arch/x86/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   3  *  Copyright (C) 2001, 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
   4  *  Copyright (C) 2008-2009, Red Hat Inc., Ingo Molnar
   5  */
   6 #include <linux/magic.h>                /* STACK_END_MAGIC              */
   7 #include <linux/sched.h>                /* test_thread_flag(), ...      */
   8 #include <linux/kdebug.h>               /* oops_begin/end, ...          */
   9 #include <linux/module.h>               /* search_exception_table       */
  10 #include <linux/bootmem.h>              /* max_low_pfn                  */
  11 #include <linux/kprobes.h>              /* __kprobes, ...               */
  12 #include <linux/mmiotrace.h>            /* kmmio_handler, ...           */
  13 #include <linux/perf_event.h>           /* perf_sw_event                */
  14 #include <linux/hugetlb.h>              /* hstate_index_to_shift        */
  15 #include <linux/prefetch.h>             /* prefetchw                    */
  16
  17 #include <asm/traps.h>                  /* dotraplinkage, ...           */
  18 #include <asm/pgalloc.h>                /* pgd_*(), ...                 */
  19 #include <asm/kmemcheck.h>              /* kmemcheck_*(), ...           */
  20 #include <asm/vsyscall.h>
  21
  22 /*
  23  * Page fault error code bits:
  24  *
  25  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
  26  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
  27  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
  28  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
  29  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
  30  */
  31 enum x86_pf_error_code {
  32
  33         PF_PROT         =               1 << 0,
  34         PF_WRITE        =               1 << 1,
  35         PF_USER         =               1 << 2,
  36         PF_RSVD         =               1 << 3,
  37         PF_INSTR        =               1 << 4,
  38 };
  39
  40 /*
  41  * Returns 0 if mmiotrace is disabled, or if the fault is not
  42  * handled by mmiotrace:
  43  */
  44 static inline int __kprobes
  45 kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
  46 {
  47         if (unlikely(is_kmmio_active()))
  48                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
  49                         return -1;
  50         return 0;
  51 }
  52
  53 static inline int __kprobes notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  54 {
  55         int ret = 0;
  56
  57         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  58         if (kprobes_built_in() && !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 }
  67
  68 /*
  69  * Prefetch quirks:
  70  *
  71  * 32-bit mode:
  72  *
  73  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  74  *   Check that here and ignore it.
  75  *
  76  * 64-bit mode:
  77  *
  78  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  79  *   Check that here and ignore it.
  80  *
  81  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
  82  */
  83 static inline int
  84 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
  85                       unsigned char opcode, int *prefetch)
  86 {
  87         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
  88         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
  89
  90         switch (instr_hi) {
  91         case 0x20:
  92         case 0x30:
  93                 /*
  94                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
  95                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
  96                  * opcode if some of these prefixes are present so
  97                  * X86_64 will never get here anyway
  98                  */
  99                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
 100 #ifdef CONFIG_X86_64
 101         case 0x40:
 102                 /*
 103                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 104                  * Need to figure out under what instruction mode the
 105                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 106                  * but for now it's good enough to assume that long
 107                  * mode only uses well known segments or kernel.
 108                  */
 109                 return (!user_mode(regs) || user_64bit_mode(regs));
 110 #endif
 111         case 0x60:
 112                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 113                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 114         case 0xF0:
 115                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 116                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 117         case 0x00:
 118                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 119                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 120                         return 0;
 121
 122                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 123                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 124                 return 0;
 125         default:
 126                 return 0;
 127         }
 128 }
 129
 130 static int
 131 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
 132 {
 133         unsigned char *max_instr;
 134         unsigned char *instr;
 135         int prefetch = 0;
 136
 137         /*
 138          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 139          * do not ignore the fault:
 140          */
 141         if (error_code & PF_INSTR)
 142                 return 0;
 143
 144         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 145         max_instr = instr + 15;
 146
 147         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 148                 return 0;
 149
 150         while (instr < max_instr) {
 151                 unsigned char opcode;
 152
 153                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 154                         break;
 155
 156                 instr++;
 157
 158                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
 159                         break;
 160         }
 161         return prefetch;
 162 }
 163
 164 static void
 165 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
 166                      struct task_struct *tsk, int fault)
 167 {
 168         unsigned lsb = 0;
 169         siginfo_t info;
 170
 171         info.si_signo   = si_signo;
 172         info.si_errno   = 0;
 173         info.si_code    = si_code;
 174         info.si_addr    = (void __user *)address;
 175         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
 176                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
 177         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
 178                 lsb = PAGE_SHIFT;
 179         info.si_addr_lsb = lsb;
 180
 181         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 182 }
 183
 184 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 185 LIST_HEAD(pgd_list);
 186
 187 #ifdef CONFIG_X86_32
 188 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 189 {
 190         unsigned index = pgd_index(address);
 191         pgd_t *pgd_k;
 192         pud_t *pud, *pud_k;
 193         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 194
 195         pgd += index;
 196         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 197
 198         if (!pgd_present(*pgd_k))
 199                 return NULL;
 200
 201         /*
 202          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 203          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 204          * set_pud.
