SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - 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_counter.h>         /* perf_swcounter_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
 172         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 173 }
 174
 175 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 176 LIST_HEAD(pgd_list);
 177
 178 #ifdef CONFIG_X86_32
 179 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 180 {
 181         unsigned index = pgd_index(address);
 182         pgd_t *pgd_k;
 183         pud_t *pud, *pud_k;
 184         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 185
 186         pgd += index;
 187         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 188
 189         if (!pgd_present(*pgd_k))
 190                 return NULL;
 191
 192         /*
 193          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 194          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 195          * set_pud.
 196          */
 197         pud = pud_offset(pgd, address);
 198         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 199         if (!pud_present(*pud_k))
 200                 return NULL;
 201
 202         pmd = pmd_offset(pud, address);
 203         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 204         if (!pmd_present(*pmd_k))
 205                 return NULL;
 206
 207         if (!pmd_present(*pmd))
 208                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 209         else
 210                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 211
 212         return pmd_k;
 213 }
 214
 215 void vmalloc_sync_all(void)
 216 {
 217         unsigned long address;
 218
 219         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 220                 return;
 221
 222         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 223              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 224              address += PMD_SIZE) {
 225
 226                 unsigned long flags;
 227                 struct page *page;
 228
 229                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 230                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 231                         if (!vmalloc_sync_one(page_address(page), address))
 232                                 break;
 233                 }
 234                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 235         }
 236 }
 237
 238 /*
 239  * 32-bit:
 240  *
 241  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 242  */
 243 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 244 {
 245         unsigned long pgd_paddr;
 246         pmd_t *pmd_k;
 247         pte_t *pte_k;
 248
 249         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 250         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 251                 return -1;
 252
 253         /*
 254          * Synchronize this task's top level page-table
 255          * with the 'reference' page table.
 256          *
 257          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 258          * an interrupt in the middle of a task switch..
 259          */
 260         pgd_paddr = read_cr3();
 261         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 262         if (!pmd_k)
 263                 return -1;
 264
 265         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 266         if (!pte_present(*pte_k))
 267                 return -1;
 268
 269         return 0;
 270 }
 271
 272 /*
 273  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 274  */
 275 static inline void
 276 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 277                  struct task_struct *tsk)
 278 {
 279         unsigned long bit;
 280
 281         if (!v8086_mode(regs))
 282                 return;
 283
 284         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 285         if (bit < 32)
 286                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 287 }
 288
 289 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 290 {
 291         __typeof__(pte_val(__pte(0))) page;
 292
 293         page = read_cr3();
 294         page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[address >> PGDIR_SHIFT];
 295
 296 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 297         printk("*pdpt = %016Lx ", page);
 298         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 299             && page & _PAGE_PRESENT) {
 300                 page &= PAGE_MASK;
 301                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PMD_SHIFT)
 302                                                         & (PTRS_PER_PMD - 1)];
 303                 printk(KERN_CONT "*pde = %016Lx ", page);
 304                 page &= ~_PAGE_NX;
 305         }
 306 #else
 307         printk("*pde = %08lx ", page);
 308 #endif
 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 ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 317             && (page & _PAGE_PRESENT)
 318             && !(page & _PAGE_PSE)) {
 319
 320                 page &= PAGE_MASK;
 321                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PAGE_SHIFT)
 322                                                         & (PTRS_PER_PTE - 1)];
 323                 printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(page)*2, (u64)page);
 324         }
 325
 326         printk("\n");
 327 }
 328
 329 #else /* CONFIG_X86_64: */
 330
 331 void vmalloc_sync_all(void)
 332 {
 333         unsigned long address;
 334
 335         for (address = VMALLOC_START & PGDIR_MASK; address <= VMALLOC_END;
 336              address += PGDIR_SIZE) {
 337
 338                 const pgd_t *pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 339                 unsigned long flags;
 340                 struct page *page;
 341
 342                 if (pgd_none(*pgd_ref))
 343                         continue;
 344
 345                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 346                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 347                         pgd_t *pgd;
 348                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 349                         if (pgd_none(*pgd))
 350                                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 351                         else
 352                                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 353                 }
 354                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 355         }
 356 }
 357
 358 /*
 359  * 64-bit:
 360  *
 361  *   Handle a fault on the vmalloc area
 362  *
 363  * This assumes no large pages in there.
