arch/x86/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   3  *  Copyright (C) 2001,2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
   4  */
   5
   6 #include <linux/signal.h>
   7 #include <linux/sched.h>
   8 #include <linux/kernel.h>
   9 #include <linux/errno.h>
  10 #include <linux/string.h>
  11 #include <linux/types.h>
  12 #include <linux/ptrace.h>
  13 #include <linux/mman.h>
  14 #include <linux/mm.h>
  15 #include <linux/smp.h>
  16 #include <linux/interrupt.h>
  17 #include <linux/init.h>
  18 #include <linux/tty.h>
  19 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
  20 #include <linux/compiler.h>
  21 #include <linux/highmem.h>
  22 #include <linux/bootmem.h>              /* for max_low_pfn */
  23 #include <linux/vmalloc.h>
  24 #include <linux/module.h>
  25 #include <linux/kprobes.h>
  26 #include <linux/uaccess.h>
  27 #include <linux/kdebug.h>
  28
  29 #include <asm/system.h>
  30 #include <asm/desc.h>
  31 #include <asm/segment.h>
  32 #include <asm/pgalloc.h>
  33 #include <asm/smp.h>
  34 #include <asm/tlbflush.h>
  35 #include <asm/proto.h>
  36 #include <asm-generic/sections.h>
  37
  38 /*
  39  * Page fault error code bits
  40  *      bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
  41  *      bit 1 == 0 means read, 1 means write
  42  *      bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
  43  *      bit 3 == 1 means use of reserved bit detected
  44  *      bit 4 == 1 means fault was an instruction fetch
  45  */
  46 #define PF_PROT         (1<<0)
  47 #define PF_WRITE        (1<<1)
  48 #define PF_USER         (1<<2)
  49 #define PF_RSVD         (1<<3)
  50 #define PF_INSTR        (1<<4)
  51
  52 #ifdef CONFIG_PAGE_FAULT_HANDLERS
  53 static HLIST_HEAD(pf_handlers); /* protected by RCU */
  54 static DEFINE_SPINLOCK(pf_handlers_writer);
  55
  56 void register_page_fault_handler(struct pf_handler *new_pfh)
  57 {
  58         unsigned long flags;
  59         spin_lock_irqsave(&pf_handlers_writer, flags);
  60         hlist_add_head_rcu(&new_pfh->hlist, &pf_handlers);
  61         spin_unlock_irqrestore(&pf_handlers_writer, flags);
  62 }
  63 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_page_fault_handler);
  64
  65 /**
  66  * unregister_page_fault_handler:
  67  * The caller must ensure @old_pfh is not in use anymore before freeing it.
  68  * This function does not guarantee it. The list of handlers is protected by
  69  * RCU, so you can do this by e.g. calling synchronize_rcu().
  70  */
  71 void unregister_page_fault_handler(struct pf_handler *old_pfh)
  72 {
  73         unsigned long flags;
  74         spin_lock_irqsave(&pf_handlers_writer, flags);
  75         hlist_del_rcu(&old_pfh->hlist);
  76         spin_unlock_irqrestore(&pf_handlers_writer, flags);
  77 }
  78 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_page_fault_handler);
  79 #endif
  80
  81 /* returns non-zero if do_page_fault() should return */
  82 static int handle_custom_pf(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
  83                                                         unsigned long address)
  84 {
  85 #ifdef CONFIG_PAGE_FAULT_HANDLERS
  86         int ret = 0;
  87         struct pf_handler *cur;
  88         struct hlist_node *ncur;
  89
  90         if (hlist_empty(&pf_handlers))
  91                 return 0;
  92
  93         rcu_read_lock();
  94         hlist_for_each_entry_rcu(cur, ncur, &pf_handlers, hlist) {
  95                 ret = cur->handler(regs, error_code, address);
  96                 if (ret)
  97                         break;
  98         }
  99         rcu_read_unlock();
 100         return ret;
 101 #else
 102         return 0;
 103 #endif
 104 }
 105
 106 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
 107 {
 108 #ifdef CONFIG_KPROBES
 109         int ret = 0;
 110
 111         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
 112 #ifdef CONFIG_X86_32
 113         if (!user_mode_vm(regs)) {
 114 #else
 115         if (!user_mode(regs)) {
 116 #endif
 117                 preempt_disable();
 118                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
 119                         ret = 1;
 120                 preempt_enable();
 121         }
 122
 123         return ret;
 124 #else
 125         return 0;
 126 #endif
 127 }
 128
 129 /*
 130  * X86_32
 131  * Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
 132  * Check that here and ignore it.