 205          */
 206         pud = pud_offset(pgd, address);
 207         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 208         if (!pud_present(*pud_k))
 209                 return NULL;
 210
 211         pmd = pmd_offset(pud, address);
 212         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 213         if (!pmd_present(*pmd_k))
 214                 return NULL;
 215
 216         if (!pmd_present(*pmd))
 217                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 218         else
 219                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 220
 221         return pmd_k;
 222 }
 223
 224 void vmalloc_sync_all(void)
 225 {
 226         unsigned long address;
 227
 228         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 229                 return;
 230
 231         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 232              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 233              address += PMD_SIZE) {
 234                 struct page *page;
 235
 236                 spin_lock(&pgd_lock);
 237                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 238                         spinlock_t *pgt_lock;
 239                         pmd_t *ret;
 240
 241                         /* the pgt_lock only for Xen */
 242                         pgt_lock = &pgd_page_get_mm(page)->page_table_lock;
 243
 244                         spin_lock(pgt_lock);
 245                         ret = vmalloc_sync_one(page_address(page), address);
 246                         spin_unlock(pgt_lock);
 247
 248                         if (!ret)
 249                                 break;
 250                 }
 251                 spin_unlock(&pgd_lock);
 252         }
 253 }
 254
 255 /*
 256  * 32-bit:
 257  *
 258  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 259  */
 260 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 261 {
 262         unsigned long pgd_paddr;
 263         pmd_t *pmd_k;
 264         pte_t *pte_k;
 265
 266         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 267         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 268                 return -1;
 269
 270         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 271
 272         /*
 273          * Synchronize this task's top level page-table
 274          * with the 'reference' page table.
 275          *
 276          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 277          * an interrupt in the middle of a task switch..
 278          */
 279         pgd_paddr = read_cr3();
 280         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 281         if (!pmd_k)
 282                 return -1;
 283
 284         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 285         if (!pte_present(*pte_k))
 286                 return -1;
 287
 288         return 0;
 289 }
 290
 291 /*
 292  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 293  */
 294 static inline void
 295 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 296                  struct task_struct *tsk)
 297 {
 298         unsigned long bit;
 299
 300         if (!v8086_mode(regs))
 301                 return;
 302
 303         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 304         if (bit < 32)
 305                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 306 }
 307
 308 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
 309 {
 310         return pfn < max_low_pfn;
 311 }
 312
 313 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 314 {
 315         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 316         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
 317         pmd_t *pmd;
 318         pte_t *pte;
 319
 320 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 321         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
 322         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
 323                 goto out;
 324 #endif
 325         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
 326         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
 327
 328         /*
 329          * We must not directly access the pte in the highpte
 330          * case if the page table is located in highmem.
 331          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 332          * it's allocated already:
 333          */
 334         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 335                 goto out;
 336
 337         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 338         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
 339 out:
 340         printk("\n");
 341 }
 342
 343 #else /* CONFIG_X86_64: */
 344
 345 void vmalloc_sync_all(void)
 346 {
 347         sync_global_pgds(VMALLOC_START & PGDIR_MASK, VMALLOC_END);
 348 }
 349
 350 /*
 351  * 64-bit:
 352  *
 353  *   Handle a fault on the vmalloc area
 354  *
 355  * This assumes no large pages in there.
