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