 133  *
 134  * X86_64
 135  * Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
 136  * Check that here and ignore it.
 137  *
 138  * Opcode checker based on code by Richard Brunner
 139  */
 140 static int is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
 141                        unsigned long error_code)
 142 {
 143         unsigned char *instr;
 144         int scan_more = 1;
 145         int prefetch = 0;
 146         unsigned char *max_instr;
 147
 148         /*
 149          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 150          * do not ignore the fault:
 151          */
 152         if (error_code & PF_INSTR)
 153                 return 0;
 154
 155         instr = (unsigned char *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 156         max_instr = instr + 15;
 157
 158         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 159                 return 0;
 160
 161         while (scan_more && instr < max_instr) {
 162                 unsigned char opcode;
 163                 unsigned char instr_hi;
 164                 unsigned char instr_lo;
 165
 166                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 167                         break;
 168
 169                 instr_hi = opcode & 0xf0;
 170                 instr_lo = opcode & 0x0f;
 171                 instr++;
 172
 173                 switch (instr_hi) {
 174                 case 0x20:
 175                 case 0x30:
 176                         /*
 177                          * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
 178                          * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
 179                          * opcode if some of these prefixes are present so
 180                          * X86_64 will never get here anyway
 181                          */
 182                         scan_more = ((instr_lo & 7) == 0x6);
 183                         break;
 184 #ifdef CONFIG_X86_64
 185                 case 0x40:
 186                         /*
 187                          * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 188                          * Need to figure out under what instruction mode the
 189                          * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 190                          * but for now it's good enough to assume that long
 191                          * mode only uses well known segments or kernel.
 192                          */
 193                         scan_more = (!user_mode(regs)) || (regs->cs == __USER_CS);
 194                         break;
 195 #endif
 196                 case 0x60:
 197                         /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 198                         scan_more = (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 199                         break;
 200                 case 0xF0:
 201                         /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 202                         scan_more = !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 203                         break;
 204                 case 0x00:
 205                         /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 206                         scan_more = 0;
 207
 208                         if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 209                                 break;
 210                         prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 211                                 (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 212                         break;
 213                 default:
 214                         scan_more = 0;
 215                         break;
 216                 }
 217         }
 218         return prefetch;
 219 }
 220
 221 static void force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code,
 222         unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 223 {
 224         siginfo_t info;
 225
 226         info.si_signo = si_signo;
 227         info.si_errno = 0;
 228         info.si_code = si_code;
 229         info.si_addr = (void __user *)address;
 230         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 231 }
 232
 233 #ifdef CONFIG_X86_64
 234 static int bad_address(void *p)
 235 {
 236         unsigned long dummy;
 237         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 238 }
 239 #endif
 240
 241 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 242 {
 243 #ifdef CONFIG_X86_32
 244         __typeof__(pte_val(__pte(0))) page;
 245
 246         page = read_cr3();
 247         page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[address >> PGDIR_SHIFT];
 248 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 249         printk("*pdpt = %016Lx ", page);
 250         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 251             && page & _PAGE_PRESENT) {
 252                 page &= PAGE_MASK;
 253                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PMD_SHIFT)
 254                                                          & (PTRS_PER_PMD - 1)];
 255                 printk(KERN_CONT "*pde = %016Lx ", page);
 256                 page &= ~_PAGE_NX;
 257         }
 258 #else
 259         printk("*pde = %08lx ", page);
 260 #endif
 261
 262         /*
 263          * We must not directly access the pte in the highpte
 264          * case if the page table is located in highmem.
 265          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 266          * it's allocated already.