 356  */
 357 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 358 {
 359         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 360         pud_t *pud, *pud_ref;
 361         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 362         pte_t *pte, *pte_ref;
 363
 364         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 365         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 366                 return -1;
 367
 368         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 369
 370         /*
 371          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 372          * happen within a race in page table update. In the later
 373          * case just flush:
 374          */
 375         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 376         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 377         if (pgd_none(*pgd_ref))
 378                 return -1;
 379
 380         if (pgd_none(*pgd))
 381                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 382         else
 383                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 384
 385         /*
 386          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 387          * are shared:
 388          */
 389
 390         pud = pud_offset(pgd, address);
 391         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 392         if (pud_none(*pud_ref))
 393                 return -1;
 394
 395         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 396                 BUG();
 397
 398         pmd = pmd_offset(pud, address);
 399         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 400         if (pmd_none(*pmd_ref))
 401                 return -1;
 402
 403         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 404                 BUG();
 405
 406         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 407         if (!pte_present(*pte_ref))
 408                 return -1;
 409
 410         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 411
 412         /*
 413          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 414          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 415          * that:
 416          */
 417         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 418                 BUG();
 419
 420         return 0;
 421 }
 422
 423 static const char errata93_warning[] =
 424 KERN_ERR
 425 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 426 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 427 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 428 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 429
 430 /*
 431  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 432  */
 433 static inline void
 434 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 435                  struct task_struct *tsk)
 436 {
 437 }
 438
 439 static int bad_address(void *p)
 440 {
 441         unsigned long dummy;
 442
 443         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 444 }
 445
 446 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 447 {
 448         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 449         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 450         pud_t *pud;
 451         pmd_t *pmd;
 452         pte_t *pte;
 453
 454         if (bad_address(pgd))
 455                 goto bad;
 456
 457         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 458
 459         if (!pgd_present(*pgd))
 460                 goto out;
 461
 462         pud = pud_offset(pgd, address);
 463         if (bad_address(pud))
 464                 goto bad;
 465
 466         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 467         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 468                 goto out;
 469
 470         pmd = pmd_offset(pud, address);
 471         if (bad_address(pmd))
 472                 goto bad;
 473
 474         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 475         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 476                 goto out;
 477
 478         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 479         if (bad_address(pte))
 480                 goto bad;
 481
 482         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 483 out:
 484         printk("\n");
 485         return;
 486 bad:
 487         printk("BAD\n");
 488 }
 489
 490 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 491
 492 /*
 493  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 494  *
 495  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 496  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 497  *
 498  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 499  *
 500  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 501  * Try to work around it here.
 502  *
 503  * Note we only handle faults in kernel here.
 504  * Does nothing on 32-bit.
 505  */
 506 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 507 {
 508 #ifdef CONFIG_X86_64
 509         if (address != regs->ip)
 510                 return 0;
 511
 512         if ((address >> 32) != 0)
 513                 return 0;
 514
 515         address |= 0xffffffffUL << 32;
 516         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 517             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 518                 printk_once(errata93_warning);
 519                 regs->ip = address;
 520                 return 1;
 521         }
 522 #endif
 523         return 0;
 524 }
 525
 526 /*
 527  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 528  * to illegal addresses >4GB.
 529  *
 530  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 531  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 532  * segment in LDT is compatibility mode.
