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 #define CREATE_TRACE_POINTS
  24 #include <asm/trace/exceptions.h>
  25
  26 /*
  27  * Page fault error code bits:
  28  *
  29  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
  30  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
  31  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
  32  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
  33  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
  34  */
  35 enum x86_pf_error_code {
  36
  37         PF_PROT         =               1 << 0,
  38         PF_WRITE        =               1 << 1,
  39         PF_USER         =               1 << 2,
  40         PF_RSVD         =               1 << 3,
  41         PF_INSTR        =               1 << 4,
  42 };
  43
  44 /*
  45  * Returns 0 if mmiotrace is disabled, or if the fault is not
  46  * handled by mmiotrace:
  47  */
  48 static inline int __kprobes
  49 kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
  50 {
  51         if (unlikely(is_kmmio_active()))
  52                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
  53                         return -1;
  54         return 0;
  55 }
  56
  57 static inline int __kprobes kprobes_fault(struct pt_regs *regs)
  58 {
  59         int ret = 0;
  60
  61         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  62         if (kprobes_built_in() && !user_mode_vm(regs)) {
  63                 preempt_disable();
  64                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  65                         ret = 1;
  66                 preempt_enable();
  67         }
  68
  69         return ret;
  70 }
  71
  72 /*
  73  * Prefetch quirks:
  74  *
  75  * 32-bit mode:
  76  *
  77  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  78  *   Check that here and ignore it.
  79  *
  80  * 64-bit mode:
  81  *
  82  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  83  *   Check that here and ignore it.
  84  *
  85  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
  86  */
  87 static inline int
  88 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
  89                       unsigned char opcode, int *prefetch)
  90 {
  91         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
  92         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
  93
  94         switch (instr_hi) {
  95         case 0x20:
  96         case 0x30:
  97                 /*
  98                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
  99                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
 100                  * opcode if some of these prefixes are present so
 101                  * X86_64 will never get here anyway
 102                  */
 103                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
 104 #ifdef CONFIG_X86_64
 105         case 0x40:
 106                 /*
 107                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 108                  * Need to figure out under what instruction mode the
 109                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 110                  * but for now it's good enough to assume that long
 111                  * mode only uses well known segments or kernel.
 112                  */
 113                 return (!user_mode(regs) || user_64bit_mode(regs));
 114 #endif
 115         case 0x60:
 116                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 117                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 118         case 0xF0:
 119                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 120                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 121         case 0x00:
 122                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 123                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 124                         return 0;
 125
 126                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 127                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 128                 return 0;
 129         default:
 130                 return 0;
 131         }
 132 }
 133
 134 static int
 135 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
 136 {
 137         unsigned char *max_instr;
 138         unsigned char *instr;
 139         int prefetch = 0;
 140
 141         /*
 142          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 143          * do not ignore the fault:
 144          */
 145         if (error_code & PF_INSTR)
 146                 return 0;
 147
 148         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 149         max_instr = instr + 15;
 150
 151         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 152                 return 0;
 153
 154         while (instr < max_instr) {
 155                 unsigned char opcode;
 156
 157                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 158                         break;
 159
 160                 instr++;
 161
 162                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
 163                         break;
 164         }
 165         return prefetch;
 166 }
 167
 168 static void
 169 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
 170                      struct task_struct *tsk, int fault)
 171 {
 172         unsigned lsb = 0;
 173         siginfo_t info;
 174
 175         info.si_signo   = si_signo;
 176         info.si_errno   = 0;
 177         info.si_code    = si_code;
 178         info.si_addr    = (void __user *)address;
 179         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
 180                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
 181         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
 182                 lsb = PAGE_SHIFT;
 183         info.si_addr_lsb = lsb;
 184
 185         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 186 }
 187
 188 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 189 LIST_HEAD(pgd_list);
 190
 191 #ifdef CONFIG_X86_32
 192 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 193 {
 194         unsigned index = pgd_index(address);
 195         pgd_t *pgd_k;
 196         pud_t *pud, *pud_k;
 197         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 198
 199         pgd += index;
 200         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 201
 202         if (!pgd_present(*pgd_k))
 203                 return NULL;
 204
 205         /*
 206          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 207          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 208          * set_pud.
