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 #include <linux/context_tracking.h>     /* exception_enter(), ...       */
  17
  18 #include <asm/traps.h>                  /* dotraplinkage, ...           */
  19 #include <asm/pgalloc.h>                /* pgd_*(), ...                 */
  20 #include <asm/kmemcheck.h>              /* kmemcheck_*(), ...           */
  21 #include <asm/fixmap.h>                 /* VSYSCALL_START               */
  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                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 384         } else {
 385                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 386         }
 387
 388         /*
 389          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 390          * are shared:
 391          */
 392
 393         pud = pud_offset(pgd, address);
 394         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 395         if (pud_none(*pud_ref))
 396                 return -1;
 397
 398         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 399                 BUG();
 400
 401         pmd = pmd_offset(pud, address);
 402         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 403         if (pmd_none(*pmd_ref))
 404                 return -1;
 405
 406         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 407                 BUG();
 408
 409         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 410         if (!pte_present(*pte_ref))
 411                 return -1;
 412
 413         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 414
 415         /*
 416          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 417          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 418          * that:
 419          */
 420         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 421                 BUG();
 422
 423         return 0;
 424 }
 425
 426 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
 427 static const char errata93_warning[] =
 428 KERN_ERR
 429 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 430 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 431 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 432 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 433 #endif
 434
 435 /*
 436  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 437  */
 438 static inline void
 439 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 440                  struct task_struct *tsk)
 441 {
 442 }
 443
 444 static int bad_address(void *p)
 445 {
 446         unsigned long dummy;
 447
 448         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 449 }
 450
 451 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 452 {
 453         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 454         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 455         pud_t *pud;
 456         pmd_t *pmd;
 457         pte_t *pte;
 458
 459         if (bad_address(pgd))
 460                 goto bad;
 461
 462         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 463
 464         if (!pgd_present(*pgd))
 465                 goto out;
 466
 467         pud = pud_offset(pgd, address);
 468         if (bad_address(pud))
 469                 goto bad;
 470
 471         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 472         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 473                 goto out;
 474
 475         pmd = pmd_offset(pud, address);
 476         if (bad_address(pmd))
 477                 goto bad;
 478
 479         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 480         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 481                 goto out;
 482
 483         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 484         if (bad_address(pte))
 485                 goto bad;
 486
 487         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 488 out:
 489         printk("\n");
 490         return;
 491 bad:
 492         printk("BAD\n");
 493 }
 494
 495 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 496
 497 /*
 498  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 499  *
 500  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 501  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 502  *
 503  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 504  *
 505  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 506  * Try to work around it here.
 507  *
 508  * Note we only handle faults in kernel here.
 509  * Does nothing on 32-bit.
 510  */
 511 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 512 {
 513 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_CPU_SUP_AMD)
 514         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD
 515             || boot_cpu_data.x86 != 0xf)
 516                 return 0;
 517
 518         if (address != regs->ip)
 519                 return 0;
 520
 521         if ((address >> 32) != 0)
 522                 return 0;
 523
 524         address |= 0xffffffffUL << 32;
 525         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 526             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 527                 printk_once(errata93_warning);
 528                 regs->ip = address;
 529                 return 1;
 530         }
 531 #endif
 532         return 0;
 533 }
 534
 535 /*
 536  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 537  * to illegal addresses >4GB.
 538  *
 539  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 540  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 541  * segment in LDT is compatibility mode.