 364  */
 365 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 366 {
 367         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 368         pud_t *pud, *pud_ref;
 369         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 370         pte_t *pte, *pte_ref;
 371
 372         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 373         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 374                 return -1;
 375
 376         /*
 377          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 378          * happen within a race in page table update. In the later
 379          * case just flush:
 380          */
 381         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 382         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 383         if (pgd_none(*pgd_ref))
 384                 return -1;
 385
 386         if (pgd_none(*pgd))
 387                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 388         else
 389                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 390
 391         /*
 392          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 393          * are shared:
 394          */
 395
 396         pud = pud_offset(pgd, address);
 397         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 398         if (pud_none(*pud_ref))
 399                 return -1;
 400
 401         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 402                 BUG();
 403
 404         pmd = pmd_offset(pud, address);
 405         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 406         if (pmd_none(*pmd_ref))
 407                 return -1;
 408
 409         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 410                 BUG();
 411
 412         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 413         if (!pte_present(*pte_ref))
 414                 return -1;
 415
 416         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 417
 418         /*
 419          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 420          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 421          * that:
 422          */
 423         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 424                 BUG();
 425
 426         return 0;
 427 }
 428
 429 static const char errata93_warning[] =
 430 KERN_ERR
 431 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 432 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 433 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 434 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 435
 436 /*
 437  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 438  */
 439 static inline void
 440 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 441                  struct task_struct *tsk)
 442 {
 443 }
 444
 445 static int bad_address(void *p)
 446 {
 447         unsigned long dummy;
 448
 449         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 450 }
 451
 452 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 453 {
 454         pgd_t *pgd;
 455         pud_t *pud;
 456         pmd_t *pmd;
 457         pte_t *pte;
 458
 459         pgd = (pgd_t *)read_cr3();
 460
 461         pgd = __va((unsigned long)pgd & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 462
 463         pgd += pgd_index(address);
 464         if (bad_address(pgd))
 465                 goto bad;
 466
 467         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 468
 469         if (!pgd_present(*pgd))
 470                 goto out;
 471
 472         pud = pud_offset(pgd, address);
 473         if (bad_address(pud))
 474                 goto bad;
 475
 476         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 477         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 478                 goto out;
 479
 480         pmd = pmd_offset(pud, address);
 481         if (bad_address(pmd))
 482                 goto bad;
 483
 484         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 485         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 486                 goto out;
 487
 488         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 489         if (bad_address(pte))
 490                 goto bad;
 491
 492         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 493 out:
 494         printk("\n");
 495         return;
 496 bad:
 497         printk("BAD\n");
 498 }
 499
 500 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 501
 502 /*
 503  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 504  *
 505  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 506  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 507  *
 508  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 509  *
 510  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 511  * Try to work around it here.
 512  *
 513  * Note we only handle faults in kernel here.
 514  * Does nothing on 32-bit.
 515  */
 516 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 517 {
 518 #ifdef CONFIG_X86_64
 519         if (address != regs->ip)
 520                 return 0;
 521
 522         if ((address >> 32) != 0)
 523                 return 0;
 524
 525         address |= 0xffffffffUL << 32;
 526         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 527             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 528                 printk_once(errata93_warning);
 529                 regs->ip = address;
 530                 return 1;
 531         }
 532 #endif
 533         return 0;
 534 }
 535
 536 /*
 537  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 538  * to illegal addresses >4GB.
 539  *
 540  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 541  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 542  * segment in LDT is compatibility mode.
