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 #include <asm/context_tracking.h>       /* exception_enter(), ...       */
  22
  23 /*
  24  * Page fault error code bits:
  25  *
  26  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
  27  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
  28  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
  29  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
  30  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
  31  */
  32 enum x86_pf_error_code {
  33
  34         PF_PROT         =               1 << 0,
  35         PF_WRITE        =               1 << 1,
  36         PF_USER         =               1 << 2,
  37         PF_RSVD         =               1 << 3,
  38         PF_INSTR        =               1 << 4,
  39 };
  40
  41 /*
  42  * Returns 0 if mmiotrace is disabled, or if the fault is not
  43  * handled by mmiotrace:
  44  */
  45 static inline int __kprobes
  46 kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
  47 {
  48         if (unlikely(is_kmmio_active()))
  49                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
  50                         return -1;
  51         return 0;
  52 }
  53
  54 static inline int __kprobes notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  55 {
  56         int ret = 0;
  57
  58         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  59         if (kprobes_built_in() && !user_mode_vm(regs)) {
  60                 preempt_disable();
  61                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  62                         ret = 1;
  63                 preempt_enable();
  64         }
  65
  66         return ret;
  67 }
  68
  69 /*
  70  * Prefetch quirks:
  71  *
  72  * 32-bit mode:
  73  *
  74  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  75  *   Check that here and ignore it.
  76  *
  77  * 64-bit mode:
  78  *
  79  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  80  *   Check that here and ignore it.
  81  *
  82  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
  83  */
  84 static inline int
  85 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
  86                       unsigned char opcode, int *prefetch)
  87 {
  88         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
  89         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
  90
  91         switch (instr_hi) {
  92         case 0x20:
  93         case 0x30:
  94                 /*
  95                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
  96                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
  97                  * opcode if some of these prefixes are present so
  98                  * X86_64 will never get here anyway
  99                  */
 100                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
 101 #ifdef CONFIG_X86_64
 102         case 0x40:
 103                 /*
 104                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 105                  * Need to figure out under what instruction mode the
 106                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 107                  * but for now it's good enough to assume that long
 108                  * mode only uses well known segments or kernel.
 109                  */
 110                 return (!user_mode(regs) || user_64bit_mode(regs));
 111 #endif
 112         case 0x60:
 113                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 114                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 115         case 0xF0:
 116                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 117                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 118         case 0x00:
 119                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 120                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 121                         return 0;
 122
 123                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 124                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 125                 return 0;
 126         default:
 127                 return 0;
 128         }
 129 }
 130
 131 static int
 132 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
 133 {
 134         unsigned char *max_instr;
 135         unsigned char *instr;
 136         int prefetch = 0;
 137
 138         /*
 139          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 140          * do not ignore the fault:
 141          */
 142         if (error_code & PF_INSTR)
 143                 return 0;
 144
 145         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 146         max_instr = instr + 15;
 147
 148         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 149                 return 0;
 150
 151         while (instr < max_instr) {
 152                 unsigned char opcode;
 153
 154                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 155                         break;
 156
 157                 instr++;
 158
 159                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
 160                         break;
 161         }
 162         return prefetch;
 163 }
 164
 165 static void
 166 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
 167                      struct task_struct *tsk, int fault)
 168 {
 169         unsigned lsb = 0;
 170         siginfo_t info;
 171
 172         info.si_signo   = si_signo;
 173         info.si_errno   = 0;
 174         info.si_code    = si_code;
 175         info.si_addr    = (void __user *)address;
 176         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
 177                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
 178         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
 179                 lsb = PAGE_SHIFT;
 180         info.si_addr_lsb = lsb;
 181
 182         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 183 }
 184
 185 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 186 LIST_HEAD(pgd_list);
 187
 188 #ifdef CONFIG_X86_32
 189 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 190 {
 191         unsigned index = pgd_index(address);
 192         pgd_t *pgd_k;
 193         pud_t *pud, *pud_k;
 194         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 195
 196         pgd += index;
 197         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 198
 199         if (!pgd_present(*pgd_k))
 200                 return NULL;
 201
 202         /*
 203          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 204          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 205          * set_pud.
