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/interrupt.h>
   7 #include <linux/mmiotrace.h>
   8 #include <linux/bootmem.h>
   9 #include <linux/compiler.h>
  10 #include <linux/highmem.h>
  11 #include <linux/kprobes.h>
  12 #include <linux/uaccess.h>
  13 #include <linux/vmalloc.h>
  14 #include <linux/vt_kern.h>
  15 #include <linux/signal.h>
  16 #include <linux/kernel.h>
  17 #include <linux/ptrace.h>
  18 #include <linux/string.h>
  19 #include <linux/module.h>
  20 #include <linux/kdebug.h>
  21 #include <linux/errno.h>
  22 #include <linux/magic.h>
  23 #include <linux/sched.h>
  24 #include <linux/types.h>
  25 #include <linux/init.h>
  26 #include <linux/mman.h>
  27 #include <linux/tty.h>
  28 #include <linux/smp.h>
  29 #include <linux/mm.h>
  30
  31 #include <asm-generic/sections.h>
  32
  33 #include <asm/tlbflush.h>
  34 #include <asm/pgalloc.h>
  35 #include <asm/segment.h>
  36 #include <asm/system.h>
  37 #include <asm/proto.h>
  38 #include <asm/traps.h>
  39 #include <asm/desc.h>
  40
  41 /*
  42  * Page fault error code bits:
  43  *
  44  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
  45  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
  46  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
  47  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
  48  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
  49  */
  50 enum x86_pf_error_code {
  51
  52         PF_PROT         =               1 << 0,
  53         PF_WRITE        =               1 << 1,
  54         PF_USER         =               1 << 2,
  55         PF_RSVD         =               1 << 3,
  56         PF_INSTR        =               1 << 4,
  57 };
  58
  59 /*
  60  * Returns 0 if mmiotrace is disabled, or if the fault is not
  61  * handled by mmiotrace:
  62  */
  63 static inline int kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
  64 {
  65         if (unlikely(is_kmmio_active()))
  66                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
  67                         return -1;
  68         return 0;
  69 }
  70
  71 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  72 {
  73         int ret = 0;
  74
  75         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  76         if (kprobes_built_in() && !user_mode_vm(regs)) {
  77                 preempt_disable();
  78                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  79                         ret = 1;
  80                 preempt_enable();
  81         }
  82
  83         return ret;
  84 }
  85
  86 /*
  87  * Prefetch quirks:
  88  *
  89  * 32-bit mode:
  90  *
  91  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  92  *   Check that here and ignore it.
  93  *
  94  * 64-bit mode:
  95  *
  96  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  97  *   Check that here and ignore it.
  98  *
  99  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
 100  */
 101 static inline int
 102 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
 103                       unsigned char opcode, int *prefetch)
 104 {
 105         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
 106         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
 107
 108         switch (instr_hi) {
 109         case 0x20:
 110         case 0x30:
 111                 /*
 112                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
 113                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
 114                  * opcode if some of these prefixes are present so
 115                  * X86_64 will never get here anyway
 116                  */
 117                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
 118 #ifdef CONFIG_X86_64
 119         case 0x40:
 120                 /*
 121                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 122                  * Need to figure out under what instruction mode the
 123                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 124                  * but for now it's good enough to assume that long
 125                  * mode only uses well known segments or kernel.
