arch/x86/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   3  *  Copyright (C) 2001, 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
   4  */
   5 #include <linux/interrupt.h>
   6 #include <linux/mmiotrace.h>
   7 #include <linux/bootmem.h>
   8 #include <linux/compiler.h>
   9 #include <linux/highmem.h>
  10 #include <linux/kprobes.h>
  11 #include <linux/uaccess.h>
  12 #include <linux/vmalloc.h>
  13 #include <linux/vt_kern.h>
  14 #include <linux/signal.h>
  15 #include <linux/kernel.h>
  16 #include <linux/ptrace.h>
  17 #include <linux/string.h>
  18 #include <linux/module.h>
  19 #include <linux/kdebug.h>
  20 #include <linux/errno.h>
  21 #include <linux/magic.h>
  22 #include <linux/sched.h>
  23 #include <linux/types.h>
  24 #include <linux/init.h>
  25 #include <linux/mman.h>
  26 #include <linux/tty.h>
  27 #include <linux/smp.h>
  28 #include <linux/mm.h>
  29
  30 #include <asm-generic/sections.h>
  31
  32 #include <asm/tlbflush.h>
  33 #include <asm/pgalloc.h>
  34 #include <asm/segment.h>
  35 #include <asm/system.h>
  36 #include <asm/proto.h>
  37 #include <asm/traps.h>
  38 #include <asm/desc.h>
  39
  40 /*
  41  * Page fault error code bits:
  42  *
  43  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
  44  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
  45  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
  46  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
  47  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
  48  */
  49 enum x86_pf_error_code {
  50
  51         PF_PROT         =               1 << 0,
  52         PF_WRITE        =               1 << 1,
  53         PF_USER         =               1 << 2,
  54         PF_RSVD         =               1 << 3,
  55         PF_INSTR        =               1 << 4,
  56 };
  57
  58 static inline int kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
  59 {
  60 #ifdef CONFIG_MMIOTRACE
  61         if (unlikely(is_kmmio_active()))
  62                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
  63                         return -1;
  64 #endif
  65         return 0;
  66 }
  67
  68 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  69 {
  70 #ifdef CONFIG_KPROBES
  71         int ret = 0;
  72
  73         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  74         if (!user_mode_vm(regs)) {
  75                 preempt_disable();
  76                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  77                         ret = 1;
  78                 preempt_enable();
  79         }
  80
  81         return ret;
  82 #else
  83         return 0;
  84 #endif
  85 }
  86
  87 /*
  88  * Prefetch quirks:
  89  *
  90  * 32-bit mode:
  91  *
  92  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  93  *   Check that here and ignore it.
  94  *
  95  * 64-bit mode:
  96  *
  97  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  98  *   Check that here and ignore it.
  99  *
 100  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
 101  */
 102 static inline int
 103 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
 104                       unsigned char opcode, int *prefetch)
 105 {
 106         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
 107         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
 108
 109         switch (instr_hi) {
 110         case 0x20:
 111         case 0x30:
 112                 /*
 113                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
 114                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
 115                  * opcode if some of these prefixes are present so
 116                  * X86_64 will never get here anyway
 117                  */
 118                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
 119 #ifdef CONFIG_X86_64
 120         case 0x40:
 121                 /*
 122                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 123                  * Need to figure out under what instruction mode the
 124                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 125                  * but for now it's good enough to assume that long
 126                  * mode only uses well known segments or kernel.