 533  */
 534 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 535 {
 536 #ifdef CONFIG_X86_64
 537         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 538                 return 1;
 539 #endif
 540         return 0;
 541 }
 542
 543 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 544 {
 545 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 546         unsigned long nr;
 547
 548         /*
 549          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 550          */
 551         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 552                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 553
 554                 if (nr == 6) {
 555                         do_invalid_op(regs, 0);
 556                         return 1;
 557                 }
 558         }
 559 #endif
 560         return 0;
 561 }
 562
 563 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 564 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 565
 566 static void
 567 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 568                 unsigned long address)
 569 {
 570         if (!oops_may_print())
 571                 return;
 572
 573         if (error_code & PF_INSTR) {
 574                 unsigned int level;
 575
 576                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 577
 578                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 579                         printk(nx_warning, current_uid());
 580         }
 581
 582         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 583         if (address < PAGE_SIZE)
 584                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 585         else
 586                 printk(KERN_CONT "paging request");
 587
 588         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 589         printk(KERN_ALERT "IP:");
 590         printk_address(regs->ip, 1);
 591
 592         dump_pagetable(address);
 593 }
 594
 595 static noinline void
 596 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 597             unsigned long address)
 598 {
 599         struct task_struct *tsk;
 600         unsigned long flags;
 601         int sig;
 602
 603         flags = oops_begin();
 604         tsk = current;
 605         sig = SIGKILL;
 606
 607         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 608                tsk->comm, address);
 609         dump_pagetable(address);
 610
 611         tsk->thread.cr2         = address;
 612         tsk->thread.trap_no     = 14;
 613         tsk->thread.error_code  = error_code;
 614
 615         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 616                 sig = 0;
 617
 618         oops_end(flags, regs, sig);
 619 }
 620
 621 static noinline void
 622 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 623            unsigned long address)
 624 {
 625         struct task_struct *tsk = current;
 626         unsigned long *stackend;
 627         unsigned long flags;
 628         int sig;
 629
 630         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 631         if (fixup_exception(regs))
 632                 return;
 633
 634         /*
 635          * 32-bit:
 636          *
 637          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 638          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 639          *   handled it.
 640          *
 641          * 64-bit:
 642          *
 643          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 644          */
 645         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 646                 return;
 647
 648         if (is_errata93(regs, address))
 649                 return;
 650
 651         /*
 652          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 653          * terminate things with extreme prejudice:
 654          */
 655         flags = oops_begin();
 656
 657         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 658
 659         stackend = end_of_stack(tsk);
 660         if (tsk != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
 661                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 662
 663         tsk->thread.cr2         = address;
 664         tsk->thread.trap_no     = 14;
 665         tsk->thread.error_code  = error_code;
 666
 667         sig = SIGKILL;
 668         if (__die("Oops", regs, error_code))
 669                 sig = 0;
 670
 671         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 672         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
 673
 674         oops_end(flags, regs, sig);
 675 }
 676
 677 /*
 678  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 679  * sysctl is set:
 680  */
 681 static inline void
 682 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 683                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 684 {
 685         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 686                 return;
 687
 688         if (!printk_ratelimit())
 689                 return;
 690
 691         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 692                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 693                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 694                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 695
 696         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 697
 698         printk(KERN_CONT "\n");
 699 }
 700
 701 static void
 702 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 703                        unsigned long address, int si_code)
 704 {
 705         struct task_struct *tsk = current;
 706
 707         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 708         if (error_code & PF_USER) {
 709                 /*
 710                  * It's possible to have interrupts off here:
 711                  */
 712                 local_irq_enable();
 713
 714                 /*
 715                  * Valid to do another page fault here because this one came
 716                  * from user space:
 717                  */
 718                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 719                         return;
 720
 721                 if (is_errata100(regs, address))
 722                         return;
 723
 724 #ifdef CONFIG_X86_64
 725                 /*
 726                  * Instruction fetch faults in the vsyscall page might need
 727                  * emulation.
 728                  */
 729                 if (unlikely((error_code & PF_INSTR) &&
 730                              ((address & ~0xfff) == VSYSCALL_START))) {
 731                         if (emulate_vsyscall(regs, address))
 732                                 return;
 733                 }
 734 #endif
 735
 736                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
 737                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 738
 739                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 740                 tsk->thread.cr2         = address;
 741                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 742                 tsk->thread.trap_no     = 14;
 743
 744                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
 745
 746                 return;
 747         }
 748
 749         if (is_f00f_bug(regs, address))
 750                 return;
 751
 752         no_context(regs, error_code, address);
 753 }
 754
 755 static noinline void
 756 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 757                      unsigned long address)
 758 {
 759         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 760 }
 761
 762 static void
 763 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 764            unsigned long address, int si_code)
 765 {
 766         struct mm_struct *mm = current->mm;
 767
 768         /*
 769          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 770          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 771          */
 772         up_read(&mm->mmap_sem);
 773
 774         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 775 }
 776
 777 static noinline void
 778 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 779 {
 780         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 781 }
 782
 783 static noinline void
 784 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 785                       unsigned long address)
 786 {
 787         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 788 }
 789
 790 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
 791 static void
 792 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 793               unsigned long address)
 794 {
 795         /*
 796          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
 797          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
 798          */
 799         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 800
 801         pagefault_out_of_memory();
 802 }
 803
 804 static void
 805 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 806           unsigned int fault)
 807 {
 808         struct task_struct *tsk = current;
 809         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 810         int code = BUS_ADRERR;
 811
 812         up_read(&mm->mmap_sem);
 813
 814         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 815         if (!(error_code & PF_USER)) {
 816                 no_context(regs, error_code, address);
 817                 return;
 818         }
 819
 820         /* User-space => ok to do another page fault: */
 821         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 822                 return;
 823
 824         tsk->thread.cr2         = address;
 825         tsk->thread.error_code  = error_code;
 826         tsk->thread.trap_no     = 14;
 827
 828 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 829         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 830                 printk(KERN_ERR
 831         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 832                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 833                 code = BUS_MCEERR_AR;
 834         }
 835 #endif
 836         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
 837 }
 838
 839 static noinline int
 840 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 841                unsigned long address, unsigned int fault)
 842 {
 843         /*
 844          * Pagefault was interrupted by SIGKILL. We have no reason to
 845          * continue pagefault.
