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                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 383         } else {
 384                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 385         }
 386
 387         /*
 388          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 389          * are shared:
 390          */
 391
 392         pud = pud_offset(pgd, address);
 393         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 394         if (pud_none(*pud_ref))
 395                 return -1;
 396
 397         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 398                 BUG();
 399
 400         pmd = pmd_offset(pud, address);
 401         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 402         if (pmd_none(*pmd_ref))
 403                 return -1;
 404
 405         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 406                 BUG();
 407
 408         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 409         if (!pte_present(*pte_ref))
 410                 return -1;
 411
 412         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 413
 414         /*
 415          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 416          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 417          * that:
 418          */
 419         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 420                 BUG();
 421
 422         return 0;
 423 }
 424
 425 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
 426 static const char errata93_warning[] =
 427 KERN_ERR
 428 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 429 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 430 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 431 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 432 #endif
 433
 434 /*
 435  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 436  */
 437 static inline void
 438 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 439                  struct task_struct *tsk)
 440 {
 441 }
 442
 443 static int bad_address(void *p)
 444 {
 445         unsigned long dummy;
 446
 447         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 448 }
 449
 450 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 451 {
 452         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 453         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 454         pud_t *pud;
 455         pmd_t *pmd;
 456         pte_t *pte;
 457
 458         if (bad_address(pgd))
 459                 goto bad;
 460
 461         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 462
 463         if (!pgd_present(*pgd))
 464                 goto out;
 465
 466         pud = pud_offset(pgd, address);
 467         if (bad_address(pud))
 468                 goto bad;
 469
 470         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 471         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 472                 goto out;
 473
 474         pmd = pmd_offset(pud, address);
 475         if (bad_address(pmd))
 476                 goto bad;
 477
 478         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 479         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 480                 goto out;
 481
 482         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 483         if (bad_address(pte))
 484                 goto bad;
 485
 486         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 487 out:
 488         printk("\n");
 489         return;
 490 bad:
 491         printk("BAD\n");
 492 }
 493
 494 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 495
 496 /*
 497  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 498  *
 499  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 500  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 501  *
 502  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 503  *
 504  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 505  * Try to work around it here.
 506  *
 507  * Note we only handle faults in kernel here.
 508  * Does nothing on 32-bit.
 509  */
 510 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 511 {
 512 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_CPU_SUP_AMD)
 513         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD
 514             || boot_cpu_data.x86 != 0xf)
 515                 return 0;
 516
 517         if (address != regs->ip)
 518                 return 0;
 519
 520         if ((address >> 32) != 0)
 521                 return 0;
 522
 523         address |= 0xffffffffUL << 32;
 524         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 525             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 526                 printk_once(errata93_warning);
 527                 regs->ip = address;
 528                 return 1;
 529         }
 530 #endif
 531         return 0;
 532 }
 533
 534 /*
 535  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 536  * to illegal addresses >4GB.
 537  *
 538  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 539  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 540  * segment in LDT is compatibility mode.
 541  */
 542 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 543 {
 544 #ifdef CONFIG_X86_64
 545         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 546                 return 1;
 547 #endif
 548         return 0;
 549 }
 550
 551 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 552 {
 553 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 554         unsigned long nr;
 555
 556         /*
 557          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 558          */
 559         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 560                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 561
 562                 if (nr == 6) {
 563                         do_invalid_op(regs, 0);
 564                         return 1;
 565                 }
 566         }
 567 #endif
 568         return 0;
 569 }
 570
 571 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 572 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 573
 574 static void
 575 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 576                 unsigned long address)
 577 {
 578         if (!oops_may_print())
 579                 return;
 580
 581         if (error_code & PF_INSTR) {
 582                 unsigned int level;
 583
 584                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 585
 586                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 587                         printk(nx_warning, current_uid());
 588         }
 589
 590         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 591         if (address < PAGE_SIZE)
 592                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 593         else
 594                 printk(KERN_CONT "paging request");
 595
 596         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 597         printk(KERN_ALERT "IP:");
 598         printk_address(regs->ip, 1);
 599
 600         dump_pagetable(address);
 601 }
 602
 603 static noinline void
 604 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 605             unsigned long address)
 606 {
 607         struct task_struct *tsk;
 608         unsigned long flags;
 609         int sig;
 610
 611         flags = oops_begin();
 612         tsk = current;
 613         sig = SIGKILL;
 614
 615         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 616                tsk->comm, address);
 617         dump_pagetable(address);
 618
 619         tsk->thread.cr2         = address;
 620         tsk->thread.trap_no     = 14;
 621         tsk->thread.error_code  = error_code;
 622
 623         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 624                 sig = 0;
 625
 626         oops_end(flags, regs, sig);
 627 }
 628
 629 static noinline void
 630 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 631            unsigned long address)
 632 {
 633         struct task_struct *tsk = current;
 634         unsigned long *stackend;
 635         unsigned long flags;
 636         int sig;
 637
 638         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 639         if (fixup_exception(regs))
 640                 return;
 641
 642         /*
 643          * 32-bit:
 644          *
 645          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 646          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 647          *   handled it.