 206          */
 207         pud = pud_offset(pgd, address);
 208         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 209         if (!pud_present(*pud_k))
 210                 return NULL;
 211
 212         pmd = pmd_offset(pud, address);
 213         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 214         if (!pmd_present(*pmd_k))
 215                 return NULL;
 216
 217         if (!pmd_present(*pmd))
 218                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 219         else
 220                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 221
 222         return pmd_k;
 223 }
 224
 225 void vmalloc_sync_all(void)
 226 {
 227         unsigned long address;
 228
 229         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 230                 return;
 231
 232         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 233              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 234              address += PMD_SIZE) {
 235                 struct page *page;
 236
 237                 spin_lock(&pgd_lock);
 238                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 239                         spinlock_t *pgt_lock;
 240                         pmd_t *ret;
 241
 242                         /* the pgt_lock only for Xen */
 243                         pgt_lock = &pgd_page_get_mm(page)->page_table_lock;
 244
 245                         spin_lock(pgt_lock);
 246                         ret = vmalloc_sync_one(page_address(page), address);
 247                         spin_unlock(pgt_lock);
 248
 249                         if (!ret)
 250                                 break;
 251                 }
 252                 spin_unlock(&pgd_lock);
 253         }
 254 }
 255
 256 /*
 257  * 32-bit:
 258  *
 259  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 260  */
 261 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 262 {
 263         unsigned long pgd_paddr;
 264         pmd_t *pmd_k;
 265         pte_t *pte_k;
 266
 267         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 268         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 269                 return -1;
 270
 271         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 272
 273         /*
 274          * Synchronize this task's top level page-table
 275          * with the 'reference' page table.
 276          *
 277          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 278          * an interrupt in the middle of a task switch..
 279          */
 280         pgd_paddr = read_cr3();
 281         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 282         if (!pmd_k)
 283                 return -1;
 284
 285         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 286         if (!pte_present(*pte_k))
 287                 return -1;
 288
 289         return 0;
 290 }
 291
 292 /*
 293  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 294  */
 295 static inline void
 296 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 297                  struct task_struct *tsk)
 298 {
 299         unsigned long bit;
 300
 301         if (!v8086_mode(regs))
 302                 return;
 303
 304         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 305         if (bit < 32)
 306                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 307 }
 308
 309 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
 310 {
 311         return pfn < max_low_pfn;
 312 }
 313
 314 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 315 {
 316         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 317         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
 318         pmd_t *pmd;
 319         pte_t *pte;
 320
 321 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 322         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
 323         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
 324                 goto out;
 325 #endif
 326         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
 327         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
 328
 329         /*
 330          * We must not directly access the pte in the highpte
 331          * case if the page table is located in highmem.
 332          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 333          * it's allocated already:
 334          */
 335         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 336                 goto out;
 337
 338         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 339         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
 340 out:
 341         printk("\n");
 342 }
 343
 344 #else /* CONFIG_X86_64: */
 345
 346 void vmalloc_sync_all(void)
 347 {
 348         sync_global_pgds(VMALLOC_START & PGDIR_MASK, VMALLOC_END);
 349 }
 350
 351 /*
 352  * 64-bit:
 353  *
 354  *   Handle a fault on the vmalloc area
 355  *
 356  * This assumes no large pages in there.
