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/sched.h>                /* test_thread_flag(), ...      */
   7 #include <linux/kdebug.h>               /* oops_begin/end, ...          */
   8 #include <linux/module.h>               /* search_exception_table       */
   9 #include <linux/bootmem.h>              /* max_low_pfn                  */
  10 #include <linux/kprobes.h>              /* NOKPROBE_SYMBOL, ...         */
  11 #include <linux/mmiotrace.h>            /* kmmio_handler, ...           */
  12 #include <linux/perf_event.h>           /* perf_sw_event                */
  13 #include <linux/hugetlb.h>              /* hstate_index_to_shift        */
  14 #include <linux/prefetch.h>             /* prefetchw                    */
  15 #include <linux/context_tracking.h>     /* exception_enter(), ...       */
  16 #include <linux/uaccess.h>              /* faulthandler_disabled()      */
  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_ADDR                */
  22 #include <asm/vsyscall.h>               /* emulate_vsyscall             */
  23 #include <asm/vm86.h>                   /* struct vm86                  */
  24
  25 #define CREATE_TRACE_POINTS
  26 #include <asm/trace/exceptions.h>
  27
  28 /*
  29  * Page fault error code bits:
  30  *
  31  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
  32  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
  33  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
  34  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
  35  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
  36  */
  37 enum x86_pf_error_code {
  38
  39         PF_PROT         =               1 << 0,
  40         PF_WRITE        =               1 << 1,
  41         PF_USER         =               1 << 2,
  42         PF_RSVD         =               1 << 3,
  43         PF_INSTR        =               1 << 4,
  44 };
  45
  46 /*
  47  * Returns 0 if mmiotrace is disabled, or if the fault is not
  48  * handled by mmiotrace:
  49  */
  50 static nokprobe_inline int
  51 kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
  52 {
  53         if (unlikely(is_kmmio_active()))
  54                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
  55                         return -1;
  56         return 0;
  57 }
  58
  59 static nokprobe_inline int kprobes_fault(struct pt_regs *regs)
  60 {
  61         int ret = 0;
  62
  63         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  64         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
  65                 preempt_disable();
  66                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  67                         ret = 1;
  68                 preempt_enable();
  69         }
  70
  71         return ret;
  72 }
  73
  74 /*
  75  * Prefetch quirks:
  76  *
  77  * 32-bit mode:
  78  *
  79  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  80  *   Check that here and ignore it.
  81  *
  82  * 64-bit mode:
  83  *
  84  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  85  *   Check that here and ignore it.
  86  *
  87  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
  88  */
  89 static inline int
  90 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
  91                       unsigned char opcode, int *prefetch)
  92 {
  93         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
  94         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
  95
  96         switch (instr_hi) {
  97         case 0x20:
  98         case 0x30:
  99                 /*
 100                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
 101                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
 102                  * opcode if some of these prefixes are present so
 103                  * X86_64 will never get here anyway
 104                  */
 105                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
 106 #ifdef CONFIG_X86_64
 107         case 0x40:
 108                 /*
 109                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 110                  * Need to figure out under what instruction mode the
 111                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 112                  * but for now it's good enough to assume that long
 113                  * mode only uses well known segments or kernel.
 114                  */
 115                 return (!user_mode(regs) || user_64bit_mode(regs));
 116 #endif
 117         case 0x60:
 118                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 119                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 120         case 0xF0:
 121                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 122                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 123         case 0x00:
 124                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 125                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 126                         return 0;
 127
 128                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 129                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 130                 return 0;
 131         default:
 132                 return 0;
 133         }
 134 }
 135
 136 static int
 137 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
 138 {
 139         unsigned char *max_instr;
 140         unsigned char *instr;
 141         int prefetch = 0;
 142
 143         /*
 144          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 145          * do not ignore the fault:
 146          */
 147         if (error_code & PF_INSTR)
 148                 return 0;
 149
 150         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 151         max_instr = instr + 15;
 152
 153         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE_MAX)
 154                 return 0;
 155
 156         while (instr < max_instr) {
 157                 unsigned char opcode;
 158
 159                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 160                         break;
 161
 162                 instr++;
 163
 164                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
 165                         break;
 166         }
 167         return prefetch;
 168 }
 169
 170 static void
 171 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
 172                      struct task_struct *tsk, int fault)
 173 {
 174         unsigned lsb = 0;
 175         siginfo_t info;
 176
 177         info.si_signo   = si_signo;
 178         info.si_errno   = 0;
 179         info.si_code    = si_code;
 180         info.si_addr    = (void __user *)address;
 181         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
 182                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
 183         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
 184                 lsb = PAGE_SHIFT;
 185         info.si_addr_lsb = lsb;
 186
 187         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 188 }
 189
 190 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 191 LIST_HEAD(pgd_list);
 192
 193 #ifdef CONFIG_X86_32
 194 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 195 {
 196         unsigned index = pgd_index(address);
 197         pgd_t *pgd_k;
 198         pud_t *pud, *pud_k;
 199         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 200
 201         pgd += index;
 202         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 203
 204         if (!pgd_present(*pgd_k))
 205                 return NULL;
 206
 207         /*
 208          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 209          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 210          * set_pud.