 648          *
 649          * 64-bit:
 650          *
 651          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 652          */
 653         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 654                 return;
 655
 656         if (is_errata93(regs, address))
 657                 return;
 658
 659         /*
 660          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 661          * terminate things with extreme prejudice:
 662          */
 663         flags = oops_begin();
 664
 665         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 666
 667         stackend = end_of_stack(tsk);
 668         if (tsk != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
 669                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 670
 671         tsk->thread.cr2         = address;
 672         tsk->thread.trap_no     = 14;
 673         tsk->thread.error_code  = error_code;
 674
 675         sig = SIGKILL;
 676         if (__die("Oops", regs, error_code))
 677                 sig = 0;
 678
 679         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 680         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
 681
 682         oops_end(flags, regs, sig);
 683 }
 684
 685 /*
 686  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 687  * sysctl is set:
 688  */
 689 static inline void
 690 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 691                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 692 {
 693         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 694                 return;
 695
 696         if (!printk_ratelimit())
 697                 return;
 698
 699         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 700                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 701                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 702                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 703
 704         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 705
 706         printk(KERN_CONT "\n");
 707 }
 708
 709 static void
 710 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 711                        unsigned long address, int si_code)
 712 {
 713         struct task_struct *tsk = current;
 714
 715         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 716         if (error_code & PF_USER) {
 717                 /*
 718                  * It's possible to have interrupts off here:
 719                  */
 720                 local_irq_enable();
 721
 722                 /*
 723                  * Valid to do another page fault here because this one came
 724                  * from user space:
 725                  */
 726                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 727                         return;
 728
 729                 if (is_errata100(regs, address))
 730                         return;
 731
 732 #ifdef CONFIG_X86_64
 733                 /*
 734                  * Instruction fetch faults in the vsyscall page might need
 735                  * emulation.
 736                  */
 737                 if (unlikely((error_code & PF_INSTR) &&
 738                              ((address & ~0xfff) == VSYSCALL_START))) {
 739                         if (emulate_vsyscall(regs, address))
 740                                 return;
 741                 }
 742 #endif
 743                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 744                 if (address >= TASK_SIZE)
 745                         error_code |= PF_PROT;
 746
 747                 if (likely(show_unhandled_signals))
 748                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 749
 750                 tsk->thread.cr2         = address;
 751                 tsk->thread.error_code  = error_code;
 752                 tsk->thread.trap_no     = 14;
 753
 754                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
 755
 756                 return;
 757         }
 758
 759         if (is_f00f_bug(regs, address))
 760                 return;
 761
 762         no_context(regs, error_code, address);
 763 }
 764
 765 static noinline void
 766 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 767                      unsigned long address)
 768 {
 769         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 770 }
 771
 772 static void
 773 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 774            unsigned long address, int si_code)
 775 {
 776         struct mm_struct *mm = current->mm;
 777
 778         /*
 779          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 780          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 781          */
 782         up_read(&mm->mmap_sem);
 783
 784         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 785 }
 786
 787 static noinline void
 788 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 789 {
 790         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 791 }
 792
 793 static noinline void
 794 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 795                       unsigned long address)
 796 {
 797         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 798 }
 799
 800 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
 801 static void
 802 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 803               unsigned long address)
 804 {
 805         /*
 806          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
 807          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
 808          */
 809         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 810
 811         pagefault_out_of_memory();
 812 }
 813
 814 static void
 815 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 816           unsigned int fault)
 817 {
 818         struct task_struct *tsk = current;
 819         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 820         int code = BUS_ADRERR;
 821
 822         up_read(&mm->mmap_sem);
 823
 824         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 825         if (!(error_code & PF_USER)) {
 826                 no_context(regs, error_code, address);
 827                 return;
 828         }
 829
 830         /* User-space => ok to do another page fault: */
 831         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 832                 return;
 833
 834         tsk->thread.cr2         = address;
 835         tsk->thread.error_code  = error_code;
 836         tsk->thread.trap_no     = 14;
 837
 838 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 839         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 840                 printk(KERN_ERR
 841         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 842                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 843                 code = BUS_MCEERR_AR;
 844         }
 845 #endif
 846         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
 847 }
 848
 849 static noinline int
 850 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 851                unsigned long address, unsigned int fault)
 852 {
 853         /*
 854          * Pagefault was interrupted by SIGKILL. We have no reason to
 855          * continue pagefault.
