x86: Do not leak kernel page mapping locations
[opensuse:kernel.git] / 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
17 #include <asm/traps.h>                  /* dotraplinkage, ...           */
18 #include <asm/pgalloc.h>                /* pgd_*(), ...                 */
19 #include <asm/kmemcheck.h>              /* kmemcheck_*(), ...           */
20 #include <asm/fixmap.h>                 /* VSYSCALL_START               */
21 #include <asm/rcu.h>                    /* exception_enter(), ...       */
22
23 /*
24  * Page fault error code bits:
25  *
26  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
27  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
28  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
29  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
30  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
31  */
32 enum x86_pf_error_code {
33
34         PF_PROT         =               1 << 0,
35         PF_WRITE        =               1 << 1,
36         PF_USER         =               1 << 2,
37         PF_RSVD         =               1 << 3,
38         PF_INSTR        =               1 << 4,
39 };
40
41 /*
42  * Returns 0 if mmiotrace is disabled, or if the fault is not
43  * handled by mmiotrace:
44  */
45 static inline int __kprobes
46 kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
47 {
48         if (unlikely(is_kmmio_active()))
49                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
50                         return -1;
51         return 0;
52 }
53
54 static inline int __kprobes notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
55 {
56         int ret = 0;
57
58         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
59         if (kprobes_built_in() && !user_mode_vm(regs)) {
60                 preempt_disable();
61                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
62                         ret = 1;
63                 preempt_enable();
64         }
65
66         return ret;
67 }
68
69 /*
70  * Prefetch quirks:
71  *
72  * 32-bit mode:
73  *
74  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
75  *   Check that here and ignore it.
76  *
77  * 64-bit mode:
78  *
79  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
80  *   Check that here and ignore it.
81  *
82  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
83  */
84 static inline int
85 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
86                       unsigned char opcode, int *prefetch)
87 {
88         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
89         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
90
91         switch (instr_hi) {
92         case 0x20:
93         case 0x30:
94                 /*
95                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
96                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
97                  * opcode if some of these prefixes are present so
98                  * X86_64 will never get here anyway
99                  */
100                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
101 #ifdef CONFIG_X86_64
102         case 0x40:
103                 /*
104                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
105                  * Need to figure out under what instruction mode the
106                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
107                  * but for now it's good enough to assume that long
108                  * mode only uses well known segments or kernel.
109                  */
110                 return (!user_mode(regs) || user_64bit_mode(regs));
111 #endif
112         case 0x60:
113                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
114                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
115         case 0xF0:
116                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
117                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
118         case 0x00:
119                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
120                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
121                         return 0;
122
123                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
124                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
125                 return 0;
126         default:
127                 return 0;
128         }
129 }
130
131 static int
132 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
133 {
134         unsigned char *max_instr;
135         unsigned char *instr;
136         int prefetch = 0;
137
138         /*
139          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
140          * do not ignore the fault:
141          */
142         if (error_code & PF_INSTR)
143                 return 0;
144
145         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
146         max_instr = instr + 15;
147
148         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
149                 return 0;
150
151         while (instr < max_instr) {
152                 unsigned char opcode;
153
154                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
155                         break;
156
157                 instr++;
158
159                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
160                         break;
161         }
162         return prefetch;
163 }
164
165 static void
166 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
167                      struct task_struct *tsk, int fault)
168 {
169         unsigned lsb = 0;
170         siginfo_t info;
171
172         info.si_signo   = si_signo;
173         info.si_errno   = 0;
174         info.si_code    = si_code;
175         info.si_addr    = (void __user *)address;
176         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
177                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault)); 
178         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
179                 lsb = PAGE_SHIFT;
180         info.si_addr_lsb = lsb;
181
182         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
183 }
184
185 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
186 LIST_HEAD(pgd_list);
187
188 #ifdef CONFIG_X86_32
189 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
190 {
191         unsigned index = pgd_index(address);
192         pgd_t *pgd_k;
193         pud_t *pud, *pud_k;
194         pmd_t *pmd, *pmd_k;
195
196         pgd += index;
197         pgd_k = init_mm.pgd + index;
198
199         if (!pgd_present(*pgd_k))
200                 return NULL;
201
202         /*
203          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
204          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
205          * set_pud.