 211          */
 212         pud = pud_offset(pgd, address);
 213         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 214         if (!pud_present(*pud_k))
 215                 return NULL;
 216
 217         pmd = pmd_offset(pud, address);
 218         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 219         if (!pmd_present(*pmd_k))
 220                 return NULL;
 221
 222         if (!pmd_present(*pmd))
 223                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 224         else
 225                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 226
 227         return pmd_k;
 228 }
 229
 230 void vmalloc_sync_all(void)
 231 {
 232         unsigned long address;
 233
 234         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 235                 return;
 236
 237         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 238              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 239              address += PMD_SIZE) {
 240                 struct page *page;
 241
 242                 spin_lock(&pgd_lock);
 243                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 244                         spinlock_t *pgt_lock;
 245                         pmd_t *ret;
 246
 247                         /* the pgt_lock only for Xen */
 248                         pgt_lock = &pgd_page_get_mm(page)->page_table_lock;
 249
 250                         spin_lock(pgt_lock);
 251                         ret = vmalloc_sync_one(page_address(page), address);
 252                         spin_unlock(pgt_lock);
 253
 254                         if (!ret)
 255                                 break;
 256                 }
 257                 spin_unlock(&pgd_lock);
 258         }
 259 }
 260
 261 /*
 262  * 32-bit:
 263  *
 264  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 265  */
 266 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 267 {
 268         unsigned long pgd_paddr;
 269         pmd_t *pmd_k;
 270         pte_t *pte_k;
 271
 272         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 273         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 274                 return -1;
 275
 276         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 277
 278         /*
 279          * Synchronize this task's top level page-table
 280          * with the 'reference' page table.
 281          *
 282          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 283          * an interrupt in the middle of a task switch..
 284          */
 285         pgd_paddr = read_cr3();
 286         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 287         if (!pmd_k)
 288                 return -1;
 289
 290         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 291         if (!pte_present(*pte_k))
 292                 return -1;
 293
 294         return 0;
 295 }
 296 NOKPROBE_SYMBOL(vmalloc_fault);
 297
 298 /*
 299  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 300  */
 301 static inline void
 302 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 303                  struct task_struct *tsk)
 304 {
 305 #ifdef CONFIG_VM86
 306         unsigned long bit;
 307
 308         if (!v8086_mode(regs) || !tsk->thread.vm86)
 309                 return;
 310
 311         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 312         if (bit < 32)
 313                 tsk->thread.vm86->screen_bitmap |= 1 << bit;
 314 #endif
 315 }
 316
 317 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
 318 {
 319         return pfn < max_low_pfn;
 320 }
 321
 322 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 323 {
 324         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 325         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
 326         pmd_t *pmd;
 327         pte_t *pte;
 328
 329 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 330         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
 331         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
 332                 goto out;
 333 #endif
 334         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
 335         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
 336
 337         /*
 338          * We must not directly access the pte in the highpte
 339          * case if the page table is located in highmem.
 340          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 341          * it's allocated already:
 342          */
 343         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 344                 goto out;
 345
 346         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 347         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
 348 out:
 349         printk("\n");
 350 }
 351
 352 #else /* CONFIG_X86_64: */
 353
 354 void vmalloc_sync_all(void)
 355 {
 356         sync_global_pgds(VMALLOC_START & PGDIR_MASK, VMALLOC_END, 0);
 357 }
 358
 359 /*
 360  * 64-bit:
 361  *
 362  *   Handle a fault on the vmalloc area
 363  *
 364  * This assumes no large pages in there.
