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         sync_global_pgds(VMALLOC_START & PGDIR_MASK, VMALLOC_END);
 330 }
 331
 332 /*
 333  * 64-bit:
 334  *
 335  *   Handle a fault on the vmalloc area
 336  *
 337  * This assumes no large pages in there.
 338  */
 339 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 340 {
 341         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 342         pud_t *pud, *pud_ref;
 343         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 344         pte_t *pte, *pte_ref;
 345
 346         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 347         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 348                 return -1;
 349
 350         /*
 351          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 352          * happen within a race in page table update. In the later
 353          * case just flush:
 354          */
 355         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 356         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 357         if (pgd_none(*pgd_ref))
 358                 return -1;
 359
 360         if (pgd_none(*pgd))
 361                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 362         else
 363                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 364
 365         /*
 366          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 367          * are shared:
 368          */
 369
 370         pud = pud_offset(pgd, address);
 371         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 372         if (pud_none(*pud_ref))
 373                 return -1;
 374
 375         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 376                 BUG();
 377
 378         pmd = pmd_offset(pud, address);
 379         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 380         if (pmd_none(*pmd_ref))
 381                 return -1;
 382
 383         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 384                 BUG();
 385
 386         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 387         if (!pte_present(*pte_ref))
 388                 return -1;
 389
 390         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 391
 392         /*
 393          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 394          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 395          * that:
 396          */
 397         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 398                 BUG();
 399
 400         return 0;
 401 }
 402
 403 static const char errata93_warning[] =
 404 KERN_ERR
 405 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 406 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 407 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 408 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 409
 410 /*
 411  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 412  */
 413 static inline void
 414 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 415                  struct task_struct *tsk)
 416 {
 417 }
 418
 419 static int bad_address(void *p)
 420 {
 421         unsigned long dummy;
 422
 423         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 424 }
 425
 426 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 427 {
 428         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 429         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 430         pud_t *pud;
 431         pmd_t *pmd;
 432         pte_t *pte;
 433
 434         if (bad_address(pgd))
 435                 goto bad;
 436
 437         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 438
 439         if (!pgd_present(*pgd))
 440                 goto out;
 441
 442         pud = pud_offset(pgd, address);
 443         if (bad_address(pud))
 444                 goto bad;
 445
 446         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 447         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 448                 goto out;
 449
 450         pmd = pmd_offset(pud, address);
 451         if (bad_address(pmd))
 452                 goto bad;
 453
 454         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 455         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 456                 goto out;
 457
 458         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 459         if (bad_address(pte))
 460                 goto bad;
 461
 462         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 463 out:
 464         printk("\n");
 465         return;
 466 bad:
 467         printk("BAD\n");
 468 }
 469
 470 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 471
 472 /*
 473  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 474  *
 475  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 476  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 477  *
 478  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 479  *
 480  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 481  * Try to work around it here.
 482  *
 483  * Note we only handle faults in kernel here.
 484  * Does nothing on 32-bit.
 485  */
 486 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 487 {
 488 #ifdef CONFIG_X86_64
 489         if (address != regs->ip)
 490                 return 0;
 491
 492         if ((address >> 32) != 0)
 493                 return 0;
 494
 495         address |= 0xffffffffUL << 32;
 496         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 497             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 498                 printk_once(errata93_warning);
 499                 regs->ip = address;
 500                 return 1;
 501         }
 502 #endif
 503         return 0;
 504 }
 505
 506 /*
 507  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 508  * to illegal addresses >4GB.
 509  *
 510  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 511  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 512  * segment in LDT is compatibility mode.
