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/interrupt.h>
   7 #include <linux/mmiotrace.h>
   8 #include <linux/bootmem.h>
   9 #include <linux/compiler.h>
  10 #include <linux/highmem.h>
  11 #include <linux/kprobes.h>
  12 #include <linux/uaccess.h>
  13 #include <linux/vmalloc.h>
  14 #include <linux/vt_kern.h>
  15 #include <linux/signal.h>
  16 #include <linux/kernel.h>
  17 #include <linux/ptrace.h>
  18 #include <linux/string.h>
  19 #include <linux/module.h>
  20 #include <linux/kdebug.h>
  21 #include <linux/errno.h>
  22 #include <linux/magic.h>
  23 #include <linux/sched.h>
  24 #include <linux/types.h>
  25 #include <linux/init.h>
  26 #include <linux/mman.h>
  27 #include <linux/tty.h>
  28 #include <linux/smp.h>
  29 #include <linux/mm.h>
  30
  31 #include <asm-generic/sections.h>
  32
  33 #include <asm/tlbflush.h>
  34 #include <asm/pgalloc.h>
  35 #include <asm/segment.h>
  36 #include <asm/system.h>
  37 #include <asm/proto.h>
  38 #include <asm/traps.h>
  39 #include <asm/desc.h>
  40
  41 /*
  42  * Page fault error code bits:
  43  *
  44  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
  45  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
  46  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
  47  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
  48  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
  49  */
  50 enum x86_pf_error_code {
  51
  52         PF_PROT         =               1 << 0,
  53         PF_WRITE        =               1 << 1,
  54         PF_USER         =               1 << 2,
  55         PF_RSVD         =               1 << 3,
  56         PF_INSTR        =               1 << 4,
  57 };
  58
  59 /*
  60  * (returns 0 if mmiotrace is disabled)
  61  */
  62 static inline int kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
  63 {
  64         if (unlikely(is_kmmio_active()))
  65                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
  66                         return -1;
  67         return 0;
  68 }
  69
  70 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  71 {
  72         int ret = 0;
  73
  74         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  75         if (kprobes_built_in() && !user_mode_vm(regs)) {
  76                 preempt_disable();
  77                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  78                         ret = 1;
  79                 preempt_enable();
  80         }
  81
  82         return ret;
  83 }
  84
  85 /*
  86  * Prefetch quirks:
  87  *
  88  * 32-bit mode:
  89  *
  90  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  91  *   Check that here and ignore it.
  92  *
  93  * 64-bit mode:
  94  *
  95  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  96  *   Check that here and ignore it.
  97  *
  98  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
  99  */
 100 static inline int
 101 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
 102                       unsigned char opcode, int *prefetch)
 103 {
 104         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
 105         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
 106
 107         switch (instr_hi) {
 108         case 0x20:
 109         case 0x30:
 110                 /*
 111                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
 112                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
 113                  * opcode if some of these prefixes are present so
 114                  * X86_64 will never get here anyway
 115                  */
 116                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
 117 #ifdef CONFIG_X86_64
 118         case 0x40:
 119                 /*
 120                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 121                  * Need to figure out under what instruction mode the
 122                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 123                  * but for now it's good enough to assume that long
 124                  * mode only uses well known segments or kernel.