 365  */
 366 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 367 {
 368         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 369         pud_t *pud, *pud_ref;
 370         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 371         pte_t *pte, *pte_ref;
 372
 373         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 374         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 375                 return -1;
 376
 377         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 378
 379         /*
 380          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 381          * happen within a race in page table update. In the later
 382          * case just flush:
 383          */
 384         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 385         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 386         if (pgd_none(*pgd_ref))
 387                 return -1;
 388
 389         if (pgd_none(*pgd)) {
 390                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 391                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 392         } else {
 393                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 394         }
 395
 396         /*
 397          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 398          * are shared:
 399          */
 400
 401         pud = pud_offset(pgd, address);
 402         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 403         if (pud_none(*pud_ref))
 404                 return -1;
 405
 406         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 407                 BUG();
 408
 409         pmd = pmd_offset(pud, address);
 410         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 411         if (pmd_none(*pmd_ref))
 412                 return -1;
 413
 414         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 415                 BUG();
 416
 417         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 418         if (!pte_present(*pte_ref))
 419                 return -1;
 420
 421         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 422
 423         /*
 424          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 425          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 426          * that:
 427          */
 428         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 429                 BUG();
 430
 431         return 0;
 432 }
 433 NOKPROBE_SYMBOL(vmalloc_fault);
 434
 435 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
 436 static const char errata93_warning[] =
 437 KERN_ERR
 438 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 439 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 440 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 441 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 442 #endif
 443
 444 /*
 445  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 446  */
 447 static inline void
 448 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 449                  struct task_struct *tsk)
 450 {
 451 }
 452
 453 static int bad_address(void *p)
 454 {
 455         unsigned long dummy;
 456
 457         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 458 }
 459
 460 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 461 {
 462         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 463         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 464         pud_t *pud;
 465         pmd_t *pmd;
 466         pte_t *pte;
 467
 468         if (bad_address(pgd))
 469                 goto bad;
 470
 471         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 472
 473         if (!pgd_present(*pgd))
 474                 goto out;
 475
 476         pud = pud_offset(pgd, address);
 477         if (bad_address(pud))
 478                 goto bad;
 479
 480         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 481         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 482                 goto out;
 483
 484         pmd = pmd_offset(pud, address);
 485         if (bad_address(pmd))
 486                 goto bad;
 487
 488         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 489         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 490                 goto out;
 491
 492         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 493         if (bad_address(pte))
 494                 goto bad;
 495
 496         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 497 out:
 498         printk("\n");
 499         return;
 500 bad:
 501         printk("BAD\n");
 502 }
 503
 504 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 505
 506 /*
 507  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 508  *
 509  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 510  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 511  *
 512  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 513  *
 514  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 515  * Try to work around it here.
 516  *
 517  * Note we only handle faults in kernel here.
 518  * Does nothing on 32-bit.
 519  */
 520 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 521 {
 522 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_CPU_SUP_AMD)
 523         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD
 524             || boot_cpu_data.x86 != 0xf)
 525                 return 0;
 526
 527         if (address != regs->ip)
 528                 return 0;
 529
 530         if ((address >> 32) != 0)
 531                 return 0;
 532
 533         address |= 0xffffffffUL << 32;
 534         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 535             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 536                 printk_once(errata93_warning);
 537                 regs->ip = address;
 538                 return 1;
 539         }
 540 #endif
 541         return 0;
 542 }
 543
 544 /*
 545  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 546  * to illegal addresses >4GB.
 547  *
 548  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 549  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 550  * segment in LDT is compatibility mode.