206          */
207         pud = pud_offset(pgd, address);
208         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
209         if (!pud_present(*pud_k))
210                 return NULL;
211
212         pmd = pmd_offset(pud, address);
213         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
214         if (!pmd_present(*pmd_k))
215                 return NULL;
216
217         if (!pmd_present(*pmd))
218                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
219         else
220                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
221
222         return pmd_k;
223 }
224
225 void vmalloc_sync_all(void)
226 {
227         unsigned long address;
228
229         if (SHARED_KERNEL_PMD)
230                 return;
231
232         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
233              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
234              address += PMD_SIZE) {
235                 struct page *page;
236
237                 spin_lock(&pgd_lock);
238                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
239                         spinlock_t *pgt_lock;
240                         pmd_t *ret;
241
242                         /* the pgt_lock only for Xen */
243                         pgt_lock = &pgd_page_get_mm(page)->page_table_lock;
244
245                         spin_lock(pgt_lock);
246                         ret = vmalloc_sync_one(page_address(page), address);
247                         spin_unlock(pgt_lock);
248
249                         if (!ret)
250                                 break;
251                 }
252                 spin_unlock(&pgd_lock);
253         }
254 }
255
256 /*
257  * 32-bit:
258  *
259  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
260  */
261 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
262 {
263         unsigned long pgd_paddr;
264         pmd_t *pmd_k;
265         pte_t *pte_k;
266
267         /* Make sure we are in vmalloc area: */
268         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
269                 return -1;
270
271         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
272
273         /*
274          * Synchronize this task's top level page-table
275          * with the 'reference' page table.
276          *
277          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
278          * an interrupt in the middle of a task switch..
279          */
280         pgd_paddr = read_cr3();
281         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
282         if (!pmd_k)
283                 return -1;
284
285         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
286         if (!pte_present(*pte_k))
287                 return -1;
288
289         return 0;
290 }
291
292 /*
293  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
294  */
295 static inline void
296 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
297                  struct task_struct *tsk)
298 {
299         unsigned long bit;
300
301         if (!v8086_mode(regs))
302                 return;
303
304         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
305         if (bit < 32)
306                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
307 }
308
309 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
310 {
311         return pfn < max_low_pfn;
312 }
313
314 static void dump_pagetable(unsigned long address)
315 {
316         pgd_t *base = __va(read_cr3());
317         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
318         pmd_t *pmd;
319         pte_t *pte;
320
321 #ifdef CONFIG_X86_PAE
322         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
323         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
324                 goto out;
325 #endif
326         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
327         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
328
329         /*
330          * We must not directly access the pte in the highpte
331          * case if the page table is located in highmem.
332          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
333          * it's allocated already:
334          */
335         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
336                 goto out;
337
338         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
339         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
340 out:
341         printk("\n");
342 }
343
344 #else /* CONFIG_X86_64: */
345
346 void vmalloc_sync_all(void)
347 {
348         sync_global_pgds(VMALLOC_START & PGDIR_MASK, VMALLOC_END);
349 }
350
351 /*
352  * 64-bit:
353  *
354  *   Handle a fault on the vmalloc area
355  *
356  * This assumes no large pages in there.