 846          */
 847         if (fatal_signal_pending(current)) {
 848                 if (!(fault & VM_FAULT_RETRY))
 849                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 850                 if (!(error_code & PF_USER))
 851                         no_context(regs, error_code, address);
 852                 return 1;
 853         }
 854         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR))
 855                 return 0;
 856
 857         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 858                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 859                 if (!(error_code & PF_USER)) {
 860                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 861                         no_context(regs, error_code, address);
 862                         return 1;
 863                 }
 864
 865                 out_of_memory(regs, error_code, address);
 866         } else {
 867                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 868                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 869                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 870                 else
 871                         BUG();
 872         }
 873         return 1;
 874 }
 875
 876 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 877 {
 878         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 879                 return 0;
 880
 881         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 882                 return 0;
 883
 884         return 1;
 885 }
 886
 887 /*
 888  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 889  *
 890  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 891  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 892  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 893  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 894  * on other processors.
 895  *
 896  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 897  * increasing the permissions on a page.
 898  */
 899 static noinline __kprobes int
 900 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 901 {
 902         pgd_t *pgd;
 903         pud_t *pud;
 904         pmd_t *pmd;
 905         pte_t *pte;
 906         int ret;
 907
 908         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 909         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 910                 return 0;
 911
 912         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 913         if (!pgd_present(*pgd))
 914                 return 0;
 915
 916         pud = pud_offset(pgd, address);
 917         if (!pud_present(*pud))
 918                 return 0;
 919
 920         if (pud_large(*pud))
 921                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 922
 923         pmd = pmd_offset(pud, address);
 924         if (!pmd_present(*pmd))
 925                 return 0;
 926
 927         if (pmd_large(*pmd))
 928                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 929
 930         /*
 931          * Note: don't use pte_present() here, since it returns true
 932          * if the _PAGE_PROTNONE bit is set.  However, this aliases the
 933          * _PAGE_GLOBAL bit, which for kernel pages give false positives
 934          * when CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is used.
 935          */
 936         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 937         if (!(pte_flags(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 938                 return 0;
 939
 940         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 941         if (!ret)
 942                 return 0;
 943
 944         /*
 945          * Make sure we have permissions in PMD.
 946          * If not, then there's a bug in the page tables:
 947          */
 948         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 949         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 950
 951         return ret;
 952 }
 953
 954 int show_unhandled_signals = 1;
 955
 956 static inline int
 957 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
 958 {
 959         if (error_code & PF_WRITE) {
 960                 /* write, present and write, not present: */
 961                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 962                         return 1;
 963                 return 0;
 964         }
 965
 966         /* read, present: */
 967         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 968                 return 1;
 969
 970         /* read, not present: */
 971         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 972                 return 1;
 973
 974         return 0;
 975 }
 976
 977 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 978 {
 979         return address >= TASK_SIZE_MAX;
 980 }
 981
 982 /*
 983  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 984  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 985  * routines.