 209          */
 210         pud = pud_offset(pgd, address);
 211         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 212         if (!pud_present(*pud_k))
 213                 return NULL;
 214
 215         pmd = pmd_offset(pud, address);
 216         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 217         if (!pmd_present(*pmd_k))
 218                 return NULL;
 219
 220         if (!pmd_present(*pmd))
 221                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 222         else
 223                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 224
 225         return pmd_k;
 226 }
 227
 228 void vmalloc_sync_all(void)
 229 {
 230         unsigned long address;
 231
 232         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 233                 return;
 234
 235         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 236              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 237              address += PMD_SIZE) {
 238                 struct page *page;
 239
 240                 spin_lock(&pgd_lock);
 241                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 242                         spinlock_t *pgt_lock;
 243                         pmd_t *ret;
 244
 245                         /* the pgt_lock only for Xen */
 246                         pgt_lock = &pgd_page_get_mm(page)->page_table_lock;
 247
 248                         spin_lock(pgt_lock);
 249                         ret = vmalloc_sync_one(page_address(page), address);
 250                         spin_unlock(pgt_lock);
 251
 252                         if (!ret)
 253                                 break;
 254                 }
 255                 spin_unlock(&pgd_lock);
 256         }
 257 }
 258
 259 /*
 260  * 32-bit:
 261  *
 262  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 263  */
 264 static noinline __kprobes 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         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 275
 276         /*
 277          * Synchronize this task's top level page-table
 278          * with the 'reference' page table.
 279          *
 280          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 281          * an interrupt in the middle of a task switch..
 282          */
 283         pgd_paddr = read_cr3();
 284         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 285         if (!pmd_k)
 286                 return -1;
 287
 288         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 289         if (!pte_present(*pte_k))
 290                 return -1;
 291
 292         return 0;
 293 }
 294
 295 /*
 296  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 297  */
 298 static inline void
 299 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 300                  struct task_struct *tsk)
 301 {
 302         unsigned long bit;
 303
 304         if (!v8086_mode(regs))
 305                 return;
 306
 307         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 308         if (bit < 32)
 309                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 310 }
 311
 312 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
 313 {
 314         return pfn < max_low_pfn;
 315 }
 316
 317 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 318 {
 319         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 320         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
 321         pmd_t *pmd;
 322         pte_t *pte;
 323
 324 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 325         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
 326         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
 327                 goto out;
 328 #endif
 329         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
 330         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
 331
 332         /*
 333          * We must not directly access the pte in the highpte
 334          * case if the page table is located in highmem.
 335          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 336          * it's allocated already:
 337          */
 338         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 339                 goto out;
 340
 341         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 342         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
 343 out:
 344         printk("\n");
 345 }
 346
 347 #else /* CONFIG_X86_64: */
 348
 349 void vmalloc_sync_all(void)
 350 {
 351         sync_global_pgds(VMALLOC_START & PGDIR_MASK, VMALLOC_END);
 352 }
 353
 354 /*
 355  * 64-bit:
 356  *
 357  *   Handle a fault on the vmalloc area
 358  *
 359  * This assumes no large pages in there.
 360  */
 361 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 362 {
 363         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 364         pud_t *pud, *pud_ref;
 365         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 366         pte_t *pte, *pte_ref;
 367
 368         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 369         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 370                 return -1;
 371
 372         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 373
 374         /*
 375          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 376          * happen within a race in page table update. In the later
 377          * case just flush:
 378          */
 379         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 380         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 381         if (pgd_none(*pgd_ref))
 382                 return -1;
 383
 384         if (pgd_none(*pgd)) {
 385                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 386                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 387         } else {
 388                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 389         }
 390
 391         /*
 392          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 393          * are shared:
 394          */
 395
 396         pud = pud_offset(pgd, address);
 397         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 398         if (pud_none(*pud_ref))
 399                 return -1;
 400
 401         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 402                 BUG();
 403
 404         pmd = pmd_offset(pud, address);
 405         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 406         if (pmd_none(*pmd_ref))
 407                 return -1;
 408
 409         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 410                 BUG();
 411
 412         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 413         if (!pte_present(*pte_ref))
 414                 return -1;
 415
 416         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 417
 418         /*
 419          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 420          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 421          * that:
 422          */
 423         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 424                 BUG();
 425
 426         return 0;
 427 }
 428
 429 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
 430 static const char errata93_warning[] =
 431 KERN_ERR
