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/fixmap.h>                 /* VSYSCALL_START               */
  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 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
 424 static const char errata93_warning[] =
 425 KERN_ERR
 426 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 427 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 428 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 429 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 430 #endif
 431
 432 /*
 433  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 434  */
 435 static inline void
 436 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 437                  struct task_struct *tsk)
 438 {
 439 }
 440
 441 static int bad_address(void *p)
 442 {
 443         unsigned long dummy;
 444
 445         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 446 }
 447
 448 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 449 {
 450         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 451         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 452         pud_t *pud;
 453         pmd_t *pmd;
 454         pte_t *pte;
 455
 456         if (bad_address(pgd))
 457                 goto bad;
 458
 459         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 460
 461         if (!pgd_present(*pgd))
 462                 goto out;
 463
 464         pud = pud_offset(pgd, address);
 465         if (bad_address(pud))
 466                 goto bad;
 467
 468         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 469         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 470                 goto out;
 471
 472         pmd = pmd_offset(pud, address);
 473         if (bad_address(pmd))
 474                 goto bad;
 475
 476         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 477         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 478                 goto out;
 479
 480         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 481         if (bad_address(pte))
 482                 goto bad;
 483
 484         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 485 out:
 486         printk("\n");
 487         return;
 488 bad:
 489         printk("BAD\n");
 490 }
 491
 492 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 493
 494 /*
 495  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 496  *
 497  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 498  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 499  *
 500  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 501  *
 502  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 503  * Try to work around it here.
 504  *
 505  * Note we only handle faults in kernel here.
 506  * Does nothing on 32-bit.
 507  */
 508 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 509 {
 510 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_CPU_SUP_AMD)
 511         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD
 512             || boot_cpu_data.x86 != 0xf)
 513                 return 0;
 514
 515         if (address != regs->ip)
 516                 return 0;
 517
 518         if ((address >> 32) != 0)
 519                 return 0;
 520
 521         address |= 0xffffffffUL << 32;
 522         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 523             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 524                 printk_once(errata93_warning);
 525                 regs->ip = address;
 526                 return 1;
 527         }
 528 #endif
 529         return 0;
 530 }
 531
 532 /*
 533  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 534  * to illegal addresses >4GB.
 535  *
 536  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 537  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 538  * segment in LDT is compatibility mode.
 539  */
 540 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 541 {
 542 #ifdef CONFIG_X86_64
 543         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 544                 return 1;
 545 #endif
 546         return 0;
 547 }
 548
 549 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 550 {
 551 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 552         unsigned long nr;
 553
 554         /*
 555          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 556          */
 557         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 558                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 559
 560                 if (nr == 6) {
 561                         do_invalid_op(regs, 0);
 562                         return 1;
 563                 }
 564         }
 565 #endif
 566         return 0;
 567 }
 568
 569 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 570 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 571
 572 static void
 573 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 574                 unsigned long address)
 575 {
 576         if (!oops_may_print())
 577                 return;
 578
 579         if (error_code & PF_INSTR) {
 580                 unsigned int level;
 581
 582                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 583
 584                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 585                         printk(nx_warning, current_uid());
 586         }
 587
 588         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 589         if (address < PAGE_SIZE)
 590                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 591         else
 592                 printk(KERN_CONT "paging request");
 593
 594         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 595         printk(KERN_ALERT "IP:");
 596         printk_address(regs->ip, 1);
 597
 598         dump_pagetable(address);
 599 }
 600
 601 static noinline void
 602 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 603             unsigned long address)
 604 {
 605         struct task_struct *tsk;
 606         unsigned long flags;
 607         int sig;
 608
 609         flags = oops_begin();
 610         tsk = current;
 611         sig = SIGKILL;
 612
 613         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 614                tsk->comm, address);
 615         dump_pagetable(address);
 616
 617         tsk->thread.cr2         = address;
 618         tsk->thread.trap_no     = 14;
 619         tsk->thread.error_code  = error_code;
 620
 621         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 622                 sig = 0;
 623
 624         oops_end(flags, regs, sig);
 625 }
 626
 627 static noinline void
 628 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 629            unsigned long address)
 630 {
 631         struct task_struct *tsk = current;
 632         unsigned long *stackend;
 633         unsigned long flags;
 634         int sig;
 635
 636         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 637         if (fixup_exception(regs))
 638                 return;
 639
 640         /*
 641          * 32-bit:
 642          *
 643          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 644          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 645          *   handled it.