 986  */
 987 dotraplinkage void __kprobes
 988 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 989 {
 990         struct vm_area_struct *vma;
 991         struct task_struct *tsk;
 992         unsigned long address;
 993         struct mm_struct *mm;
 994         int fault;
 995         int write = error_code & PF_WRITE;
 996         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE |
 997                                         (write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
 998
 999         tsk = current;
1000         mm = tsk->mm;
1001
1002         /* Get the faulting address: */
1003         address = read_cr2();
1004
1005         /*
1006          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
1007          * both a tracked kernel page and a userspace page.
1008          */
1009         if (kmemcheck_active(regs))
1010                 kmemcheck_hide(regs);
1011         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1012
1013         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1014                 return;
1015
1016         /*
1017          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1018          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1019          *
1020          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1021          * be in an interrupt or a critical region, and should
1022          * only copy the information from the master page table,
1023          * nothing more.
1024          *
1025          * This verifies that the fault happens in kernel space
1026          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1027          * protection error (error_code & 9) == 0.
1028          */
1029         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1030                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1031                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1032                                 return;
1033
1034                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1035                                 return;
1036                 }
1037
1038                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1039                 if (spurious_fault(error_code, address))
1040                         return;
1041
1042                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1043                 if (notify_page_fault(regs))
1044                         return;
1045                 /*
1046                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1047                  * fault we could otherwise deadlock:
1048                  */
1049                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1050
1051                 return;
1052         }
1053
1054         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1055         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1056                 return;
1057         /*
1058          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1059          * vmalloc fault has been handled.
1060          *
1061          * User-mode registers count as a user access even for any
1062          * potential system fault or CPU buglet:
1063          */
1064         if (user_mode_vm(regs)) {
1065                 local_irq_enable();
1066                 error_code |= PF_USER;
1067         } else {
1068                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1069                         local_irq_enable();
1070         }
1071
1072         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1073                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1074
1075         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1076
1077         /*
1078          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1079          * in an atomic region then we must not take the fault:
1080          */
1081         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1082                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1083                 return;
1084         }
1085
1086         /*
1087          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1088          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1089          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1090          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1091          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1092          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1093          * references user space from well defined areas of code, which are
1094          * listed in the exceptions table.
1095          *
1096          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1097          * the source reference check when there is a possibility of a
1098          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1099          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1100          * space check, thus avoiding the deadlock:
1101          */
1102         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1103                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1104                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1105                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1106                         return;
1107                 }
1108 retry:
1109                 down_read(&mm->mmap_sem);
1110         } else {
1111                 /*
1112                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1113                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1114                  * down_read():
1115                  */
1116                 might_sleep();
1117         }
1118
1119         vma = find_vma(mm, address);
1120         if (unlikely(!vma)) {
1121                 bad_area(regs, error_code, address);
1122                 return;
1123         }
1124         if (likely(vma->vm_start <= address))
1125                 goto good_area;
1126         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1127                 bad_area(regs, error_code, address);
1128                 return;
1129         }
1130         if (error_code & PF_USER) {
1131                 /*
1132                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1133                  * The large cushion allows instructions like enter
1134                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1135                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1136                  */
1137                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1138                         bad_area(regs, error_code, address);
1139                         return;
1140                 }
1141         }
1142         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1143                 bad_area(regs, error_code, address);
1144                 return;
1145         }
1146
1147         /*
1148          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1149          * we can handle it..
1150          */
1151 good_area:
1152         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1153                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1154                 return;
1155         }
1156
1157         /*
1158          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1159          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1160          * the fault:
1161          */
1162         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1163
1164         if (unlikely(fault & (VM_FAULT_RETRY|VM_FAULT_ERROR))) {
1165                 if (mm_fault_error(regs, error_code, address, fault))
1166                         return;
1167         }
1168
1169         /*
1170          * Major/minor page fault accounting is only done on the
1171          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
1172          * likely that the page will be found in page cache at that point.
1173          */
1174         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1175                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1176                         tsk->maj_flt++;
1177                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
1178                                       regs, address);
1179                 } else {
1180                         tsk->min_flt++;
1181                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
1182                                       regs, address);
1183                 }
1184                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
1185                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
1186                          * of starvation. */
1187                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1188                         goto retry;
1189                 }
1190         }
1191
1192         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1193
1194         up_read(&mm->mmap_sem);
1195 }