 432 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 433 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 434 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 435 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 436 #endif
 437
 438 /*
 439  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 440  */
 441 static inline void
 442 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 443                  struct task_struct *tsk)
 444 {
 445 }
 446
 447 static int bad_address(void *p)
 448 {
 449         unsigned long dummy;
 450
 451         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 452 }
 453
 454 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 455 {
 456         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 457         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 458         pud_t *pud;
 459         pmd_t *pmd;
 460         pte_t *pte;
 461
 462         if (bad_address(pgd))
 463                 goto bad;
 464
 465         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 466
 467         if (!pgd_present(*pgd))
 468                 goto out;
 469
 470         pud = pud_offset(pgd, address);
 471         if (bad_address(pud))
 472                 goto bad;
 473
 474         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 475         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 476                 goto out;
 477
 478         pmd = pmd_offset(pud, address);
 479         if (bad_address(pmd))
 480                 goto bad;
 481
 482         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 483         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 484                 goto out;
 485
 486         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 487         if (bad_address(pte))
 488                 goto bad;
 489
 490         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 491 out:
 492         printk("\n");
 493         return;
 494 bad:
 495         printk("BAD\n");
 496 }
 497
 498 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 499
 500 /*
 501  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 502  *
 503  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 504  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 505  *
 506  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 507  *
 508  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 509  * Try to work around it here.
 510  *
 511  * Note we only handle faults in kernel here.
 512  * Does nothing on 32-bit.
 513  */
 514 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 515 {
 516 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_CPU_SUP_AMD)
 517         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD
 518             || boot_cpu_data.x86 != 0xf)
 519                 return 0;
 520
 521         if (address != regs->ip)
 522                 return 0;
 523
 524         if ((address >> 32) != 0)
 525                 return 0;
 526
 527         address |= 0xffffffffUL << 32;
 528         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 529             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 530                 printk_once(errata93_warning);
 531                 regs->ip = address;
 532                 return 1;
 533         }
 534 #endif
 535         return 0;
 536 }
 537
 538 /*
 539  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 540  * to illegal addresses >4GB.
 541  *
 542  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 543  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 544  * segment in LDT is compatibility mode.
 545  */
 546 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 547 {
 548 #ifdef CONFIG_X86_64
 549         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 550                 return 1;
 551 #endif
 552         return 0;
 553 }
 554
 555 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 556 {
 557 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 558         unsigned long nr;
 559
 560         /*
 561          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 562          */
 563         if (boot_cpu_has_bug(X86_BUG_F00F)) {
 564                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 565
 566                 if (nr == 6) {
 567                         do_invalid_op(regs, 0);
 568                         return 1;
 569                 }
 570         }
 571 #endif
 572         return 0;
 573 }
 574
 575 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 576 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 577
 578 static void
 579 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 580                 unsigned long address)
 581 {
 582         if (!oops_may_print())
 583                 return;
 584
 585         if (error_code & PF_INSTR) {
 586                 unsigned int level;
 587
 588                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 589
 590                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 591                         printk(nx_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 592         }
 593
 594         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 595         if (address < PAGE_SIZE)
 596                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 597         else
 598                 printk(KERN_CONT "paging request");
 599
 600         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 601         printk(KERN_ALERT "IP:");
 602         printk_address(regs->ip, 1);
 603
 604         dump_pagetable(address);
 605 }
 606
 607 static noinline void
 608 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 609             unsigned long address)
 610 {
 611         struct task_struct *tsk;
 612         unsigned long flags;
 613         int sig;
 614
 615         flags = oops_begin();
 616         tsk = current;
 617         sig = SIGKILL;
 618
 619         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 620                tsk->comm, address);
 621         dump_pagetable(address);
 622
 623         tsk->thread.cr2         = address;
 624         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 625         tsk->thread.error_code  = error_code;
 626
 627         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 628                 sig = 0;
 629
 630         oops_end(flags, regs, sig);
 631 }
 632
 633 static noinline void
 634 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 635            unsigned long address, int signal, int si_code)
 636 {
 637         struct task_struct *tsk = current;
 638         unsigned long *stackend;
 639         unsigned long flags;
 640         int sig;
 641
 642         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 643         if (fixup_exception(regs)) {
 644                 if (current_thread_info()->sig_on_uaccess_error && signal) {
 645                         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_PF;
 646                         tsk->thread.error_code = error_code | PF_USER;
 647                         tsk->thread.cr2 = address;
 648
 649                         /* XXX: hwpoison faults will set the wrong code. */
 650                         force_sig_info_fault(signal, si_code, address, tsk, 0);
 651                 }
 652                 return;
 653         }
 654
 655         /*
 656          * 32-bit:
 657          *
 658          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 659          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 660          *   handled it.