 125                  */
 126                 return (!user_mode(regs)) || (regs->cs == __USER_CS);
 127 #endif
 128         case 0x60:
 129                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 130                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 131         case 0xF0:
 132                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 133                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 134         case 0x00:
 135                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 136                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 137                         return 0;
 138
 139                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 140                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 141                 return 0;
 142         default:
 143                 return 0;
 144         }
 145 }
 146
 147 static int
 148 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
 149 {
 150         unsigned char *max_instr;
 151         unsigned char *instr;
 152         int prefetch = 0;
 153
 154         /*
 155          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 156          * do not ignore the fault:
 157          */
 158         if (error_code & PF_INSTR)
 159                 return 0;
 160
 161         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 162         max_instr = instr + 15;
 163
 164         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 165                 return 0;
 166
 167         while (instr < max_instr) {
 168                 unsigned char opcode;
 169
 170                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 171                         break;
 172
 173                 instr++;
 174
 175                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
 176                         break;
 177         }
 178         return prefetch;
 179 }
 180
 181 static void
 182 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
 183                      struct task_struct *tsk)
 184 {
 185         siginfo_t info;
 186
 187         info.si_signo   = si_signo;
 188         info.si_errno   = 0;
 189         info.si_code    = si_code;
 190         info.si_addr    = (void __user *)address;
 191
 192         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 193 }
 194
 195 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 196 LIST_HEAD(pgd_list);
 197
 198 #ifdef CONFIG_X86_32
 199 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 200 {
 201         unsigned index = pgd_index(address);
 202         pgd_t *pgd_k;
 203         pud_t *pud, *pud_k;
 204         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 205
 206         pgd += index;
 207         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 208
 209         if (!pgd_present(*pgd_k))
 210                 return NULL;
 211
 212         /*
 213          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 214          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 215          * set_pud.
 216          */
 217         pud = pud_offset(pgd, address);
 218         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 219         if (!pud_present(*pud_k))
 220                 return NULL;
 221
 222         pmd = pmd_offset(pud, address);
 223         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 224         if (!pmd_present(*pmd_k))
 225                 return NULL;
 226
 227         if (!pmd_present(*pmd)) {
 228                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 229                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 230         } else {
 231                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 232         }
 233
 234         return pmd_k;
 235 }
 236
 237 void vmalloc_sync_all(void)
 238 {
 239         unsigned long address;
 240
 241         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 242                 return;
 243
 244         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 245              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 246              address += PMD_SIZE) {
 247
 248                 unsigned long flags;
 249                 struct page *page;
 250
 251                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 252                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 253                         if (!vmalloc_sync_one(page_address(page), address))
 254                                 break;
 255                 }
 256                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 257         }
 258 }
 259
 260 /*
 261  * 32-bit:
 262  *
 263  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 264  */
 265 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 266 {
 267         unsigned long pgd_paddr;
 268         pmd_t *pmd_k;
 269         pte_t *pte_k;
 270
 271         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 272         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 273                 return -1;
 274
 275         /*
 276          * Synchronize this task's top level page-table
 277          * with the 'reference' page table.
 278          *
 279          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 280          * an interrupt in the middle of a task switch..
 281          */
 282         pgd_paddr = read_cr3();
 283         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 284         if (!pmd_k)
 285                 return -1;
 286
 287         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 288         if (!pte_present(*pte_k))
 289                 return -1;
 290
 291         return 0;
 292 }
 293
 294 /*
 295  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 296  */
 297 static inline void
 298 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 299                  struct task_struct *tsk)
 300 {
 301         unsigned long bit;
 302
 303         if (!v8086_mode(regs))
 304                 return;
 305
 306         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 307         if (bit < 32)
 308                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 309 }
 310
 311 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 312 {
 313         __typeof__(pte_val(__pte(0))) page;
 314
 315         page = read_cr3();
 316         page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[address >> PGDIR_SHIFT];
 317
 318 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 319         printk("*pdpt = %016Lx ", page);
 320         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 321             && page & _PAGE_PRESENT) {
 322                 page &= PAGE_MASK;
 323                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PMD_SHIFT)
 324                                                         & (PTRS_PER_PMD - 1)];
 325                 printk(KERN_CONT "*pde = %016Lx ", page);
 326                 page &= ~_PAGE_NX;
 327         }
 328 #else
 329         printk("*pde = %08lx ", page);
 330 #endif
 331
 332         /*
 333          * We must not directly access the pte in the highpte
 334          * case if the page table is located in highmem.