357  */
358 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
359 {
360         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
361         pud_t *pud, *pud_ref;
362         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
363         pte_t *pte, *pte_ref;
364
365         /* Make sure we are in vmalloc area: */
366         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
367                 return -1;
368
369         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
370
371         /*
372          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
373          * happen within a race in page table update. In the later
374          * case just flush:
375          */
376         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
377         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
378         if (pgd_none(*pgd_ref))
379                 return -1;
380
381         if (pgd_none(*pgd))
382                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
383         else
384                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
385
386         /*
387          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
388          * are shared:
389          */
390
391         pud = pud_offset(pgd, address);
392         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
393         if (pud_none(*pud_ref))
394                 return -1;
395
396         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
397                 BUG();
398
399         pmd = pmd_offset(pud, address);
400         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
401         if (pmd_none(*pmd_ref))
402                 return -1;
403
404         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
405                 BUG();
406
407         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
408         if (!pte_present(*pte_ref))
409                 return -1;
410
411         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
412
413         /*
414          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
415          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
416          * that:
417          */
418         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
419                 BUG();
420
421         return 0;
422 }
423
424 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
425 static const char errata93_warning[] =
426 KERN_ERR 
427 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
428 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
429 "******* Please consider a BIOS update.\n"
430 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
431 #endif
432
433 /*
434  * No vm86 mode in 64-bit mode:
435  */
436 static inline void
437 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
438                  struct task_struct *tsk)
439 {
440 }
441
442 static int bad_address(void *p)
443 {
444         unsigned long dummy;
445
446         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
447 }
448
449 static void dump_pagetable(unsigned long address)
450 {
451         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
452         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
453         pud_t *pud;
454         pmd_t *pmd;
455         pte_t *pte;
456
457         if (bad_address(pgd))
458                 goto bad;
459
460         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
461
462         if (!pgd_present(*pgd))
463                 goto out;
464
465         pud = pud_offset(pgd, address);
466         if (bad_address(pud))
467                 goto bad;
468
469         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
470         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
471                 goto out;
472
473         pmd = pmd_offset(pud, address);
474         if (bad_address(pmd))
475                 goto bad;
476
477         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
478         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
479                 goto out;
480
481         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
482         if (bad_address(pte))
483                 goto bad;
484
485         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
486 out:
487         printk("\n");
488         return;
489 bad:
490         printk("BAD\n");
491 }
492
493 #endif /* CONFIG_X86_64 */
494
495 /*
496  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
497  *
498  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
499  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
500  *
501  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
502  *
503  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
504  * Try to work around it here.
505  *
506  * Note we only handle faults in kernel here.
507  * Does nothing on 32-bit.
508  */
509 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
510 {
511 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_CPU_SUP_AMD)
512         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD
513             || boot_cpu_data.x86 != 0xf)
514                 return 0;
515
516         if (address != regs->ip)
517                 return 0;
518
519         if ((address >> 32) != 0)
520                 return 0;
521
522         address |= 0xffffffffUL << 32;
523         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
524             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
525                 printk_once(errata93_warning);
526                 regs->ip = address;
527                 return 1;
528         }
529 #endif
530         return 0;
531 }
532
533 /*
534  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
535  * to illegal addresses >4GB.
536  *
537  * We catch this in the page fault handler because these addresses
538  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
539  * segment in LDT is compatibility mode.
540  */
541 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
542 {
543 #ifdef CONFIG_X86_64
544         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
545                 return 1;
546 #endif
547         return 0;
548 }
549
550 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
551 {
552 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
553         unsigned long nr;
554
555         /*
556          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
557          */
558         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
559                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
560
561                 if (nr == 6) {
562                         do_invalid_op(regs, 0);
563                         return 1;
564                 }
565         }
566 #endif
567         return 0;
568 }
569
570 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
571 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
572
573 static void
574 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
575                 unsigned long address)
576 {
577         if (!oops_may_print())
578                 return;
579
580         if (error_code & PF_INSTR) {
581                 unsigned int level;
582
583                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
584
585                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
586                         printk(nx_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
587         }
588
589         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
590         if (address < PAGE_SIZE)
591                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
592         else
593                 printk(KERN_CONT "paging request");
594
595         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
596         printk(KERN_ALERT "IP:");
597         printk_address(regs->ip, 1);
598
599         dump_pagetable(address);
600 }
601
602 static noinline void
603 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
604             unsigned long address)
605 {
606         struct task_struct *tsk;
607         unsigned long flags;
608         int sig;
609
610         flags = oops_begin();
611         tsk = current;
612         sig = SIGKILL;
613
614         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
615                tsk->comm, address);
616         dump_pagetable(address);
617
618         tsk->thread.cr2         = address;
619         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
620         tsk->thread.error_code  = error_code;
621
622         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
623                 sig = 0;
624
625         oops_end(flags, regs, sig);
626 }
627
628 static noinline void
629 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
630            unsigned long address, int signal, int si_code)
631 {
632         struct task_struct *tsk = current;
633         unsigned long *stackend;
634         unsigned long flags;
635         int sig;
636
637         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
638         if (fixup_exception(regs)) {
639                 if (current_thread_info()->sig_on_uaccess_error && signal) {
640                         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_PF;
641                         tsk->thread.error_code = error_code | PF_USER;
642                         tsk->thread.cr2 = address;
643
644                         /* XXX: hwpoison faults will set the wrong code. */
645                         force_sig_info_fault(signal, si_code, address, tsk, 0);
646                 }
647                 return;
648         }
649
650         /*
651          * 32-bit:
652          *
653          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
654          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
655          *   handled it.