 661          *
 662          * 64-bit:
 663          *
 664          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 665          */
 666         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 667                 return;
 668
 669         if (is_errata93(regs, address))
 670                 return;
 671
 672         /*
 673          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 674          * terminate things with extreme prejudice:
 675          */
 676         flags = oops_begin();
 677
 678         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 679
 680         stackend = end_of_stack(tsk);
 681         if (tsk != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
 682                 printk(KERN_EMERG "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 683
 684         tsk->thread.cr2         = address;
 685         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 686         tsk->thread.error_code  = error_code;
 687
 688         sig = SIGKILL;
 689         if (__die("Oops", regs, error_code))
 690                 sig = 0;
 691
 692         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 693         printk(KERN_DEFAULT "CR2: %016lx\n", address);
 694
 695         oops_end(flags, regs, sig);
 696 }
 697
 698 /*
 699  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 700  * sysctl is set:
 701  */
 702 static inline void
 703 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 704                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 705 {
 706         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 707                 return;
 708
 709         if (!printk_ratelimit())
 710                 return;
 711
 712         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 713                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 714                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 715                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 716
 717         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 718
 719         printk(KERN_CONT "\n");
 720 }
 721
 722 static void
 723 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 724                        unsigned long address, int si_code)
 725 {
 726         struct task_struct *tsk = current;
 727
 728         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 729         if (error_code & PF_USER) {
 730                 /*
 731                  * It's possible to have interrupts off here:
 732                  */
 733                 local_irq_enable();
 734
 735                 /*
 736                  * Valid to do another page fault here because this one came
 737                  * from user space:
 738                  */
 739                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 740                         return;
 741
 742                 if (is_errata100(regs, address))
 743                         return;
 744
 745 #ifdef CONFIG_X86_64
 746                 /*
 747                  * Instruction fetch faults in the vsyscall page might need
 748                  * emulation.
 749                  */
 750                 if (unlikely((error_code & PF_INSTR) &&
 751                              ((address & ~0xfff) == VSYSCALL_START))) {
 752                         if (emulate_vsyscall(regs, address))
 753                                 return;
 754                 }
 755 #endif
 756                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 757                 if (address >= TASK_SIZE)
 758                         error_code |= PF_PROT;
 759
 760                 if (likely(show_unhandled_signals))
 761                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 762
 763                 tsk->thread.cr2         = address;
 764                 tsk->thread.error_code  = error_code;
 765                 tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 766
 767                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
 768
 769                 return;
 770         }
 771
 772         if (is_f00f_bug(regs, address))
 773                 return;
 774
 775         no_context(regs, error_code, address, SIGSEGV, si_code);
 776 }
 777
 778 static noinline void
 779 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 780                      unsigned long address)
 781 {
 782         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 783 }
 784
 785 static void
 786 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 787            unsigned long address, int si_code)
 788 {
 789         struct mm_struct *mm = current->mm;
 790
 791         /*
 792          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 793          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 794          */
 795         up_read(&mm->mmap_sem);
 796
 797         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 798 }
 799
 800 static noinline void
 801 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 802 {
 803         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 804 }
 805
 806 static noinline void
 807 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 808                       unsigned long address)
 809 {
 810         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 811 }
 812
 813 static void
 814 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 815           unsigned int fault)
 816 {
 817         struct task_struct *tsk = current;
 818         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 819         int code = BUS_ADRERR;
 820
 821         up_read(&mm->mmap_sem);
 822
 823         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 824         if (!(error_code & PF_USER)) {
 825                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
 826                 return;
 827         }
 828
 829         /* User-space => ok to do another page fault: */
 830         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 831                 return;
 832
 833         tsk->thread.cr2         = address;
 834         tsk->thread.error_code  = error_code;
 835         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 836
 837 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 838         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 839                 printk(KERN_ERR
 840         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 841                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 842                 code = BUS_MCEERR_AR;
 843         }
 844 #endif
 845         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
 846 }
 847
 848 static noinline void
 849 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 850                unsigned long address, unsigned int fault)
 851 {
 852         if (fatal_signal_pending(current) && !(error_code & PF_USER)) {
 853                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 854                 no_context(regs, error_code, address, 0, 0);
 855                 return;
 856         }
 857
 858         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 859                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 860                 if (!(error_code & PF_USER)) {
 861                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 862                         no_context(regs, error_code, address,
 863                                    SIGSEGV, SEGV_MAPERR);
 864                         return;
 865                 }
 866
 867                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 868
 869                 /*
 870                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the
 871                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we got
 872                  * oom-killed):
 873                  */
 874                 pagefault_out_of_memory();
 875         } else {
 876                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 877                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 878                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 879                 else
 880                         BUG();
 881         }
 882 }
 883
 884 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 885 {
 886         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 887                 return 0;
 888
 889         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 890                 return 0;
 891
 892         return 1;
 893 }
 894
 895 /*
 896  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 897  *
 898  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 899  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 900  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 901  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 902  * on other processors.