 335          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 336          * it's allocated already:
 337          */
 338         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 339             && (page & _PAGE_PRESENT)
 340             && !(page & _PAGE_PSE)) {
 341
 342                 page &= PAGE_MASK;
 343                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PAGE_SHIFT)
 344                                                         & (PTRS_PER_PTE - 1)];
 345                 printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(page)*2, (u64)page);
 346         }
 347
 348         printk("\n");
 349 }
 350
 351 #else /* CONFIG_X86_64: */
 352
 353 void vmalloc_sync_all(void)
 354 {
 355         unsigned long address;
 356
 357         for (address = VMALLOC_START & PGDIR_MASK; address <= VMALLOC_END;
 358              address += PGDIR_SIZE) {
 359
 360                 const pgd_t *pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 361                 unsigned long flags;
 362                 struct page *page;
 363
 364                 if (pgd_none(*pgd_ref))
 365                         continue;
 366
 367                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 368                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 369                         pgd_t *pgd;
 370                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 371                         if (pgd_none(*pgd))
 372                                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 373                         else
 374                                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 375                 }
 376                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 377         }
 378 }
 379
 380 /*
 381  * 64-bit:
 382  *
 383  *   Handle a fault on the vmalloc area
 384  *
 385  * This assumes no large pages in there.
 386  */
 387 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 388 {
 389         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 390         pud_t *pud, *pud_ref;
 391         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 392         pte_t *pte, *pte_ref;
 393
 394         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 395         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 396                 return -1;
 397
 398         /*
 399          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 400          * happen within a race in page table update. In the later
 401          * case just flush:
 402          */
 403         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 404         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 405         if (pgd_none(*pgd_ref))
 406                 return -1;
 407
 408         if (pgd_none(*pgd))
 409                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 410         else
 411                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 412
 413         /*
 414          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 415          * are shared:
 416          */
 417
 418         pud = pud_offset(pgd, address);
 419         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 420         if (pud_none(*pud_ref))
 421                 return -1;
 422
 423         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 424                 BUG();
 425
 426         pmd = pmd_offset(pud, address);
 427         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 428         if (pmd_none(*pmd_ref))
 429                 return -1;
 430
 431         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 432                 BUG();
 433
 434         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 435         if (!pte_present(*pte_ref))
 436                 return -1;
 437
 438         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 439
 440         /*
 441          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 442          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 443          * that:
 444          */
 445         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 446                 BUG();
 447
 448         return 0;
 449 }
 450
 451 static const char errata93_warning[] =
 452 KERN_ERR "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 453 KERN_ERR "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 454 KERN_ERR "******* Please consider a BIOS update.\n"
 455 KERN_ERR "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 456
 457 /*
 458  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 459  */
 460 static inline void
 461 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 462                  struct task_struct *tsk)
 463 {
 464 }
 465
 466 static int bad_address(void *p)
 467 {
 468         unsigned long dummy;
 469
 470         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 471 }
 472
 473 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 474 {
 475         pgd_t *pgd;
 476         pud_t *pud;
 477         pmd_t *pmd;
 478         pte_t *pte;
 479
 480         pgd = (pgd_t *)read_cr3();
 481
 482         pgd = __va((unsigned long)pgd & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 483
 484         pgd += pgd_index(address);
 485         if (bad_address(pgd))
 486                 goto bad;
 487
 488         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 489
 490         if (!pgd_present(*pgd))
 491                 goto out;
 492
 493         pud = pud_offset(pgd, address);
 494         if (bad_address(pud))
 495                 goto bad;
 496
 497         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 498         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 499                 goto out;
 500
 501         pmd = pmd_offset(pud, address);
 502         if (bad_address(pmd))
 503                 goto bad;
 504
 505         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 506         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 507                 goto out;
 508
 509         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 510         if (bad_address(pte))
 511                 goto bad;
 512
 513         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 514 out:
 515         printk("\n");
 516         return;
 517 bad:
 518         printk("BAD\n");
 519 }
 520
 521 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 522
 523 /*
 524  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 525  *
 526  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 527  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 528  *
 529  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 530  *
 531  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 532  * Try to work around it here.
 533  *
 534  * Note we only handle faults in kernel here.
 535  * Does nothing on 32-bit.