656          *
657          * 64-bit:
658          *
659          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
660          */
661         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
662                 return;
663
664         if (is_errata93(regs, address))
665                 return;
666
667         /*
668          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
669          * terminate things with extreme prejudice:
670          */
671         flags = oops_begin();
672
673         show_fault_oops(regs, error_code, address);
674
675         stackend = end_of_stack(tsk);
676         if (tsk != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
677                 printk(KERN_EMERG "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
678
679         tsk->thread.cr2         = address;
680         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
681         tsk->thread.error_code  = error_code;
682
683         sig = SIGKILL;
684         if (__die("Oops", regs, error_code))
685                 sig = 0;
686
687         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
688         printk(KERN_DEFAULT "CR2: %016lx\n", address);
689
690         oops_end(flags, regs, sig);
691 }
692
693 /*
694  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
695  * sysctl is set:
696  */
697 static inline void
698 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
699                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
700 {
701         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
702                 return;
703
704         if (!printk_ratelimit())
705                 return;
706
707         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
708                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
709                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
710                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
711
712         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
713
714         printk(KERN_CONT "\n");
715 }
716
717 static void
718 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
719                        unsigned long address, int si_code)
720 {
721         struct task_struct *tsk = current;
722
723         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
724         if (error_code & PF_USER) {
725                 /*
726                  * It's possible to have interrupts off here:
727                  */
728                 local_irq_enable();
729
730                 /*
731                  * Valid to do another page fault here because this one came
732                  * from user space:
733                  */
734                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
735                         return;
736
737                 if (is_errata100(regs, address))
738                         return;
739
740 #ifdef CONFIG_X86_64
741                 /*
742                  * Instruction fetch faults in the vsyscall page might need
743                  * emulation.
744                  */
745                 if (unlikely((error_code & PF_INSTR) &&
746                              ((address & ~0xfff) == VSYSCALL_START))) {
747                         if (emulate_vsyscall(regs, address))
748                                 return;
749                 }
750 #endif
751                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
752                 if (address >= TASK_SIZE)
753                         error_code |= PF_PROT;
754
755                 if (likely(show_unhandled_signals))
756                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
757
758                 tsk->thread.cr2         = address;
759                 tsk->thread.error_code  = error_code;
760                 tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
761
762                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
763
764                 return;
765         }
766
767         if (is_f00f_bug(regs, address))
768                 return;
769
770         no_context(regs, error_code, address, SIGSEGV, si_code);
771 }
772
773 static noinline void
774 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
775                      unsigned long address)
776 {
777         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
778 }
779
780 static void
781 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
782            unsigned long address, int si_code)
783 {
784         struct mm_struct *mm = current->mm;
785
786         /*
787          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
788          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
789          */
790         up_read(&mm->mmap_sem);
791
792         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
793 }
794
795 static noinline void
796 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
797 {
798         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
799 }
800
801 static noinline void
802 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
803                       unsigned long address)
804 {
805         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
806 }
807
808 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
809 static void
810 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
811               unsigned long address)
812 {
813         /*
814          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
815          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
816          */
817         up_read(&current->mm->mmap_sem);
818
819         pagefault_out_of_memory();
820 }
821
822 static void
823 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
824           unsigned int fault)
825 {
826         struct task_struct *tsk = current;
827         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
828         int code = BUS_ADRERR;
829
830         up_read(&mm->mmap_sem);
831
832         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
833         if (!(error_code & PF_USER)) {
834                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
835                 return;
836         }
837
838         /* User-space => ok to do another page fault: */
839         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
840                 return;
841
842         tsk->thread.cr2         = address;
843         tsk->thread.error_code  = error_code;
844         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
845
846 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
847         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
848                 printk(KERN_ERR
849         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
850                         tsk->comm, tsk->pid, address);
851                 code = BUS_MCEERR_AR;
852         }
853 #endif
854         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
855 }
856
857 static noinline int
858 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
859                unsigned long address, unsigned int fault)
860 {
861         /*
862          * Pagefault was interrupted by SIGKILL. We have no reason to
863          * continue pagefault.