 357  */
 358 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 359 {
 360         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 361         pud_t *pud, *pud_ref;
 362         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 363         pte_t *pte, *pte_ref;
 364
 365         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 366         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 367                 return -1;
 368
 369         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 370
 371         /*
 372          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 373          * happen within a race in page table update. In the later
 374          * case just flush:
 375          */
 376         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 377         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 378         if (pgd_none(*pgd_ref))
 379                 return -1;
 380
 381         if (pgd_none(*pgd))
 382                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 383         else
 384                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 385
 386         /*
 387          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 388          * are shared:
 389          */
 390
 391         pud = pud_offset(pgd, address);
 392         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 393         if (pud_none(*pud_ref))
 394                 return -1;
 395
 396         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 397                 BUG();
 398
 399         pmd = pmd_offset(pud, address);
 400         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 401         if (pmd_none(*pmd_ref))
 402                 return -1;
 403
 404         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 405                 BUG();
 406
 407         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 408         if (!pte_present(*pte_ref))
 409                 return -1;
 410
 411         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 412
 413         /*
 414          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 415          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 416          * that:
 417          */
 418         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 419                 BUG();
 420
 421         return 0;
 422 }
 423
 424 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
 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 #endif
 432
 433 /*
 434  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 435  */
 436 static inline void
 437 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 438                  struct task_struct *tsk)
 439 {
 440 }
 441
 442 static int bad_address(void *p)
 443 {
 444         unsigned long dummy;
 445
 446         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 447 }
 448
 449 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 450 {
 451         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 452         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 453         pud_t *pud;
 454         pmd_t *pmd;
 455         pte_t *pte;
 456
 457         if (bad_address(pgd))
 458                 goto bad;
 459
 460         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 461
 462         if (!pgd_present(*pgd))
 463                 goto out;
 464
 465         pud = pud_offset(pgd, address);
 466         if (bad_address(pud))
 467                 goto bad;
 468
 469         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 470         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 471                 goto out;
 472
 473         pmd = pmd_offset(pud, address);
 474         if (bad_address(pmd))
 475                 goto bad;
 476
 477         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 478         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 479                 goto out;
 480
 481         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 482         if (bad_address(pte))
 483                 goto bad;
 484
 485         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 486 out:
 487         printk("\n");
 488         return;
 489 bad:
 490         printk("BAD\n");
 491 }
 492
 493 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 494
 495 /*
 496  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 497  *
 498  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 499  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 500  *
 501  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 502  *
 503  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 504  * Try to work around it here.
 505  *
 506  * Note we only handle faults in kernel here.
 507  * Does nothing on 32-bit.
 508  */
 509 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 510 {
 511 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_CPU_SUP_AMD)
 512         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD
 513             || boot_cpu_data.x86 != 0xf)
 514                 return 0;
 515
 516         if (address != regs->ip)
 517                 return 0;
 518
 519         if ((address >> 32) != 0)
 520                 return 0;
 521
 522         address |= 0xffffffffUL << 32;
 523         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 524             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 525                 printk_once(errata93_warning);
 526                 regs->ip = address;
 527                 return 1;
 528         }
 529 #endif
 530         return 0;
 531 }
 532
 533 /*
 534  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 535  * to illegal addresses >4GB.
 536  *
 537  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 538  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 539  * segment in LDT is compatibility mode.
 540  */
 541 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 542 {
 543 #ifdef CONFIG_X86_64
 544         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 545                 return 1;
 546 #endif
 547         return 0;
 548 }
 549
 550 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 551 {
 552 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 553         unsigned long nr;
 554
 555         /*
 556          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 557          */
 558         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 559                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 560
 561                 if (nr == 6) {
 562                         do_invalid_op(regs, 0);
 563                         return 1;
 564                 }
 565         }
 566 #endif
 567         return 0;
 568 }
 569
 570 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 571 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 572
 573 static void
 574 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 575                 unsigned long address)
 576 {
 577         if (!oops_may_print())
 578                 return;
 579
 580         if (error_code & PF_INSTR) {
 581                 unsigned int level;
 582
 583                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 584
 585                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 586                         printk(nx_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 587         }
 588
 589         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 590         if (address < PAGE_SIZE)
 591                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 592         else
 593                 printk(KERN_CONT "paging request");
 594
 595         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 596         printk(KERN_ALERT "IP:");
 597         printk_address(regs->ip, 1);
 598
 599         dump_pagetable(address);
 600 }
 601
 602 static noinline void
 603 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 604             unsigned long address)
 605 {
 606         struct task_struct *tsk;
 607         unsigned long flags;
 608         int sig;
 609
 610         flags = oops_begin();
 611         tsk = current;
 612         sig = SIGKILL;
 613
 614         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 615                tsk->comm, address);
 616         dump_pagetable(address);
 617
 618         tsk->thread.cr2         = address;
 619         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 620         tsk->thread.error_code  = error_code;
 621
 622         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 623                 sig = 0;
 624
 625         oops_end(flags, regs, sig);
 626 }
 627
 628 static noinline void
 629 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 630            unsigned long address, int signal, int si_code)
 631 {
 632         struct task_struct *tsk = current;
 633         unsigned long *stackend;
 634         unsigned long flags;
 635         int sig;
 636
 637         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 638         if (fixup_exception(regs)) {
 639                 if (current_thread_info()->sig_on_uaccess_error && signal) {
 640                         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_PF;
 641                         tsk->thread.error_code = error_code | PF_USER;
 642                         tsk->thread.cr2 = address;
 643
 644                         /* XXX: hwpoison faults will set the wrong code. */
 645                         force_sig_info_fault(signal, si_code, address, tsk, 0);
 646                 }
 647                 return;
 648         }
 649
 650         /*
 651          * 32-bit:
 652          *
 653          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 654          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 655          *   handled it.
