git.oblomov.eu Git - 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  */
   5 #include <linux/interrupt.h>
   6 #include <linux/mmiotrace.h>
   7 #include <linux/bootmem.h>
   8 #include <linux/compiler.h>
   9 #include <linux/highmem.h>
  10 #include <linux/kprobes.h>
  11 #include <linux/uaccess.h>
  12 #include <linux/vmalloc.h>
  13 #include <linux/vt_kern.h>
  14 #include <linux/signal.h>
  15 #include <linux/kernel.h>
  16 #include <linux/ptrace.h>
  17 #include <linux/string.h>
  18 #include <linux/module.h>
  19 #include <linux/kdebug.h>
  20 #include <linux/errno.h>
  21 #include <linux/magic.h>
  22 #include <linux/sched.h>
  23 #include <linux/types.h>
  24 #include <linux/init.h>
  25 #include <linux/mman.h>
  26 #include <linux/tty.h>
  27 #include <linux/smp.h>
  28 #include <linux/mm.h>
  29
  30 #include <asm-generic/sections.h>
  31
  32 #include <asm/tlbflush.h>
  33 #include <asm/pgalloc.h>
  34 #include <asm/segment.h>
  35 #include <asm/system.h>
  36 #include <asm/proto.h>
  37 #include <asm/traps.h>
  38 #include <asm/desc.h>
  39
  40 /*
  41  * Page fault error code bits:
  42  *
  43  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
  44  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
  45  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
  46  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
  47  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
  48  */
  49 enum x86_pf_error_code {
  50
  51         PF_PROT         =               1 << 0,
  52         PF_WRITE        =               1 << 1,
  53         PF_USER         =               1 << 2,
  54         PF_RSVD         =               1 << 3,
  55         PF_INSTR        =               1 << 4,
  56 };
  57
  58 /*
  59  * (returns 0 if mmiotrace is disabled)
  60  */
  61 static inline int kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
  62 {
  63         if (unlikely(is_kmmio_active()))
  64                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
  65                         return -1;
  66         return 0;
  67 }
  68
  69 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  70 {
  71         int ret = 0;
  72
  73         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  74         if (kprobes_built_in() && !user_mode_vm(regs)) {
  75                 preempt_disable();
  76                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  77                         ret = 1;
  78                 preempt_enable();
  79         }
  80
  81         return ret;
  82 }
  83
  84 /*
  85  * Prefetch quirks:
  86  *
  87  * 32-bit mode:
  88  *
  89  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  90  *   Check that here and ignore it.
  91  *
  92  * 64-bit mode:
  93  *
  94  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  95  *   Check that here and ignore it.
  96  *
  97  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
  98  */
  99 static inline int
 100 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
 101                       unsigned char opcode, int *prefetch)
 102 {
 103         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
 104         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
 105
 106         switch (instr_hi) {
 107         case 0x20:
 108         case 0x30:
 109                 /*
 110                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
 111                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
 112                  * opcode if some of these prefixes are present so
 113                  * X86_64 will never get here anyway
 114                  */
 115                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
 116 #ifdef CONFIG_X86_64
 117         case 0x40:
 118                 /*
 119                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 120                  * Need to figure out under what instruction mode the
 121                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 122                  * but for now it's good enough to assume that long
 123                  * mode only uses well known segments or kernel.