 646          *
 647          * 64-bit:
 648          *
 649          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 650          */
 651         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 652                 return;
 653
 654         if (is_errata93(regs, address))
 655                 return;
 656
 657         /*
 658          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 659          * terminate things with extreme prejudice:
 660          */
 661         flags = oops_begin();
 662
 663         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 664
 665         stackend = end_of_stack(tsk);
 666         if (tsk != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
 667                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 668
 669         tsk->thread.cr2         = address;
 670         tsk->thread.trap_no     = 14;
 671         tsk->thread.error_code  = error_code;
 672
 673         sig = SIGKILL;
 674         if (__die("Oops", regs, error_code))
 675                 sig = 0;
 676
 677         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 678         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
 679
 680         oops_end(flags, regs, sig);
 681 }
 682
 683 /*
 684  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 685  * sysctl is set:
 686  */
 687 static inline void
 688 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 689                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 690 {
 691         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 692                 return;
 693
 694         if (!printk_ratelimit())
 695                 return;
 696
 697         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 698                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 699                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 700                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 701
 702         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 703
 704         printk(KERN_CONT "\n");
 705 }
 706
 707 static void
 708 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 709                        unsigned long address, int si_code)
 710 {
 711         struct task_struct *tsk = current;
 712
 713         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 714         if (error_code & PF_USER) {
 715                 /*
 716                  * It's possible to have interrupts off here:
 717                  */
 718                 local_irq_enable();
 719
 720                 /*
 721                  * Valid to do another page fault here because this one came
 722                  * from user space:
 723                  */
 724                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 725                         return;
 726
 727                 if (is_errata100(regs, address))
 728                         return;
 729
 730 #ifdef CONFIG_X86_64
 731                 /*
 732                  * Instruction fetch faults in the vsyscall page might need
 733                  * emulation.
 734                  */
 735                 if (unlikely((error_code & PF_INSTR) &&
 736                              ((address & ~0xfff) == VSYSCALL_START))) {
 737                         if (emulate_vsyscall(regs, address))
 738                                 return;
 739                 }
 740 #endif
 741
 742                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
 743                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 744
 745                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 746                 tsk->thread.cr2         = address;
 747                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 748                 tsk->thread.trap_no     = 14;
 749
 750                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
 751
 752                 return;
 753         }
 754
 755         if (is_f00f_bug(regs, address))
 756                 return;
 757
 758         no_context(regs, error_code, address);
 759 }
 760
 761 static noinline void
 762 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 763                      unsigned long address)
 764 {
 765         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 766 }
 767
 768 static void
 769 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 770            unsigned long address, int si_code)
 771 {
 772         struct mm_struct *mm = current->mm;
 773
 774         /*
 775          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 776          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 777          */
 778         up_read(&mm->mmap_sem);
 779
 780         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 781 }
 782
 783 static noinline void
 784 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 785 {
 786         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 787 }
 788
 789 static noinline void
 790 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 791                       unsigned long address)
 792 {
 793         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 794 }
 795
 796 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
 797 static void
 798 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 799               unsigned long address)
 800 {
 801         /*
 802          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
 803          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
 804          */
 805         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 806
 807         pagefault_out_of_memory();
 808 }
 809
 810 static void
 811 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 812           unsigned int fault)
 813 {
 814         struct task_struct *tsk = current;
 815         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 816         int code = BUS_ADRERR;
 817
 818         up_read(&mm->mmap_sem);
 819
 820         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 821         if (!(error_code & PF_USER)) {
 822                 no_context(regs, error_code, address);
 823                 return;
 824         }
 825
 826         /* User-space => ok to do another page fault: */
 827         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 828                 return;
 829
 830         tsk->thread.cr2         = address;
 831         tsk->thread.error_code  = error_code;
 832         tsk->thread.trap_no     = 14;
 833
 834 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 835         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 836                 printk(KERN_ERR
 837         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 838                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 839                 code = BUS_MCEERR_AR;
 840         }
 841 #endif
 842         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
 843 }
 844
 845 static noinline int
 846 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 847                unsigned long address, unsigned int fault)
 848 {
 849         /*
 850          * Pagefault was interrupted by SIGKILL. We have no reason to
 851          * continue pagefault.