 126                  */
 127                 return (!user_mode(regs)) || (regs->cs == __USER_CS);
 128 #endif
 129         case 0x60:
 130                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 131                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 132         case 0xF0:
 133                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 134                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 135         case 0x00:
 136                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 137                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 138                         return 0;
 139
 140                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 141                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 142                 return 0;
 143         default:
 144                 return 0;
 145         }
 146 }
 147
 148 static int
 149 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
 150 {
 151         unsigned char *max_instr;
 152         unsigned char *instr;
 153         int prefetch = 0;
 154
 155         /*
 156          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 157          * do not ignore the fault:
 158          */
 159         if (error_code & PF_INSTR)
 160                 return 0;
 161
 162         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 163         max_instr = instr + 15;
 164
 165         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 166                 return 0;
 167
 168         while (instr < max_instr) {
 169                 unsigned char opcode;
 170
 171                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 172                         break;
 173
 174                 instr++;
 175
 176                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
 177                         break;
 178         }
 179         return prefetch;
 180 }
 181
 182 static void
 183 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
 184                      struct task_struct *tsk)
 185 {
 186         siginfo_t info;
 187
 188         info.si_signo   = si_signo;
 189         info.si_errno   = 0;
 190         info.si_code    = si_code;
 191         info.si_addr    = (void __user *)address;
 192
 193         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 194 }
 195
 196 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 197 LIST_HEAD(pgd_list);
 198
 199 #ifdef CONFIG_X86_32
 200 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 201 {
 202         unsigned index = pgd_index(address);
 203         pgd_t *pgd_k;
 204         pud_t *pud, *pud_k;
 205         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 206
 207         pgd += index;
 208         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 209
 210         if (!pgd_present(*pgd_k))
 211                 return NULL;
 212
 213         /*
 214          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 215          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 216          * set_pud.
 217          */
 218         pud = pud_offset(pgd, address);
 219         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 220         if (!pud_present(*pud_k))
 221                 return NULL;
 222
 223         pmd = pmd_offset(pud, address);
 224         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 225         if (!pmd_present(*pmd_k))
 226                 return NULL;
 227
 228         if (!pmd_present(*pmd))
 229                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 230         else
 231                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 232
 233         return pmd_k;
 234 }
 235
 236 void vmalloc_sync_all(void)
 237 {
 238         unsigned long address;
 239
 240         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 241                 return;
 242
 243         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 244              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 245              address += PMD_SIZE) {
 246
 247                 unsigned long flags;
 248                 struct page *page;
 249
 250                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 251                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 252                         if (!vmalloc_sync_one(page_address(page), address))
 253                                 break;
 254                 }
 255                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 256         }
 257 }
 258
 259 /*
 260  * 32-bit:
 261  *
 262  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 263  */
 264 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 265 {
 266         unsigned long pgd_paddr;
 267         pmd_t *pmd_k;
 268         pte_t *pte_k;
 269
 270         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 271         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 272                 return -1;
 273
 274         /*
 275          * Synchronize this task's top level page-table
 276          * with the 'reference' page table.
 277          *
 278          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 279          * an interrupt in the middle of a task switch..
 280          */
 281         pgd_paddr = read_cr3();
 282         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 283         if (!pmd_k)
 284                 return -1;
 285
 286         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 287         if (!pte_present(*pte_k))
 288                 return -1;
 289
 290         return 0;
 291 }
 292
 293 /*
 294  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 295  */
 296 static inline void
 297 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 298                  struct task_struct *tsk)
 299 {
 300         unsigned long bit;
 301
 302         if (!v8086_mode(regs))
 303                 return;
 304
 305         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 306         if (bit < 32)
 307                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 308 }
 309
 310 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 311 {
 312         __typeof__(pte_val(__pte(0))) page;
 313
 314         page = read_cr3();
 315         page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[address >> PGDIR_SHIFT];
 316
 317 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 318         printk("*pdpt = %016Lx ", page);
 319         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 320             && page & _PAGE_PRESENT) {
 321                 page &= PAGE_MASK;
 322                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PMD_SHIFT)
 323                                                         & (PTRS_PER_PMD - 1)];
 324                 printk(KERN_CONT "*pde = %016Lx ", page);
 325                 page &= ~_PAGE_NX;
 326         }
 327 #else
 328         printk("*pde = %08lx ", page);
 329 #endif
 330
 331         /*
 332          * We must not directly access the pte in the highpte
 333          * case if the page table is located in highmem.
