Pull release into acpica branch
[pandora-kernel.git] / arch / i386 / mm / fault.c
1 /*
2  *  linux/arch/i386/mm/fault.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
5  */
6
7 #include <linux/signal.h>
8 #include <linux/sched.h>
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <linux/errno.h>
11 #include <linux/string.h>
12 #include <linux/types.h>
13 #include <linux/ptrace.h>
14 #include <linux/mman.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/smp.h>
17 #include <linux/smp_lock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/init.h>
20 #include <linux/tty.h>
21 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
22 #include <linux/highmem.h>
23 #include <linux/module.h>
24 #include <linux/kprobes.h>
25
26 #include <asm/system.h>
27 #include <asm/uaccess.h>
28 #include <asm/desc.h>
29 #include <asm/kdebug.h>
30
31 extern void die(const char *,struct pt_regs *,long);
32
33 /*
34  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
35  * message out 
36  */
37 void bust_spinlocks(int yes)
38 {
39         int loglevel_save = console_loglevel;
40
41         if (yes) {
42                 oops_in_progress = 1;
43                 return;
44         }
45 #ifdef CONFIG_VT
46         unblank_screen();
47 #endif
48         oops_in_progress = 0;
49         /*
50          * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
51          * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
52          * a poke.  Hold onto your hats...
53          */
54         console_loglevel = 15;          /* NMI oopser may have shut the console up */
55         printk(" ");
56         console_loglevel = loglevel_save;
57 }
58
59 /*
60  * Return EIP plus the CS segment base.  The segment limit is also
61  * adjusted, clamped to the kernel/user address space (whichever is
62  * appropriate), and returned in *eip_limit.
63  *
64  * The segment is checked, because it might have been changed by another
65  * task between the original faulting instruction and here.
66  *
67  * If CS is no longer a valid code segment, or if EIP is beyond the
68  * limit, or if it is a kernel address when CS is not a kernel segment,
69  * then the returned value will be greater than *eip_limit.
70  * 
71  * This is slow, but is very rarely executed.
72  */
73 static inline unsigned long get_segment_eip(struct pt_regs *regs,
74                                             unsigned long *eip_limit)
75 {
76         unsigned long eip = regs->eip;
77         unsigned seg = regs->xcs & 0xffff;
78         u32 seg_ar, seg_limit, base, *desc;
79
80         /* The standard kernel/user address space limit. */
81         *eip_limit = (seg & 3) ? USER_DS.seg : KERNEL_DS.seg;
82
83         /* Unlikely, but must come before segment checks. */
84         if (unlikely((regs->eflags & VM_MASK) != 0))
85                 return eip + (seg << 4);
86         
87         /* By far the most common cases. */
88         if (likely(seg == __USER_CS || seg == __KERNEL_CS))
89                 return eip;
90
91         /* Check the segment exists, is within the current LDT/GDT size,
92            that kernel/user (ring 0..3) has the appropriate privilege,
93            that it's a code segment, and get the limit. */
94         __asm__ ("larl %3,%0; lsll %3,%1"
95                  : "=&r" (seg_ar), "=r" (seg_limit) : "0" (0), "rm" (seg));
96         if ((~seg_ar & 0x9800) || eip > seg_limit) {
97                 *eip_limit = 0;
98                 return 1;        /* So that returned eip > *eip_limit. */
99         }
100
101         /* Get the GDT/LDT descriptor base. 
102            When you look for races in this code remember that
103            LDT and other horrors are only used in user space. */
104         if (seg & (1<<2)) {
105                 /* Must lock the LDT while reading it. */
106                 down(&current->mm->context.sem);
107                 desc = current->mm->context.ldt;
108                 desc = (void *)desc + (seg & ~7);
109         } else {
110                 /* Must disable preemption while reading the GDT. */
111                 desc = (u32 *)get_cpu_gdt_table(get_cpu());
112                 desc = (void *)desc + (seg & ~7);
113         }
114
115         /* Decode the code segment base from the descriptor */
116         base = get_desc_base((unsigned long *)desc);
117
118         if (seg & (1<<2)) { 
119                 up(&current->mm->context.sem);
120         } else
121                 put_cpu();
122
123         /* Adjust EIP and segment limit, and clamp at the kernel limit.