 656          *
 657          * 64-bit:
 658          *
 659          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 660          */
 661         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 662                 return;
 663
 664         if (is_errata93(regs, address))
 665                 return;
 666
 667         /*
 668          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 669          * terminate things with extreme prejudice:
 670          */
 671         flags = oops_begin();
 672
 673         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 674
 675         stackend = end_of_stack(tsk);
 676         if (tsk != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
 677                 printk(KERN_EMERG "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 678
 679         tsk->thread.cr2         = address;
 680         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 681         tsk->thread.error_code  = error_code;
 682
 683         sig = SIGKILL;
 684         if (__die("Oops", regs, error_code))
 685                 sig = 0;
 686
 687         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 688         printk(KERN_DEFAULT "CR2: %016lx\n", address);
 689
 690         oops_end(flags, regs, sig);
 691 }
 692
 693 /*
 694  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 695  * sysctl is set:
 696  */
 697 static inline void
 698 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 699                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 700 {
 701         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 702                 return;
 703
 704         if (!printk_ratelimit())
 705                 return;
 706
 707         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 708                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 709                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 710                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 711
 712         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 713
 714         printk(KERN_CONT "\n");
 715 }
 716
 717 static void
 718 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 719                        unsigned long address, int si_code)
 720 {
 721         struct task_struct *tsk = current;
 722
 723         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 724         if (error_code & PF_USER) {
 725                 /*
 726                  * It's possible to have interrupts off here:
 727                  */
 728                 local_irq_enable();
 729
 730                 /*
 731                  * Valid to do another page fault here because this one came
 732                  * from user space:
 733                  */
 734                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 735                         return;
 736
 737                 if (is_errata100(regs, address))
 738                         return;
 739
 740 #ifdef CONFIG_X86_64
 741                 /*
 742                  * Instruction fetch faults in the vsyscall page might need
 743                  * emulation.
 744                  */
 745                 if (unlikely((error_code & PF_INSTR) &&
 746                              ((address & ~0xfff) == VSYSCALL_START))) {
 747                         if (emulate_vsyscall(regs, address))
 748                                 return;
 749                 }
 750 #endif
 751
 752                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
 753                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 754
 755                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 756                 tsk->thread.cr2         = address;
 757                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 758                 tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 759
 760                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
 761
 762                 return;
 763         }
 764
 765         if (is_f00f_bug(regs, address))
 766                 return;
 767
 768         no_context(regs, error_code, address, SIGSEGV, si_code);
 769 }
 770
 771 static noinline void
 772 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 773                      unsigned long address)
 774 {
 775         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 776 }
 777
 778 static void
 779 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 780            unsigned long address, int si_code)
 781 {
 782         struct mm_struct *mm = current->mm;
 783
 784         /*
 785          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 786          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 787          */
 788         up_read(&mm->mmap_sem);
 789
 790         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 791 }
 792
 793 static noinline void
 794 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 795 {
 796         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 797 }
 798
 799 static noinline void
 800 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 801                       unsigned long address)
 802 {
 803         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 804 }
 805
 806 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
 807 static void
 808 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 809               unsigned long address)
 810 {
 811         /*
 812          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
 813          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
 814          */
 815         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 816
 817         pagefault_out_of_memory();
 818 }
 819
 820 static void
 821 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 822           unsigned int fault)
 823 {
 824         struct task_struct *tsk = current;
 825         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 826         int code = BUS_ADRERR;
 827
 828         up_read(&mm->mmap_sem);
 829
 830         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 831         if (!(error_code & PF_USER)) {
 832                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
 833                 return;
 834         }
 835
 836         /* User-space => ok to do another page fault: */
 837         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 838                 return;
 839
 840         tsk->thread.cr2         = address;
 841         tsk->thread.error_code  = error_code;
 842         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 843
 844 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 845         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 846                 printk(KERN_ERR
 847         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 848                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 849                 code = BUS_MCEERR_AR;
 850         }
 851 #endif
 852         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
 853 }
 854
 855 static noinline int
 856 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 857                unsigned long address, unsigned int fault)
 858 {
 859         /*
 860          * Pagefault was interrupted by SIGKILL. We have no reason to
 861          * continue pagefault.