 124                  */
 125                 return (!user_mode(regs)) || (regs->cs == __USER_CS);
 126 #endif
 127         case 0x60:
 128                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 129                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 130         case 0xF0:
 131                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 132                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 133         case 0x00:
 134                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 135                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 136                         return 0;
 137
 138                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 139                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 140                 return 0;
 141         default:
 142                 return 0;
 143         }
 144 }
 145
 146 static int
 147 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
 148 {
 149         unsigned char *max_instr;
 150         unsigned char *instr;
 151         int prefetch = 0;
 152
 153         /*
 154          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 155          * do not ignore the fault:
 156          */
 157         if (error_code & PF_INSTR)
 158                 return 0;
 159
 160         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 161         max_instr = instr + 15;
 162
 163         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 164                 return 0;
 165
 166         while (instr < max_instr) {
 167                 unsigned char opcode;
 168
 169                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 170                         break;
 171
 172                 instr++;
 173
 174                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
 175                         break;
 176         }
 177         return prefetch;
 178 }
 179
 180 static void
 181 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
 182                      struct task_struct *tsk)
 183 {
 184         siginfo_t info;
 185
 186         info.si_signo   = si_signo;
 187         info.si_errno   = 0;
 188         info.si_code    = si_code;
 189         info.si_addr    = (void __user *)address;
 190
 191         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 192 }
 193
 194 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 195 LIST_HEAD(pgd_list);
 196
 197 #ifdef CONFIG_X86_32
 198 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 199 {
 200         unsigned index = pgd_index(address);
 201         pgd_t *pgd_k;
 202         pud_t *pud, *pud_k;
 203         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 204
 205         pgd += index;
 206         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 207
 208         if (!pgd_present(*pgd_k))
 209                 return NULL;
 210
 211         /*
 212          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 213          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 214          * set_pud.
 215          */
 216         pud = pud_offset(pgd, address);
 217         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 218         if (!pud_present(*pud_k))
 219                 return NULL;
 220
 221         pmd = pmd_offset(pud, address);
 222         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 223         if (!pmd_present(*pmd_k))
 224                 return NULL;
 225
 226         if (!pmd_present(*pmd)) {
 227                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 228                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 229         } else {
 230                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 231         }
 232
 233         return pmd_k;
 234 }
 235
 236 void vmalloc_sync_all(void)
 237 {
 238         unsigned long address;
 239
 240         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 241                 return;
 242
 243         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 244              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 245              address += PMD_SIZE) {
 246
 247                 unsigned long flags;
 248                 struct page *page;
 249
 250                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 251                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 252                         if (!vmalloc_sync_one(page_address(page), address))
 253                                 break;
 254                 }
 255                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 256         }
 257 }
 258
 259 /*
 260  * 32-bit:
 261  *
 262  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 263  */
 264 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 265 {
 266         unsigned long pgd_paddr;
 267         pmd_t *pmd_k;
 268         pte_t *pte_k;
 269
 270         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 271         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 272                 return -1;
 273
 274         /*
 275          * Synchronize this task's top level page-table
 276          * with the 'reference' page table.
 277          *
 278          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 279          * an interrupt in the middle of a task switch..
 280          */
 281         pgd_paddr = read_cr3();
 282         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 283         if (!pmd_k)
 284                 return -1;
 285
 286         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 287         if (!pte_present(*pte_k))
 288                 return -1;
 289
 290         return 0;
 291 }
 292
 293 /*
 294  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 295  */
 296 static inline void
 297 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 298                  struct task_struct *tsk)
 299 {
 300         unsigned long bit;
 301
 302         if (!v8086_mode(regs))
 303                 return;
 304
 305         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 306         if (bit < 32)
 307                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 308 }
 309
 310 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 311 {
 312         __typeof__(pte_val(__pte(0))) page;
 313
 314         page = read_cr3();
 315         page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[address >> PGDIR_SHIFT];
 316
 317 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 318         printk("*pdpt = %016Lx ", page);
 319         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 320             && page & _PAGE_PRESENT) {
 321                 page &= PAGE_MASK;
 322                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PMD_SHIFT)
 323                                                         & (PTRS_PER_PMD - 1)];
 324                 printk(KERN_CONT "*pde = %016Lx ", page);
 325                 page &= ~_PAGE_NX;
 326         }
 327 #else
 328         printk("*pde = %08lx ", page);
 329 #endif
 330
 331         /*
 332          * We must not directly access the pte in the highpte
 333          * case if the page table is located in highmem.