 513  */
 514 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 515 {
 516 #ifdef CONFIG_X86_64
 517         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 518                 return 1;
 519 #endif
 520         return 0;
 521 }
 522
 523 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 524 {
 525 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 526         unsigned long nr;
 527
 528         /*
 529          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 530          */
 531         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 532                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 533
 534                 if (nr == 6) {
 535                         do_invalid_op(regs, 0);
 536                         return 1;
 537                 }
 538         }
 539 #endif
 540         return 0;
 541 }
 542
 543 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 544 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 545
 546 static void
 547 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 548                 unsigned long address)
 549 {
 550         if (!oops_may_print())
 551                 return;
 552
 553         if (error_code & PF_INSTR) {
 554                 unsigned int level;
 555
 556                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 557
 558                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 559                         printk(nx_warning, current_uid());
 560         }
 561
 562         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 563         if (address < PAGE_SIZE)
 564                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 565         else
 566                 printk(KERN_CONT "paging request");
 567
 568         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 569         printk(KERN_ALERT "IP:");
 570         printk_address(regs->ip, 1);
 571
 572         dump_pagetable(address);
 573 }
 574
 575 static noinline void
 576 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 577             unsigned long address)
 578 {
 579         struct task_struct *tsk;
 580         unsigned long flags;
 581         int sig;
 582
 583         flags = oops_begin();
 584         tsk = current;
 585         sig = SIGKILL;
 586
 587         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 588                tsk->comm, address);
 589         dump_pagetable(address);
 590
 591         tsk->thread.cr2         = address;
 592         tsk->thread.trap_no     = 14;
 593         tsk->thread.error_code  = error_code;
 594
 595         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 596                 sig = 0;
 597
 598         oops_end(flags, regs, sig);
 599 }
 600
 601 static noinline void
 602 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 603            unsigned long address)
 604 {
 605         struct task_struct *tsk = current;
 606         unsigned long *stackend;
 607         unsigned long flags;
 608         int sig;
 609
 610         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 611         if (fixup_exception(regs))
 612                 return;
 613
 614         /*
 615          * 32-bit:
 616          *
 617          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 618          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 619          *   handled it.
 620          *
 621          * 64-bit:
 622          *
 623          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 624          */
 625         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 626                 return;
 627
 628         if (is_errata93(regs, address))
 629                 return;
 630
 631         /*
 632          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 633          * terminate things with extreme prejudice:
 634          */
 635         flags = oops_begin();
 636
 637         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 638
 639         stackend = end_of_stack(tsk);
 640         if (tsk != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
 641                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 642
 643         tsk->thread.cr2         = address;
 644         tsk->thread.trap_no     = 14;
 645         tsk->thread.error_code  = error_code;
 646
 647         sig = SIGKILL;
 648         if (__die("Oops", regs, error_code))
 649                 sig = 0;
 650
 651         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 652         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
 653
 654         oops_end(flags, regs, sig);
 655 }
 656
 657 /*
 658  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 659  * sysctl is set:
 660  */
 661 static inline void
 662 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 663                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 664 {
 665         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 666                 return;
 667
 668         if (!printk_ratelimit())
 669                 return;
 670
 671         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 672                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 673                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 674                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 675
 676         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 677
 678         printk(KERN_CONT "\n");
 679 }
 680
 681 static void
 682 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 683                        unsigned long address, int si_code)
 684 {
 685         struct task_struct *tsk = current;
 686
 687         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 688         if (error_code & PF_USER) {
 689                 /*
 690                  * It's possible to have interrupts off here:
 691                  */
 692                 local_irq_enable();
 693
 694                 /*
 695                  * Valid to do another page fault here because this one came
 696                  * from user space:
 697                  */
 698                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 699                         return;
 700
 701                 if (is_errata100(regs, address))
 702                         return;
 703
 704                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
 705                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 706
 707                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 708                 tsk->thread.cr2         = address;
 709                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 710                 tsk->thread.trap_no     = 14;
 711
 712                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
 713
 714                 return;
 715         }
 716