 334          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 335          * it's allocated already:
 336          */
 337         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 338             && (page & _PAGE_PRESENT)
 339             && !(page & _PAGE_PSE)) {
 340
 341                 page &= PAGE_MASK;
 342                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PAGE_SHIFT)
 343                                                         & (PTRS_PER_PTE - 1)];
 344                 printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(page)*2, (u64)page);
 345         }
 346
 347         printk("\n");
 348 }
 349
 350 #else /* CONFIG_X86_64: */
 351
 352 void vmalloc_sync_all(void)
 353 {
 354         unsigned long address;
 355
 356         for (address = VMALLOC_START & PGDIR_MASK; address <= VMALLOC_END;
 357              address += PGDIR_SIZE) {
 358
 359                 const pgd_t *pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 360                 unsigned long flags;
 361                 struct page *page;
 362
 363                 if (pgd_none(*pgd_ref))
 364                         continue;
 365
 366                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 367                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 368                         pgd_t *pgd;
 369                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 370                         if (pgd_none(*pgd))
 371                                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 372                         else
 373                                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 374                 }
 375                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 376         }
 377 }
 378
 379 /*
 380  * 64-bit:
 381  *
 382  *   Handle a fault on the vmalloc area
 383  *
 384  * This assumes no large pages in there.
 385  */
 386 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 387 {
 388         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 389         pud_t *pud, *pud_ref;
 390         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 391         pte_t *pte, *pte_ref;
 392
 393         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 394         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 395                 return -1;
 396
 397         /*
 398          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 399          * happen within a race in page table update. In the later
 400          * case just flush:
 401          */
 402         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 403         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 404         if (pgd_none(*pgd_ref))
 405                 return -1;
 406
 407         if (pgd_none(*pgd))
 408                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 409         else
 410                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 411
 412         /*
 413          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 414          * are shared:
 415          */
 416
 417         pud = pud_offset(pgd, address);
 418         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 419         if (pud_none(*pud_ref))
 420                 return -1;
 421
 422         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 423                 BUG();
 424
 425         pmd = pmd_offset(pud, address);
 426         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 427         if (pmd_none(*pmd_ref))
 428                 return -1;
 429
 430         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 431                 BUG();
 432
 433         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 434         if (!pte_present(*pte_ref))
 435                 return -1;
 436
 437         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 438
 439         /*
 440          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 441          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 442          * that:
 443          */
 444         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 445                 BUG();
 446
 447         return 0;
 448 }
 449
 450 static const char errata93_warning[] =
 451 KERN_ERR "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 452 KERN_ERR "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 453 KERN_ERR "******* Please consider a BIOS update.\n"
 454 KERN_ERR "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 455
 456 /*
 457  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 458  */
 459 static inline void
 460 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 461                  struct task_struct *tsk)
 462 {
 463 }
 464
 465 static int bad_address(void *p)
 466 {
 467         unsigned long dummy;
 468
 469         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 470 }
 471
 472 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 473 {
 474         pgd_t *pgd;
 475         pud_t *pud;
 476         pmd_t *pmd;
 477         pte_t *pte;
 478
 479         pgd = (pgd_t *)read_cr3();
 480
 481         pgd = __va((unsigned long)pgd & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 482
 483         pgd += pgd_index(address);
 484         if (bad_address(pgd))
 485                 goto bad;
 486
 487         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 488
 489         if (!pgd_present(*pgd))
 490                 goto out;
 491
 492         pud = pud_offset(pgd, address);
 493         if (bad_address(pud))
 494                 goto bad;
 495
 496         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 497         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 498                 goto out;
 499
 500         pmd = pmd_offset(pud, address);
 501         if (bad_address(pmd))
 502                 goto bad;
 503
 504         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 505         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 506                 goto out;
 507
 508         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 509         if (bad_address(pte))
 510                 goto bad;
 511
 512         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 513 out:
 514         printk("\n");
 515         return;
 516 bad:
 517         printk("BAD\n");
 518 }
 519
 520 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 521
 522 /*
 523  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 524  *
 525  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 526  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 527  *
 528  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 529  *
 530  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 531  * Try to work around it here.
 532  *
 533  * Note we only handle faults in kernel here.
 534  * Does nothing on 32-bit.