 127                  */
 128                 return (!user_mode(regs)) || (regs->cs == __USER_CS);
 129 #endif
 130         case 0x60:
 131                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 132                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 133         case 0xF0:
 134                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 135                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 136         case 0x00:
 137                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 138                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 139                         return 0;
 140
 141                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 142                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 143                 return 0;
 144         default:
 145                 return 0;
 146         }
 147 }
 148
 149 static int
 150 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
 151 {
 152         unsigned char *max_instr;
 153         unsigned char *instr;
 154         int prefetch = 0;
 155
 156         /*
 157          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 158          * do not ignore the fault:
 159          */
 160         if (error_code & PF_INSTR)
 161                 return 0;
 162
 163         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 164         max_instr = instr + 15;
 165
 166         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 167                 return 0;
 168
 169         while (instr < max_instr) {
 170                 unsigned char opcode;
 171
 172                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 173                         break;
 174
 175                 instr++;
 176
 177                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
 178                         break;
 179         }
 180         return prefetch;
 181 }
 182
 183 static void
 184 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
 185                      struct task_struct *tsk)
 186 {
 187         siginfo_t info;
 188
 189         info.si_signo   = si_signo;
 190         info.si_errno   = 0;
 191         info.si_code    = si_code;
 192         info.si_addr    = (void __user *)address;
 193
 194         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 195 }
 196
 197 #ifdef CONFIG_X86_64
 198 static int bad_address(void *p)
 199 {
 200         unsigned long dummy;
 201
 202         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 203 }
 204 #endif
 205
 206 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 207 {
 208 #ifdef CONFIG_X86_32
 209         __typeof__(pte_val(__pte(0))) page;
 210
 211         page = read_cr3();
 212         page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[address >> PGDIR_SHIFT];
 213
 214 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 215         printk("*pdpt = %016Lx ", page);
 216         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 217             && page & _PAGE_PRESENT) {
 218                 page &= PAGE_MASK;
 219                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PMD_SHIFT)
 220                                                         & (PTRS_PER_PMD - 1)];
 221                 printk(KERN_CONT "*pde = %016Lx ", page);
 222                 page &= ~_PAGE_NX;
 223         }
 224 #else
 225         printk("*pde = %08lx ", page);
 226 #endif
 227
 228         /*
 229          * We must not directly access the pte in the highpte
 230          * case if the page table is located in highmem.
 231          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 232          * it's allocated already:
 233          */
 234         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 235             && (page & _PAGE_PRESENT)
 236             && !(page & _PAGE_PSE)) {
 237
 238                 page &= PAGE_MASK;
 239                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PAGE_SHIFT)
 240                                                         & (PTRS_PER_PTE - 1)];
 241                 printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(page)*2, (u64)page);
 242         }
 243
 244         printk("\n");
 245 #else /* CONFIG_X86_64 */
 246         pgd_t *pgd;
 247         pud_t *pud;
 248         pmd_t *pmd;
 249         pte_t *pte;
 250
 251         pgd = (pgd_t *)read_cr3();
 252
 253         pgd = __va((unsigned long)pgd & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 254
 255         pgd += pgd_index(address);
 256         if (bad_address(pgd))
 257                 goto bad;
 258
 259         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 260
 261         if (!pgd_present(*pgd))
 262                 goto out;
 263
 264         pud = pud_offset(pgd, address);
 265         if (bad_address(pud))
 266                 goto bad;
 267
 268         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 269         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 270                 goto out;
 271
 272         pmd = pmd_offset(pud, address);
 273         if (bad_address(pmd))
 274                 goto bad;
 275
 276         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 277         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 278                 goto out;
 279
 280         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 281         if (bad_address(pte))
 282                 goto bad;
 283
 284         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 285 out:
 286         printk("\n");
 287         return;
 288 bad:
 289         printk("BAD\n");
 290 #endif
 291 }
 292
 293 #ifdef CONFIG_X86_32
 294 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 295 {
 296         unsigned index = pgd_index(address);
 297         pgd_t *pgd_k;
 298         pud_t *pud, *pud_k;
 299         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 300
 301         pgd += index;
 302         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 303
 304         if (!pgd_present(*pgd_k))
 305                 return NULL;
 306
 307         /*
 308          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 309          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 310          * set_pud.
 311          */
 312         pud = pud_offset(pgd, address);
 313         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 314         if (!pud_present(*pud_k))
 315                 return NULL;
 316
 317         pmd = pmd_offset(pud, address);
 318         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 319         if (!pmd_present(*pmd_k))
 320                 return NULL;
 321
 322         if (!pmd_present(*pmd)) {
 323                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 324                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 325         } else {
 326                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 327         }
 328
 329         return pmd_k;
 330 }
 331 #endif
 332
 333 #ifdef CONFIG_X86_64
 334 static const char errata93_warning[] =
 335 KERN_ERR "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 336 KERN_ERR "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 337 KERN_ERR "******* Please consider a BIOS update.\n"
 338 KERN_ERR "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 339 #endif
 340
 341 /*
 342  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 343  *
 344  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 345  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 346  *
 347  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 348  *
 349  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 350  * Try to work around it here.