 543  */
 544 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 545 {
 546 #ifdef CONFIG_X86_64
 547         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 548                 return 1;
 549 #endif
 550         return 0;
 551 }
 552
 553 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 554 {
 555 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 556         unsigned long nr;
 557
 558         /*
 559          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 560          */
 561         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 562                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 563
 564                 if (nr == 6) {
 565                         do_invalid_op(regs, 0);
 566                         return 1;
 567                 }
 568         }
 569 #endif
 570         return 0;
 571 }
 572
 573 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 574 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 575
 576 static void
 577 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 578                 unsigned long address)
 579 {
 580         if (!oops_may_print())
 581                 return;
 582
 583         if (error_code & PF_INSTR) {
 584                 unsigned int level;
 585
 586                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 587
 588                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 589                         printk(nx_warning, current_uid());
 590         }
 591
 592         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 593         if (address < PAGE_SIZE)
 594                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 595         else
 596                 printk(KERN_CONT "paging request");
 597
 598         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 599         printk(KERN_ALERT "IP:");
 600         printk_address(regs->ip, 1);
 601
 602         dump_pagetable(address);
 603 }
 604
 605 static noinline void
 606 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 607             unsigned long address)
 608 {
 609         struct task_struct *tsk;
 610         unsigned long flags;
 611         int sig;
 612
 613         flags = oops_begin();
 614         tsk = current;
 615         sig = SIGKILL;
 616
 617         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 618                tsk->comm, address);
 619         dump_pagetable(address);
 620
 621         tsk->thread.cr2         = address;
 622         tsk->thread.trap_no     = 14;
 623         tsk->thread.error_code  = error_code;
 624
 625         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 626                 sig = 0;
 627
 628         oops_end(flags, regs, sig);
 629 }
 630
 631 static noinline void
 632 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 633            unsigned long address)
 634 {
 635         struct task_struct *tsk = current;
 636         unsigned long *stackend;
 637         unsigned long flags;
 638         int sig;
 639
 640         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 641         if (fixup_exception(regs))
 642                 return;
 643
 644         /*
 645          * 32-bit:
 646          *
 647          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 648          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 649          *   handled it.
 650          *
 651          * 64-bit:
 652          *
 653          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 654          */
 655         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 656                 return;
 657
 658         if (is_errata93(regs, address))
 659                 return;
 660
 661         /*
 662          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 663          * terminate things with extreme prejudice:
 664          */
 665         flags = oops_begin();
 666
 667         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 668
 669         stackend = end_of_stack(tsk);
 670         if (*stackend != STACK_END_MAGIC)
 671                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 672
 673         tsk->thread.cr2         = address;
 674         tsk->thread.trap_no     = 14;
 675         tsk->thread.error_code  = error_code;
 676
 677         sig = SIGKILL;
 678         if (__die("Oops", regs, error_code))
 679                 sig = 0;
 680
 681         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 682         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
 683
 684         oops_end(flags, regs, sig);
 685 }
 686
 687 /*
 688  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 689  * sysctl is set:
 690  */
 691 static inline void
 692 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 693                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 694 {
 695         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 696                 return;
 697
 698         if (!printk_ratelimit())
 699                 return;
 700
 701         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 702                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 703                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 704                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 705
 706         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 707
 708         printk(KERN_CONT "\n");
 709 }
 710
 711 static void
 712 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 713                        unsigned long address, int si_code)
 714 {
 715         struct task_struct *tsk = current;
 716
 717         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 718         if (error_code & PF_USER) {
 719                 /*
 720                  * It's possible to have interrupts off here:
 721                  */
 722                 local_irq_enable();
 723
 724                 /*
 725                  * Valid to do another page fault here because this one came
 726                  * from user space:
 727                  */
 728                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 729                         return;
 730
 731                 if (is_errata100(regs, address))
 732                         return;
 733
 734                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
 735                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 736
 737                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 738                 tsk->thread.cr2         = address;
