arch/x86/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   3  *  Copyright (C) 2001,2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
   4  */
   5
   6 #include <linux/signal.h>
   7 #include <linux/sched.h>
   8 #include <linux/kernel.h>
   9 #include <linux/errno.h>
  10 #include <linux/string.h>
  11 #include <linux/types.h>
  12 #include <linux/ptrace.h>
  13 #include <linux/mman.h>
  14 #include <linux/mm.h>
  15 #include <linux/smp.h>
  16 #include <linux/interrupt.h>
  17 #include <linux/init.h>
  18 #include <linux/tty.h>
  19 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
  20 #include <linux/compiler.h>
  21 #include <linux/highmem.h>
  22 #include <linux/bootmem.h>              /* for max_low_pfn */
  23 #include <linux/vmalloc.h>
  24 #include <linux/module.h>
  25 #include <linux/kprobes.h>
  26 #include <linux/uaccess.h>
  27 #include <linux/kdebug.h>
  28
  29 #include <asm/system.h>
  30 #include <asm/desc.h>
  31 #include <asm/segment.h>
  32 #include <asm/pgalloc.h>
  33 #include <asm/smp.h>
  34 #include <asm/tlbflush.h>
  35 #include <asm/proto.h>
  36 #include <asm-generic/sections.h>
  37
  38 /*
  39  * Page fault error code bits
  40  *      bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
  41  *      bit 1 == 0 means read, 1 means write
  42  *      bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
  43  *      bit 3 == 1 means use of reserved bit detected
  44  *      bit 4 == 1 means fault was an instruction fetch
  45  */
  46 #define PF_PROT         (1<<0)
  47 #define PF_WRITE        (1<<1)
  48 #define PF_USER         (1<<2)
  49 #define PF_RSVD         (1<<3)
  50 #define PF_INSTR        (1<<4)
  51
  52 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  53 {
  54 #ifdef CONFIG_KPROBES
  55         int ret = 0;
  56
  57         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  58         if (!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 #else
  67         return 0;
  68 #endif
  69 }
  70
  71 /*
  72  * X86_32
  73  * Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  74  * Check that here and ignore it.
  75  *
  76  * X86_64
  77  * Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  78  * Check that here and ignore it.
  79  *
  80  * Opcode checker based on code by Richard Brunner
  81  */
  82 static int is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
  83                        unsigned long error_code)
  84 {
  85         unsigned char *instr;
  86         int scan_more = 1;
  87         int prefetch = 0;
  88         unsigned char *max_instr;
  89
  90         /*
  91          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
  92          * do not ignore the fault:
  93          */
  94         if (error_code & PF_INSTR)
  95                 return 0;
  96
  97         instr = (unsigned char *)convert_ip_to_linear(current, regs);
  98         max_instr = instr + 15;
  99
 100         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 101                 return 0;
 102
 103         while (scan_more && instr < max_instr) {
 104                 unsigned char opcode;
 105                 unsigned char instr_hi;
 106                 unsigned char instr_lo;
 107
 108                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 109                         break;
 110
 111                 instr_hi = opcode & 0xf0;
 112                 instr_lo = opcode & 0x0f;
 113                 instr++;
 114
 115                 switch (instr_hi) {
 116                 case 0x20:
 117                 case 0x30:
 118                         /*
 119                          * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
 120                          * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
 121                          * opcode if some of these prefixes are present so
 122                          * X86_64 will never get here anyway
 123                          */
 124                         scan_more = ((instr_lo & 7) == 0x6);
 125                         break;
 126 #ifdef CONFIG_X86_64
 127                 case 0x40:
 128                         /*
 129                          * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 130                          * Need to figure out under what instruction mode the
 131                          * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 132                          * but for now it's good enough to assume that long
 133                          * mode only uses well known segments or kernel.