 717         if (is_f00f_bug(regs, address))
 718                 return;
 719
 720         no_context(regs, error_code, address);
 721 }
 722
 723 static noinline void
 724 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 725                      unsigned long address)
 726 {
 727         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 728 }
 729
 730 static void
 731 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 732            unsigned long address, int si_code)
 733 {
 734         struct mm_struct *mm = current->mm;
 735
 736         /*
 737          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 738          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 739          */
 740         up_read(&mm->mmap_sem);
 741
 742         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 743 }
 744
 745 static noinline void
 746 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 747 {
 748         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 749 }
 750
 751 static noinline void
 752 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 753                       unsigned long address)
 754 {
 755         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 756 }
 757
 758 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
 759 static void
 760 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 761               unsigned long address)
 762 {
 763         /*
 764          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
 765          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
 766          */
 767         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 768
 769         pagefault_out_of_memory();
 770 }
 771
 772 static void
 773 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 774           unsigned int fault)
 775 {
 776         struct task_struct *tsk = current;
 777         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 778         int code = BUS_ADRERR;
 779
 780         up_read(&mm->mmap_sem);
 781
 782         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 783         if (!(error_code & PF_USER)) {
 784                 no_context(regs, error_code, address);
 785                 return;
 786         }
 787
 788         /* User-space => ok to do another page fault: */
 789         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 790                 return;
 791
 792         tsk->thread.cr2         = address;
 793         tsk->thread.error_code  = error_code;
 794         tsk->thread.trap_no     = 14;
 795
 796 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 797         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON) {
 798                 printk(KERN_ERR
 799         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 800                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 801                 code = BUS_MCEERR_AR;
 802         }
 803 #endif
 804         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk);
 805 }
 806
 807 static noinline void
 808 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 809                unsigned long address, unsigned int fault)
 810 {
 811         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 812                 out_of_memory(regs, error_code, address);
 813         } else {
 814                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON))
 815                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 816                 else
 817                         BUG();
 818         }
 819 }
 820
 821 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 822 {
 823         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 824                 return 0;
 825
 826         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 827                 return 0;
 828
 829         return 1;
 830 }
 831
 832 /*
 833  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 834  *
 835  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 836  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 837  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 838  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 839  * on other processors.
 840  *
 841  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 842  * increasing the permissions on a page.
 843  */
 844 static noinline __kprobes int
 845 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 846 {
 847         pgd_t *pgd;
 848         pud_t *pud;
 849         pmd_t *pmd;
 850         pte_t *pte;
 851         int ret;
 852
 853         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 854         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 855                 return 0;
 856
 857         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 858         if (!pgd_present(*pgd))
 859                 return 0;
 860
 861         pud = pud_offset(pgd, address);
 862         if (!pud_present(*pud))
 863                 return 0;
 864
 865         if (pud_large(*pud))
 866                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 867
 868         pmd = pmd_offset(pud, address);
 869         if (!pmd_present(*pmd))
 870                 return 0;
 871
 872         if (pmd_large(*pmd))
 873                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 874
 875         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 876         if (!pte_present(*pte))
 877                 return 0;
 878
 879         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 880         if (!ret)
 881                 return 0;
 882
 883         /*
 884          * Make sure we have permissions in PMD.
 885          * If not, then there's a bug in the page tables:
 886          */
 887         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 888         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 889
 890         return ret;
 891 }
 892
 893 int show_unhandled_signals = 1;
 894
 895 static inline int
 896 access_error(unsigned long error_code, int write, struct vm_area_struct *vma)
 897 {
 898         if (write) {
 899                 /* write, present and write, not present: */
 900                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 901                         return 1;
 902                 return 0;
 903         }
 904
 905         /* read, present: */
 906         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 907                 return 1;
 908
 909         /* read, not present: */
 910         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 911                 return 1;
 912
 913         return 0;
 914 }
 915
 916 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 917 {
 918         return address >= TASK_SIZE_MAX;
 919 }
 920
 921 /*
 922  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 923  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 924  * routines.