 739                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 740                 tsk->thread.trap_no     = 14;
 741
 742                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
 743
 744                 return;
 745         }
 746
 747         if (is_f00f_bug(regs, address))
 748                 return;
 749
 750         no_context(regs, error_code, address);
 751 }
 752
 753 static noinline void
 754 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 755                      unsigned long address)
 756 {
 757         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 758 }
 759
 760 static void
 761 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 762            unsigned long address, int si_code)
 763 {
 764         struct mm_struct *mm = current->mm;
 765
 766         /*
 767          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 768          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 769          */
 770         up_read(&mm->mmap_sem);
 771
 772         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 773 }
 774
 775 static noinline void
 776 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 777 {
 778         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 779 }
 780
 781 static noinline void
 782 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 783                       unsigned long address)
 784 {
 785         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 786 }
 787
 788 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
 789 static void
 790 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 791               unsigned long address)
 792 {
 793         /*
 794          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
 795          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
 796          */
 797         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 798
 799         pagefault_out_of_memory();
 800 }
 801
 802 static void
 803 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 804 {
 805         struct task_struct *tsk = current;
 806         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 807
 808         up_read(&mm->mmap_sem);
 809
 810         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 811         if (!(error_code & PF_USER))
 812                 no_context(regs, error_code, address);
 813
 814         /* User-space => ok to do another page fault: */
 815         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 816                 return;
 817
 818         tsk->thread.cr2         = address;
 819         tsk->thread.error_code  = error_code;
 820         tsk->thread.trap_no     = 14;
 821
 822         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
 823 }
 824
 825 static noinline void
 826 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 827                unsigned long address, unsigned int fault)
 828 {
 829         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 830                 out_of_memory(regs, error_code, address);
 831         } else {
 832                 if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 833                         do_sigbus(regs, error_code, address);
 834                 else
 835                         BUG();
 836         }
 837 }
 838
 839 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 840 {
 841         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 842                 return 0;
 843
 844         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 845                 return 0;
 846
 847         return 1;
 848 }
 849
 850 /*
 851  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 852  *
 853  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 854  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 855  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 856  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 857  * on other processors.
 858  *
 859  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 860  * increasing the permissions on a page.
 861  */
 862 static noinline __kprobes int
 863 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 864 {
 865         pgd_t *pgd;
 866         pud_t *pud;
 867         pmd_t *pmd;
 868         pte_t *pte;
 869         int ret;
 870
 871         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 872         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 873                 return 0;
 874
 875         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 876         if (!pgd_present(*pgd))
 877                 return 0;
 878
 879         pud = pud_offset(pgd, address);
 880         if (!pud_present(*pud))
 881                 return 0;
 882
 883         if (pud_large(*pud))
 884                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 885
 886         pmd = pmd_offset(pud, address);
 887         if (!pmd_present(*pmd))
 888                 return 0;
 889
 890         if (pmd_large(*pmd))
 891                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 892
 893         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 894         if (!pte_present(*pte))
 895                 return 0;
 896
 897         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 898         if (!ret)
 899                 return 0;
 900
 901         /*
 902          * Make sure we have permissions in PMD.
 903          * If not, then there's a bug in the page tables:
 904          */
 905         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 906         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 907
 908         return ret;
 909 }
 910
 911 int show_unhandled_signals = 1;
 912
 913 static inline int
 914 access_error(unsigned long error_code, int write, struct vm_area_struct *vma)
 915 {
 916         if (write) {
 917                 /* write, present and write, not present: */
 918                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 919                         return 1;
 920                 return 0;
 921         }
 922
 923         /* read, present: */
 924         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 925                 return 1;
 926
 927         /* read, not present: */
 928         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 929                 return 1;
 930
 931         return 0;
 932 }
 933
 934 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 935 {
 936         return address >= TASK_SIZE_MAX;
 937 }
 938
 939 /*
 940  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 941  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 942  * routines.