 542  */
 543 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 544 {
 545 #ifdef CONFIG_X86_64
 546         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 547                 return 1;
 548 #endif
 549         return 0;
 550 }
 551
 552 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 553 {
 554 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 555         unsigned long nr;
 556
 557         /*
 558          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 559          */
 560         if (boot_cpu_has_bug(X86_BUG_F00F)) {
 561                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 562
 563                 if (nr == 6) {
 564                         do_invalid_op(regs, 0);
 565                         return 1;
 566                 }
 567         }
 568 #endif
 569         return 0;
 570 }
 571
 572 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 573 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 574
 575 static void
 576 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 577                 unsigned long address)
 578 {
 579         if (!oops_may_print())
 580                 return;
 581
 582         if (error_code & PF_INSTR) {
 583                 unsigned int level;
 584
 585                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 586
 587                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 588                         printk(nx_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 589         }
 590
 591         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 592         if (address < PAGE_SIZE)
 593                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 594         else
 595                 printk(KERN_CONT "paging request");
 596
 597         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 598         printk(KERN_ALERT "IP:");
 599         printk_address(regs->ip, 1);
 600
 601         dump_pagetable(address);
 602 }
 603
 604 static noinline void
 605 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 606             unsigned long address)
 607 {
 608         struct task_struct *tsk;
 609         unsigned long flags;
 610         int sig;
 611
 612         flags = oops_begin();
 613         tsk = current;
 614         sig = SIGKILL;
 615
 616         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 617                tsk->comm, address);
 618         dump_pagetable(address);
 619
 620         tsk->thread.cr2         = address;
 621         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 622         tsk->thread.error_code  = error_code;
 623
 624         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 625                 sig = 0;
 626
 627         oops_end(flags, regs, sig);
 628 }
 629
 630 static noinline void
 631 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 632            unsigned long address, int signal, int si_code)
 633 {
 634         struct task_struct *tsk = current;
 635         unsigned long *stackend;
 636         unsigned long flags;
 637         int sig;
 638
 639         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 640         if (fixup_exception(regs)) {
 641                 if (current_thread_info()->sig_on_uaccess_error && signal) {
 642                         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_PF;
 643                         tsk->thread.error_code = error_code | PF_USER;
 644                         tsk->thread.cr2 = address;
 645
 646                         /* XXX: hwpoison faults will set the wrong code. */
 647                         force_sig_info_fault(signal, si_code, address, tsk, 0);
 648                 }
 649                 return;
 650         }
 651
 652         /*
 653          * 32-bit:
 654          *
 655          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 656          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 657          *   handled it.
 658          *
 659          * 64-bit:
 660          *
 661          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 662          */
 663         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 664                 return;
 665
 666         if (is_errata93(regs, address))
 667                 return;
 668
 669         /*
 670          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 671          * terminate things with extreme prejudice:
 672          */
 673         flags = oops_begin();
 674
 675         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 676
 677         stackend = end_of_stack(tsk);
 678         if (tsk != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
 679                 printk(KERN_EMERG "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 680
 681         tsk->thread.cr2         = address;
 682         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 683         tsk->thread.error_code  = error_code;
 684
 685         sig = SIGKILL;
 686         if (__die("Oops", regs, error_code))
 687                 sig = 0;
 688
 689         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 690         printk(KERN_DEFAULT "CR2: %016lx\n", address);
 691
 692         oops_end(flags, regs, sig);
 693 }
 694
 695 /*
 696  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 697  * sysctl is set:
 698  */
 699 static inline void
 700 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 701                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 702 {
 703         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 704                 return;
 705
 706         if (!printk_ratelimit())
 707                 return;
 708
 709         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 710                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 711                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 712                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 713
 714         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 715
 716         printk(KERN_CONT "\n");
 717 }
 718
 719 static void
 720 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 721                        unsigned long address, int si_code)
 722 {
 723         struct task_struct *tsk = current;
 724
 725         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 726         if (error_code & PF_USER) {
 727                 /*
 728                  * It's possible to have interrupts off here:
 729                  */
 730                 local_irq_enable();
 731
 732                 /*
 733                  * Valid to do another page fault here because this one came
 734                  * from user space:
 735                  */
 736                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 737                         return;
 738
 739                 if (is_errata100(regs, address))
 740                         return;
 741
 742 #ifdef CONFIG_X86_64
 743                 /*
 744                  * Instruction fetch faults in the vsyscall page might need
 745                  * emulation.
 746                  */
 747                 if (unlikely((error_code & PF_INSTR) &&
 748                              ((address & ~0xfff) == VSYSCALL_START))) {
 749                         if (emulate_vsyscall(regs, address))
 750                                 return;
 751                 }
 752 #endif
 753                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 754                 if (address >= TASK_SIZE)
 755                         error_code |= PF_PROT;
 756
 757                 if (likely(show_unhandled_signals))
 758                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 759
 760                 tsk->thread.cr2         = address;
 761                 tsk->thread.error_code  = error_code;
 762                 tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 763
 764                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
 765
 766                 return;
 767         }
 768
 769         if (is_f00f_bug(regs, address))
 770                 return;
 771
 772         no_context(regs, error_code, address, SIGSEGV, si_code);
 773 }
 774
 775 static noinline void
 776 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 777                      unsigned long address)
 778 {
 779         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 780 }
 781
 782 static void
 783 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 784            unsigned long address, int si_code)
 785 {
 786         struct mm_struct *mm = current->mm;
 787
 788         /*
 789          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 790          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 791          */
 792         up_read(&mm->mmap_sem);
 793
 794         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 795 }
 796
 797 static noinline void
 798 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 799 {
 800         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 801 }
 802
 803 static noinline void
 804 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 805                       unsigned long address)
 806 {
 807         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 808 }
 809
 810 static void
 811 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 812           unsigned int fault)
 813 {
 814         struct task_struct *tsk = current;
 815         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 816         int code = BUS_ADRERR;
 817
 818         up_read(&mm->mmap_sem);
 819
 820         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 821         if (!(error_code & PF_USER)) {
 822                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
 823                 return;
 824         }
 825
 826         /* User-space => ok to do another page fault: */
 827         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 828                 return;
 829
 830         tsk->thread.cr2         = address;
 831         tsk->thread.error_code  = error_code;
 832         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 833
 834 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 835         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 836                 printk(KERN_ERR
 837         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 838                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 839                 code = BUS_MCEERR_AR;
 840         }
 841 #endif
 842         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
 843 }
 844
 845 static noinline int
 846 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 847                unsigned long address, unsigned int fault)
 848 {
 849         /*
 850          * Pagefault was interrupted by SIGKILL. We have no reason to
 851          * continue pagefault.