 351  *
 352  * Note we only handle faults in kernel here.
 353  * Does nothing on 32-bit.
 354  */
 355 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 356 {
 357 #ifdef CONFIG_X86_64
 358         static int once;
 359
 360         if (address != regs->ip)
 361                 return 0;
 362
 363         if ((address >> 32) != 0)
 364                 return 0;
 365
 366         address |= 0xffffffffUL << 32;
 367         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 368             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 369                 if (!once) {
 370                         printk(errata93_warning);
 371                         once = 1;
 372                 }
 373                 regs->ip = address;
 374                 return 1;
 375         }
 376 #endif
 377         return 0;
 378 }
 379
 380 /*
 381  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 382  * to illegal addresses >4GB.
 383  *
 384  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 385  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 386  * segment in LDT is compatibility mode.
 387  */
 388 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 389 {
 390 #ifdef CONFIG_X86_64
 391         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 392                 return 1;
 393 #endif
 394         return 0;
 395 }
 396
 397 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 398 {
 399 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 400         unsigned long nr;
 401
 402         /*
 403          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 404          */
 405         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 406                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 407
 408                 if (nr == 6) {
 409                         do_invalid_op(regs, 0);
 410                         return 1;
 411                 }
 412         }
 413 #endif
 414         return 0;
 415 }
 416
 417 static void
 418 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 419                 unsigned long address)
 420 {
 421 #ifdef CONFIG_X86_32
 422         if (!oops_may_print())
 423                 return;
 424 #endif
 425
 426 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 427         if (error_code & PF_INSTR) {
 428                 unsigned int level;
 429
 430                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 431
 432                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte)) {
 433                         printk(KERN_CRIT "kernel tried to execute "
 434                                 "NX-protected page - exploit attempt? "
 435                                 "(uid: %d)\n", current_uid());
 436                 }
 437         }
 438 #endif
 439
 440         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 441         if (address < PAGE_SIZE)
 442                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 443         else
 444                 printk(KERN_CONT "paging request");
 445
 446         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 447         printk(KERN_ALERT "IP:");
 448         printk_address(regs->ip, 1);
 449
 450         dump_pagetable(address);
 451 }
 452
 453 #ifdef CONFIG_X86_64
 454 static noinline void
 455 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 456             unsigned long address)
 457 {
 458         struct task_struct *tsk;
 459         unsigned long flags;
 460         int sig;
 461
 462         flags = oops_begin();
 463         tsk = current;
 464         sig = SIGKILL;
 465
 466         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 467                tsk->comm, address);
 468         dump_pagetable(address);
 469
 470         tsk->thread.cr2         = address;
 471         tsk->thread.trap_no     = 14;
 472         tsk->thread.error_code  = error_code;
 473
 474         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 475                 sig = 0;
 476
 477         oops_end(flags, regs, sig);
 478 }
 479 #endif
 480
 481 static noinline void
 482 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 483            unsigned long address)
 484 {
 485         struct task_struct *tsk = current;
 486         unsigned long *stackend;
 487
 488 #ifdef CONFIG_X86_64
 489         unsigned long flags;
 490         int sig;
 491 #endif
 492
 493         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 494         if (fixup_exception(regs))
 495                 return;
 496
 497         /*
 498          * 32-bit:
 499          *
 500          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 501          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 502          *   handled it.