864          */
865         if (fatal_signal_pending(current)) {
866                 if (!(fault & VM_FAULT_RETRY))
867                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
868                 if (!(error_code & PF_USER))
869                         no_context(regs, error_code, address, 0, 0);
870                 return 1;
871         }
872         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR))
873                 return 0;
874
875         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
876                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
877                 if (!(error_code & PF_USER)) {
878                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
879                         no_context(regs, error_code, address,
880                                    SIGSEGV, SEGV_MAPERR);
881                         return 1;
882                 }
883
884                 out_of_memory(regs, error_code, address);
885         } else {
886                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
887                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
888                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
889                 else
890                         BUG();
891         }
892         return 1;
893 }
894
895 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
896 {
897         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
898                 return 0;
899
900         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
901                 return 0;
902
903         return 1;
904 }
905
906 /*
907  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
908  *
909  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
910  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
911  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
912  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
913  * on other processors.
914  *
915  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
916  * increasing the permissions on a page.
917  */
918 static noinline __kprobes int
919 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
920 {
921         pgd_t *pgd;
922         pud_t *pud;
923         pmd_t *pmd;
924         pte_t *pte;
925         int ret;
926
927         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
928         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
929                 return 0;
930
931         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
932         if (!pgd_present(*pgd))
933                 return 0;
934
935         pud = pud_offset(pgd, address);
936         if (!pud_present(*pud))
937                 return 0;
938
939         if (pud_large(*pud))
940                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
941
942         pmd = pmd_offset(pud, address);
943         if (!pmd_present(*pmd))
944                 return 0;
945
946         if (pmd_large(*pmd))
947                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
948
949         /*
950          * Note: don't use pte_present() here, since it returns true
951          * if the _PAGE_PROTNONE bit is set.  However, this aliases the
952          * _PAGE_GLOBAL bit, which for kernel pages give false positives
953          * when CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is used.
954          */
955         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
956         if (!(pte_flags(*pte) & _PAGE_PRESENT))
957                 return 0;
958
959         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
960         if (!ret)
961                 return 0;
962
963         /*
964          * Make sure we have permissions in PMD.
965          * If not, then there's a bug in the page tables:
966          */
967         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
968         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
969
970         return ret;
971 }
972
973 int show_unhandled_signals = 1;
974
975 static inline int
976 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
977 {
978         if (error_code & PF_WRITE) {
979                 /* write, present and write, not present: */
980                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
981                         return 1;
982                 return 0;
983         }
984
985         /* read, present: */
986         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
987                 return 1;
988
989         /* read, not present: */
990         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
991                 return 1;
992
993         return 0;
994 }
995
996 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
997 {
998         return address >= TASK_SIZE_MAX;
999 }
1000
1001 static inline bool smap_violation(int error_code, struct pt_regs *regs)
1002 {
1003         if (error_code & PF_USER)
1004                 return false;
1005
1006         if (!user_mode_vm(regs) && (regs->flags & X86_EFLAGS_AC))
1007                 return false;
1008
1009         return true;
1010 }
1011
1012 /*
1013  * This routine handles page faults.  It determines the address,
1014  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
1015  * routines.
1016  */
1017 static void __kprobes
1018 __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1019 {
1020         struct vm_area_struct *vma;
1021         struct task_struct *tsk;
1022         unsigned long address;
1023         struct mm_struct *mm;
1024         int fault;
1025         int write = error_code & PF_WRITE;
1026         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE |
1027                                         (write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
1028
1029         tsk = current;
1030         mm = tsk->mm;
1031
1032         /* Get the faulting address: */
1033         address = read_cr2();
1034
1035         /*
1036          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
1037          * both a tracked kernel page and a userspace page.