 852          */
 853         if (fatal_signal_pending(current)) {
 854                 if (!(fault & VM_FAULT_RETRY))
 855                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 856                 if (!(error_code & PF_USER))
 857                         no_context(regs, error_code, address, 0, 0);
 858                 return 1;
 859         }
 860         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR))
 861                 return 0;
 862
 863         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 864                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 865                 if (!(error_code & PF_USER)) {
 866                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 867                         no_context(regs, error_code, address,
 868                                    SIGSEGV, SEGV_MAPERR);
 869                         return 1;
 870                 }
 871
 872                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 873
 874                 /*
 875                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the
 876                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we got
 877                  * oom-killed):
 878                  */
 879                 pagefault_out_of_memory();
 880         } else {
 881                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 882                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 883                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 884                 else
 885                         BUG();
 886         }
 887         return 1;
 888 }
 889
 890 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 891 {
 892         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 893                 return 0;
 894
 895         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 896                 return 0;
 897
 898         return 1;
 899 }
 900
 901 /*
 902  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 903  *
 904  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 905  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 906  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 907  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 908  * on other processors.
 909  *
 910  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 911  * increasing the permissions on a page.
 912  */
 913 static noinline __kprobes int
 914 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 915 {
 916         pgd_t *pgd;
 917         pud_t *pud;
 918         pmd_t *pmd;
 919         pte_t *pte;
 920         int ret;
 921
 922         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 923         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 924                 return 0;
 925
 926         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 927         if (!pgd_present(*pgd))
 928                 return 0;
 929
 930         pud = pud_offset(pgd, address);
 931         if (!pud_present(*pud))
 932                 return 0;
 933
 934         if (pud_large(*pud))
 935                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 936
 937         pmd = pmd_offset(pud, address);
 938         if (!pmd_present(*pmd))
 939                 return 0;
 940
 941         if (pmd_large(*pmd))
 942                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 943
 944         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 945         if (!pte_present(*pte))
 946                 return 0;
 947
 948         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 949         if (!ret)
 950                 return 0;
 951
 952         /*
 953          * Make sure we have permissions in PMD.
 954          * If not, then there's a bug in the page tables:
 955          */
 956         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 957         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 958
 959         return ret;
 960 }
 961
 962 int show_unhandled_signals = 1;
 963
 964 static inline int
 965 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
 966 {
 967         if (error_code & PF_WRITE) {
 968                 /* write, present and write, not present: */
 969                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 970                         return 1;
 971                 return 0;
 972         }
 973
 974         /* read, present: */
 975         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 976                 return 1;
 977
 978         /* read, not present: */
 979         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 980                 return 1;
 981
 982         return 0;
 983 }
 984
 985 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 986 {
 987         return address >= TASK_SIZE_MAX;
 988 }
 989
 990 static inline bool smap_violation(int error_code, struct pt_regs *regs)
 991 {
 992         if (error_code & PF_USER)
 993                 return false;
 994
 995         if (!user_mode_vm(regs) && (regs->flags & X86_EFLAGS_AC))
 996                 return false;
 997
 998         return true;
 999 }
1000
1001 /*
1002  * This routine handles page faults.  It determines the address,
1003  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
1004  * routines.