 925  */
 926 dotraplinkage void __kprobes
 927 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 928 {
 929         struct vm_area_struct *vma;
 930         struct task_struct *tsk;
 931         unsigned long address;
 932         struct mm_struct *mm;
 933         int write;
 934         int fault;
 935
 936         tsk = current;
 937         mm = tsk->mm;
 938
 939         /* Get the faulting address: */
 940         address = read_cr2();
 941
 942         /*
 943          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
 944          * both a tracked kernel page and a userspace page.
 945          */
 946         if (kmemcheck_active(regs))
 947                 kmemcheck_hide(regs);
 948         prefetchw(&mm->mmap_sem);
 949
 950         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
 951                 return;
 952
 953         /*
 954          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
 955          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
 956          *
 957          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 958          * be in an interrupt or a critical region, and should
 959          * only copy the information from the master page table,
 960          * nothing more.
 961          *
 962          * This verifies that the fault happens in kernel space
 963          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
 964          * protection error (error_code & 9) == 0.
 965          */
 966         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
 967                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
 968                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
 969                                 return;
 970
 971                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
 972                                 return;
 973                 }
 974
 975                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
 976                 if (spurious_fault(error_code, address))
 977                         return;
 978
 979                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
 980                 if (notify_page_fault(regs))
 981                         return;
 982                 /*
 983                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
 984                  * fault we could otherwise deadlock:
 985                  */
 986                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
 987
 988                 return;
 989         }
 990
 991         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
 992         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
 993                 return;
 994         /*
 995          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
 996          * vmalloc fault has been handled.
 997          *
 998          * User-mode registers count as a user access even for any
 999          * potential system fault or CPU buglet:
1000          */
1001         if (user_mode_vm(regs)) {
1002                 local_irq_enable();
1003                 error_code |= PF_USER;
1004         } else {
1005                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1006                         local_irq_enable();
1007         }
1008
1009         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1010                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1011
1012         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
1013
1014         /*
1015          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1016          * in an atomic region then we must not take the fault:
1017          */
1018         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1019                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1020                 return;
1021         }
1022
1023         /*
1024          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1025          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1026          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1027          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1028          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1029          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1030          * references user space from well defined areas of code, which are
1031          * listed in the exceptions table.
1032          *
1033          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1034          * the source reference check when there is a possibility of a
1035          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1036          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1037          * space check, thus avoiding the deadlock:
1038          */
1039         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1040                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1041                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1042                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1043                         return;
1044                 }
1045                 down_read(&mm->mmap_sem);
1046         } else {
1047                 /*
1048                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1049                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1050                  * down_read():
1051                  */
1052                 might_sleep();
1053         }
1054
1055         vma = find_vma(mm, address);
1056         if (unlikely(!vma)) {
1057                 bad_area(regs, error_code, address);
1058                 return;
1059         }
1060         if (likely(vma->vm_start <= address))
1061                 goto good_area;
1062         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1063                 bad_area(regs, error_code, address);
1064                 return;
1065         }
1066         if (error_code & PF_USER) {
1067                 /*
1068                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1069                  * The large cushion allows instructions like enter
1070                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1071                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1072                  */
1073                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1074                         bad_area(regs, error_code, address);
1075                         return;
1076                 }
1077         }
1078         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1079                 bad_area(regs, error_code, address);
1080                 return;
1081         }
1082
1083         /*
1084          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1085          * we can handle it..
1086          */
1087 good_area:
1088         write = error_code & PF_WRITE;
1089
1090         if (unlikely(access_error(error_code, write, vma))) {
1091                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1092                 return;
1093         }
1094
1095         /*
1096          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1097          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1098          * the fault:
1099          */
1100         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
1101
1102         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1103                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1104                 return;
1105         }
1106
1107         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1108                 tsk->maj_flt++;
1109                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
1110                                      regs, address);
1111         } else {
1112                 tsk->min_flt++;
1113                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
1114                                      regs, address);
1115         }
1116
1117         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1118
1119         up_read(&mm->mmap_sem);
1120 }