 334          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 335          * it's allocated already:
 336          */
 337         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 338             && (page & _PAGE_PRESENT)
 339             && !(page & _PAGE_PSE)) {
 340
 341                 page &= PAGE_MASK;
 342                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PAGE_SHIFT)
 343                                                         & (PTRS_PER_PTE - 1)];
 344                 printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(page)*2, (u64)page);
 345         }
 346
 347         printk("\n");
 348 }
 349
 350 #else /* CONFIG_X86_64: */
 351
 352 void vmalloc_sync_all(void)
 353 {
 354         unsigned long address;
 355
 356         for (address = VMALLOC_START & PGDIR_MASK; address <= VMALLOC_END;
 357              address += PGDIR_SIZE) {
 358
 359                 const pgd_t *pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 360                 unsigned long flags;
 361                 struct page *page;
 362
 363                 if (pgd_none(*pgd_ref))
 364                         continue;
 365
 366                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 367                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 368                         pgd_t *pgd;
 369                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 370                         if (pgd_none(*pgd))
 371                                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 372                         else
 373                                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 374                 }
 375                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 376         }
 377 }
 378
 379 /*
 380  * 64-bit:
 381  *
 382  *   Handle a fault on the vmalloc area
 383  *
 384  * This assumes no large pages in there.
 385  */
 386 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 387 {
 388         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 389         pud_t *pud, *pud_ref;
 390         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 391         pte_t *pte, *pte_ref;
 392
 393         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 394         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 395                 return -1;
 396
 397         /*
 398          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 399          * happen within a race in page table update. In the later
 400          * case just flush:
 401          */
 402         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 403         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 404         if (pgd_none(*pgd_ref))
 405                 return -1;
 406
 407         if (pgd_none(*pgd))
 408                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 409         else
 410                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 411
 412         /*
 413          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 414          * are shared:
 415          */
 416
 417         pud = pud_offset(pgd, address);
 418         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 419         if (pud_none(*pud_ref))
 420                 return -1;
 421
 422         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 423                 BUG();
 424
 425         pmd = pmd_offset(pud, address);
 426         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 427         if (pmd_none(*pmd_ref))
 428                 return -1;
 429
 430         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 431                 BUG();
 432
 433         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 434         if (!pte_present(*pte_ref))
 435                 return -1;
 436
 437         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 438
 439         /*
 440          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 441          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 442          * that:
 443          */
 444         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 445                 BUG();
 446
 447         return 0;
 448 }
 449
 450 static const char errata93_warning[] =
 451 KERN_ERR "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 452 KERN_ERR "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 453 KERN_ERR "******* Please consider a BIOS update.\n"
 454 KERN_ERR "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 455
 456 /*
 457  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 458  */
 459 static inline void
 460 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 461                  struct task_struct *tsk)
 462 {
 463 }
 464
 465 static int bad_address(void *p)
 466 {
 467         unsigned long dummy;
 468
 469         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 470 }
 471
 472 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 473 {
 474         pgd_t *pgd;
 475         pud_t *pud;
 476         pmd_t *pmd;
 477         pte_t *pte;
 478
 479         pgd = (pgd_t *)read_cr3();
 480
 481         pgd = __va((unsigned long)pgd & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 482
 483         pgd += pgd_index(address);
 484         if (bad_address(pgd))
 485                 goto bad;
 486
 487         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 488
 489         if (!pgd_present(*pgd))
 490                 goto out;
 491
 492         pud = pud_offset(pgd, address);
 493         if (bad_address(pud))
 494                 goto bad;
 495
 496         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 497         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 498                 goto out;
 499
 500         pmd = pmd_offset(pud, address);
 501         if (bad_address(pmd))
 502                 goto bad;
 503
 504         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 505         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 506                 goto out;
 507
 508         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 509         if (bad_address(pte))
 510                 goto bad;
 511
 512         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 513 out:
 514         printk("\n");
 515         return;
 516 bad:
 517         printk("BAD\n");
 518 }
 519
 520 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 521
 522 /*
 523  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 524  *
 525  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 526  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 527  *
 528  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 529  *
 530  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 531  * Try to work around it here.
 532  *
 533  * Note we only handle faults in kernel here.
 534  * Does nothing on 32-bit.
 535  */
 536 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 537 {
 538 #ifdef CONFIG_X86_64
 539         static int once;
 540
 541         if (address != regs->ip)
 542                 return 0;
 543
 544         if ((address >> 32) != 0)
 545                 return 0;
 546
 547         address |= 0xffffffffUL << 32;
 548         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 549             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 550                 if (!once) {
 551                         printk(errata93_warning);
 552                         once = 1;
 553                 }
 554                 regs->ip = address;
 555                 return 1;
 556         }
 557 #endif
 558         return 0;
 559 }
 560
 561 /*
 562  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 563  * to illegal addresses >4GB.