 856          */
 857         if (fatal_signal_pending(current)) {
 858                 if (!(fault & VM_FAULT_RETRY))
 859                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 860                 if (!(error_code & PF_USER))
 861                         no_context(regs, error_code, address);
 862                 return 1;
 863         }
 864         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR))
 865                 return 0;
 866
 867         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 868                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 869                 if (!(error_code & PF_USER)) {
 870                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 871                         no_context(regs, error_code, address);
 872                         return 1;
 873                 }
 874
 875                 out_of_memory(regs, error_code, address);
 876         } else {
 877                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 878                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 879                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 880                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
 881                         bad_area(regs, error_code, address);
 882                 else
 883                         BUG();
 884         }
 885         return 1;
 886 }
 887
 888 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 889 {
 890         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 891                 return 0;
 892
 893         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 894                 return 0;
 895
 896         return 1;
 897 }
 898
 899 /*
 900  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 901  *
 902  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 903  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 904  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 905  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 906  * on other processors.
 907  *
 908  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 909  * increasing the permissions on a page.
 910  */
 911 static noinline __kprobes int
 912 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 913 {
 914         pgd_t *pgd;
 915         pud_t *pud;
 916         pmd_t *pmd;
 917         pte_t *pte;
 918         int ret;
 919
 920         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 921         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 922                 return 0;
 923
 924         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 925         if (!pgd_present(*pgd))
 926                 return 0;
 927
 928         pud = pud_offset(pgd, address);
 929         if (!pud_present(*pud))
 930                 return 0;
 931
 932         if (pud_large(*pud))
 933                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 934
 935         pmd = pmd_offset(pud, address);
 936         if (!pmd_present(*pmd))
 937                 return 0;
 938
 939         if (pmd_large(*pmd))
 940                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 941
 942         /*
 943          * Note: don't use pte_present() here, since it returns true
 944          * if the _PAGE_PROTNONE bit is set.  However, this aliases the
 945          * _PAGE_GLOBAL bit, which for kernel pages give false positives
 946          * when CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is used.
 947          */
 948         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 949         if (!(pte_flags(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 950                 return 0;
 951
 952         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 953         if (!ret)
 954                 return 0;
 955
 956         /*
 957          * Make sure we have permissions in PMD.
 958          * If not, then there's a bug in the page tables:
 959          */
 960         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 961         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 962
 963         return ret;
 964 }
 965
 966 int show_unhandled_signals = 1;
 967
 968 static inline int
 969 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
 970 {
 971         if (error_code & PF_WRITE) {
 972                 /* write, present and write, not present: */
 973                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 974                         return 1;
 975                 return 0;
 976         }
 977
 978         /* read, present: */
 979         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 980                 return 1;
 981
 982         /* read, not present: */
 983         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 984                 return 1;
 985
 986         return 0;
 987 }
 988
 989 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 990 {
 991         return address >= TASK_SIZE_MAX;
 992 }
 993
 994 /*
 995  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 996  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 997  * routines.