 536  */
 537 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 538 {
 539 #ifdef CONFIG_X86_64
 540         static int once;
 541
 542         if (address != regs->ip)
 543                 return 0;
 544
 545         if ((address >> 32) != 0)
 546                 return 0;
 547
 548         address |= 0xffffffffUL << 32;
 549         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 550             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 551                 if (!once) {
 552                         printk(errata93_warning);
 553                         once = 1;
 554                 }
 555                 regs->ip = address;
 556                 return 1;
 557         }
 558 #endif
 559         return 0;
 560 }
 561
 562 /*
 563  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 564  * to illegal addresses >4GB.
 565  *
 566  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 567  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 568  * segment in LDT is compatibility mode.
 569  */
 570 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 571 {
 572 #ifdef CONFIG_X86_64
 573         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 574                 return 1;
 575 #endif
 576         return 0;
 577 }
 578
 579 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 580 {
 581 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 582         unsigned long nr;
 583
 584         /*
 585          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 586          */
 587         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 588                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 589
 590                 if (nr == 6) {
 591                         do_invalid_op(regs, 0);
 592                         return 1;
 593                 }
 594         }
 595 #endif
 596         return 0;
 597 }
 598
 599 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 600 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 601
 602 static void
 603 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 604                 unsigned long address)
 605 {
 606         if (!oops_may_print())
 607                 return;
 608
 609         if (error_code & PF_INSTR) {
 610                 unsigned int level;
 611
 612                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 613
 614                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 615                         printk(nx_warning, current_uid());
 616         }
 617
 618         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 619         if (address < PAGE_SIZE)
 620                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 621         else
 622                 printk(KERN_CONT "paging request");
 623
 624         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 625         printk(KERN_ALERT "IP:");
 626         printk_address(regs->ip, 1);
 627
 628         dump_pagetable(address);
 629 }
 630
 631 static noinline void
 632 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 633             unsigned long address)
 634 {
 635         struct task_struct *tsk;
 636         unsigned long flags;
 637         int sig;
 638
 639         flags = oops_begin();
 640         tsk = current;
 641         sig = SIGKILL;
 642
 643         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 644                tsk->comm, address);
 645         dump_pagetable(address);
 646
 647         tsk->thread.cr2         = address;
 648         tsk->thread.trap_no     = 14;
 649         tsk->thread.error_code  = error_code;
 650
 651         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 652                 sig = 0;
 653
 654         oops_end(flags, regs, sig);
 655 }
 656
 657 static noinline void
 658 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 659            unsigned long address)
 660 {
 661         struct task_struct *tsk = current;
 662         unsigned long *stackend;
 663         unsigned long flags;
 664         int sig;
 665
 666         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 667         if (fixup_exception(regs))
 668                 return;
 669
 670         /*
 671          * 32-bit:
 672          *
 673          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 674          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 675          *   handled it.
 676          *
 677          * 64-bit:
 678          *
 679          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 680          */
 681         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 682                 return;
 683
 684         if (is_errata93(regs, address))
 685                 return;
 686
 687         /*
 688          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 689          * terminate things with extreme prejudice:
 690          */
 691         flags = oops_begin();
 692
 693         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 694
 695         stackend = end_of_stack(tsk);
 696         if (*stackend != STACK_END_MAGIC)
 697                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 698
 699         tsk->thread.cr2         = address;
 700         tsk->thread.trap_no     = 14;
 701         tsk->thread.error_code  = error_code;
 702
 703         sig = SIGKILL;
 704         if (__die("Oops", regs, error_code))
 705                 sig = 0;
 706
 707         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 708         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
 709
 710         oops_end(flags, regs, sig);
 711 }
 712
 713 /*
 714  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 715  * sysctl is set:
 716  */
 717 static inline void
 718 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 719                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 720 {
 721         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 722                 return;
 723
 724         if (!printk_ratelimit())
 725                 return;
 726
 727         printk(KERN_CONT "%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 728                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 729                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 730                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 731
 732         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 733
 734         printk(KERN_CONT "\n");
 735 }
 736
 737 static void
 738 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 739                        unsigned long address, int si_code)
 740 {
 741         struct task_struct *tsk = current;
 742
 743         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 744         if (error_code & PF_USER) {
 745                 /*
 746                  * It's possible to have interrupts off here:
 747                  */
 748                 local_irq_enable();
 749
 750                 /*
 751                  * Valid to do another page fault here because this one came
 752                  * from user space:
 753                  */