124            It's legitimate for segments to wrap at 0xffffffff. */
125         seg_limit += base;
126         if (seg_limit < *eip_limit && seg_limit >= base)
127                 *eip_limit = seg_limit;
128         return eip + base;
129 }
130
131 /* 
132  * Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
133  * Check that here and ignore it.
134  */
135 static int __is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
136
137         unsigned long limit;
138         unsigned long instr = get_segment_eip (regs, &limit);
139         int scan_more = 1;
140         int prefetch = 0; 
141         int i;
142
143         for (i = 0; scan_more && i < 15; i++) { 
144                 unsigned char opcode;
145                 unsigned char instr_hi;
146                 unsigned char instr_lo;
147
148                 if (instr > limit)
149                         break;
150                 if (__get_user(opcode, (unsigned char __user *) instr))
151                         break; 
152
153                 instr_hi = opcode & 0xf0; 
154                 instr_lo = opcode & 0x0f; 
155                 instr++;
156
157                 switch (instr_hi) { 
158                 case 0x20:
159                 case 0x30:
160                         /* Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes. */
161                         scan_more = ((instr_lo & 7) == 0x6);
162                         break;
163                         
164                 case 0x60:
165                         /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
166                         scan_more = (instr_lo & 0xC) == 0x4;
167                         break;          
168                 case 0xF0:
169                         /* 0xF0, 0xF2, and 0xF3 are valid prefixes */
170                         scan_more = !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
171                         break;                  
172                 case 0x00:
173                         /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
174                         scan_more = 0;
175                         if (instr > limit)
176                                 break;
177                         if (__get_user(opcode, (unsigned char __user *) instr))
178                                 break;
179                         prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
180                                 (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
181                         break;                  
182                 default:
183                         scan_more = 0;
184                         break;
185                 } 
186         }
187         return prefetch;
188 }
189
190 static inline int is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
191                               unsigned long error_code)
192 {
193         if (unlikely(boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_AMD &&
194                      boot_cpu_data.x86 >= 6)) {
195                 /* Catch an obscure case of prefetch inside an NX page. */
196                 if (nx_enabled && (error_code & 16))
197                         return 0;
198                 return __is_prefetch(regs, addr);
199         }
200         return 0;
201
202
203 static noinline void force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code,
204         unsigned long address, struct task_struct *tsk)
205 {
206         siginfo_t info;
207
208         info.si_signo = si_signo;
209         info.si_errno = 0;
210         info.si_code = si_code;
211         info.si_addr = (void __user *)address;
212         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
213 }
214
215 fastcall void do_invalid_op(struct pt_regs *, unsigned long);
216
217 /*
218  * This routine handles page faults.  It determines the address,
219  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
220  * routines.
221  *
222  * error_code:
223  *      bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
224  *      bit 1 == 0 means read, 1 means write
225  *      bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
226  */
227 fastcall void __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs,
228                                       unsigned long error_code)
229 {
230         struct task_struct *tsk;
231         struct mm_struct *mm;
232         struct vm_area_struct * vma;
233         unsigned long address;
234         unsigned long page;
235         int write, si_code;
236
237         /* get the address */
238         address = read_cr2();
239
240         if (notify_die(DIE_PAGE_FAULT, "page fault", regs, error_code, 14,
241                                         SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
242                 return;
243         /* It's safe to allow irq's after cr2 has been saved */
244         if (regs->eflags & (X86_EFLAGS_IF|VM_MASK))
245                 local_irq_enable();
246
247         tsk = current;
248
249         si_code = SEGV_MAPERR;
250
251         /*
252          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
253          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
254          *
255          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
256          * be in an interrupt or a critical region, and should
257          * only copy the information from the master page table,
258          * nothing more.