 267          */
 268         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 269             && (page & _PAGE_PRESENT)
 270             && !(page & _PAGE_PSE)) {
 271                 page &= PAGE_MASK;
 272                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PAGE_SHIFT)
 273                                                          & (PTRS_PER_PTE - 1)];
 274                 printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(page)*2, (u64)page);
 275         }
 276
 277         printk("\n");
 278 #else /* CONFIG_X86_64 */
 279         pgd_t *pgd;
 280         pud_t *pud;
 281         pmd_t *pmd;
 282         pte_t *pte;
 283
 284         pgd = (pgd_t *)read_cr3();
 285
 286         pgd = __va((unsigned long)pgd & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 287         pgd += pgd_index(address);
 288         if (bad_address(pgd)) goto bad;
 289         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 290         if (!pgd_present(*pgd)) goto ret;
 291
 292         pud = pud_offset(pgd, address);
 293         if (bad_address(pud)) goto bad;
 294         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 295         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 296                 goto ret;
 297
 298         pmd = pmd_offset(pud, address);
 299         if (bad_address(pmd)) goto bad;
 300         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 301         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd)) goto ret;
 302
 303         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 304         if (bad_address(pte)) goto bad;
 305         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 306 ret:
 307         printk("\n");
 308         return;
 309 bad:
 310         printk("BAD\n");
 311 #endif
 312 }
 313
 314 #ifdef CONFIG_X86_32
 315 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 316 {
 317         unsigned index = pgd_index(address);
 318         pgd_t *pgd_k;
 319         pud_t *pud, *pud_k;
 320         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 321
 322         pgd += index;
 323         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 324
 325         if (!pgd_present(*pgd_k))
 326                 return NULL;
 327
 328         /*
 329          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 330          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 331          * set_pud.
 332          */
 333
 334         pud = pud_offset(pgd, address);
 335         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 336         if (!pud_present(*pud_k))
 337                 return NULL;
 338
 339         pmd = pmd_offset(pud, address);
 340         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 341         if (!pmd_present(*pmd_k))
 342                 return NULL;
 343         if (!pmd_present(*pmd)) {
 344                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 345                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 346         } else
 347                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 348         return pmd_k;
 349 }
 350 #endif
 351
 352 #ifdef CONFIG_X86_64
 353 static const char errata93_warning[] =
 354 KERN_ERR "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 355 KERN_ERR "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 356 KERN_ERR "******* Please consider a BIOS update.\n"
 357 KERN_ERR "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 358 #endif
 359
 360 /* Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 361    BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 362    to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 363    A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 364    The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 365    Try to work around it here.
 366    Note we only handle faults in kernel here.
 367    Does nothing for X86_32
 368  */
 369 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 370 {
 371 #ifdef CONFIG_X86_64
 372         static int warned;
 373         if (address != regs->ip)
 374                 return 0;
 375         if ((address >> 32) != 0)
 376                 return 0;
 377         address |= 0xffffffffUL << 32;
 378         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 379             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 380                 if (!warned) {
 381                         printk(errata93_warning);
 382                         warned = 1;
 383                 }
 384                 regs->ip = address;
 385                 return 1;
 386         }
 387 #endif
 388         return 0;
 389 }
 390
 391 /*
 392  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps to illegal
 393  * addresses >4GB.  We catch this in the page fault handler because these
 394  * addresses are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 395  * segment in LDT is compatibility mode.
 396  */
 397 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 398 {
 399 #ifdef CONFIG_X86_64
 400         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) &&
 401             (address >> 32))
 402                 return 1;
 403 #endif
 404         return 0;
 405 }
 406
 407 void do_invalid_op(struct pt_regs *, unsigned long);
 408
 409 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 410 {
 411 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 412         unsigned long nr;
 413         /*
 414          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround.