 535  */
 536 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 537 {
 538 #ifdef CONFIG_X86_64
 539         static int once;
 540
 541         if (address != regs->ip)
 542                 return 0;
 543
 544         if ((address >> 32) != 0)
 545                 return 0;
 546
 547         address |= 0xffffffffUL << 32;
 548         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 549             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 550                 if (!once) {
 551                         printk(errata93_warning);
 552                         once = 1;
 553                 }
 554                 regs->ip = address;
 555                 return 1;
 556         }
 557 #endif
 558         return 0;
 559 }
 560
 561 /*
 562  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 563  * to illegal addresses >4GB.
 564  *
 565  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 566  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 567  * segment in LDT is compatibility mode.
 568  */
 569 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 570 {
 571 #ifdef CONFIG_X86_64
 572         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 573                 return 1;
 574 #endif
 575         return 0;
 576 }
 577
 578 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 579 {
 580 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 581         unsigned long nr;
 582
 583         /*
 584          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 585          */
 586         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 587                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 588
 589                 if (nr == 6) {
 590                         do_invalid_op(regs, 0);
 591                         return 1;
 592                 }
 593         }
 594 #endif
 595         return 0;
 596 }
 597
 598 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 599 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 600
 601 static void
 602 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 603                 unsigned long address)
 604 {
 605         if (!oops_may_print())
 606                 return;
 607
 608         if (error_code & PF_INSTR) {
 609                 unsigned int level;
 610
 611                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 612
 613                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 614                         printk(nx_warning, current_uid());
 615         }
 616
 617         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 618         if (address < PAGE_SIZE)
 619                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 620         else
 621                 printk(KERN_CONT "paging request");
 622
 623         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 624         printk(KERN_ALERT "IP:");
 625         printk_address(regs->ip, 1);
 626
 627         dump_pagetable(address);
 628 }
 629
 630 static noinline void
 631 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 632             unsigned long address)
 633 {
 634         struct task_struct *tsk;
 635         unsigned long flags;
 636         int sig;
 637
 638         flags = oops_begin();
 639         tsk = current;
 640         sig = SIGKILL;
 641
 642         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 643                tsk->comm, address);
 644         dump_pagetable(address);
 645
 646         tsk->thread.cr2         = address;
 647         tsk->thread.trap_no     = 14;
 648         tsk->thread.error_code  = error_code;
 649
 650         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 651                 sig = 0;
 652
 653         oops_end(flags, regs, sig);
 654 }
 655
 656 static noinline void
 657 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 658            unsigned long address)
 659 {
 660         struct task_struct *tsk = current;
 661         unsigned long *stackend;
 662         unsigned long flags;
 663         int sig;
 664
 665         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 666         if (fixup_exception(regs))
 667                 return;
 668
 669         /*
 670          * 32-bit:
 671          *
 672          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 673          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 674          *   handled it.
 675          *
 676          * 64-bit:
 677          *
 678          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 679          */
 680         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 681                 return;
 682
 683         if (is_errata93(regs, address))
 684                 return;
 685
 686         /*
 687          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 688          * terminate things with extreme prejudice:
 689          */
 690         flags = oops_begin();
 691
 692         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 693
 694         stackend = end_of_stack(tsk);
 695         if (*stackend != STACK_END_MAGIC)
 696                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 697
 698         tsk->thread.cr2         = address;
 699         tsk->thread.trap_no     = 14;
 700         tsk->thread.error_code  = error_code;
 701
 702         sig = SIGKILL;
 703         if (__die("Oops", regs, error_code))
 704                 sig = 0;
 705
 706         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 707         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
 708
 709         oops_end(flags, regs, sig);
 710 }
 711
 712 /*
 713  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 714  * sysctl is set:
 715  */
 716 static inline void
 717 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 718                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 719 {
 720         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 721                 return;
 722
 723         if (!printk_ratelimit())
 724                 return;
 725
 726         printk(KERN_CONT "%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 727                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 728                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 729                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 730
 731         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 732
 733         printk(KERN_CONT "\n");
 734 }
 735
 736 static void
 737 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 738                        unsigned long address, int si_code)
 739 {
 740         struct task_struct *tsk = current;
 741
 742         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 743         if (error_code & PF_USER) {
 744                 /*
 745                  * It's possible to have interrupts off here:
 746                  */
 747                 local_irq_enable();
 748
 749                 /*
 750                  * Valid to do another page fault here because this one came
 751                  * from user space:
 752                  */