 503          *
 504          * 64-bit:
 505          *
 506          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 507          */
 508         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 509                 return;
 510
 511         if (is_errata93(regs, address))
 512                 return;
 513
 514         /*
 515          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 516          * terminate things with extreme prejudice:
 517          */
 518 #ifdef CONFIG_X86_32
 519         bust_spinlocks(1);
 520 #else
 521         flags = oops_begin();
 522 #endif
 523
 524         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 525
 526         stackend = end_of_stack(tsk);
 527         if (*stackend != STACK_END_MAGIC)
 528                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 529
 530         tsk->thread.cr2 = address;
 531         tsk->thread.trap_no = 14;
 532         tsk->thread.error_code = error_code;
 533
 534 #ifdef CONFIG_X86_32
 535         die("Oops", regs, error_code);
 536         bust_spinlocks(0);
 537         do_exit(SIGKILL);
 538 #else
 539         sig = SIGKILL;
 540         if (__die("Oops", regs, error_code))
 541                 sig = 0;
 542
 543         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 544         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
 545
 546         oops_end(flags, regs, sig);
 547 #endif
 548 }
 549
 550 /*
 551  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 552  * sysctl is set:
 553  */
 554 static inline void
 555 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 556                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 557 {
 558         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 559                 return;
 560
 561         if (!printk_ratelimit())
 562                 return;
 563
 564         printk(KERN_CONT "%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 565                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 566                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 567                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 568
 569         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 570
 571         printk(KERN_CONT "\n");
 572 }
 573
 574 static void
 575 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 576                        unsigned long address, int si_code)
 577 {
 578         struct task_struct *tsk = current;
 579
 580         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 581         if (error_code & PF_USER) {
 582                 /*
 583                  * It's possible to have interrupts off here:
 584                  */
 585                 local_irq_enable();
 586
 587                 /*
 588                  * Valid to do another page fault here because this one came
 589                  * from user space:
 590                  */
 591                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 592                         return;
 593
 594                 if (is_errata100(regs, address))
 595                         return;
 596
 597                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
 598                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 599
 600                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 601                 tsk->thread.cr2         = address;
 602                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 603                 tsk->thread.trap_no     = 14;
 604
 605                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
 606
 607                 return;
 608         }
 609
 610         if (is_f00f_bug(regs, address))
 611                 return;
 612
 613         no_context(regs, error_code, address);
 614 }
 615
 616 static noinline void
 617 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 618                      unsigned long address)
 619 {
 620         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 621 }
 622
 623 static void
 624 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 625            unsigned long address, int si_code)
 626 {
 627         struct mm_struct *mm = current->mm;
 628
 629         /*
 630          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 631          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 632          */
 633         up_read(&mm->mmap_sem);
 634
 635         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 636 }
 637
 638 static noinline void
 639 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 640 {
 641         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 642 }
 643
 644 static noinline void
 645 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 646                       unsigned long address)
 647 {
 648         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 649 }
 650
 651 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
 652 static void
 653 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 654               unsigned long address)
 655 {
 656         /*
 657          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
 658          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
 659          */
 660         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 661
 662         pagefault_out_of_memory();
 663 }
 664
 665 static void
 666 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 667 {
 668         struct task_struct *tsk = current;
 669         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 670
 671         up_read(&mm->mmap_sem);
 672
 673         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 674         if (!(error_code & PF_USER))
 675                 no_context(regs, error_code, address);
 676
 677 #ifdef CONFIG_X86_32
 678         /* User space => ok to do another page fault: */
 679         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 680                 return;
 681 #endif
 682
 683         tsk->thread.cr2         = address;
 684         tsk->thread.error_code  = error_code;
 685         tsk->thread.trap_no     = 14;
 686
 687         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
 688 }
 689
 690 static noinline void
 691 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 692                unsigned long address, unsigned int fault)
 693 {
 694         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 695                 out_of_memory(regs, error_code, address);
 696         } else {
 697                 if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 698                         do_sigbus(regs, error_code, address);
 699                 else
 700                         BUG();
 701         }
 702 }
 703
 704 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 705 {
 706         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 707                 return 0;
 708
 709         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 710                 return 0;
 711
 712         return 1;
 713 }
 714
 715 /*
 716  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 717  *
 718  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 719  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 720  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 721  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 722  * on other processors.
 723  *
 724  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 725  * increasing the permissions on a page.
 726  */
 727 static noinline int
 728 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 729 {
 730         pgd_t *pgd;
 731         pud_t *pud;
 732         pmd_t *pmd;
 733         pte_t *pte;
 734         int ret;
 735
 736         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 737         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 738                 return 0;
 739
 740         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 741         if (!pgd_present(*pgd))
 742                 return 0;
 743
 744         pud = pud_offset(pgd, address);
 745         if (!pud_present(*pud))
 746                 return 0;
 747
 748         if (pud_large(*pud))
 749                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 750
 751         pmd = pmd_offset(pud, address);
 752         if (!pmd_present(*pmd))
 753                 return 0;
 754
 755         if (pmd_large(*pmd))
 756                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 757
 758         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 759         if (!pte_present(*pte))
 760                 return 0;
 761
 762         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 763         if (!ret)
 764                 return 0;
 765
 766         /*
 767          * Make sure we have permissions in PMD.