 943  */
 944 dotraplinkage void __kprobes
 945 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 946 {
 947         struct vm_area_struct *vma;
 948         struct task_struct *tsk;
 949         unsigned long address;
 950         struct mm_struct *mm;
 951         int write;
 952         int fault;
 953
 954         tsk = current;
 955         mm = tsk->mm;
 956
 957         /* Get the faulting address: */
 958         address = read_cr2();
 959
 960         /*
 961          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
 962          * both a tracked kernel page and a userspace page.
 963          */
 964         if (kmemcheck_active(regs))
 965                 kmemcheck_hide(regs);
 966         prefetchw(&mm->mmap_sem);
 967
 968         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
 969                 return;
 970
 971         /*
 972          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
 973          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
 974          *
 975          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 976          * be in an interrupt or a critical region, and should
 977          * only copy the information from the master page table,
 978          * nothing more.
 979          *
 980          * This verifies that the fault happens in kernel space
 981          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
 982          * protection error (error_code & 9) == 0.
 983          */
 984         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
 985                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
 986                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
 987                                 return;
 988
 989                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
 990                                 return;
 991                 }
 992
 993                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
 994                 if (spurious_fault(error_code, address))
 995                         return;
 996
 997                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
 998                 if (notify_page_fault(regs))
 999                         return;
1000                 /*
1001                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1002                  * fault we could otherwise deadlock:
1003                  */
1004                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1005
1006                 return;
1007         }
1008
1009         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1010         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1011                 return;
1012         /*
1013          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1014          * vmalloc fault has been handled.
1015          *
1016          * User-mode registers count as a user access even for any
1017          * potential system fault or CPU buglet:
1018          */
1019         if (user_mode_vm(regs)) {
1020                 local_irq_enable();
1021                 error_code |= PF_USER;
1022         } else {
1023                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1024                         local_irq_enable();
1025         }
1026
1027         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1028                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1029
1030         perf_swcounter_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
1031
1032         /*
1033          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1034          * in an atomic region then we must not take the fault:
1035          */
1036         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1037                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1038                 return;
1039         }
1040
1041         /*
1042          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1043          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1044          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1045          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1046          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1047          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1048          * references user space from well defined areas of code, which are
1049          * listed in the exceptions table.
1050          *
1051          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1052          * the source reference check when there is a possibility of a
1053          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1054          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1055          * space check, thus avoiding the deadlock:
1056          */
1057         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1058                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1059                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1060                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1061                         return;
1062                 }
1063                 down_read(&mm->mmap_sem);
1064         } else {
1065                 /*
1066                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1067                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1068                  * down_read():
1069                  */
1070                 might_sleep();
1071         }
1072
1073         vma = find_vma(mm, address);
1074         if (unlikely(!vma)) {
1075                 bad_area(regs, error_code, address);
1076                 return;
1077         }
1078         if (likely(vma->vm_start <= address))
1079                 goto good_area;
1080         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1081                 bad_area(regs, error_code, address);
1082                 return;
1083         }
1084         if (error_code & PF_USER) {
1085                 /*
1086                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1087                  * The large cushion allows instructions like enter
1088                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1089                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1090                  */
1091                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1092                         bad_area(regs, error_code, address);
1093                         return;
1094                 }
1095         }
1096         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1097                 bad_area(regs, error_code, address);
1098                 return;
1099         }
1100
1101         /*
1102          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1103          * we can handle it..
1104          */
1105 good_area:
1106         write = error_code & PF_WRITE;
1107
1108         if (unlikely(access_error(error_code, write, vma))) {
1109                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1110                 return;
1111         }
1112
1113         /*
1114          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1115          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1116          * the fault:
1117          */
1118         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
1119
1120         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1121                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1122                 return;
1123         }
1124
1125         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1126                 tsk->maj_flt++;
1127                 perf_swcounter_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
1128                                      regs, address);
1129         } else {
1130                 tsk->min_flt++;
1131                 perf_swcounter_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
1132                                      regs, address);
1133         }
1134
1135         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1136
1137         up_read(&mm->mmap_sem);
1138 }