 753                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 754                         return;
 755
 756                 if (is_errata100(regs, address))
 757                         return;
 758
 759                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
 760                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 761
 762                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 763                 tsk->thread.cr2         = address;
 764                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 765                 tsk->thread.trap_no     = 14;
 766
 767                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
 768
 769                 return;
 770         }
 771
 772         if (is_f00f_bug(regs, address))
 773                 return;
 774
 775         no_context(regs, error_code, address);
 776 }
 777
 778 static noinline void
 779 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 780                      unsigned long address)
 781 {
 782         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 783 }
 784
 785 static void
 786 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 787            unsigned long address, int si_code)
 788 {
 789         struct mm_struct *mm = current->mm;
 790
 791         /*
 792          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 793          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 794          */
 795         up_read(&mm->mmap_sem);
 796
 797         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 798 }
 799
 800 static noinline void
 801 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 802 {
 803         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 804 }
 805
 806 static noinline void
 807 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 808                       unsigned long address)
 809 {
 810         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 811 }
 812
 813 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
 814 static void
 815 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 816               unsigned long address)
 817 {
 818         /*
 819          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
 820          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
 821          */
 822         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 823
 824         pagefault_out_of_memory();
 825 }
 826
 827 static void
 828 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 829 {
 830         struct task_struct *tsk = current;
 831         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 832
 833         up_read(&mm->mmap_sem);
 834
 835         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 836         if (!(error_code & PF_USER))
 837                 no_context(regs, error_code, address);
 838
 839         /* User-space => ok to do another page fault: */
 840         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 841                 return;
 842
 843         tsk->thread.cr2         = address;
 844         tsk->thread.error_code  = error_code;
 845         tsk->thread.trap_no     = 14;
 846
 847         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
 848 }
 849
 850 static noinline void
 851 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 852                unsigned long address, unsigned int fault)
 853 {
 854         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 855                 out_of_memory(regs, error_code, address);
 856         } else {
 857                 if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 858                         do_sigbus(regs, error_code, address);
 859                 else
 860                         BUG();
 861         }
 862 }
 863
 864 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 865 {
 866         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 867                 return 0;
 868
 869         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 870                 return 0;
 871
 872         return 1;
 873 }
 874
 875 /*
 876  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 877  *
 878  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 879  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 880  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 881  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 882  * on other processors.
 883  *
 884  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 885  * increasing the permissions on a page.
 886  */
 887 static noinline int
 888 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 889 {
 890         pgd_t *pgd;
 891         pud_t *pud;
 892         pmd_t *pmd;
 893         pte_t *pte;
 894         int ret;
 895
 896         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 897         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 898                 return 0;
 899
 900         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 901         if (!pgd_present(*pgd))
 902                 return 0;
 903
 904         pud = pud_offset(pgd, address);
 905         if (!pud_present(*pud))
 906                 return 0;
 907
 908         if (pud_large(*pud))
 909                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 910
 911         pmd = pmd_offset(pud, address);
 912         if (!pmd_present(*pmd))
 913                 return 0;
 914
 915         if (pmd_large(*pmd))
 916                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 917
 918         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 919         if (!pte_present(*pte))
 920                 return 0;
 921
 922         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 923         if (!ret)
 924                 return 0;
 925
 926         /*
 927          * Make sure we have permissions in PMD.
 928          * If not, then there's a bug in the page tables:
 929          */
 930         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 931         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 932
 933         return ret;
 934 }
 935
 936 int show_unhandled_signals = 1;
 937
 938 static inline int
 939 access_error(unsigned long error_code, int write, struct vm_area_struct *vma)
 940 {
 941         if (write) {
 942                 /* write, present and write, not present: */
 943                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 944                         return 1;
 945                 return 0;
 946         }
 947
 948         /* read, present: */
 949         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 950                 return 1;
 951
 952         /* read, not present: */
 953         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 954                 return 1;
 955
 956         return 0;
 957 }
 958
 959 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 960 {
 961         return address >= TASK_SIZE_MAX;
 962 }
 963
 964 /*
 965  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 966  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 967  * routines.