259          *
260          * This verifies that the fault happens in kernel space
261          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
262          * protection error (error_code & 1) == 0.
263          */
264         if (unlikely(address >= TASK_SIZE)) { 
265                 if (!(error_code & 5))
266                         goto vmalloc_fault;
267                 /* 
268                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
269                  * fault we could otherwise deadlock.
270                  */
271                 goto bad_area_nosemaphore;
272         } 
273
274         mm = tsk->mm;
275
276         /*
277          * If we're in an interrupt, have no user context or are running in an
278          * atomic region then we must not take the fault..
279          */
280         if (in_atomic() || !mm)
281                 goto bad_area_nosemaphore;
282
283         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
284          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
285          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunatly, in the case of an
286          * erroneous fault occuring in a code path which already holds mmap_sem
287          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
288          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
289          * space from well defined areas of code, which are listed in the
290          * exceptions table.
291          *
292          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
293          * the source reference check when there is a possibilty of a deadlock.
294          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
295          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
296          * thus avoiding the deadlock.
297          */
298         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
299                 if ((error_code & 4) == 0 &&
300                     !search_exception_tables(regs->eip))
301                         goto bad_area_nosemaphore;
302                 down_read(&mm->mmap_sem);
303         }
304
305         vma = find_vma(mm, address);
306         if (!vma)
307                 goto bad_area;
308         if (vma->vm_start <= address)
309                 goto good_area;
310         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
311                 goto bad_area;
312         if (error_code & 4) {
313                 /*
314                  * accessing the stack below %esp is always a bug.
315                  * The "+ 32" is there due to some instructions (like
316                  * pusha) doing post-decrement on the stack and that
317                  * doesn't show up until later..
318                  */
319                 if (address + 32 < regs->esp)
320                         goto bad_area;
321         }
322         if (expand_stack(vma, address))
323                 goto bad_area;
324 /*
325  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
326  * we can handle it..
327  */
328 good_area:
329         si_code = SEGV_ACCERR;
330         write = 0;
331         switch (error_code & 3) {
332                 default:        /* 3: write, present */
333 #ifdef TEST_VERIFY_AREA
334                         if (regs->cs == KERNEL_CS)
335                                 printk("WP fault at %08lx\n", regs->eip);
336 #endif
337                         /* fall through */
338                 case 2:         /* write, not present */
339                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
340                                 goto bad_area;
341                         write++;
342                         break;
343                 case 1:         /* read, present */
344                         goto bad_area;
345                 case 0:         /* read, not present */
346                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
347                                 goto bad_area;
348         }
349
350  survive:
351         /*
352          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
353          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
354          * the fault.
355          */
356         switch (handle_mm_fault(mm, vma, address, write)) {
357                 case VM_FAULT_MINOR:
358                         tsk->min_flt++;
359                         break;
360                 case VM_FAULT_MAJOR:
361                         tsk->maj_flt++;
362                         break;
363                 case VM_FAULT_SIGBUS:
364                         goto do_sigbus;
365                 case VM_FAULT_OOM:
366                         goto out_of_memory;
367                 default:
368                         BUG();
369         }
370
371         /*
372          * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
373          */
374         if (regs->eflags & VM_MASK) {
375                 unsigned long bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
376                 if (bit < 32)
377                         tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
378         }
379         up_read(&mm->mmap_sem);
380         return;
381
382 /*
383  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
384  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
385  */
386 bad_area:
387         up_read(&mm->mmap_sem);
388
389 bad_area_nosemaphore:
390         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
391         if (error_code & 4) {
392                 /* 
393                  * Valid to do another page fault here because this one came 
394                  * from user space.
395                  */
396                 if (is_prefetch(regs, address, error_code))
397                         return;
398
399                 tsk->thread.cr2 = address;
400                 /* Kernel addresses are always protection faults */
401                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
402                 tsk->thread.trap_no = 14;
403                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
404                 return;
405         }
406
407 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
408         /*
409          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround.
