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