 862          */
 863         if (fatal_signal_pending(current)) {
 864                 if (!(fault & VM_FAULT_RETRY))
 865                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 866                 if (!(error_code & PF_USER))
 867                         no_context(regs, error_code, address, 0, 0);
 868                 return 1;
 869         }
 870         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR))
 871                 return 0;
 872
 873         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 874                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 875                 if (!(error_code & PF_USER)) {
 876                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 877                         no_context(regs, error_code, address,
 878                                    SIGSEGV, SEGV_MAPERR);
 879                         return 1;
 880                 }
 881
 882                 out_of_memory(regs, error_code, address);
 883         } else {
 884                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 885                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 886                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 887                 else
 888                         BUG();
 889         }
 890         return 1;
 891 }
 892
 893 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 894 {
 895         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 896                 return 0;
 897
 898         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 899                 return 0;
 900
 901         return 1;
 902 }
 903
 904 /*
 905  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 906  *
 907  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 908  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 909  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 910  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 911  * on other processors.
 912  *
 913  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 914  * increasing the permissions on a page.
 915  */
 916 static noinline __kprobes int
 917 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 918 {
 919         pgd_t *pgd;
 920         pud_t *pud;
 921         pmd_t *pmd;
 922         pte_t *pte;
 923         int ret;
 924
 925         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 926         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 927                 return 0;
 928
 929         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 930         if (!pgd_present(*pgd))
 931                 return 0;
 932
 933         pud = pud_offset(pgd, address);
 934         if (!pud_present(*pud))
 935                 return 0;
 936
 937         if (pud_large(*pud))
 938                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 939
 940         pmd = pmd_offset(pud, address);
 941         if (!pmd_present(*pmd))
 942                 return 0;
 943
 944         if (pmd_large(*pmd))
 945                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 946
 947         /*
 948          * Note: don't use pte_present() here, since it returns true
 949          * if the _PAGE_PROTNONE bit is set.  However, this aliases the
 950          * _PAGE_GLOBAL bit, which for kernel pages give false positives
 951          * when CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is used.
 952          */
 953         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 954         if (!(pte_flags(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 955                 return 0;
 956
 957         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 958         if (!ret)
 959                 return 0;
 960
 961         /*
 962          * Make sure we have permissions in PMD.
 963          * If not, then there's a bug in the page tables:
 964          */
 965         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 966         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 967
 968         return ret;
 969 }
 970
 971 int show_unhandled_signals = 1;
 972
 973 static inline int
 974 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
 975 {
 976         if (error_code & PF_WRITE) {
 977                 /* write, present and write, not present: */
 978                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 979                         return 1;
 980                 return 0;
 981         }
 982
 983         /* read, present: */
 984         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 985                 return 1;
 986
 987         /* read, not present: */
 988         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 989                 return 1;
 990
 991         return 0;
 992 }
 993
 994 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 995 {
 996         return address >= TASK_SIZE_MAX;
 997 }
 998
 999 static inline bool smap_violation(int error_code, struct pt_regs *regs)
1000 {
1001         if (error_code & PF_USER)
1002                 return false;
1003
1004         if (!user_mode_vm(regs) && (regs->flags & X86_EFLAGS_AC))
1005                 return false;
1006
1007         return true;
1008 }
1009
1010 /*
1011  * This routine handles page faults.  It determines the address,
1012  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
1013  * routines.
1014  */
1015 static void __kprobes
1016 __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1017 {
1018         struct vm_area_struct *vma;
1019         struct task_struct *tsk;
1020         unsigned long address;
1021         struct mm_struct *mm;
1022         int fault;
1023         int write = error_code & PF_WRITE;
1024         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE |
1025                                         (write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
1026
1027         tsk = current;
1028         mm = tsk->mm;
1029
1030         /* Get the faulting address: */
1031         address = read_cr2();
1032
1033         /*
1034          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
1035          * both a tracked kernel page and a userspace page.