 852          */
 853         if (fatal_signal_pending(current)) {
 854                 if (!(fault & VM_FAULT_RETRY))
 855                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 856                 if (!(error_code & PF_USER))
 857                         no_context(regs, error_code, address);
 858                 return 1;
 859         }
 860         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR))
 861                 return 0;
 862
 863         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 864                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 865                 if (!(error_code & PF_USER)) {
 866                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 867                         no_context(regs, error_code, address);
 868                         return 1;
 869                 }
 870
 871                 out_of_memory(regs, error_code, address);
 872         } else {
 873                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 874                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 875                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 876                 else
 877                         BUG();
 878         }
 879         return 1;
 880 }
 881
 882 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 883 {
 884         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 885                 return 0;
 886
 887         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 888                 return 0;
 889
 890         return 1;
 891 }
 892
 893 /*
 894  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 895  *
 896  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 897  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 898  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 899  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 900  * on other processors.
 901  *
 902  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 903  * increasing the permissions on a page.
 904  */
 905 static noinline __kprobes int
 906 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 907 {
 908         pgd_t *pgd;
 909         pud_t *pud;
 910         pmd_t *pmd;
 911         pte_t *pte;
 912         int ret;
 913
 914         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 915         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 916                 return 0;
 917
 918         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 919         if (!pgd_present(*pgd))
 920                 return 0;
 921
 922         pud = pud_offset(pgd, address);
 923         if (!pud_present(*pud))
 924                 return 0;
 925
 926         if (pud_large(*pud))
 927                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 928
 929         pmd = pmd_offset(pud, address);
 930         if (!pmd_present(*pmd))
 931                 return 0;
 932
 933         if (pmd_large(*pmd))
 934                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 935
 936         /*
 937          * Note: don't use pte_present() here, since it returns true
 938          * if the _PAGE_PROTNONE bit is set.  However, this aliases the
 939          * _PAGE_GLOBAL bit, which for kernel pages give false positives
 940          * when CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is used.
 941          */
 942         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 943         if (!(pte_flags(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 944                 return 0;
 945
 946         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 947         if (!ret)
 948                 return 0;
 949
 950         /*
 951          * Make sure we have permissions in PMD.
 952          * If not, then there's a bug in the page tables:
 953          */
 954         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 955         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 956
 957         return ret;
 958 }
 959
 960 int show_unhandled_signals = 1;
 961
 962 static inline int
 963 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
 964 {
 965         if (error_code & PF_WRITE) {
 966                 /* write, present and write, not present: */
 967                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 968                         return 1;
 969                 return 0;
 970         }
 971
 972         /* read, present: */
 973         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 974                 return 1;
 975
 976         /* read, not present: */
 977         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 978                 return 1;
 979
 980         return 0;
 981 }
 982
 983 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 984 {
 985         return address >= TASK_SIZE_MAX;
 986 }
 987
 988 /*
 989  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 990  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 991  * routines.
 992  */
 993 dotraplinkage void __kprobes
 994 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 995 {
 996         struct vm_area_struct *vma;
 997         struct task_struct *tsk;
 998         unsigned long address;
 999         struct mm_struct *mm;
1000         int fault;
1001         int write = error_code & PF_WRITE;
1002         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE |
1003                                         (write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
1004
1005         tsk = current;
1006         mm = tsk->mm;
1007
1008         /* Get the faulting address: */
1009         address = read_cr2();
1010
1011         /*
1012          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
1013          * both a tracked kernel page and a userspace page.