 134                          */
 135                         scan_more = (!user_mode(regs)) || (regs->cs == __USER_CS);
 136                         break;
 137 #endif
 138                 case 0x60:
 139                         /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 140                         scan_more = (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 141                         break;
 142                 case 0xF0:
 143                         /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 144                         scan_more = !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 145                         break;
 146                 case 0x00:
 147                         /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 148                         scan_more = 0;
 149
 150                         if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 151                                 break;
 152                         prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 153                                 (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 154                         break;
 155                 default:
 156                         scan_more = 0;
 157                         break;
 158                 }
 159         }
 160         return prefetch;
 161 }
 162
 163 static void force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code,
 164         unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 165 {
 166         siginfo_t info;
 167
 168         info.si_signo = si_signo;
 169         info.si_errno = 0;
 170         info.si_code = si_code;
 171         info.si_addr = (void __user *)address;
 172         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 173 }
 174
 175 #ifdef CONFIG_X86_64
 176 static int bad_address(void *p)
 177 {
 178         unsigned long dummy;
 179         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 180 }
 181 #endif
 182
 183 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 184 {
 185 #ifdef CONFIG_X86_32
 186         __typeof__(pte_val(__pte(0))) page;
 187
 188         page = read_cr3();
 189         page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[address >> PGDIR_SHIFT];
 190 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 191         printk("*pdpt = %016Lx ", page);
 192         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 193             && page & _PAGE_PRESENT) {
 194                 page &= PAGE_MASK;
 195                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PMD_SHIFT)
 196                                                          & (PTRS_PER_PMD - 1)];
 197                 printk(KERN_CONT "*pde = %016Lx ", page);
 198                 page &= ~_PAGE_NX;
 199         }
 200 #else
 201         printk("*pde = %08lx ", page);
 202 #endif
 203
 204         /*
 205          * We must not directly access the pte in the highpte
 206          * case if the page table is located in highmem.
 207          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 208          * it's allocated already.
 209          */
 210         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 211             && (page & _PAGE_PRESENT)
 212             && !(page & _PAGE_PSE)) {
 213                 page &= PAGE_MASK;
 214                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PAGE_SHIFT)
 215                                                          & (PTRS_PER_PTE - 1)];
 216                 printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(page)*2, (u64)page);
 217         }
 218
 219         printk("\n");
 220 #else /* CONFIG_X86_64 */
 221         pgd_t *pgd;
 222         pud_t *pud;
 223         pmd_t *pmd;
 224         pte_t *pte;
 225
 226         pgd = (pgd_t *)read_cr3();
 227
 228         pgd = __va((unsigned long)pgd & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 229         pgd += pgd_index(address);
 230         if (bad_address(pgd)) goto bad;
 231         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 232         if (!pgd_present(*pgd)) goto ret;
 233
 234         pud = pud_offset(pgd, address);
 235         if (bad_address(pud)) goto bad;
 236         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 237         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 238                 goto ret;
 239
 240         pmd = pmd_offset(pud, address);
 241         if (bad_address(pmd)) goto bad;
 242         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 243         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd)) goto ret;
 244
 245         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 246         if (bad_address(pte)) goto bad;
 247         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 248 ret:
 249         printk("\n");
 250         return;
 251 bad:
 252         printk("BAD\n");
 253 #endif
 254 }
 255
 256 #ifdef CONFIG_X86_32
 257 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 258 {
 259         unsigned index = pgd_index(address);
 260         pgd_t *pgd_k;
 261         pud_t *pud, *pud_k;
 262         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 263
 264         pgd += index;
 265         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 266
 267         if (!pgd_present(*pgd_k))
 268                 return NULL;
 269
 270         /*
 271          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 272          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 273          * set_pud.
 274          */
 275
 276         pud = pud_offset(pgd, address);
 277         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 278         if (!pud_present(*pud_k))
 279                 return NULL;
 280
 281         pmd = pmd_offset(pud, address);
 282         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 283         if (!pmd_present(*pmd_k))
 284                 return NULL;
 285         if (!pmd_present(*pmd)) {
 286                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 287                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 288         } else
 289                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 290         return pmd_k;
 291 }
 292 #endif
 293
 294 #ifdef CONFIG_X86_64
 295 static const char errata93_warning[] =
 296 KERN_ERR "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 297 KERN_ERR "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 298 KERN_ERR "******* Please consider a BIOS update.\n"
 299 KERN_ERR "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 300 #endif
 301
 302 /* Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 303    BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 304    to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 305    A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 306    The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 307    Try to work around it here.