 903  *
 904  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 905  * increasing the permissions on a page.
 906  */
 907 static noinline __kprobes int
 908 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 909 {
 910         pgd_t *pgd;
 911         pud_t *pud;
 912         pmd_t *pmd;
 913         pte_t *pte;
 914         int ret;
 915
 916         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 917         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 918                 return 0;
 919
 920         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 921         if (!pgd_present(*pgd))
 922                 return 0;
 923
 924         pud = pud_offset(pgd, address);
 925         if (!pud_present(*pud))
 926                 return 0;
 927
 928         if (pud_large(*pud))
 929                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 930
 931         pmd = pmd_offset(pud, address);
 932         if (!pmd_present(*pmd))
 933                 return 0;
 934
 935         if (pmd_large(*pmd))
 936                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 937
 938         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 939         if (!pte_present(*pte))
 940                 return 0;
 941
 942         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 943         if (!ret)
 944                 return 0;
 945
 946         /*
 947          * Make sure we have permissions in PMD.
 948          * If not, then there's a bug in the page tables:
 949          */
 950         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 951         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 952
 953         return ret;
 954 }
 955
 956 int show_unhandled_signals = 1;
 957
 958 static inline int
 959 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
 960 {
 961         if (error_code & PF_WRITE) {
 962                 /* write, present and write, not present: */
 963                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 964                         return 1;
 965                 return 0;
 966         }
 967
 968         /* read, present: */
 969         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 970                 return 1;
 971
 972         /* read, not present: */
 973         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 974                 return 1;
 975
 976         return 0;
 977 }
 978
 979 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 980 {
 981         return address >= TASK_SIZE_MAX;
 982 }
 983
 984 static inline bool smap_violation(int error_code, struct pt_regs *regs)
 985 {
 986         if (error_code & PF_USER)
 987                 return false;
 988
 989         if (!user_mode_vm(regs) && (regs->flags & X86_EFLAGS_AC))
 990                 return false;
 991
 992         return true;
 993 }
 994
 995 /*
 996  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 997  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 998  * routines.
 999  */
1000 static void __kprobes
1001 __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1002 {
1003         struct vm_area_struct *vma;
1004         struct task_struct *tsk;
1005         unsigned long address;
1006         struct mm_struct *mm;
1007         int fault;
1008         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1009
1010         tsk = current;
1011         mm = tsk->mm;
1012
1013         /* Get the faulting address: */
1014         address = read_cr2();
1015
1016         /*
1017          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
1018          * both a tracked kernel page and a userspace page.
1019          */
1020         if (kmemcheck_active(regs))
1021                 kmemcheck_hide(regs);
1022         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1023
1024         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1025                 return;
1026
1027         /*
1028          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1029          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1030          *
1031          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1032          * be in an interrupt or a critical region, and should
1033          * only copy the information from the master page table,
1034          * nothing more.
1035          *
1036          * This verifies that the fault happens in kernel space
1037          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1038          * protection error (error_code & 9) == 0.