 754                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 755                         return;
 756
 757                 if (is_errata100(regs, address))
 758                         return;
 759
 760                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
 761                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 762
 763                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 764                 tsk->thread.cr2         = address;
 765                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 766                 tsk->thread.trap_no     = 14;
 767
 768                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
 769
 770                 return;
 771         }
 772
 773         if (is_f00f_bug(regs, address))
 774                 return;
 775
 776         no_context(regs, error_code, address);
 777 }
 778
 779 static noinline void
 780 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 781                      unsigned long address)
 782 {
 783         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 784 }
 785
 786 static void
 787 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 788            unsigned long address, int si_code)
 789 {
 790         struct mm_struct *mm = current->mm;
 791
 792         /*
 793          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 794          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 795          */
 796         up_read(&mm->mmap_sem);
 797
 798         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 799 }
 800
 801 static noinline void
 802 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 803 {
 804         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 805 }
 806
 807 static noinline void
 808 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 809                       unsigned long address)
 810 {
 811         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 812 }
 813
 814 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
 815 static void
 816 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 817               unsigned long address)
 818 {
 819         /*
 820          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
 821          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
 822          */
 823         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 824
 825         pagefault_out_of_memory();
 826 }
 827
 828 static void
 829 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 830 {
 831         struct task_struct *tsk = current;
 832         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 833
 834         up_read(&mm->mmap_sem);
 835
 836         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 837         if (!(error_code & PF_USER))
 838                 no_context(regs, error_code, address);
 839
 840         /* User-space => ok to do another page fault: */
 841         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 842                 return;
 843
 844         tsk->thread.cr2         = address;
 845         tsk->thread.error_code  = error_code;
 846         tsk->thread.trap_no     = 14;
 847
 848         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
 849 }
 850
 851 static noinline void
 852 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 853                unsigned long address, unsigned int fault)
 854 {
 855         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 856                 out_of_memory(regs, error_code, address);
 857         } else {
 858                 if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 859                         do_sigbus(regs, error_code, address);
 860                 else
 861                         BUG();
 862         }
 863 }
 864
 865 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 866 {
 867         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 868                 return 0;
 869
 870         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 871                 return 0;
 872
 873         return 1;
 874 }
 875
 876 /*
 877  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 878  *
 879  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 880  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 881  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 882  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 883  * on other processors.
 884  *
 885  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 886  * increasing the permissions on a page.
 887  */
 888 static noinline int
 889 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 890 {
 891         pgd_t *pgd;
 892         pud_t *pud;
 893         pmd_t *pmd;
 894         pte_t *pte;
 895         int ret;
 896
 897         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 898         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 899                 return 0;
 900
 901         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 902         if (!pgd_present(*pgd))
 903                 return 0;
 904
 905         pud = pud_offset(pgd, address);
 906         if (!pud_present(*pud))
 907                 return 0;
 908
 909         if (pud_large(*pud))
 910                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 911
 912         pmd = pmd_offset(pud, address);
 913         if (!pmd_present(*pmd))
 914                 return 0;
 915
 916         if (pmd_large(*pmd))
 917                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 918
 919         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 920         if (!pte_present(*pte))
 921                 return 0;
 922
 923         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 924         if (!ret)
 925                 return 0;
 926
 927         /*
 928          * Make sure we have permissions in PMD.
 929          * If not, then there's a bug in the page tables:
 930          */
 931         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 932         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 933
 934         return ret;
 935 }
 936
 937 int show_unhandled_signals = 1;
 938
 939 static inline int
 940 access_error(unsigned long error_code, int write, struct vm_area_struct *vma)
 941 {
 942         if (write) {
 943                 /* write, present and write, not present: */
 944                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 945                         return 1;
 946                 return 0;
 947         }
 948
 949         /* read, present: */
 950         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 951                 return 1;
 952
 953         /* read, not present: */
 954         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 955                 return 1;
 956
 957         return 0;
 958 }
 959
 960 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 961 {
 962         return address >= TASK_SIZE_MAX;
 963 }
 964
 965 /*
 966  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 967  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 968  * routines.
