Merge branch 'upstream-fixes' of master.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/jgarzik...
[linux-2.6] / arch / x86 / mm / fault_32.c
1 /*
2  *  linux/arch/i386/mm/fault.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
5  */
6
7 #include <linux/signal.h>
8 #include <linux/sched.h>
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <linux/errno.h>
11 #include <linux/string.h>
12 #include <linux/types.h>
13 #include <linux/ptrace.h>
14 #include <linux/mman.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/smp.h>
17 #include <linux/interrupt.h>
18 #include <linux/init.h>
19 #include <linux/tty.h>
20 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
21 #include <linux/highmem.h>
22 #include <linux/bootmem.h>              /* for max_low_pfn */
23 #include <linux/vmalloc.h>
24 #include <linux/module.h>
25 #include <linux/kprobes.h>
26 #include <linux/uaccess.h>
27 #include <linux/kdebug.h>
28
29 #include <asm/system.h>
30 #include <asm/desc.h>
31 #include <asm/segment.h>
32
33 extern void die(const char *,struct pt_regs *,long);
34
35 static ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(notify_page_fault_chain);
36
37 int register_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
38 {
39         vmalloc_sync_all();
40         return atomic_notifier_chain_register(&notify_page_fault_chain, nb);
41 }
42 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_page_fault_notifier);
43
44 int unregister_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
45 {
46         return atomic_notifier_chain_unregister(&notify_page_fault_chain, nb);
47 }
48 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_page_fault_notifier);
49
50 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
51 {
52         struct die_args args = {
53                 .regs = regs,
54                 .str = "page fault",
55                 .err = err,
56                 .trapnr = 14,
57                 .signr = SIGSEGV
58         };
59         return atomic_notifier_call_chain(&notify_page_fault_chain,
60                                           DIE_PAGE_FAULT, &args);
61 }
62
63 /*
64  * Return EIP plus the CS segment base.  The segment limit is also
65  * adjusted, clamped to the kernel/user address space (whichever is
66  * appropriate), and returned in *eip_limit.
67  *
68  * The segment is checked, because it might have been changed by another
69  * task between the original faulting instruction and here.
70  *
71  * If CS is no longer a valid code segment, or if EIP is beyond the
72  * limit, or if it is a kernel address when CS is not a kernel segment,
73  * then the returned value will be greater than *eip_limit.
74  * 
75  * This is slow, but is very rarely executed.
76  */
77 static inline unsigned long get_segment_eip(struct pt_regs *regs,
78                                             unsigned long *eip_limit)
79 {
80         unsigned long eip = regs->eip;
81         unsigned seg = regs->xcs & 0xffff;
82         u32 seg_ar, seg_limit, base, *desc;
83
84         /* Unlikely, but must come before segment checks. */
85         if (unlikely(regs->eflags & VM_MASK)) {
86                 base = seg << 4;
87                 *eip_limit = base + 0xffff;
88                 return base + (eip & 0xffff);
89         }
90
91         /* The standard kernel/user address space limit. */
92         *eip_limit = user_mode(regs) ? USER_DS.seg : KERNEL_DS.seg;
93         
94         /* By far the most common cases. */
95         if (likely(SEGMENT_IS_FLAT_CODE(seg)))
96                 return eip;
97
98         /* Check the segment exists, is within the current LDT/GDT size,
99            that kernel/user (ring 0..3) has the appropriate privilege,
100            that it's a code segment, and get the limit. */
101         __asm__ ("larl %3,%0; lsll %3,%1"
102                  : "=&r" (seg_ar), "=r" (seg_limit) : "0" (0), "rm" (seg));
103         if ((~seg_ar & 0x9800) || eip > seg_limit) {
104                 *eip_limit = 0;
105                 return 1;        /* So that returned eip > *eip_limit. */
106         }
107
108         /* Get the GDT/LDT descriptor base. 
109            When you look for races in this code remember that
110            LDT and other horrors are only used in user space. */
111         if (seg & (1<<2)) {
112                 /* Must lock the LDT while reading it. */
113                 down(&current->mm->context.sem);
114                 desc = current->mm->context.ldt;
115                 desc = (void *)desc + (seg & ~7);
116         } else {
117                 /* Must disable preemption while reading the GDT. */
118                 desc = (u32 *)get_cpu_gdt_table(get_cpu());
119                 desc = (void *)desc + (seg & ~7);
120         }
121
122         /* Decode the code segment base from the descriptor */
123         base = get_desc_base((unsigned long *)desc);
124
125         if (seg & (1<<2)) { 
126                 up(&current->mm->context.sem);
127         } else
128                 put_cpu();
129
130         /* Adjust EIP and segment limit, and clamp at the kernel limit.