1036          */
1037         if (kmemcheck_active(regs))
1038                 kmemcheck_hide(regs);
1039         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1040
1041         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1042                 return;
1043
1044         /*
1045          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1046          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1047          *
1048          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1049          * be in an interrupt or a critical region, and should
1050          * only copy the information from the master page table,
1051          * nothing more.
1052          *
1053          * This verifies that the fault happens in kernel space
1054          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1055          * protection error (error_code & 9) == 0.
1056          */
1057         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1058                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1059                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1060                                 return;
1061
1062                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1063                                 return;
1064                 }
1065
1066                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1067                 if (spurious_fault(error_code, address))
1068                         return;
1069
1070                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1071                 if (notify_page_fault(regs))
1072                         return;
1073                 /*
1074                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1075                  * fault we could otherwise deadlock:
1076                  */
1077                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1078
1079                 return;
1080         }
1081
1082         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1083         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1084                 return;
1085         /*
1086          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1087          * vmalloc fault has been handled.
1088          *
1089          * User-mode registers count as a user access even for any
1090          * potential system fault or CPU buglet:
1091          */
1092         if (user_mode_vm(regs)) {
1093                 local_irq_enable();
1094                 error_code |= PF_USER;
1095         } else {
1096                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1097                         local_irq_enable();
1098         }
1099
1100         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1101                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1102
1103         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_SMAP)) {
1104                 if (unlikely(smap_violation(error_code, regs))) {
1105                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1106                         return;
1107                 }
1108         }
1109
1110         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1111
1112         /*
1113          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1114          * in an atomic region then we must not take the fault:
1115          */
1116         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1117                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1118                 return;
1119         }
1120
1121         /*
1122          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1123          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1124          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1125          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1126          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1127          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1128          * references user space from well defined areas of code, which are
1129          * listed in the exceptions table.
1130          *
1131          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1132          * the source reference check when there is a possibility of a
1133          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1134          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1135          * space check, thus avoiding the deadlock:
1136          */
1137         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1138                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1139                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1140                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1141                         return;
1142                 }
1143 retry:
1144                 down_read(&mm->mmap_sem);
1145         } else {
1146                 /*
1147                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1148                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1149                  * down_read():
1150                  */
1151                 might_sleep();
1152         }
1153
1154         vma = find_vma(mm, address);
1155         if (unlikely(!vma)) {
1156                 bad_area(regs, error_code, address);
1157                 return;
1158         }
1159         if (likely(vma->vm_start <= address))
1160                 goto good_area;
1161         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1162                 bad_area(regs, error_code, address);
1163                 return;
1164         }
1165         if (error_code & PF_USER) {
1166                 /*
1167                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1168                  * The large cushion allows instructions like enter
1169                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1170                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1171                  */
1172                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1173                         bad_area(regs, error_code, address);
1174                         return;
1175                 }
1176         }
1177         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1178                 bad_area(regs, error_code, address);
1179                 return;
1180         }
1181
1182         /*
1183          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1184          * we can handle it..
1185          */
1186 good_area:
1187         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1188                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1189                 return;
1190         }
1191
1192         /*
1193          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1194          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1195          * the fault:
1196          */
1197         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1198
1199         if (unlikely(fault & (VM_FAULT_RETRY|VM_FAULT_ERROR))) {
1200                 if (mm_fault_error(regs, error_code, address, fault))
1201                         return;
1202         }
1203
1204         /*
1205          * Major/minor page fault accounting is only done on the
1206          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
1207          * likely that the page will be found in page cache at that point.
1208          */
1209         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1210                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1211                         tsk->maj_flt++;
1212                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
1213                                       regs, address);
1214                 } else {
1215                         tsk->min_flt++;
1216                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
1217                                       regs, address);
1218                 }
1219                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
1220                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
1221                          * of starvation. */
1222                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1223                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1224                         goto retry;
1225                 }
1226         }
1227
1228         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1229
1230         up_read(&mm->mmap_sem);
1231 }
1232
1233 dotraplinkage void __kprobes
1234 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1235 {
1236         exception_enter(regs);
1237         __do_page_fault(regs, error_code);
1238         exception_exit(regs);
1239 }