 308    Note we only handle faults in kernel here.
 309    Does nothing for X86_32
 310  */
 311 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 312 {
 313 #ifdef CONFIG_X86_64
 314         static int warned;
 315         if (address != regs->ip)
 316                 return 0;
 317         if ((address >> 32) != 0)
 318                 return 0;
 319         address |= 0xffffffffUL << 32;
 320         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 321             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 322                 if (!warned) {
 323                         printk(errata93_warning);
 324                         warned = 1;
 325                 }
 326                 regs->ip = address;
 327                 return 1;
 328         }
 329 #endif
 330         return 0;
 331 }
 332
 333 /*
 334  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps to illegal
 335  * addresses >4GB.  We catch this in the page fault handler because these
 336  * addresses are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 337  * segment in LDT is compatibility mode.
 338  */
 339 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 340 {
 341 #ifdef CONFIG_X86_64
 342         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) &&
 343             (address >> 32))
 344                 return 1;
 345 #endif
 346         return 0;
 347 }
 348
 349 void do_invalid_op(struct pt_regs *, unsigned long);
 350
 351 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 352 {
 353 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 354         unsigned long nr;
 355         /*
 356          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround.
 357          */
 358         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 359                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 360
 361                 if (nr == 6) {
 362                         do_invalid_op(regs, 0);
 363                         return 1;
 364                 }
 365         }
 366 #endif
 367         return 0;
 368 }
 369
 370 static void show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 371                             unsigned long address)
 372 {
 373 #ifdef CONFIG_X86_32
 374         if (!oops_may_print())
 375                 return;
 376 #endif
 377
 378 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 379         if (error_code & PF_INSTR) {
 380                 unsigned int level;
 381                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 382
 383                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 384                         printk(KERN_CRIT "kernel tried to execute "
 385                                 "NX-protected page - exploit attempt? "
 386                                 "(uid: %d)\n", current->uid);
 387         }
 388 #endif
 389
 390         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 391         if (address < PAGE_SIZE)
 392                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 393         else
 394                 printk(KERN_CONT "paging request");
 395         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 396         printk(KERN_ALERT "IP:");
 397         printk_address(regs->ip, 1);
 398         dump_pagetable(address);
 399 }
 400
 401 #ifdef CONFIG_X86_64
 402 static noinline void pgtable_bad(unsigned long address, struct pt_regs *regs,
 403                                  unsigned long error_code)
 404 {
 405         unsigned long flags = oops_begin();
 406         struct task_struct *tsk;
 407
 408         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 409                current->comm, address);
 410         dump_pagetable(address);
 411         tsk = current;
 412         tsk->thread.cr2 = address;
 413         tsk->thread.trap_no = 14;
 414         tsk->thread.error_code = error_code;
 415         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 416                 regs = NULL;
 417         oops_end(flags, regs, SIGKILL);
 418 }
 419 #endif
 420
 421 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 422 {
 423         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 424                 return 0;
 425         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 426                 return 0;
 427
 428         return 1;
 429 }
 430
 431 /*
 432  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.  This allows
 433  * us to lazily refresh the TLB when increasing the permissions of a
 434  * kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it eagerly is very
 435  * expensive since that implies doing a full cross-processor TLB
 436  * flush, even if no stale TLB entries exist on other processors.
 437  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 438  * increasing the permissions on a page.
 439  */
 440 static int spurious_fault(unsigned long address,
 441                           unsigned long error_code)
 442 {
 443         pgd_t *pgd;
 444         pud_t *pud;
 445         pmd_t *pmd;
 446         pte_t *pte;
 447
 448         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 449         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 450                 return 0;
 451
 452         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 453         if (!pgd_present(*pgd))
 454                 return 0;
 455
 456         pud = pud_offset(pgd, address);
 457         if (!pud_present(*pud))
 458                 return 0;
 459
 460         if (pud_large(*pud))
 461                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 462
 463         pmd = pmd_offset(pud, address);
 464         if (!pmd_present(*pmd))
 465                 return 0;
 466
 467         if (pmd_large(*pmd))
 468                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 469
 470         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 471         if (!pte_present(*pte))
 472                 return 0;
 473
 474         return spurious_fault_check(error_code, pte);
 475 }
 476
 477 /*
 478  * X86_32
 479  * Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 480  *
 481  * X86_64
 482  * Handle a fault on the vmalloc area
 483  *
 484  * This assumes no large pages in there.