 415          */
 416         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 417                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 418
 419                 if (nr == 6) {
 420                         do_invalid_op(regs, 0);
 421                         return 1;
 422                 }
 423         }
 424 #endif
 425         return 0;
 426 }
 427
 428 static void show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 429                             unsigned long address)
 430 {
 431 #ifdef CONFIG_X86_32
 432         if (!oops_may_print())
 433                 return;
 434 #endif
 435
 436 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 437         if (error_code & PF_INSTR) {
 438                 unsigned int level;
 439                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 440
 441                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 442                         printk(KERN_CRIT "kernel tried to execute "
 443                                 "NX-protected page - exploit attempt? "
 444                                 "(uid: %d)\n", current->uid);
 445         }
 446 #endif
 447
 448         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 449         if (address < PAGE_SIZE)
 450                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 451         else
 452                 printk(KERN_CONT "paging request");
 453 #ifdef CONFIG_X86_32
 454         printk(KERN_CONT " at %08lx\n", address);
 455 #else
 456         printk(KERN_CONT " at %016lx\n", address);
 457 #endif
 458         printk(KERN_ALERT "IP:");
 459         printk_address(regs->ip, 1);
 460         dump_pagetable(address);
 461 }
 462
 463 #ifdef CONFIG_X86_64
 464 static noinline void pgtable_bad(unsigned long address, struct pt_regs *regs,
 465                                  unsigned long error_code)
 466 {
 467         unsigned long flags = oops_begin();
 468         struct task_struct *tsk;
 469
 470         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 471                current->comm, address);
 472         dump_pagetable(address);
 473         tsk = current;
 474         tsk->thread.cr2 = address;
 475         tsk->thread.trap_no = 14;
 476         tsk->thread.error_code = error_code;
 477         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 478                 regs = NULL;
 479         oops_end(flags, regs, SIGKILL);
 480 }
 481 #endif
 482
 483 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 484 {
 485         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 486                 return 0;
 487         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 488                 return 0;
 489
 490         return 1;
 491 }
 492
 493 /*
 494  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.  This allows
 495  * us to lazily refresh the TLB when increasing the permissions of a
 496  * kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it eagerly is very
 497  * expensive since that implies doing a full cross-processor TLB
 498  * flush, even if no stale TLB entries exist on other processors.
 499  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 500  * increasing the permissions on a page.
 501  */
 502 static int spurious_fault(unsigned long address,
 503                           unsigned long error_code)
 504 {
 505         pgd_t *pgd;
 506         pud_t *pud;
 507         pmd_t *pmd;
 508         pte_t *pte;
 509
 510         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 511         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 512                 return 0;
 513
 514         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 515         if (!pgd_present(*pgd))
 516                 return 0;
 517
 518         pud = pud_offset(pgd, address);
 519         if (!pud_present(*pud))
 520                 return 0;
 521
 522         if (pud_large(*pud))
 523                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 524
 525         pmd = pmd_offset(pud, address);
 526         if (!pmd_present(*pmd))
 527                 return 0;
 528
 529         if (pmd_large(*pmd))
 530                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 531
 532         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 533         if (!pte_present(*pte))
 534                 return 0;
 535
 536         return spurious_fault_check(error_code, pte);
 537 }
 538
 539 /*
 540  * X86_32
 541  * Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 542  *
 543  * X86_64
 544  * Handle a fault on the vmalloc area
 545  *
 546  * This assumes no large pages in there.
 547  */
 548 static int vmalloc_fault(unsigned long address)
 549 {
 550 #ifdef CONFIG_X86_32
 551         unsigned long pgd_paddr;
 552         pmd_t *pmd_k;
 553         pte_t *pte_k;
 554
 555         /* Make sure we are in vmalloc area */
 556         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 557                 return -1;
 558
 559         /*
 560          * Synchronize this task's top level page-table
 561          * with the 'reference' page table.
 562          *
 563          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 564          * an interrupt in the middle of a task switch..
 565          */
 566         pgd_paddr = read_cr3();
 567         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 568         if (!pmd_k)
 569                 return -1;
 570         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 571         if (!pte_present(*pte_k))
 572                 return -1;
 573         return 0;
 574 #else
 575         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 576         pud_t *pud, *pud_ref;
 577         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 578         pte_t *pte, *pte_ref;
 579
 580         /* Make sure we are in vmalloc area */
 581         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 582                 return -1;
 583
 584         /* Copy kernel mappings over when needed. This can also
 585            happen within a race in page table update. In the later
 586            case just flush. */
 587
 588         pgd = pgd_offset(current->mm ?: &init_mm, address);
 589         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 590         if (pgd_none(*pgd_ref))
 591                 return -1;
 592         if (pgd_none(*pgd))
 593                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 594         else
 595                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 596
 597         /* Below here mismatches are bugs because these lower tables
 598            are shared */
 599
 600         pud = pud_offset(pgd, address);
 601         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 602         if (pud_none(*pud_ref))
 603                 return -1;
 604         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 605                 BUG();
 606         pmd = pmd_offset(pud, address);
 607         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 608         if (pmd_none(*pmd_ref))
 609                 return -1;
 610         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 611                 BUG();
 612         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 613         if (!pte_present(*pte_ref))
 614                 return -1;
 615         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 616         /* Don't use pte_page here, because the mappings can point
 617            outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 618            that. */
 619         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 620                 BUG();
 621         return 0;
 622 #endif
 623 }
 624
 625 int show_unhandled_signals = 1;
 626
 627 /*
 628  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 629  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 630  * routines.