 968  */
 969 dotraplinkage void __kprobes
 970 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 971 {
 972         struct vm_area_struct *vma;
 973         struct task_struct *tsk;
 974         unsigned long address;
 975         struct mm_struct *mm;
 976         int write;
 977         int fault;
 978
 979         tsk = current;
 980         mm = tsk->mm;
 981
 982         prefetchw(&mm->mmap_sem);
 983
 984         /* Get the faulting address: */
 985         address = read_cr2();
 986
 987         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
 988                 return;
 989
 990         /*
 991          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
 992          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
 993          *
 994          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 995          * be in an interrupt or a critical region, and should
 996          * only copy the information from the master page table,
 997          * nothing more.
 998          *
 999          * This verifies that the fault happens in kernel space
1000          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1001          * protection error (error_code & 9) == 0.
1002          */
1003         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1004                 if (!(error_code & (PF_RSVD|PF_USER|PF_PROT)) &&
1005                     vmalloc_fault(address) >= 0)
1006                         return;
1007
1008                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1009                 if (spurious_fault(error_code, address))
1010                         return;
1011
1012                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1013                 if (notify_page_fault(regs))
1014                         return;
1015                 /*
1016                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1017                  * fault we could otherwise deadlock:
1018                  */
1019                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1020
1021                 return;
1022         }
1023
1024         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1025         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1026                 return;
1027         /*
1028          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1029          * vmalloc fault has been handled.
1030          *
1031          * User-mode registers count as a user access even for any
1032          * potential system fault or CPU buglet:
1033          */
1034         if (user_mode_vm(regs)) {
1035                 local_irq_enable();
1036                 error_code |= PF_USER;
1037         } else {
1038                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1039                         local_irq_enable();
1040         }
1041
1042         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1043                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1044
1045         /*
1046          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1047          * in an atomic region then we must not take the fault:
1048          */
1049         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1050                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1051                 return;
1052         }
1053
1054         /*
1055          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1056          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1057          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1058          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1059          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1060          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1061          * references user space from well defined areas of code, which are
1062          * listed in the exceptions table.
1063          *
1064          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1065          * the source reference check when there is a possibility of a
1066          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1067          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1068          * space check, thus avoiding the deadlock:
1069          */
1070         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1071                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1072                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1073                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1074                         return;
1075                 }
1076                 down_read(&mm->mmap_sem);
1077         } else {
1078                 /*
1079                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1080                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1081                  * down_read():
1082                  */
1083                 might_sleep();
1084         }
1085
1086         vma = find_vma(mm, address);
1087         if (unlikely(!vma)) {
1088                 bad_area(regs, error_code, address);
1089                 return;
1090         }
1091         if (likely(vma->vm_start <= address))
1092                 goto good_area;
1093         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1094                 bad_area(regs, error_code, address);
1095                 return;
1096         }
1097         if (error_code & PF_USER) {
1098                 /*
1099                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1100                  * The large cushion allows instructions like enter
1101                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1102                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1103                  */
1104                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1105                         bad_area(regs, error_code, address);
1106                         return;
1107                 }
1108         }
1109         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1110                 bad_area(regs, error_code, address);
1111                 return;
1112         }
1113
1114         /*
1115          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1116          * we can handle it..
1117          */
1118 good_area:
1119         write = error_code & PF_WRITE;
1120
1121         if (unlikely(access_error(error_code, write, vma))) {
1122                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1123                 return;
1124         }
1125
1126         /*
1127          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1128          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1129          * the fault:
1130          */
1131         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
1132
1133         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1134                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1135                 return;
1136         }
1137
1138         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
1139                 tsk->maj_flt++;
1140         else
1141                 tsk->min_flt++;
1142
1143         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1144
1145         up_read(&mm->mmap_sem);
1146 }