1038          */
1039         if (kmemcheck_active(regs))
1040                 kmemcheck_hide(regs);
1041         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1042
1043         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1044                 return;
1045
1046         /*
1047          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1048          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1049          *
1050          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1051          * be in an interrupt or a critical region, and should
1052          * only copy the information from the master page table,
1053          * nothing more.
1054          *
1055          * This verifies that the fault happens in kernel space
1056          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1057          * protection error (error_code & 9) == 0.
1058          */
1059         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1060                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1061                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1062                                 return;
1063
1064                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1065                                 return;
1066                 }
1067
1068                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1069                 if (spurious_fault(error_code, address))
1070                         return;
1071
1072                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1073                 if (notify_page_fault(regs))
1074                         return;
1075                 /*
1076                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1077                  * fault we could otherwise deadlock:
1078                  */
1079                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1080
1081                 return;
1082         }
1083
1084         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1085         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1086                 return;
1087         /*
1088          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1089          * vmalloc fault has been handled.
1090          *
1091          * User-mode registers count as a user access even for any
1092          * potential system fault or CPU buglet:
1093          */
1094         if (user_mode_vm(regs)) {
1095                 local_irq_enable();
1096                 error_code |= PF_USER;
1097         } else {
1098                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1099                         local_irq_enable();
1100         }
1101
1102         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1103                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1104
1105         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_SMAP)) {
1106                 if (unlikely(smap_violation(error_code, regs))) {
1107                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1108                         return;
1109                 }
1110         }
1111
1112         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1113
1114         /*
1115          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1116          * in an atomic region then we must not take the fault:
1117          */
1118         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1119                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1120                 return;
1121         }
1122
1123         /*
1124          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1125          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1126          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1127          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1128          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1129          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1130          * references user space from well defined areas of code, which are
1131          * listed in the exceptions table.
1132          *
1133          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1134          * the source reference check when there is a possibility of a
1135          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1136          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1137          * space check, thus avoiding the deadlock:
1138          */
1139         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1140                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1141                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1142                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1143                         return;
1144                 }
1145 retry:
1146                 down_read(&mm->mmap_sem);
1147         } else {
1148                 /*
1149                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1150                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1151                  * down_read():
1152                  */
1153                 might_sleep();
1154         }
1155
1156         vma = find_vma(mm, address);
1157         if (unlikely(!vma)) {
1158                 bad_area(regs, error_code, address);
1159                 return;
1160         }
1161         if (likely(vma->vm_start <= address))
1162                 goto good_area;
1163         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1164                 bad_area(regs, error_code, address);
1165                 return;
1166         }
1167         if (error_code & PF_USER) {
1168                 /*
1169                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1170                  * The large cushion allows instructions like enter
1171                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1172                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1173                  */
1174                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1175                         bad_area(regs, error_code, address);
1176                         return;
1177                 }
1178         }
1179         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1180                 bad_area(regs, error_code, address);
1181                 return;
1182         }
1183
1184         /*
1185          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1186          * we can handle it..
1187          */
1188 good_area:
1189         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1190                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1191                 return;
1192         }
1193
1194         /*
1195          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1196          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1197          * the fault:
1198          */
1199         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1200
1201         if (unlikely(fault & (VM_FAULT_RETRY|VM_FAULT_ERROR))) {
1202                 if (mm_fault_error(regs, error_code, address, fault))
1203                         return;
1204         }
1205
1206         /*
1207          * Major/minor page fault accounting is only done on the
1208          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
1209          * likely that the page will be found in page cache at that point.
1210          */
1211         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1212                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1213                         tsk->maj_flt++;
1214                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
1215                                       regs, address);
1216                 } else {
1217                         tsk->min_flt++;
1218                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
1219                                       regs, address);
1220                 }
1221                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
1222                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
1223                          * of starvation. */
1224                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1225                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1226                         goto retry;
1227                 }
1228         }
1229
1230         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1231
1232         up_read(&mm->mmap_sem);
1233 }
1234
1235 dotraplinkage void __kprobes
1236 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1237 {
1238         exception_enter(regs);
1239         __do_page_fault(regs, error_code);
1240         exception_exit(regs);
1241 }