 768          * If not, then there's a bug in the page tables:
 769          */
 770         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 771         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 772
 773         return ret;
 774 }
 775
 776 /*
 777  * 32-bit:
 778  *
 779  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 780  *
 781  * 64-bit:
 782  *
 783  *   Handle a fault on the vmalloc area
 784  *
 785  * This assumes no large pages in there.
 786  */
 787 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 788 {
 789 #ifdef CONFIG_X86_32
 790         unsigned long pgd_paddr;
 791         pmd_t *pmd_k;
 792         pte_t *pte_k;
 793
 794         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 795         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 796                 return -1;
 797
 798         /*
 799          * Synchronize this task's top level page-table
 800          * with the 'reference' page table.
 801          *
 802          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 803          * an interrupt in the middle of a task switch..
 804          */
 805         pgd_paddr = read_cr3();
 806         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 807         if (!pmd_k)
 808                 return -1;
 809
 810         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 811         if (!pte_present(*pte_k))
 812                 return -1;
 813
 814         return 0;
 815 #else
 816         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 817         pud_t *pud, *pud_ref;
 818         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 819         pte_t *pte, *pte_ref;
 820
 821         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 822         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 823                 return -1;
 824
 825         /*
 826          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 827          * happen within a race in page table update. In the later
 828          * case just flush:
 829          */
 830         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 831         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 832         if (pgd_none(*pgd_ref))
 833                 return -1;
 834
 835         if (pgd_none(*pgd))
 836                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 837         else
 838                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 839
 840         /*
 841          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 842          * are shared:
 843          */
 844
 845         pud = pud_offset(pgd, address);
 846         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 847         if (pud_none(*pud_ref))
 848                 return -1;
 849
 850         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 851                 BUG();
 852
 853         pmd = pmd_offset(pud, address);
 854         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 855         if (pmd_none(*pmd_ref))
 856                 return -1;
 857
 858         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 859                 BUG();
 860
 861         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 862         if (!pte_present(*pte_ref))
 863                 return -1;
 864
 865         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 866
 867         /*
 868          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 869          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 870          * that:
 871          */
 872         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 873                 BUG();
 874
 875         return 0;
 876 #endif
 877 }
 878
 879 int show_unhandled_signals = 1;
 880
 881 static inline int
 882 access_error(unsigned long error_code, int write, struct vm_area_struct *vma)
 883 {
 884         if (write) {
 885                 /* write, present and write, not present: */
 886                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 887                         return 1;
 888                 return 0;
 889         }
 890
 891         /* read, present: */
 892         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 893                 return 1;
 894
 895         /* read, not present: */
 896         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 897                 return 1;
 898
 899         return 0;
 900 }
 901
 902 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 903 {
 904 #ifdef CONFIG_X86_32
 905         return address >= TASK_SIZE;
 906 #else
 907         return address >= TASK_SIZE64;
 908 #endif
 909 }
 910
 911 /*
 912  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 913  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 914  * routines.
 915  */
 916 #ifdef CONFIG_X86_64
 917 asmlinkage
 918 #endif
 919 void __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 920 {
 921         struct vm_area_struct *vma;
 922         struct task_struct *tsk;
 923         unsigned long address;
 924         struct mm_struct *mm;
 925         int write;
 926         int fault;
 927
 928         tsk = current;
 929         mm = tsk->mm;
 930
 931         prefetchw(&mm->mmap_sem);
 932
 933         /* Get the faulting address: */
 934         address = read_cr2();
 935
 936         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
 937                 return;
 938
 939         /*
 940          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
 941          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
 942          *
 943          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 944          * be in an interrupt or a critical region, and should
 945          * only copy the information from the master page table,
 946          * nothing more.
 947          *
 948          * This verifies that the fault happens in kernel space
 949          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
 950          * protection error (error_code & 9) == 0.