131            It's legitimate for segments to wrap at 0xffffffff. */
132         seg_limit += base;
133         if (seg_limit < *eip_limit && seg_limit >= base)
134                 *eip_limit = seg_limit;
135         return eip + base;
136 }
137
138 /* 
139  * Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
140  * Check that here and ignore it.
141  */
142 static int __is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
143
144         unsigned long limit;
145         unsigned char *instr = (unsigned char *)get_segment_eip (regs, &limit);
146         int scan_more = 1;
147         int prefetch = 0; 
148         int i;
149
150         for (i = 0; scan_more && i < 15; i++) { 
151                 unsigned char opcode;
152                 unsigned char instr_hi;
153                 unsigned char instr_lo;
154
155                 if (instr > (unsigned char *)limit)
156                         break;
157                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
158                         break; 
159
160                 instr_hi = opcode & 0xf0; 
161                 instr_lo = opcode & 0x0f; 
162                 instr++;
163
164                 switch (instr_hi) { 
165                 case 0x20:
166                 case 0x30:
167                         /* Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes. */
168                         scan_more = ((instr_lo & 7) == 0x6);
169                         break;
170                         
171                 case 0x60:
172                         /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
173                         scan_more = (instr_lo & 0xC) == 0x4;
174                         break;          
175                 case 0xF0:
176                         /* 0xF0, 0xF2, and 0xF3 are valid prefixes */
177                         scan_more = !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
178                         break;                  
179                 case 0x00:
180                         /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
181                         scan_more = 0;
182                         if (instr > (unsigned char *)limit)
183                                 break;
184                         if (probe_kernel_address(instr, opcode))
185                                 break;
186                         prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
187                                 (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
188                         break;                  
189                 default:
190                         scan_more = 0;
191                         break;
192                 } 
193         }
194         return prefetch;
195 }
196
197 static inline int is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
198                               unsigned long error_code)
199 {
200         if (unlikely(boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_AMD &&
201                      boot_cpu_data.x86 >= 6)) {
202                 /* Catch an obscure case of prefetch inside an NX page. */
203                 if (nx_enabled && (error_code & 16))
204                         return 0;
205                 return __is_prefetch(regs, addr);
206         }
207         return 0;
208
209
210 static noinline void force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code,
211         unsigned long address, struct task_struct *tsk)
212 {
213         siginfo_t info;
214
215         info.si_signo = si_signo;
216         info.si_errno = 0;
217         info.si_code = si_code;
218         info.si_addr = (void __user *)address;
219         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
220 }
221
222 fastcall void do_invalid_op(struct pt_regs *, unsigned long);
223
224 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
225 {
226         unsigned index = pgd_index(address);
227         pgd_t *pgd_k;
228         pud_t *pud, *pud_k;
229         pmd_t *pmd, *pmd_k;
230
231         pgd += index;
232         pgd_k = init_mm.pgd + index;
233
234         if (!pgd_present(*pgd_k))
235                 return NULL;
236
237         /*
238          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
239          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
240          * set_pud.
241          */
242
243         pud = pud_offset(pgd, address);
244         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
245         if (!pud_present(*pud_k))
246                 return NULL;
247
248         pmd = pmd_offset(pud, address);
249         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
250         if (!pmd_present(*pmd_k))
251                 return NULL;
252         if (!pmd_present(*pmd)) {
253                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
254                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
255         } else
256                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
257         return pmd_k;
258 }
259
260 /*
261  * Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
262  *
263  * This assumes no large pages in there.
264  */
265 static inline int vmalloc_fault(unsigned long address)
266 {
267         unsigned long pgd_paddr;
268         pmd_t *pmd_k;
269         pte_t *pte_k;
270         /*
271          * Synchronize this task's top level page-table
272          * with the 'reference' page table.
273          *
274          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
275          * an interrupt in the middle of a task switch..
276          */
277         pgd_paddr = read_cr3();
278         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
279         if (!pmd_k)
280                 return -1;
281         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
282         if (!pte_present(*pte_k))
283                 return -1;
284         return 0;
285 }
286
287 int show_unhandled_signals = 1;
288
289 /*
290  * This routine handles page faults.  It determines the address,
291  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
292  * routines.
293  *
294  * error_code:
295  *      bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
296  *      bit 1 == 0 means read, 1 means write
297  *      bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
298  *      bit 3 == 1 means use of reserved bit detected
299  *      bit 4 == 1 means fault was an instruction fetch
300  */
301 fastcall void __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs,
302                                       unsigned long error_code)
303 {
304         struct task_struct *tsk;
305         struct mm_struct *mm;
306         struct vm_area_struct * vma;
307         unsigned long address;
308         int write, si_code;
309         int fault;
310
311         /* get the address */
312         address = read_cr2();
313
314         tsk = current;
315
316         si_code = SEGV_MAPERR;
317
318         /*
319          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
320          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
321          *
322          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
323          * be in an interrupt or a critical region, and should
324          * only copy the information from the master page table,
325          * nothing more.