 551  */
 552 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 553 {
 554 #ifdef CONFIG_X86_64
 555         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 556                 return 1;
 557 #endif
 558         return 0;
 559 }
 560
 561 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 562 {
 563 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 564         unsigned long nr;
 565
 566         /*
 567          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 568          */
 569         if (boot_cpu_has_bug(X86_BUG_F00F)) {
 570                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 571
 572                 if (nr == 6) {
 573                         do_invalid_op(regs, 0);
 574                         return 1;
 575                 }
 576         }
 577 #endif
 578         return 0;
 579 }
 580
 581 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 582 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 583 static const char smep_warning[] = KERN_CRIT
 584 "unable to execute userspace code (SMEP?) (uid: %d)\n";
 585
 586 static void
 587 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 588                 unsigned long address)
 589 {
 590         if (!oops_may_print())
 591                 return;
 592
 593         if (error_code & PF_INSTR) {
 594                 unsigned int level;
 595                 pgd_t *pgd;
 596                 pte_t *pte;
 597
 598                 pgd = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 599                 pgd += pgd_index(address);
 600
 601                 pte = lookup_address_in_pgd(pgd, address, &level);
 602
 603                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 604                         printk(nx_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 605                 if (pte && pte_present(*pte) && pte_exec(*pte) &&
 606                                 (pgd_flags(*pgd) & _PAGE_USER) &&
 607                                 (__read_cr4() & X86_CR4_SMEP))
 608                         printk(smep_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 609         }
 610
 611         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 612         if (address < PAGE_SIZE)
 613                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 614         else
 615                 printk(KERN_CONT "paging request");
 616
 617         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 618         printk(KERN_ALERT "IP:");
 619         printk_address(regs->ip);
 620
 621         dump_pagetable(address);
 622 }
 623
 624 static noinline void
 625 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 626             unsigned long address)
 627 {
 628         struct task_struct *tsk;
 629         unsigned long flags;
 630         int sig;
 631
 632         flags = oops_begin();
 633         tsk = current;
 634         sig = SIGKILL;
 635
 636         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 637                tsk->comm, address);
 638         dump_pagetable(address);
 639
 640         tsk->thread.cr2         = address;
 641         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 642         tsk->thread.error_code  = error_code;
 643
 644         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 645                 sig = 0;
 646
 647         oops_end(flags, regs, sig);
 648 }
 649
 650 static noinline void
 651 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 652            unsigned long address, int signal, int si_code)
 653 {
 654         struct task_struct *tsk = current;
 655         unsigned long flags;
 656         int sig;
 657
 658         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 659         if (fixup_exception(regs)) {
 660                 /*
 661                  * Any interrupt that takes a fault gets the fixup. This makes
 662                  * the below recursive fault logic only apply to a faults from
 663                  * task context.
 664                  */
 665                 if (in_interrupt())
 666                         return;
 667
 668                 /*
 669                  * Per the above we're !in_interrupt(), aka. task context.
 670                  *
 671                  * In this case we need to make sure we're not recursively
 672                  * faulting through the emulate_vsyscall() logic.
 673                  */
 674                 if (current_thread_info()->sig_on_uaccess_error && signal) {
 675                         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_PF;
 676                         tsk->thread.error_code = error_code | PF_USER;
 677                         tsk->thread.cr2 = address;
 678
 679                         /* XXX: hwpoison faults will set the wrong code. */
 680                         force_sig_info_fault(signal, si_code, address, tsk, 0);
 681                 }
 682
 683                 /*
 684                  * Barring that, we can do the fixup and be happy.
 685                  */
 686                 return;
 687         }
 688
 689         /*
 690          * 32-bit:
 691          *
 692          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 693          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 694          *   handled it.
 695          *
 696          * 64-bit:
 697          *
 698          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 699          */
 700         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 701                 return;
 702
 703         if (is_errata93(regs, address))
 704                 return;
 705
 706         /*
 707          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 708          * terminate things with extreme prejudice:
 709          */
 710         flags = oops_begin();
 711
 712         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 713
 714         if (task_stack_end_corrupted(tsk))
 715                 printk(KERN_EMERG "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 716
 717         tsk->thread.cr2         = address;
 718         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 719         tsk->thread.error_code  = error_code;
 720
 721         sig = SIGKILL;
 722         if (__die("Oops", regs, error_code))
 723                 sig = 0;
 724
 725         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 726         printk(KERN_DEFAULT "CR2: %016lx\n", address);
 727
 728         oops_end(flags, regs, sig);
 729 }
 730
 731 /*
 732  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 733  * sysctl is set:
 734  */
 735 static inline void
 736 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 737                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 738 {
 739         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 740                 return;
 741
 742         if (!printk_ratelimit())
 743                 return;
 744
 745         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 746                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 747                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 748                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 749
 750         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 751
 752         printk(KERN_CONT "\n");
 753 }
 754
 755 static void
 756 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 757                        unsigned long address, int si_code)
 758 {
 759         struct task_struct *tsk = current;
 760
 761         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 762         if (error_code & PF_USER) {
 763                 /*
 764                  * It's possible to have interrupts off here:
 765                  */
 766                 local_irq_enable();
 767
 768                 /*
 769                  * Valid to do another page fault here because this one came
 770                  * from user space:
 771                  */
 772                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 773                         return;
 774
 775                 if (is_errata100(regs, address))
 776                         return;
 777
 778 #ifdef CONFIG_X86_64
 779                 /*
 780                  * Instruction fetch faults in the vsyscall page might need
 781                  * emulation.