1005  */
1006 static void __kprobes
1007 __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1008 {
1009         struct vm_area_struct *vma;
1010         struct task_struct *tsk;
1011         unsigned long address;
1012         struct mm_struct *mm;
1013         int fault;
1014         int write = error_code & PF_WRITE;
1015         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE |
1016                                         (write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
1017
1018         tsk = current;
1019         mm = tsk->mm;
1020
1021         /* Get the faulting address: */
1022         address = read_cr2();
1023
1024         /*
1025          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
1026          * both a tracked kernel page and a userspace page.
1027          */
1028         if (kmemcheck_active(regs))
1029                 kmemcheck_hide(regs);
1030         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1031
1032         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1033                 return;
1034
1035         /*
1036          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1037          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1038          *
1039          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1040          * be in an interrupt or a critical region, and should
1041          * only copy the information from the master page table,
1042          * nothing more.
1043          *
1044          * This verifies that the fault happens in kernel space
1045          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1046          * protection error (error_code & 9) == 0.
1047          */
1048         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1049                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1050                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1051                                 return;
1052
1053                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1054                                 return;
1055                 }
1056
1057                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1058                 if (spurious_fault(error_code, address))
1059                         return;
1060
1061                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1062                 if (notify_page_fault(regs))
1063                         return;
1064                 /*
1065                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1066                  * fault we could otherwise deadlock:
1067                  */
1068                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1069
1070                 return;
1071         }
1072
1073         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1074         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1075                 return;
1076         /*
1077          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1078          * vmalloc fault has been handled.
1079          *
1080          * User-mode registers count as a user access even for any
1081          * potential system fault or CPU buglet:
1082          */
1083         if (user_mode_vm(regs)) {
1084                 local_irq_enable();
1085                 error_code |= PF_USER;
1086         } else {
1087                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1088                         local_irq_enable();
1089         }
1090
1091         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1092                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1093
1094         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_SMAP)) {
1095                 if (unlikely(smap_violation(error_code, regs))) {
1096                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1097                         return;
1098                 }
1099         }
1100
1101         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1102
1103         /*
1104          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1105          * in an atomic region then we must not take the fault:
1106          */
1107         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1108                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1109                 return;
1110         }
1111
1112         /*
1113          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1114          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1115          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1116          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1117          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1118          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1119          * references user space from well defined areas of code, which are
1120          * listed in the exceptions table.
1121          *
1122          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1123          * the source reference check when there is a possibility of a
1124          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1125          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1126          * space check, thus avoiding the deadlock:
1127          */
1128         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1129                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1130                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1131                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1132                         return;
1133                 }
1134 retry:
1135                 down_read(&mm->mmap_sem);
1136         } else {
1137                 /*
1138                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1139                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1140                  * down_read():
1141                  */
1142                 might_sleep();
1143         }
1144
1145         vma = find_vma(mm, address);
1146         if (unlikely(!vma)) {
1147                 bad_area(regs, error_code, address);
1148                 return;
1149         }
1150         if (likely(vma->vm_start <= address))
1151                 goto good_area;
1152         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1153                 bad_area(regs, error_code, address);
1154                 return;
1155         }
1156         if (error_code & PF_USER) {
1157                 /*
1158                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1159                  * The large cushion allows instructions like enter
1160                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1161                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1162                  */
1163                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1164                         bad_area(regs, error_code, address);
1165                         return;
1166                 }
1167         }
1168         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1169                 bad_area(regs, error_code, address);
1170                 return;
1171         }
1172
1173         /*
1174          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1175          * we can handle it..
1176          */
1177 good_area:
1178         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1179                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1180                 return;
1181         }
1182
1183         /*
1184          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1185          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1186          * the fault:
1187          */
1188         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1189
1190         if (unlikely(fault & (VM_FAULT_RETRY|VM_FAULT_ERROR))) {
1191                 if (mm_fault_error(regs, error_code, address, fault))
1192                         return;
1193         }
1194
1195         /*
1196          * Major/minor page fault accounting is only done on the
1197          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
1198          * likely that the page will be found in page cache at that point.
1199          */
1200         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1201                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1202                         tsk->maj_flt++;
1203                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
1204                                       regs, address);
1205                 } else {
1206                         tsk->min_flt++;
1207                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
1208                                       regs, address);
1209                 }
1210                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
1211                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
1212                          * of starvation. */
1213                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1214                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1215                         goto retry;
1216                 }
1217         }
1218
1219         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1220
1221         up_read(&mm->mmap_sem);
1222 }
1223
1224 dotraplinkage void __kprobes
1225 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1226 {
1227         enum ctx_state prev_state;
1228
1229         prev_state = exception_enter();
1230         __do_page_fault(regs, error_code);
1231         exception_exit(prev_state);
1232 }