326          *
327          * This verifies that the fault happens in kernel space
328          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
329          * protection error (error_code & 9) == 0.
330          */
331         if (unlikely(address >= TASK_SIZE)) {
332                 if (!(error_code & 0x0000000d) && vmalloc_fault(address) >= 0)
333                         return;
334                 if (notify_page_fault(regs, error_code) == NOTIFY_STOP)
335                         return;
336                 /*
337                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
338                  * fault we could otherwise deadlock.
339                  */
340                 goto bad_area_nosemaphore;
341         }
342
343         if (notify_page_fault(regs, error_code) == NOTIFY_STOP)
344                 return;
345
346         /* It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the vmalloc
347            fault has been handled. */
348         if (regs->eflags & (X86_EFLAGS_IF|VM_MASK))
349                 local_irq_enable();
350
351         mm = tsk->mm;
352
353         /*
354          * If we're in an interrupt, have no user context or are running in an
355          * atomic region then we must not take the fault..
356          */
357         if (in_atomic() || !mm)
358                 goto bad_area_nosemaphore;
359
360         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
361          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
362          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunatly, in the case of an
363          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
364          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
365          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
366          * space from well defined areas of code, which are listed in the
367          * exceptions table.
368          *
369          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
370          * the source reference check when there is a possibilty of a deadlock.
371          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
372          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
373          * thus avoiding the deadlock.
374          */
375         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
376                 if ((error_code & 4) == 0 &&
377                     !search_exception_tables(regs->eip))
378                         goto bad_area_nosemaphore;
379                 down_read(&mm->mmap_sem);
380         }
381
382         vma = find_vma(mm, address);
383         if (!vma)
384                 goto bad_area;
385         if (vma->vm_start <= address)
386                 goto good_area;
387         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
388                 goto bad_area;
389         if (error_code & 4) {
390                 /*
391                  * Accessing the stack below %esp is always a bug.
392                  * The large cushion allows instructions like enter
393                  * and pusha to work.  ("enter $65535,$31" pushes
394                  * 32 pointers and then decrements %esp by 65535.)
395                  */
396                 if (address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->esp)
397                         goto bad_area;
398         }
399         if (expand_stack(vma, address))
400                 goto bad_area;
401 /*
402  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
403  * we can handle it..
404  */
405 good_area:
406         si_code = SEGV_ACCERR;
407         write = 0;
408         switch (error_code & 3) {
409                 default:        /* 3: write, present */
410                                 /* fall through */
411                 case 2:         /* write, not present */
412                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
413                                 goto bad_area;
414                         write++;
415                         break;
416                 case 1:         /* read, present */
417                         goto bad_area;
418                 case 0:         /* read, not present */
419                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
420                                 goto bad_area;
421         }
422
423  survive:
424         /*
425          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
426          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
427          * the fault.
428          */
429         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
430         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
431                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
432                         goto out_of_memory;
433                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
434                         goto do_sigbus;
435                 BUG();
436         }
437         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
438                 tsk->maj_flt++;
439         else
440                 tsk->min_flt++;
441
442         /*
443          * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
444          */
445         if (regs->eflags & VM_MASK) {
446                 unsigned long bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
447                 if (bit < 32)
448                         tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
449         }
450         up_read(&mm->mmap_sem);
451         return;
452
453 /*
454  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
455  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
456  */
457 bad_area:
458         up_read(&mm->mmap_sem);
459
460 bad_area_nosemaphore:
461         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
462         if (error_code & 4) {
463                 /*
464                  * It's possible to have interrupts off here.
465                  */
466                 local_irq_enable();
467
468                 /* 
469                  * Valid to do another page fault here because this one came 
470                  * from user space.
471                  */
472                 if (is_prefetch(regs, address, error_code))
473                         return;
474
475                 if (show_unhandled_signals && unhandled_signal(tsk, SIGSEGV) &&
476                     printk_ratelimit()) {
477                         printk("%s%s[%d]: segfault at %08lx eip %08lx "
478                             "esp %08lx error %lx\n",
479                             tsk->pid > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
480                             tsk->comm, tsk->pid, address, regs->eip,
481                             regs->esp, error_code);
482                 }
483                 tsk->thread.cr2 = address;
484                 /* Kernel addresses are always protection faults */
485                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
486                 tsk->thread.trap_no = 14;
487                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
488                 return;
489         }
490
491 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
492         /*
493          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround.