 564  *
 565  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 566  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 567  * segment in LDT is compatibility mode.
 568  */
 569 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 570 {
 571 #ifdef CONFIG_X86_64
 572         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 573                 return 1;
 574 #endif
 575         return 0;
 576 }
 577
 578 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 579 {
 580 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 581         unsigned long nr;
 582
 583         /*
 584          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 585          */
 586         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 587                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 588
 589                 if (nr == 6) {
 590                         do_invalid_op(regs, 0);
 591                         return 1;
 592                 }
 593         }
 594 #endif
 595         return 0;
 596 }
 597
 598 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 599 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 600
 601 static void
 602 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 603                 unsigned long address)
 604 {
 605         if (!oops_may_print())
 606                 return;
 607
 608         if (error_code & PF_INSTR) {
 609                 unsigned int level;
 610
 611                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 612
 613                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 614                         printk(nx_warning, current_uid());
 615         }
 616
 617         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 618         if (address < PAGE_SIZE)
 619                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 620         else
 621                 printk(KERN_CONT "paging request");
 622
 623         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 624         printk(KERN_ALERT "IP:");
 625         printk_address(regs->ip, 1);
 626
 627         dump_pagetable(address);
 628 }
 629
 630 static noinline void
 631 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 632             unsigned long address)
 633 {
 634         struct task_struct *tsk;
 635         unsigned long flags;
 636         int sig;
 637
 638         flags = oops_begin();
 639         tsk = current;
 640         sig = SIGKILL;
 641
 642         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 643                tsk->comm, address);
 644         dump_pagetable(address);
 645
 646         tsk->thread.cr2         = address;
 647         tsk->thread.trap_no     = 14;
 648         tsk->thread.error_code  = error_code;
 649
 650         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 651                 sig = 0;
 652
 653         oops_end(flags, regs, sig);
 654 }
 655
 656 static noinline void
 657 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 658            unsigned long address)
 659 {
 660         struct task_struct *tsk = current;
 661         unsigned long *stackend;
 662
 663 #ifdef CONFIG_X86_64
 664         unsigned long flags;
 665         int sig;
 666 #endif
 667
 668         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 669         if (fixup_exception(regs))
 670                 return;
 671
 672         /*
 673          * 32-bit:
 674          *
 675          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 676          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 677          *   handled it.
 678          *
 679          * 64-bit:
 680          *
 681          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 682          */
 683         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 684                 return;
 685
 686         if (is_errata93(regs, address))
 687                 return;
 688
 689         /*
 690          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 691          * terminate things with extreme prejudice:
 692          */
 693 #ifdef CONFIG_X86_32
 694         bust_spinlocks(1);
 695 #else
 696         flags = oops_begin();
 697 #endif
 698
 699         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 700
 701         stackend = end_of_stack(tsk);
 702         if (*stackend != STACK_END_MAGIC)
 703                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 704
 705         tsk->thread.cr2 = address;
 706         tsk->thread.trap_no = 14;
 707         tsk->thread.error_code = error_code;
 708
 709 #ifdef CONFIG_X86_32
 710         die("Oops", regs, error_code);
 711         bust_spinlocks(0);
 712         do_exit(SIGKILL);
 713 #else
 714         sig = SIGKILL;
 715         if (__die("Oops", regs, error_code))
 716                 sig = 0;
 717
 718         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 719         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
 720
 721         oops_end(flags, regs, sig);
 722 #endif
 723 }
 724
 725 /*
 726  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 727  * sysctl is set:
 728  */
 729 static inline void
 730 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 731                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 732 {
 733         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 734                 return;
 735
 736         if (!printk_ratelimit())
 737                 return;
 738
 739         printk(KERN_CONT "%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 740                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 741                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 742                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 743
 744         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 745
 746         printk(KERN_CONT "\n");
 747 }
 748
 749 static void
 750 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 751                        unsigned long address, int si_code)
 752 {
 753         struct task_struct *tsk = current;
 754
 755         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 756         if (error_code & PF_USER) {
 757                 /*
 758                  * It's possible to have interrupts off here:
 759                  */
 760                 local_irq_enable();
 761
 762                 /*
 763                  * Valid to do another page fault here because this one came
 764                  * from user space:
 765                  */
 766                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 767                         return;
 768
 769                 if (is_errata100(regs, address))
 770                         return;
 771
 772                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
 773                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 774