 485  */
 486 static int vmalloc_fault(unsigned long address)
 487 {
 488 #ifdef CONFIG_X86_32
 489         unsigned long pgd_paddr;
 490         pmd_t *pmd_k;
 491         pte_t *pte_k;
 492
 493         /* Make sure we are in vmalloc area */
 494         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 495                 return -1;
 496
 497         /*
 498          * Synchronize this task's top level page-table
 499          * with the 'reference' page table.
 500          *
 501          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 502          * an interrupt in the middle of a task switch..
 503          */
 504         pgd_paddr = read_cr3();
 505         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 506         if (!pmd_k)
 507                 return -1;
 508         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 509         if (!pte_present(*pte_k))
 510                 return -1;
 511         return 0;
 512 #else
 513         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 514         pud_t *pud, *pud_ref;
 515         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 516         pte_t *pte, *pte_ref;
 517
 518         /* Make sure we are in vmalloc area */
 519         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 520                 return -1;
 521
 522         /* Copy kernel mappings over when needed. This can also
 523            happen within a race in page table update. In the later
 524            case just flush. */
 525
 526         pgd = pgd_offset(current->mm ?: &init_mm, address);
 527         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 528         if (pgd_none(*pgd_ref))
 529                 return -1;
 530         if (pgd_none(*pgd))
 531                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 532         else
 533                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 534
 535         /* Below here mismatches are bugs because these lower tables
 536            are shared */
 537
 538         pud = pud_offset(pgd, address);
 539         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 540         if (pud_none(*pud_ref))
 541                 return -1;
 542         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 543                 BUG();
 544         pmd = pmd_offset(pud, address);
 545         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 546         if (pmd_none(*pmd_ref))
 547                 return -1;
 548         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 549                 BUG();
 550         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 551         if (!pte_present(*pte_ref))
 552                 return -1;
 553         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 554         /* Don't use pte_page here, because the mappings can point
 555            outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 556            that. */
 557         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 558                 BUG();
 559         return 0;
 560 #endif
 561 }
 562
 563 int show_unhandled_signals = 1;
 564
 565 /*
 566  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 567  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 568  * routines.
 569  */
 570 #ifdef CONFIG_X86_64
 571 asmlinkage
 572 #endif
 573 void __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 574 {
 575         struct task_struct *tsk;
 576         struct mm_struct *mm;
 577         struct vm_area_struct *vma;
 578         unsigned long address;
 579         int write, si_code;
 580         int fault;
 581 #ifdef CONFIG_X86_64
 582         unsigned long flags;
 583 #endif
 584
 585         /*
 586          * We can fault from pretty much anywhere, with unknown IRQ state.
 587          */
 588         trace_hardirqs_fixup();
 589
 590         tsk = current;
 591         mm = tsk->mm;
 592         prefetchw(&mm->mmap_sem);
 593
 594         /* get the address */
 595         address = read_cr2();
 596
 597         si_code = SEGV_MAPERR;
 598
 599         if (notify_page_fault(regs))
 600                 return;
 601
 602         /*
 603          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
 604          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
 605          *
 606          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 607          * be in an interrupt or a critical region, and should
 608          * only copy the information from the master page table,
 609          * nothing more.
 610          *
 611          * This verifies that the fault happens in kernel space
 612          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
 613          * protection error (error_code & 9) == 0.
 614          */
 615 #ifdef CONFIG_X86_32
 616         if (unlikely(address >= TASK_SIZE)) {
 617 #else
 618         if (unlikely(address >= TASK_SIZE64)) {
 619 #endif
 620                 if (!(error_code & (PF_RSVD|PF_USER|PF_PROT)) &&
 621                     vmalloc_fault(address) >= 0)
 622                         return;
 623
 624                 /* Can handle a stale RO->RW TLB */
 625                 if (spurious_fault(address, error_code))
 626                         return;
 627
 628                 /*
 629                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
 630                  * fault we could otherwise deadlock.