 951          */
 952         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
 953                 if (!(error_code & (PF_RSVD|PF_USER|PF_PROT)) &&
 954                     vmalloc_fault(address) >= 0)
 955                         return;
 956
 957                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
 958                 if (spurious_fault(error_code, address))
 959                         return;
 960
 961                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
 962                 if (notify_page_fault(regs))
 963                         return;
 964                 /*
 965                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
 966                  * fault we could otherwise deadlock:
 967                  */
 968                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
 969
 970                 return;
 971         }
 972
 973         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
 974         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
 975                 return;
 976         /*
 977          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
 978          * vmalloc fault has been handled.
 979          *
 980          * User-mode registers count as a user access even for any
 981          * potential system fault or CPU buglet:
 982          */
 983         if (user_mode_vm(regs)) {
 984                 local_irq_enable();
 985                 error_code |= PF_USER;
 986         } else {
 987                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
 988                         local_irq_enable();
 989         }
 990
 991 #ifdef CONFIG_X86_64
 992         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
 993                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
 994 #endif
 995
 996         /*
 997          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
 998          * in an atomic region then we must not take the fault:
 999          */
1000         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1001                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1002                 return;
1003         }
1004
1005         /*
1006          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1007          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1008          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1009          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1010          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1011          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1012          * references user space from well defined areas of code, which are
1013          * listed in the exceptions table.
1014          *
1015          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1016          * the source reference check when there is a possibility of a
1017          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1018          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1019          * space check, thus avoiding the deadlock:
1020          */
1021         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1022                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1023                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1024                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1025                         return;
1026                 }
1027                 down_read(&mm->mmap_sem);
1028         } else {
1029                 /*
1030                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1031                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1032                  * down_read():
1033                  */
1034                 might_sleep();
1035         }
1036
1037         vma = find_vma(mm, address);
1038         if (unlikely(!vma)) {
1039                 bad_area(regs, error_code, address);
1040                 return;
1041         }
1042         if (likely(vma->vm_start <= address))
1043                 goto good_area;
1044         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1045                 bad_area(regs, error_code, address);
1046                 return;
1047         }
1048         if (error_code & PF_USER) {
1049                 /*
1050                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1051                  * The large cushion allows instructions like enter
1052                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1053                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1054                  */
1055                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1056                         bad_area(regs, error_code, address);
1057                         return;
1058                 }
1059         }
1060         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1061                 bad_area(regs, error_code, address);
1062                 return;
1063         }
1064
1065         /*
1066          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1067          * we can handle it..
1068          */
1069 good_area:
1070         write = error_code & PF_WRITE;
1071
1072         if (unlikely(access_error(error_code, write, vma))) {
1073                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1074                 return;
1075         }
1076
1077         /*
1078          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1079          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1080          * the fault:
1081          */
1082         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
1083
1084         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1085                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1086                 return;
1087         }
1088
1089         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
1090                 tsk->maj_flt++;
1091         else
1092                 tsk->min_flt++;
1093
1094 #ifdef CONFIG_X86_32
1095         /*
1096          * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
1097          */
1098         if (v8086_mode(regs)) {
1099                 unsigned long bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
1100                 if (bit < 32)
1101                         tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
1102         }
1103 #endif
1104         up_read(&mm->mmap_sem);
1105 }
1106
1107 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
1108 LIST_HEAD(pgd_list);
1109
1110 void vmalloc_sync_all(void)
1111 {
1112         unsigned long address;
1113
1114 #ifdef CONFIG_X86_32
1115         if (SHARED_KERNEL_PMD)
1116                 return;
1117
1118         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
1119              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
1120              address += PMD_SIZE) {
1121
1122                 unsigned long flags;
1123                 struct page *page;
1124
1125                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1126                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1127                         if (!vmalloc_sync_one(page_address(page), address))
1128                                 break;
1129                 }
1130                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1131         }
1132 #else /* CONFIG_X86_64 */
1133         for (address = VMALLOC_START & PGDIR_MASK; address <= VMALLOC_END;
1134              address += PGDIR_SIZE) {
1135
1136                 const pgd_t *pgd_ref = pgd_offset_k(address);
1137                 unsigned long flags;
1138                 struct page *page;
1139
1140                 if (pgd_none(*pgd_ref))
1141                         continue;
1142
1143                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1144                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1145                         pgd_t *pgd;
1146                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
1147                         if (pgd_none(*pgd))
1148                                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
1149                         else
1150                                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
1151                 }
1152                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1153         }
1154 #endif
1155 }