 631  */
 632 #ifdef CONFIG_X86_64
 633 asmlinkage
 634 #endif
 635 void __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 636 {
 637         struct task_struct *tsk;
 638         struct mm_struct *mm;
 639         struct vm_area_struct *vma;
 640         unsigned long address;
 641         int write, si_code;
 642         int fault;
 643 #ifdef CONFIG_X86_64
 644         unsigned long flags;
 645 #endif
 646
 647         /*
 648          * We can fault from pretty much anywhere, with unknown IRQ state.
 649          */
 650         trace_hardirqs_fixup();
 651
 652         tsk = current;
 653         mm = tsk->mm;
 654         prefetchw(&mm->mmap_sem);
 655
 656         /* get the address */
 657         address = read_cr2();
 658
 659         si_code = SEGV_MAPERR;
 660
 661         if (notify_page_fault(regs))
 662                 return;
 663         if (handle_custom_pf(regs, error_code, address))
 664                 return;
 665
 666         /*
 667          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
 668          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
 669          *
 670          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 671          * be in an interrupt or a critical region, and should
 672          * only copy the information from the master page table,
 673          * nothing more.
 674          *
 675          * This verifies that the fault happens in kernel space
 676          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
 677          * protection error (error_code & 9) == 0.
 678          */
 679 #ifdef CONFIG_X86_32
 680         if (unlikely(address >= TASK_SIZE)) {
 681 #else
 682         if (unlikely(address >= TASK_SIZE64)) {
 683 #endif
 684                 if (!(error_code & (PF_RSVD|PF_USER|PF_PROT)) &&
 685                     vmalloc_fault(address) >= 0)
 686                         return;
 687
 688                 /* Can handle a stale RO->RW TLB */
 689                 if (spurious_fault(address, error_code))
 690                         return;
 691
 692                 /*
 693                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
 694                  * fault we could otherwise deadlock.
 695                  */
 696                 goto bad_area_nosemaphore;
 697         }
 698
 699
 700 #ifdef CONFIG_X86_32
 701         /* It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the vmalloc
 702            fault has been handled. */
 703         if (regs->flags & (X86_EFLAGS_IF | X86_VM_MASK))
 704                 local_irq_enable();
 705
 706         /*
 707          * If we're in an interrupt, have no user context or are running in an
 708          * atomic region then we must not take the fault.
 709          */
 710         if (in_atomic() || !mm)
 711                 goto bad_area_nosemaphore;
 712 #else /* CONFIG_X86_64 */
 713         if (likely(regs->flags & X86_EFLAGS_IF))
 714                 local_irq_enable();
 715
 716         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
 717                 pgtable_bad(address, regs, error_code);
 718
 719         /*
 720          * If we're in an interrupt, have no user context or are running in an
 721          * atomic region then we must not take the fault.
 722          */
 723         if (unlikely(in_atomic() || !mm))
 724                 goto bad_area_nosemaphore;
 725
 726         /*
 727          * User-mode registers count as a user access even for any
 728          * potential system fault or CPU buglet.
 729          */
 730         if (user_mode_vm(regs))
 731                 error_code |= PF_USER;
 732 again:
 733 #endif
 734         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 735          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 736          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 737          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 738          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 739          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 740          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 741          * exceptions table.
 742          *
 743          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 744          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 745          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 746          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 747          * thus avoiding the deadlock.