 775                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 776                 tsk->thread.cr2         = address;
 777                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 778                 tsk->thread.trap_no     = 14;
 779
 780                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
 781
 782                 return;
 783         }
 784
 785         if (is_f00f_bug(regs, address))
 786                 return;
 787
 788         no_context(regs, error_code, address);
 789 }
 790
 791 static noinline void
 792 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 793                      unsigned long address)
 794 {
 795         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 796 }
 797
 798 static void
 799 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 800            unsigned long address, int si_code)
 801 {
 802         struct mm_struct *mm = current->mm;
 803
 804         /*
 805          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 806          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 807          */
 808         up_read(&mm->mmap_sem);
 809
 810         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 811 }
 812
 813 static noinline void
 814 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 815 {
 816         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 817 }
 818
 819 static noinline void
 820 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 821                       unsigned long address)
 822 {
 823         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 824 }
 825
 826 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
 827 static void
 828 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 829               unsigned long address)
 830 {
 831         /*
 832          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
 833          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
 834          */
 835         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 836
 837         pagefault_out_of_memory();
 838 }
 839
 840 static void
 841 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 842 {
 843         struct task_struct *tsk = current;
 844         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 845
 846         up_read(&mm->mmap_sem);
 847
 848         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 849         if (!(error_code & PF_USER))
 850                 no_context(regs, error_code, address);
 851
 852 #ifdef CONFIG_X86_32
 853         /* User space => ok to do another page fault: */
 854         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 855                 return;
 856 #endif
 857
 858         tsk->thread.cr2         = address;
 859         tsk->thread.error_code  = error_code;
 860         tsk->thread.trap_no     = 14;
 861
 862         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
 863 }
 864
 865 static noinline void
 866 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 867                unsigned long address, unsigned int fault)
 868 {
 869         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 870                 out_of_memory(regs, error_code, address);
 871         } else {
 872                 if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 873                         do_sigbus(regs, error_code, address);
 874                 else
 875                         BUG();
 876         }
 877 }
 878
 879 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 880 {
 881         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 882                 return 0;
 883
 884         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 885                 return 0;
 886
 887         return 1;
 888 }
 889
 890 /*
 891  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 892  *
 893  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 894  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 895  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 896  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 897  * on other processors.
 898  *
 899  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 900  * increasing the permissions on a page.
 901  */
 902 static noinline int
 903 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 904 {
 905         pgd_t *pgd;
 906         pud_t *pud;
 907         pmd_t *pmd;
 908         pte_t *pte;
 909         int ret;
 910
 911         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 912         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 913                 return 0;
 914
 915         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 916         if (!pgd_present(*pgd))
 917                 return 0;
 918
 919         pud = pud_offset(pgd, address);
 920         if (!pud_present(*pud))
 921                 return 0;
 922
 923         if (pud_large(*pud))
 924                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 925
 926         pmd = pmd_offset(pud, address);
 927         if (!pmd_present(*pmd))
 928                 return 0;
 929
 930         if (pmd_large(*pmd))
 931                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 932
 933         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 934         if (!pte_present(*pte))
 935                 return 0;
 936
 937         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 938         if (!ret)
 939                 return 0;
 940
 941         /*
 942          * Make sure we have permissions in PMD.
 943          * If not, then there's a bug in the page tables:
 944          */
 945         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 946         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 947
 948         return ret;
 949 }
 950
 951 int show_unhandled_signals = 1;
 952
 953 static inline int
 954 access_error(unsigned long error_code, int write, struct vm_area_struct *vma)
 955 {
 956         if (write) {
 957                 /* write, present and write, not present: */
 958                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 959                         return 1;
 960                 return 0;
 961         }
 962
 963         /* read, present: */
 964         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 965                 return 1;
 966
 967         /* read, not present: */
 968         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 969                 return 1;
 970
 971         return 0;
 972 }
 973
 974 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 975 {
 976 #ifdef CONFIG_X86_32
 977         return address >= TASK_SIZE;
 978 #else
 979         return address >= TASK_SIZE64;
 980 #endif
 981 }
 982
 983 /*
 984  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 985  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 986  * routines.