494          */
495         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
496                 unsigned long nr;
497                 
498                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
499
500                 if (nr == 6) {
501                         do_invalid_op(regs, 0);
502                         return;
503                 }
504         }
505 #endif
506
507 no_context:
508         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
509         if (fixup_exception(regs))
510                 return;
511
512         /* 
513          * Valid to do another page fault here, because if this fault
514          * had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have 
515          * handled it.
516          */
517         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
518                 return;
519
520 /*
521  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
522  * terminate things with extreme prejudice.
523  */
524
525         bust_spinlocks(1);
526
527         if (oops_may_print()) {
528                 __typeof__(pte_val(__pte(0))) page;
529
530 #ifdef CONFIG_X86_PAE
531                 if (error_code & 16) {
532                         pte_t *pte = lookup_address(address);
533
534                         if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec_kernel(*pte))
535                                 printk(KERN_CRIT "kernel tried to execute "
536                                         "NX-protected page - exploit attempt? "
537                                         "(uid: %d)\n", current->uid);
538                 }
539 #endif
540                 if (address < PAGE_SIZE)
541                         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel NULL "
542                                         "pointer dereference");
543                 else
544                         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel paging"
545                                         " request");
546                 printk(" at virtual address %08lx\n",address);
547                 printk(KERN_ALERT " printing eip:\n");
548                 printk("%08lx\n", regs->eip);
549
550                 page = read_cr3();
551                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[address >> PGDIR_SHIFT];
552 #ifdef CONFIG_X86_PAE
553                 printk(KERN_ALERT "*pdpt = %016Lx\n", page);
554                 if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
555                     && page & _PAGE_PRESENT) {
556                         page &= PAGE_MASK;
557                         page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PMD_SHIFT)
558                                                                  & (PTRS_PER_PMD - 1)];
559                         printk(KERN_ALERT "*pde = %016Lx\n", page);
560                         page &= ~_PAGE_NX;
561                 }
562 #else
563                 printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
564 #endif
565
566                 /*
567                  * We must not directly access the pte in the highpte
568                  * case if the page table is located in highmem.
569                  * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
570                  * it's allocated already.
571                  */
572                 if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
573                     && (page & _PAGE_PRESENT)) {
574                         page &= PAGE_MASK;
575                         page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PAGE_SHIFT)
576                                                                  & (PTRS_PER_PTE - 1)];
577                         printk(KERN_ALERT "*pte = %0*Lx\n", sizeof(page)*2, (u64)page);
578                 }
579         }
580
581         tsk->thread.cr2 = address;
582         tsk->thread.trap_no = 14;
583         tsk->thread.error_code = error_code;
584         die("Oops", regs, error_code);
585         bust_spinlocks(0);
586         do_exit(SIGKILL);
587
588 /*
589  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
590  * us unable to handle the page fault gracefully.
591  */
592 out_of_memory:
593         up_read(&mm->mmap_sem);
594         if (is_init(tsk)) {
595                 yield();
596                 down_read(&mm->mmap_sem);
597                 goto survive;
598         }
599         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
600         if (error_code & 4)
601                 do_exit(SIGKILL);
602         goto no_context;
603
604 do_sigbus:
605         up_read(&mm->mmap_sem);
606
607         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
608         if (!(error_code & 4))
609                 goto no_context;
610
611         /* User space => ok to do another page fault */
612         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
613                 return;
614
615         tsk->thread.cr2 = address;
616         tsk->thread.error_code = error_code;
617         tsk->thread.trap_no = 14;
618         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
619 }
620
621 void vmalloc_sync_all(void)
622 {
623         /*
624          * Note that races in the updates of insync and start aren't
625          * problematic: insync can only get set bits added, and updates to
626          * start are only improving performance (without affecting correctness
627          * if undone).
628          */
629         static DECLARE_BITMAP(insync, PTRS_PER_PGD);
630         static unsigned long start = TASK_SIZE;
631         unsigned long address;
632
633         if (SHARED_KERNEL_PMD)
634                 return;
635
636         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE & ~PGDIR_MASK);
637         for (address = start; address >= TASK_SIZE; address += PGDIR_SIZE) {
638                 if (!test_bit(pgd_index(address), insync)) {
639                         unsigned long flags;
640                         struct page *page;
641
642                         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
643                         for (page = pgd_list; page; page =
644                                         (struct page *)page->index)
645                                 if (!vmalloc_sync_one(page_address(page),
646                                                                 address)) {
647                                         BUG_ON(page != pgd_list);
648                                         break;
649                                 }
650                         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
651                         if (!page)
652                                 set_bit(pgd_index(address), insync);
653                 }
654                 if (address == start && test_bit(pgd_index(address), insync))
655                         start = address + PGDIR_SIZE;
656         }
657 }