 631                  */
 632                 goto bad_area_nosemaphore;
 633         }
 634
 635
 636 #ifdef CONFIG_X86_32
 637         /* It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the vmalloc
 638            fault has been handled. */
 639         if (regs->flags & (X86_EFLAGS_IF | X86_VM_MASK))
 640                 local_irq_enable();
 641
 642         /*
 643          * If we're in an interrupt, have no user context or are running in an
 644          * atomic region then we must not take the fault.
 645          */
 646         if (in_atomic() || !mm)
 647                 goto bad_area_nosemaphore;
 648 #else /* CONFIG_X86_64 */
 649         if (likely(regs->flags & X86_EFLAGS_IF))
 650                 local_irq_enable();
 651
 652         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
 653                 pgtable_bad(address, regs, error_code);
 654
 655         /*
 656          * If we're in an interrupt, have no user context or are running in an
 657          * atomic region then we must not take the fault.
 658          */
 659         if (unlikely(in_atomic() || !mm))
 660                 goto bad_area_nosemaphore;
 661
 662         /*
 663          * User-mode registers count as a user access even for any
 664          * potential system fault or CPU buglet.
 665          */
 666         if (user_mode_vm(regs))
 667                 error_code |= PF_USER;
 668 again:
 669 #endif
 670         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 671          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 672          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 673          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 674          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 675          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 676          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 677          * exceptions table.
 678          *
 679          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 680          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 681          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 682          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 683          * thus avoiding the deadlock.
 684          */
 685         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 686                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
 687                     !search_exception_tables(regs->ip))
 688                         goto bad_area_nosemaphore;
 689                 down_read(&mm->mmap_sem);
 690         }
 691
 692         vma = find_vma(mm, address);
 693         if (!vma)
 694                 goto bad_area;
 695         if (vma->vm_start <= address)
 696                 goto good_area;
 697         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 698                 goto bad_area;
 699         if (error_code & PF_USER) {
 700                 /*
 701                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
 702                  * The large cushion allows instructions like enter
 703                  * and pusha to work.  ("enter $65535,$31" pushes
 704                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
 705                  */
 706                 if (address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)
 707                         goto bad_area;
 708         }
 709         if (expand_stack(vma, address))
 710                 goto bad_area;
 711 /*
 712  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 713  * we can handle it..
 714  */
 715 good_area:
 716         si_code = SEGV_ACCERR;
 717         write = 0;
 718         switch (error_code & (PF_PROT|PF_WRITE)) {
 719         default:        /* 3: write, present */
 720                 /* fall through */
 721         case PF_WRITE:          /* write, not present */
 722                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 723                         goto bad_area;
 724                 write++;
 725                 break;
 726         case PF_PROT:           /* read, present */
 727                 goto bad_area;
 728         case 0:                 /* read, not present */
 729                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 730                         goto bad_area;
 731         }
 732
 733 #ifdef CONFIG_X86_32
 734 survive:
 735 #endif
 736         /*
 737          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 738          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 739          * the fault.
 740          */
 741         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
 742         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 743                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
 744                         goto out_of_memory;
 745                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 746                         goto do_sigbus;
 747                 BUG();
 748         }
 749         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 750                 tsk->maj_flt++;
 751         else
 752                 tsk->min_flt++;
 753
 754 #ifdef CONFIG_X86_32
 755         /*
 756          * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 757          */
 758         if (v8086_mode(regs)) {
 759                 unsigned long bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 760                 if (bit < 32)
 761                         tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 762         }
 763 #endif
 764         up_read(&mm->mmap_sem);
 765         return;
 766
 767 /*
 768  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 769  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 770  */
 771 bad_area:
 772         up_read(&mm->mmap_sem);
 773
 774 bad_area_nosemaphore:
 775         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 776         if (error_code & PF_USER) {
 777                 /*
 778                  * It's possible to have interrupts off here.
 779                  */
 780                 local_irq_enable();
 781
 782                 /*
 783                  * Valid to do another page fault here because this one came
 784                  * from user space.