410          */
411         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
412                 unsigned long nr;
413                 
414                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
415
416                 if (nr == 6) {
417                         do_invalid_op(regs, 0);
418                         return;
419                 }
420         }
421 #endif
422
423 no_context:
424         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
425         if (fixup_exception(regs))
426                 return;
427
428         /* 
429          * Valid to do another page fault here, because if this fault
430          * had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have 
431          * handled it.
432          */
433         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
434                 return;
435
436 /*
437  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
438  * terminate things with extreme prejudice.
439  */
440
441         bust_spinlocks(1);
442
443 #ifdef CONFIG_X86_PAE
444         if (error_code & 16) {
445                 pte_t *pte = lookup_address(address);
446
447                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec_kernel(*pte))
448                         printk(KERN_CRIT "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n", current->uid);
449         }
450 #endif
451         if (address < PAGE_SIZE)
452                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
453         else
454                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
455         printk(" at virtual address %08lx\n",address);
456         printk(KERN_ALERT " printing eip:\n");
457         printk("%08lx\n", regs->eip);
458         page = read_cr3();
459         page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> 22];
460         printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
461         /*
462          * We must not directly access the pte in the highpte
463          * case, the page table might be allocated in highmem.
464          * And lets rather not kmap-atomic the pte, just in case
465          * it's allocated already.
466          */
467 #ifndef CONFIG_HIGHPTE
468         if (page & 1) {
469                 page &= PAGE_MASK;
470                 address &= 0x003ff000;
471                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
472                 printk(KERN_ALERT "*pte = %08lx\n", page);
473         }
474 #endif
475         tsk->thread.cr2 = address;
476         tsk->thread.trap_no = 14;
477         tsk->thread.error_code = error_code;
478         die("Oops", regs, error_code);
479         bust_spinlocks(0);
480         do_exit(SIGKILL);
481
482 /*
483  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
484  * us unable to handle the page fault gracefully.
485  */
486 out_of_memory:
487         up_read(&mm->mmap_sem);
488         if (tsk->pid == 1) {
489                 yield();
490                 down_read(&mm->mmap_sem);
491                 goto survive;
492         }
493         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
494         if (error_code & 4)
495                 do_exit(SIGKILL);
496         goto no_context;
497
498 do_sigbus:
499         up_read(&mm->mmap_sem);
500
501         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
502         if (!(error_code & 4))
503                 goto no_context;
504
505         /* User space => ok to do another page fault */
506         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
507                 return;
508
509         tsk->thread.cr2 = address;
510         tsk->thread.error_code = error_code;
511         tsk->thread.trap_no = 14;
512         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
513         return;
514
515 vmalloc_fault:
516         {
517                 /*
518                  * Synchronize this task's top level page-table
519                  * with the 'reference' page table.
520                  *
521                  * Do _not_ use "tsk" here. We might be inside
522                  * an interrupt in the middle of a task switch..
523                  */
524                 int index = pgd_index(address);
525                 unsigned long pgd_paddr;
526                 pgd_t *pgd, *pgd_k;
527                 pud_t *pud, *pud_k;
528                 pmd_t *pmd, *pmd_k;
529                 pte_t *pte_k;
530
531                 pgd_paddr = read_cr3();
532                 pgd = index + (pgd_t *)__va(pgd_paddr);
533                 pgd_k = init_mm.pgd + index;
534
535                 if (!pgd_present(*pgd_k))
536                         goto no_context;
537
538                 /*
539                  * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
540                  * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
541                  * set_pud.
542                  */
543
544                 pud = pud_offset(pgd, address);
545                 pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
546                 if (!pud_present(*pud_k))
547                         goto no_context;
548                 
549                 pmd = pmd_offset(pud, address);
550                 pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
551                 if (!pmd_present(*pmd_k))
552                         goto no_context;
553                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
554
555                 pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
556                 if (!pte_present(*pte_k))
557                         goto no_context;
558                 return;
559         }
560 }