 782                  */
 783                 if (unlikely((error_code & PF_INSTR) &&
 784                              ((address & ~0xfff) == VSYSCALL_ADDR))) {
 785                         if (emulate_vsyscall(regs, address))
 786                                 return;
 787                 }
 788 #endif
 789                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 790                 if (address >= TASK_SIZE)
 791                         error_code |= PF_PROT;
 792
 793                 if (likely(show_unhandled_signals))
 794                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 795
 796                 tsk->thread.cr2         = address;
 797                 tsk->thread.error_code  = error_code;
 798                 tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 799
 800                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
 801
 802                 return;
 803         }
 804
 805         if (is_f00f_bug(regs, address))
 806                 return;
 807
 808         no_context(regs, error_code, address, SIGSEGV, si_code);
 809 }
 810
 811 static noinline void
 812 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 813                      unsigned long address)
 814 {
 815         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 816 }
 817
 818 static void
 819 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 820            unsigned long address, int si_code)
 821 {
 822         struct mm_struct *mm = current->mm;
 823
 824         /*
 825          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 826          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 827          */
 828         up_read(&mm->mmap_sem);
 829
 830         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 831 }
 832
 833 static noinline void
 834 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 835 {
 836         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 837 }
 838
 839 static noinline void
 840 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 841                       unsigned long address)
 842 {
 843         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 844 }
 845
 846 static void
 847 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 848           unsigned int fault)
 849 {
 850         struct task_struct *tsk = current;
 851         int code = BUS_ADRERR;
 852
 853         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 854         if (!(error_code & PF_USER)) {
 855                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
 856                 return;
 857         }
 858
 859         /* User-space => ok to do another page fault: */
 860         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 861                 return;
 862
 863         tsk->thread.cr2         = address;
 864         tsk->thread.error_code  = error_code;
 865         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 866
 867 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 868         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 869                 printk(KERN_ERR
 870         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 871                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 872                 code = BUS_MCEERR_AR;
 873         }
 874 #endif
 875         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
 876 }
 877
 878 static noinline void
 879 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 880                unsigned long address, unsigned int fault)
 881 {
 882         if (fatal_signal_pending(current) && !(error_code & PF_USER)) {
 883                 no_context(regs, error_code, address, 0, 0);
 884                 return;
 885         }
 886
 887         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 888                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 889                 if (!(error_code & PF_USER)) {
 890                         no_context(regs, error_code, address,
 891                                    SIGSEGV, SEGV_MAPERR);
 892                         return;
 893                 }
 894
 895                 /*
 896                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the
 897                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we got
 898                  * oom-killed):
 899                  */
 900                 pagefault_out_of_memory();
 901         } else {
 902                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 903                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 904                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 905                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
 906                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
 907                 else
 908                         BUG();
 909         }
 910 }
 911
 912 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 913 {
 914         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 915                 return 0;
 916
 917         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 918                 return 0;
 919
 920         return 1;
 921 }
 922
 923 /*
 924  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 925  *
 926  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 927  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 928  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 929  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 930  * on other processors.
 931  *
 932  * Spurious faults may only occur if the TLB contains an entry with
 933  * fewer permission than the page table entry.  Non-present (P = 0)
 934  * and reserved bit (R = 1) faults are never spurious.
 935  *
 936  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 937  * increasing the permissions on a page.
 938  *
 939  * Returns non-zero if a spurious fault was handled, zero otherwise.
 940  *
 941  * See Intel Developer's Manual Vol 3 Section 4.10.4.3, bullet 3
 942  * (Optional Invalidation).
 943  */
 944 static noinline int
 945 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 946 {
 947         pgd_t *pgd;
 948         pud_t *pud;
 949         pmd_t *pmd;
 950         pte_t *pte;
 951         int ret;
 952
 953         /*
 954          * Only writes to RO or instruction fetches from NX may cause
 955          * spurious faults.
 956          *
 957          * These could be from user or supervisor accesses but the TLB
 958          * is only lazily flushed after a kernel mapping protection
 959          * change, so user accesses are not expected to cause spurious
 960          * faults.