 748          */
 749         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 750                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
 751                     !search_exception_tables(regs->ip))
 752                         goto bad_area_nosemaphore;
 753                 down_read(&mm->mmap_sem);
 754         }
 755
 756         vma = find_vma(mm, address);
 757         if (!vma)
 758                 goto bad_area;
 759         if (vma->vm_start <= address)
 760                 goto good_area;
 761         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 762                 goto bad_area;
 763         if (error_code & PF_USER) {
 764                 /*
 765                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
 766                  * The large cushion allows instructions like enter
 767                  * and pusha to work.  ("enter $65535,$31" pushes
 768                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
 769                  */
 770                 if (address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)
 771                         goto bad_area;
 772         }
 773         if (expand_stack(vma, address))
 774                 goto bad_area;
 775 /*
 776  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 777  * we can handle it..
 778  */
 779 good_area:
 780         si_code = SEGV_ACCERR;
 781         write = 0;
 782         switch (error_code & (PF_PROT|PF_WRITE)) {
 783         default:        /* 3: write, present */
 784                 /* fall through */
 785         case PF_WRITE:          /* write, not present */
 786                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 787                         goto bad_area;
 788                 write++;
 789                 break;
 790         case PF_PROT:           /* read, present */
 791                 goto bad_area;
 792         case 0:                 /* read, not present */
 793                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 794                         goto bad_area;
 795         }
 796
 797 #ifdef CONFIG_X86_32
 798 survive:
 799 #endif
 800         /*
 801          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 802          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 803          * the fault.
 804          */
 805         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
 806         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 807                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
 808                         goto out_of_memory;
 809                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 810                         goto do_sigbus;
 811                 BUG();
 812         }
 813         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 814                 tsk->maj_flt++;
 815         else
 816                 tsk->min_flt++;
 817
 818 #ifdef CONFIG_X86_32
 819         /*
 820          * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 821          */
 822         if (v8086_mode(regs)) {
 823                 unsigned long bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 824                 if (bit < 32)
 825                         tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 826         }
 827 #endif
 828         up_read(&mm->mmap_sem);
 829         return;
 830
 831 /*
 832  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 833  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 834  */
 835 bad_area:
 836         up_read(&mm->mmap_sem);
 837
 838 bad_area_nosemaphore:
 839         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 840         if (error_code & PF_USER) {
 841                 /*
 842                  * It's possible to have interrupts off here.
 843                  */
 844                 local_irq_enable();
 845
 846                 /*
 847                  * Valid to do another page fault here because this one came
 848                  * from user space.
 849                  */
 850                 if (is_prefetch(regs, address, error_code))
 851                         return;
 852
 853                 if (is_errata100(regs, address))
 854                         return;
 855
 856                 if (show_unhandled_signals && unhandled_signal(tsk, SIGSEGV) &&
 857                     printk_ratelimit()) {
 858                         printk(
 859 #ifdef CONFIG_X86_32
 860                         "%s%s[%d]: segfault at %lx ip %08lx sp %08lx error %lx",
 861 #else
 862                         "%s%s[%d]: segfault at %lx ip %lx sp %lx error %lx",
 863 #endif
 864                         task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 865                         tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address, regs->ip,
 866                         regs->sp, error_code);
 867                         print_vma_addr(" in ", regs->ip);
 868                         printk("\n");
 869                 }
 870
 871                 tsk->thread.cr2 = address;
 872                 /* Kernel addresses are always protection faults */
 873                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 874                 tsk->thread.trap_no = 14;
 875                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
 876                 return;
 877         }
 878
 879         if (is_f00f_bug(regs, address))
 880                 return;
 881
 882 no_context:
 883         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 884         if (fixup_exception(regs))
 885                 return;
 886
 887         /*
 888          * X86_32
 889          * Valid to do another page fault here, because if this fault
 890          * had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 891          * handled it.
 892          *
 893          * X86_64
 894          * Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 895          */
 896         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
 897                 return;
 898
 899         if (is_errata93(regs, address))
 900                 return;
 901
 902 /*
 903  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 904  * terminate things with extreme prejudice.
