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