 961          */
 962         if (error_code != (PF_WRITE | PF_PROT)
 963             && error_code != (PF_INSTR | PF_PROT))
 964                 return 0;
 965
 966         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 967         if (!pgd_present(*pgd))
 968                 return 0;
 969
 970         pud = pud_offset(pgd, address);
 971         if (!pud_present(*pud))
 972                 return 0;
 973
 974         if (pud_large(*pud))
 975                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 976
 977         pmd = pmd_offset(pud, address);
 978         if (!pmd_present(*pmd))
 979                 return 0;
 980
 981         if (pmd_large(*pmd))
 982                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 983
 984         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 985         if (!pte_present(*pte))
 986                 return 0;
 987
 988         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 989         if (!ret)
 990                 return 0;
 991
 992         /*
 993          * Make sure we have permissions in PMD.
 994          * If not, then there's a bug in the page tables:
 995          */
 996         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 997         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 998
 999         return ret;
1000 }
1001 NOKPROBE_SYMBOL(spurious_fault);
1002
1003 int show_unhandled_signals = 1;
1004
1005 static inline int
1006 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
1007 {
1008         if (error_code & PF_WRITE) {
1009                 /* write, present and write, not present: */
1010                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
1011                         return 1;
1012                 return 0;
1013         }
1014
1015         /* read, present: */
1016         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
1017                 return 1;
1018
1019         /* read, not present: */
1020         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
1021                 return 1;
1022
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
1027 {
1028         return address >= TASK_SIZE_MAX;
1029 }
1030
1031 static inline bool smap_violation(int error_code, struct pt_regs *regs)
1032 {
1033         if (!IS_ENABLED(CONFIG_X86_SMAP))
1034                 return false;
1035
1036         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_SMAP))
1037                 return false;
1038
1039         if (error_code & PF_USER)
1040                 return false;
1041
1042         if (!user_mode(regs) && (regs->flags & X86_EFLAGS_AC))
1043                 return false;
1044
1045         return true;
1046 }
1047
1048 /*
1049  * This routine handles page faults.  It determines the address,
1050  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
1051  * routines.
1052  *
1053  * This function must have noinline because both callers
1054  * {,trace_}do_page_fault() have notrace on. Having this an actual function
1055  * guarantees there's a function trace entry.
1056  */
1057 static noinline void
1058 __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
1059                 unsigned long address)
1060 {
1061         struct vm_area_struct *vma;
1062         struct task_struct *tsk;
1063         struct mm_struct *mm;
1064         int fault, major = 0;
1065         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1066
1067         tsk = current;
1068         mm = tsk->mm;
1069
1070         /*
1071          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
1072          * both a tracked kernel page and a userspace page.
1073          */
1074         if (kmemcheck_active(regs))
1075                 kmemcheck_hide(regs);
1076         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1077
1078         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1079                 return;
1080
1081         /*
1082          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1083          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1084          *
1085          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1086          * be in an interrupt or a critical region, and should
1087          * only copy the information from the master page table,
1088          * nothing more.
1089          *
1090          * This verifies that the fault happens in kernel space
1091          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1092          * protection error (error_code & 9) == 0.
1093          */
1094         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1095                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1096                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1097                                 return;
1098
1099                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1100                                 return;
1101                 }
1102
1103                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1104                 if (spurious_fault(error_code, address))
1105                         return;
1106
1107                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1108                 if (kprobes_fault(regs))
1109                         return;
1110                 /*
1111                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1112                  * fault we could otherwise deadlock:
1113                  */
1114                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1115
1116                 return;
1117         }
1118
1119         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1120         if (unlikely(kprobes_fault(regs)))
1121                 return;
1122
1123         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1124                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1125
1126         if (unlikely(smap_violation(error_code, regs))) {
1127                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1128                 return;
1129         }
1130
1131         /*
1132          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1133          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
1134          */
1135         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
1136                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1137                 return;
1138         }
1139
1140         /*
1141          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1142          * vmalloc fault has been handled.
1143          *
1144          * User-mode registers count as a user access even for any
1145          * potential system fault or CPU buglet:
1146          */
1147         if (user_mode(regs)) {
1148                 local_irq_enable();
1149                 error_code |= PF_USER;
1150                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
1151         } else {
1152                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1153                         local_irq_enable();
1154         }
1155
1156         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1157
1158         if (error_code & PF_WRITE)
1159                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
1160
1161         /*
1162          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1163          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1164          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1165          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1166          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1167          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1168          * references user space from well defined areas of code, which are
1169          * listed in the exceptions table.