 998  */
 999 dotraplinkage void __kprobes
1000 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1001 {
1002         struct vm_area_struct *vma;
1003         struct task_struct *tsk;
1004         unsigned long address;
1005         struct mm_struct *mm;
1006         int fault;
1007         int write = error_code & PF_WRITE;
1008         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE |
1009                                         (write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
1010
1011         tsk = current;
1012         mm = tsk->mm;
1013
1014         /* Get the faulting address: */
1015         address = read_cr2();
1016
1017         /*
1018          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
1019          * both a tracked kernel page and a userspace page.
1020          */
1021         if (kmemcheck_active(regs))
1022                 kmemcheck_hide(regs);
1023         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1024
1025         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1026                 return;
1027
1028         /*
1029          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1030          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1031          *
1032          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1033          * be in an interrupt or a critical region, and should
1034          * only copy the information from the master page table,
1035          * nothing more.
1036          *
1037          * This verifies that the fault happens in kernel space
1038          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1039          * protection error (error_code & 9) == 0.
1040          */
1041         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1042                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1043                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1044                                 return;
1045
1046                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1047                                 return;
1048                 }
1049
1050                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1051                 if (spurious_fault(error_code, address))
1052                         return;
1053
1054                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1055                 if (notify_page_fault(regs))
1056                         return;
1057                 /*
1058                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1059                  * fault we could otherwise deadlock:
1060                  */
1061                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1062
1063                 return;
1064         }
1065
1066         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1067         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1068                 return;
1069         /*
1070          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1071          * vmalloc fault has been handled.
1072          *
1073          * User-mode registers count as a user access even for any
1074          * potential system fault or CPU buglet:
1075          */
1076         if (user_mode_vm(regs)) {
1077                 local_irq_enable();
1078                 error_code |= PF_USER;
1079         } else {
1080                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1081                         local_irq_enable();
1082         }
1083
1084         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1085                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1086
1087         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1088
1089         /*
1090          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1091          * in an atomic region then we must not take the fault:
1092          */
1093         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1094                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1095                 return;
1096         }
1097
1098         /*
1099          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1100          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1101          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1102          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1103          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1104          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1105          * references user space from well defined areas of code, which are
1106          * listed in the exceptions table.
1107          *
1108          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1109          * the source reference check when there is a possibility of a
1110          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1111          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1112          * space check, thus avoiding the deadlock:
1113          */
1114         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1115                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1116                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1117                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1118                         return;
1119                 }
1120 retry:
1121                 down_read(&mm->mmap_sem);
1122         } else {
1123                 /*
1124                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1125                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1126                  * down_read():
1127                  */
1128                 might_sleep();
1129         }
1130
1131         vma = find_vma(mm, address);
1132         if (unlikely(!vma)) {
1133                 bad_area(regs, error_code, address);
1134                 return;
1135         }
1136         if (likely(vma->vm_start <= address))
1137                 goto good_area;
1138         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1139                 bad_area(regs, error_code, address);
1140                 return;
1141         }
1142         if (error_code & PF_USER) {
1143                 /*
1144                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1145                  * The large cushion allows instructions like enter
1146                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1147                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1148                  */
1149                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1150                         bad_area(regs, error_code, address);
1151                         return;
1152                 }
1153         }
1154         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1155                 bad_area(regs, error_code, address);
1156                 return;
1157         }
1158
1159         /*
1160          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1161          * we can handle it..
1162          */
1163 good_area:
1164         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1165                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1166                 return;
1167         }
1168
1169         /*
1170          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1171          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1172          * the fault:
1173          */
1174         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1175
1176         if (unlikely(fault & (VM_FAULT_RETRY|VM_FAULT_ERROR))) {
1177                 if (mm_fault_error(regs, error_code, address, fault))
1178                         return;
1179         }
1180
1181         /*
1182          * Major/minor page fault accounting is only done on the
1183          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
1184          * likely that the page will be found in page cache at that point.
1185          */
1186         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1187                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1188                         tsk->maj_flt++;
1189                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
1190                                       regs, address);
1191                 } else {
1192                         tsk->min_flt++;
1193                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
1194                                       regs, address);
1195                 }
1196                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
1197                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
1198                          * of starvation. */
1199                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1200                         goto retry;
1201                 }
1202         }
1203
1204         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1205
1206         up_read(&mm->mmap_sem);
1207 }