1014          */
1015         if (kmemcheck_active(regs))
1016                 kmemcheck_hide(regs);
1017         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1018
1019         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1020                 return;
1021
1022         /*
1023          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1024          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1025          *
1026          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1027          * be in an interrupt or a critical region, and should
1028          * only copy the information from the master page table,
1029          * nothing more.
1030          *
1031          * This verifies that the fault happens in kernel space
1032          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1033          * protection error (error_code & 9) == 0.
1034          */
1035         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1036                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1037                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1038                                 return;
1039
1040                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1041                                 return;
1042                 }
1043
1044                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1045                 if (spurious_fault(error_code, address))
1046                         return;
1047
1048                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1049                 if (notify_page_fault(regs))
1050                         return;
1051                 /*
1052                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1053                  * fault we could otherwise deadlock:
1054                  */
1055                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1056
1057                 return;
1058         }
1059
1060         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1061         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1062                 return;
1063         /*
1064          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1065          * vmalloc fault has been handled.
1066          *
1067          * User-mode registers count as a user access even for any
1068          * potential system fault or CPU buglet:
1069          */
1070         if (user_mode_vm(regs)) {
1071                 local_irq_enable();
1072                 error_code |= PF_USER;
1073         } else {
1074                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1075                         local_irq_enable();
1076         }
1077
1078         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1079                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1080
1081         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1082
1083         /*
1084          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1085          * in an atomic region then we must not take the fault:
1086          */
1087         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1088                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1089                 return;
1090         }
1091
1092         /*
1093          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1094          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1095          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1096          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1097          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1098          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1099          * references user space from well defined areas of code, which are
1100          * listed in the exceptions table.
1101          *
1102          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1103          * the source reference check when there is a possibility of a
1104          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1105          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1106          * space check, thus avoiding the deadlock:
1107          */
1108         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1109                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1110                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1111                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1112                         return;
1113                 }
1114 retry:
1115                 down_read(&mm->mmap_sem);
1116         } else {
1117                 /*
1118                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1119                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1120                  * down_read():
1121                  */
1122                 might_sleep();
1123         }
1124
1125         vma = find_vma(mm, address);
1126         if (unlikely(!vma)) {
1127                 bad_area(regs, error_code, address);
1128                 return;
1129         }
1130         if (likely(vma->vm_start <= address))
1131                 goto good_area;
1132         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1133                 bad_area(regs, error_code, address);
1134                 return;
1135         }
1136         if (error_code & PF_USER) {
1137                 /*
1138                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1139                  * The large cushion allows instructions like enter
1140                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1141                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1142                  */
1143                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1144                         bad_area(regs, error_code, address);
1145                         return;
1146                 }
1147         }
1148         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1149                 bad_area(regs, error_code, address);
1150                 return;
1151         }
1152
1153         /*
1154          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1155          * we can handle it..
1156          */
1157 good_area:
1158         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1159                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1160                 return;
1161         }
1162
1163         /*
1164          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1165          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1166          * the fault:
1167          */
1168         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1169
1170         if (unlikely(fault & (VM_FAULT_RETRY|VM_FAULT_ERROR))) {
1171                 if (mm_fault_error(regs, error_code, address, fault))
1172                         return;
1173         }
1174
1175         /*
1176          * Major/minor page fault accounting is only done on the
1177          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
1178          * likely that the page will be found in page cache at that point.
1179          */
1180         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1181                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1182                         tsk->maj_flt++;
1183                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
1184                                       regs, address);
1185                 } else {
1186                         tsk->min_flt++;
1187                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
1188                                       regs, address);
1189                 }
1190                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
1191                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
1192                          * of starvation. */
1193                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1194                         goto retry;
1195                 }
1196         }
1197
1198         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1199
1200         up_read(&mm->mmap_sem);
1201 }