1170          *
1171          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1172          * the source reference check when there is a possibility of a
1173          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1174          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1175          * space check, thus avoiding the deadlock:
1176          */
1177         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1178                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1179                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1180                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1181                         return;
1182                 }
1183 retry:
1184                 down_read(&mm->mmap_sem);
1185         } else {
1186                 /*
1187                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1188                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1189                  * down_read():
1190                  */
1191                 might_sleep();
1192         }
1193
1194         vma = find_vma(mm, address);
1195         if (unlikely(!vma)) {
1196                 bad_area(regs, error_code, address);
1197                 return;
1198         }
1199         if (likely(vma->vm_start <= address))
1200                 goto good_area;
1201         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1202                 bad_area(regs, error_code, address);
1203                 return;
1204         }
1205         if (error_code & PF_USER) {
1206                 /*
1207                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1208                  * The large cushion allows instructions like enter
1209                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1210                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1211                  */
1212                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1213                         bad_area(regs, error_code, address);
1214                         return;
1215                 }
1216         }
1217         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1218                 bad_area(regs, error_code, address);
1219                 return;
1220         }
1221
1222         /*
1223          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1224          * we can handle it..
1225          */
1226 good_area:
1227         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1228                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1229                 return;
1230         }
1231
1232         /*
1233          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1234          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1235          * the fault.  Since we never set FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT, if
1236          * we get VM_FAULT_RETRY back, the mmap_sem has been unlocked.
1237          */
1238         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1239         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
1240
1241         /*
1242          * If we need to retry the mmap_sem has already been released,
1243          * and if there is a fatal signal pending there is no guarantee
1244          * that we made any progress. Handle this case first.
1245          */
1246         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
1247                 /* Retry at most once */
1248                 if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1249                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1250                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1251                         if (!fatal_signal_pending(tsk))
1252                                 goto retry;
1253                 }
1254
1255                 /* User mode? Just return to handle the fatal exception */
1256                 if (flags & FAULT_FLAG_USER)
1257                         return;
1258
1259                 /* Not returning to user mode? Handle exceptions or die: */
1260                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
1261                 return;
1262         }
1263
1264         up_read(&mm->mmap_sem);
1265         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1266                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1267                 return;
1268         }
1269
1270         /*
1271          * Major/minor page fault accounting. If any of the events
1272          * returned VM_FAULT_MAJOR, we account it as a major fault.
1273          */
1274         if (major) {
1275                 tsk->maj_flt++;
1276                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
1277         } else {
1278                 tsk->min_flt++;
1279                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
1280         }
1281
1282         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1283 }
1284 NOKPROBE_SYMBOL(__do_page_fault);
1285
1286 dotraplinkage void notrace
1287 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1288 {
1289         unsigned long address = read_cr2(); /* Get the faulting address */
1290         enum ctx_state prev_state;
1291
1292         /*
1293          * We must have this function tagged with __kprobes, notrace and call
1294          * read_cr2() before calling anything else. To avoid calling any kind
1295          * of tracing machinery before we've observed the CR2 value.
1296          *
1297          * exception_{enter,exit}() contain all sorts of tracepoints.
1298          */
1299
1300         prev_state = exception_enter();
1301         __do_page_fault(regs, error_code, address);
1302         exception_exit(prev_state);
1303 }
1304 NOKPROBE_SYMBOL(do_page_fault);
1305
1306 #ifdef CONFIG_TRACING
1307 static nokprobe_inline void
1308 trace_page_fault_entries(unsigned long address, struct pt_regs *regs,
1309                          unsigned long error_code)
1310 {
1311         if (user_mode(regs))
1312                 trace_page_fault_user(address, regs, error_code);
1313         else
1314                 trace_page_fault_kernel(address, regs, error_code);
1315 }
1316
1317 dotraplinkage void notrace
1318 trace_do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1319 {
1320         /*
1321          * The exception_enter and tracepoint processing could
1322          * trigger another page faults (user space callchain
1323          * reading) and destroy the original cr2 value, so read
1324          * the faulting address now.
1325          */
1326         unsigned long address = read_cr2();
1327         enum ctx_state prev_state;
1328
1329         prev_state = exception_enter();
1330         trace_page_fault_entries(address, regs, error_code);
1331         __do_page_fault(regs, error_code, address);
1332         exception_exit(prev_state);
1333 }
1334 NOKPROBE_SYMBOL(trace_do_page_fault);
1335 #endif /* CONFIG_TRACING */