1039          */
1040         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1041                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1042                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1043                                 return;
1044
1045                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1046                                 return;
1047                 }
1048
1049                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1050                 if (spurious_fault(error_code, address))
1051                         return;
1052
1053                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1054                 if (kprobes_fault(regs))
1055                         return;
1056                 /*
1057                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1058                  * fault we could otherwise deadlock:
1059                  */
1060                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1061
1062                 return;
1063         }
1064
1065         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1066         if (unlikely(kprobes_fault(regs)))
1067                 return;
1068
1069         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1070                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1071
1072         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_SMAP)) {
1073                 if (unlikely(smap_violation(error_code, regs))) {
1074                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1075                         return;
1076                 }
1077         }
1078
1079         /*
1080          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1081          * in an atomic region then we must not take the fault:
1082          */
1083         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1084                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1085                 return;
1086         }
1087
1088         /*
1089          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1090          * vmalloc fault has been handled.
1091          *
1092          * User-mode registers count as a user access even for any
1093          * potential system fault or CPU buglet:
1094          */
1095         if (user_mode_vm(regs)) {
1096                 local_irq_enable();
1097                 error_code |= PF_USER;
1098                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
1099         } else {
1100                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1101                         local_irq_enable();
1102         }
1103
1104         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1105
1106         if (error_code & PF_WRITE)
1107                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
1108
1109         /*
1110          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1111          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1112          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1113          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1114          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1115          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1116          * references user space from well defined areas of code, which are
1117          * listed in the exceptions table.
1118          *
1119          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1120          * the source reference check when there is a possibility of a
1121          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1122          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1123          * space check, thus avoiding the deadlock:
1124          */
1125         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1126                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1127                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1128                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1129                         return;
1130                 }
1131 retry:
1132                 down_read(&mm->mmap_sem);
1133         } else {
1134                 /*
1135                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1136                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1137                  * down_read():
1138                  */
1139                 might_sleep();
1140         }
1141
1142         vma = find_vma(mm, address);
1143         if (unlikely(!vma)) {
1144                 bad_area(regs, error_code, address);
1145                 return;
1146         }
1147         if (likely(vma->vm_start <= address))
1148                 goto good_area;
1149         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1150                 bad_area(regs, error_code, address);
1151                 return;
1152         }
1153         if (error_code & PF_USER) {
1154                 /*
1155                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1156                  * The large cushion allows instructions like enter
1157                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1158                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1159                  */
1160                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1161                         bad_area(regs, error_code, address);
1162                         return;
1163                 }
1164         }
1165         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1166                 bad_area(regs, error_code, address);
1167                 return;
1168         }
1169
1170         /*
1171          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1172          * we can handle it..
1173          */
1174 good_area:
1175         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1176                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1177                 return;
1178         }
1179
1180         /*
1181          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1182          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1183          * the fault:
1184          */
1185         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1186
1187         /*
1188          * If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
1189          * signal first. We do not need to release the mmap_sem because it
1190          * would already be released in __lock_page_or_retry in mm/filemap.c.
1191          */
1192         if (unlikely((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)))
1193                 return;
1194
1195         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1196                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1197                 return;
1198         }
1199
1200         /*
1201          * Major/minor page fault accounting is only done on the
1202          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
1203          * likely that the page will be found in page cache at that point.
1204          */
1205         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1206                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1207                         tsk->maj_flt++;
1208                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
1209                                       regs, address);
1210                 } else {
1211                         tsk->min_flt++;
1212                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
1213                                       regs, address);
1214                 }
1215                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
1216                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
1217                          * of starvation. */
1218                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1219                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1220                         goto retry;
1221                 }
1222         }
1223
1224         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1225
1226         up_read(&mm->mmap_sem);
1227 }
1228
1229 dotraplinkage void __kprobes
1230 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1231 {
1232         enum ctx_state prev_state;
1233
1234         prev_state = exception_enter();
1235         __do_page_fault(regs, error_code);
1236         exception_exit(prev_state);
1237 }
1238
1239 static void trace_page_fault_entries(struct pt_regs *regs,
1240                                      unsigned long error_code)
1241 {
1242         if (user_mode(regs))
1243                 trace_page_fault_user(read_cr2(), regs, error_code);
1244         else
1245                 trace_page_fault_kernel(read_cr2(), regs, error_code);
1246 }
1247
1248 dotraplinkage void __kprobes
1249 trace_do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1250 {
1251         enum ctx_state prev_state;
1252
1253         prev_state = exception_enter();
1254         trace_page_fault_entries(regs, error_code);
1255         __do_page_fault(regs, error_code);
1256         exception_exit(prev_state);
1257 }