 969  */
 970 dotraplinkage void __kprobes
 971 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 972 {
 973         struct vm_area_struct *vma;
 974         struct task_struct *tsk;
 975         unsigned long address;
 976         struct mm_struct *mm;
 977         int write;
 978         int fault;
 979
 980         tsk = current;
 981         mm = tsk->mm;
 982
 983         prefetchw(&mm->mmap_sem);
 984
 985         /* Get the faulting address: */
 986         address = read_cr2();
 987
 988         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
 989                 return;
 990
 991         /*
 992          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
 993          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
 994          *
 995          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 996          * be in an interrupt or a critical region, and should
 997          * only copy the information from the master page table,
 998          * nothing more.
 999          *
1000          * This verifies that the fault happens in kernel space
1001          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1002          * protection error (error_code & 9) == 0.
1003          */
1004         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1005                 if (!(error_code & (PF_RSVD|PF_USER|PF_PROT)) &&
1006                     vmalloc_fault(address) >= 0)
1007                         return;
1008
1009                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1010                 if (spurious_fault(error_code, address))
1011                         return;
1012
1013                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1014                 if (notify_page_fault(regs))
1015                         return;
1016                 /*
1017                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1018                  * fault we could otherwise deadlock:
1019                  */
1020                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1021
1022                 return;
1023         }
1024
1025         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1026         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1027                 return;
1028         /*
1029          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1030          * vmalloc fault has been handled.
1031          *
1032          * User-mode registers count as a user access even for any
1033          * potential system fault or CPU buglet:
1034          */
1035         if (user_mode_vm(regs)) {
1036                 local_irq_enable();
1037                 error_code |= PF_USER;
1038         } else {
1039                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1040                         local_irq_enable();
1041         }
1042
1043         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1044                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1045
1046         /*
1047          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1048          * in an atomic region then we must not take the fault:
1049          */
1050         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1051                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1052                 return;
1053         }
1054
1055         /*
1056          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1057          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1058          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1059          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1060          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1061          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1062          * references user space from well defined areas of code, which are
1063          * listed in the exceptions table.
1064          *
1065          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1066          * the source reference check when there is a possibility of a
1067          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1068          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1069          * space check, thus avoiding the deadlock:
1070          */
1071         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1072                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1073                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1074                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1075                         return;
1076                 }
1077                 down_read(&mm->mmap_sem);
1078         } else {
1079                 /*
1080                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1081                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1082                  * down_read():
1083                  */
1084                 might_sleep();
1085         }
1086
1087         vma = find_vma(mm, address);
1088         if (unlikely(!vma)) {
1089                 bad_area(regs, error_code, address);
1090                 return;
1091         }
1092         if (likely(vma->vm_start <= address))
1093                 goto good_area;
1094         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1095                 bad_area(regs, error_code, address);
1096                 return;
1097         }
1098         if (error_code & PF_USER) {
1099                 /*
1100                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1101                  * The large cushion allows instructions like enter
1102                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1103                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1104                  */
1105                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1106                         bad_area(regs, error_code, address);
1107                         return;
1108                 }
1109         }
1110         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1111                 bad_area(regs, error_code, address);
1112                 return;
1113         }
1114
1115         /*
1116          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1117          * we can handle it..
1118          */
1119 good_area:
1120         write = error_code & PF_WRITE;
1121
1122         if (unlikely(access_error(error_code, write, vma))) {
1123                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1124                 return;
1125         }
1126
1127         /*
1128          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1129          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1130          * the fault:
1131          */
1132         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
1133
1134         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1135                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1136                 return;
1137         }
1138
1139         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
1140                 tsk->maj_flt++;
1141         else
1142                 tsk->min_flt++;
1143
1144         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1145
1146         up_read(&mm->mmap_sem);
1147 }