 987  */
 988 #ifdef CONFIG_X86_64
 989 asmlinkage
 990 #endif
 991 void __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 992 {
 993         struct vm_area_struct *vma;
 994         struct task_struct *tsk;
 995         unsigned long address;
 996         struct mm_struct *mm;
 997         int write;
 998         int fault;
 999
1000         tsk = current;
1001         mm = tsk->mm;
1002
1003         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1004
1005         /* Get the faulting address: */
1006         address = read_cr2();
1007
1008         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1009                 return;
1010
1011         /*
1012          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1013          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1014          *
1015          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1016          * be in an interrupt or a critical region, and should
1017          * only copy the information from the master page table,
1018          * nothing more.
1019          *
1020          * This verifies that the fault happens in kernel space
1021          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1022          * protection error (error_code & 9) == 0.
1023          */
1024         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1025                 if (!(error_code & (PF_RSVD|PF_USER|PF_PROT)) &&
1026                     vmalloc_fault(address) >= 0)
1027                         return;
1028
1029                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1030                 if (spurious_fault(error_code, address))
1031                         return;
1032
1033                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1034                 if (notify_page_fault(regs))
1035                         return;
1036                 /*
1037                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1038                  * fault we could otherwise deadlock:
1039                  */
1040                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1041
1042                 return;
1043         }
1044
1045         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1046         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1047                 return;
1048         /*
1049          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1050          * vmalloc fault has been handled.
1051          *
1052          * User-mode registers count as a user access even for any
1053          * potential system fault or CPU buglet:
1054          */
1055         if (user_mode_vm(regs)) {
1056                 local_irq_enable();
1057                 error_code |= PF_USER;
1058         } else {
1059                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1060                         local_irq_enable();
1061         }
1062
1063         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1064                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1065
1066         /*
1067          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1068          * in an atomic region then we must not take the fault:
1069          */
1070         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1071                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1072                 return;
1073         }
1074
1075         /*
1076          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1077          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1078          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1079          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1080          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1081          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1082          * references user space from well defined areas of code, which are
1083          * listed in the exceptions table.
1084          *
1085          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1086          * the source reference check when there is a possibility of a
1087          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1088          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1089          * space check, thus avoiding the deadlock:
1090          */
1091         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1092                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1093                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1094                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1095                         return;
1096                 }
1097                 down_read(&mm->mmap_sem);
1098         } else {
1099                 /*
1100                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1101                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1102                  * down_read():
1103                  */
1104                 might_sleep();
1105         }
1106
1107         vma = find_vma(mm, address);
1108         if (unlikely(!vma)) {
1109                 bad_area(regs, error_code, address);
1110                 return;
1111         }
1112         if (likely(vma->vm_start <= address))
1113                 goto good_area;
1114         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1115                 bad_area(regs, error_code, address);
1116                 return;
1117         }
1118         if (error_code & PF_USER) {
1119                 /*
1120                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1121                  * The large cushion allows instructions like enter
1122                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1123                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1124                  */
1125                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1126                         bad_area(regs, error_code, address);
1127                         return;
1128                 }
1129         }
1130         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1131                 bad_area(regs, error_code, address);
1132                 return;
1133         }
1134
1135         /*
1136          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1137          * we can handle it..
1138          */
1139 good_area:
1140         write = error_code & PF_WRITE;
1141
1142         if (unlikely(access_error(error_code, write, vma))) {
1143                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1144                 return;
1145         }
1146
1147         /*
1148          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1149          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1150          * the fault:
1151          */
1152         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
1153
1154         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1155                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1156                 return;
1157         }
1158
1159         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
1160                 tsk->maj_flt++;
1161         else
1162                 tsk->min_flt++;
1163
1164         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1165
1166         up_read(&mm->mmap_sem);
1167 }