 905  */
 906 #ifdef CONFIG_X86_32
 907         bust_spinlocks(1);
 908 #else
 909         flags = oops_begin();
 910 #endif
 911
 912         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 913
 914         tsk->thread.cr2 = address;
 915         tsk->thread.trap_no = 14;
 916         tsk->thread.error_code = error_code;
 917
 918 #ifdef CONFIG_X86_32
 919         die("Oops", regs, error_code);
 920         bust_spinlocks(0);
 921         do_exit(SIGKILL);
 922 #else
 923         if (__die("Oops", regs, error_code))
 924                 regs = NULL;
 925         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 926         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
 927         oops_end(flags, regs, SIGKILL);
 928 #endif
 929
 930 /*
 931  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 932  * us unable to handle the page fault gracefully.
 933  */
 934 out_of_memory:
 935         up_read(&mm->mmap_sem);
 936         if (is_global_init(tsk)) {
 937                 yield();
 938 #ifdef CONFIG_X86_32
 939                 down_read(&mm->mmap_sem);
 940                 goto survive;
 941 #else
 942                 goto again;
 943 #endif
 944         }
 945
 946         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 947         if (error_code & PF_USER)
 948                 do_group_exit(SIGKILL);
 949         goto no_context;
 950
 951 do_sigbus:
 952         up_read(&mm->mmap_sem);
 953
 954         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 955         if (!(error_code & PF_USER))
 956                 goto no_context;
 957 #ifdef CONFIG_X86_32
 958         /* User space => ok to do another page fault */
 959         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
 960                 return;
 961 #endif
 962         tsk->thread.cr2 = address;
 963         tsk->thread.error_code = error_code;
 964         tsk->thread.trap_no = 14;
 965         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
 966 }
 967
 968 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 969 LIST_HEAD(pgd_list);
 970
 971 void vmalloc_sync_all(void)
 972 {
 973 #ifdef CONFIG_X86_32
 974         /*
 975          * Note that races in the updates of insync and start aren't
 976          * problematic: insync can only get set bits added, and updates to
 977          * start are only improving performance (without affecting correctness
 978          * if undone).
 979          */
 980         static DECLARE_BITMAP(insync, PTRS_PER_PGD);
 981         static unsigned long start = TASK_SIZE;
 982         unsigned long address;
 983
 984         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 985                 return;
 986
 987         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE & ~PGDIR_MASK);
 988         for (address = start; address >= TASK_SIZE; address += PGDIR_SIZE) {
 989                 if (!test_bit(pgd_index(address), insync)) {
 990                         unsigned long flags;
 991                         struct page *page;
 992
 993                         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 994                         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 995                                 if (!vmalloc_sync_one(page_address(page),
 996                                                       address))
 997                                         break;
 998                         }
 999                         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1000                         if (!page)
1001                                 set_bit(pgd_index(address), insync);
1002                 }
1003                 if (address == start && test_bit(pgd_index(address), insync))
1004                         start = address + PGDIR_SIZE;
1005         }
1006 #else /* CONFIG_X86_64 */
1007         /*
1008          * Note that races in the updates of insync and start aren't
1009          * problematic: insync can only get set bits added, and updates to
1010          * start are only improving performance (without affecting correctness
1011          * if undone).
1012          */
1013         static DECLARE_BITMAP(insync, PTRS_PER_PGD);
1014         static unsigned long start = VMALLOC_START & PGDIR_MASK;
1015         unsigned long address;
1016
1017         for (address = start; address <= VMALLOC_END; address += PGDIR_SIZE) {
1018                 if (!test_bit(pgd_index(address), insync)) {
1019                         const pgd_t *pgd_ref = pgd_offset_k(address);
1020                         unsigned long flags;
1021                         struct page *page;
1022
1023                         if (pgd_none(*pgd_ref))
1024                                 continue;
1025                         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1026                         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1027                                 pgd_t *pgd;
1028                                 pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
1029                                 if (pgd_none(*pgd))
1030                                         set_pgd(pgd, *pgd_ref);
1031                                 else
1032                                         BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
1033                         }
1034                         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1035                         set_bit(pgd_index(address), insync);
1036                 }
1037                 if (address == start)
1038                         start = address + PGDIR_SIZE;
1039         }
1040 #endif
1041 }