 785                  */
 786                 if (is_prefetch(regs, address, error_code))
 787                         return;
 788
 789                 if (is_errata100(regs, address))
 790                         return;
 791
 792                 if (show_unhandled_signals && unhandled_signal(tsk, SIGSEGV) &&
 793                     printk_ratelimit()) {
 794                         printk(
 795                         "%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 796                         task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 797                         tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 798                         (void *) regs->ip, (void *) regs->sp, error_code);
 799                         print_vma_addr(" in ", regs->ip);
 800                         printk("\n");
 801                 }
 802
 803                 tsk->thread.cr2 = address;
 804                 /* Kernel addresses are always protection faults */
 805                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 806                 tsk->thread.trap_no = 14;
 807                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
 808                 return;
 809         }
 810
 811         if (is_f00f_bug(regs, address))
 812                 return;
 813
 814 no_context:
 815         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 816         if (fixup_exception(regs))
 817                 return;
 818
 819         /*
 820          * X86_32
 821          * Valid to do another page fault here, because if this fault
 822          * had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 823          * handled it.
 824          *
 825          * X86_64
 826          * Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 827          */
 828         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
 829                 return;
 830
 831         if (is_errata93(regs, address))
 832                 return;
 833
 834 /*
 835  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 836  * terminate things with extreme prejudice.
 837  */
 838 #ifdef CONFIG_X86_32
 839         bust_spinlocks(1);
 840 #else
 841         flags = oops_begin();
 842 #endif
 843
 844         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 845
 846         tsk->thread.cr2 = address;
 847         tsk->thread.trap_no = 14;
 848         tsk->thread.error_code = error_code;
 849
 850 #ifdef CONFIG_X86_32
 851         die("Oops", regs, error_code);
 852         bust_spinlocks(0);
 853         do_exit(SIGKILL);
 854 #else
 855         if (__die("Oops", regs, error_code))
 856                 regs = NULL;
 857         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 858         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
 859         oops_end(flags, regs, SIGKILL);
 860 #endif
 861
 862 /*
 863  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 864  * us unable to handle the page fault gracefully.
 865  */
 866 out_of_memory:
 867         up_read(&mm->mmap_sem);
 868         if (is_global_init(tsk)) {
 869                 yield();
 870 #ifdef CONFIG_X86_32
 871                 down_read(&mm->mmap_sem);
 872                 goto survive;
 873 #else
 874                 goto again;
 875 #endif
 876         }
 877
 878         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 879         if (error_code & PF_USER)
 880                 do_group_exit(SIGKILL);
 881         goto no_context;
 882
 883 do_sigbus:
 884         up_read(&mm->mmap_sem);
 885
 886         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 887         if (!(error_code & PF_USER))
 888                 goto no_context;
 889 #ifdef CONFIG_X86_32
 890         /* User space => ok to do another page fault */
 891         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
 892                 return;
 893 #endif
 894         tsk->thread.cr2 = address;
 895         tsk->thread.error_code = error_code;
 896         tsk->thread.trap_no = 14;
 897         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
 898 }
 899
 900 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 901 LIST_HEAD(pgd_list);
 902
 903 void vmalloc_sync_all(void)
 904 {
 905 #ifdef CONFIG_X86_32
 906         unsigned long start = VMALLOC_START & PGDIR_MASK;
 907         unsigned long address;
 908
 909         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 910                 return;
 911
 912         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE & ~PGDIR_MASK);
 913         for (address = start; address >= TASK_SIZE; address += PGDIR_SIZE) {
 914                 unsigned long flags;
 915                 struct page *page;
 916
 917                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 918                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 919                         if (!vmalloc_sync_one(page_address(page),
 920                                               address))
 921                                 break;
 922                 }
 923                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 924         }
 925 #else /* CONFIG_X86_64 */
 926         unsigned long start = VMALLOC_START & PGDIR_MASK;
 927         unsigned long address;
 928
 929         for (address = start; address <= VMALLOC_END; address += PGDIR_SIZE) {
 930                 const pgd_t *pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 931                 unsigned long flags;
 932                 struct page *page;
 933
 934                 if (pgd_none(*pgd_ref))
 935                         continue;
 936                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 937                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 938                         pgd_t *pgd;
 939                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 940                         if (pgd_none(*pgd))
 941                                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 942                         else
 943                                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 944                 }
 945                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 946         }
 947 #endif
 948 }