arch/x86/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   3  *  Copyright (C) 2001, 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
   4  *  Copyright (C) 2008-2009, Red Hat Inc., Ingo Molnar
   5  */
   6 #include <linux/magic.h>                /* STACK_END_MAGIC              */
   7 #include <linux/sched.h>                /* test_thread_flag(), ...      */
   8 #include <linux/kdebug.h>               /* oops_begin/end, ...          */
   9 #include <linux/module.h>               /* search_exception_table       */
  10 #include <linux/bootmem.h>              /* max_low_pfn                  */
  11 #include <linux/kprobes.h>              /* __kprobes, ...               */
  12 #include <linux/mmiotrace.h>            /* kmmio_handler, ...           */
  13 #include <linux/perf_event.h>           /* perf_sw_event                */
  14 #include <linux/hugetlb.h>              /* hstate_index_to_shift        */
  15 #include <linux/prefetch.h>             /* prefetchw                    */
  16 #include <linux/context_tracking.h>     /* exception_enter(), ...       */
  17
  18 #include <asm/traps.h>                  /* dotraplinkage, ...           */
  19 #include <asm/pgalloc.h>                /* pgd_*(), ...                 */
  20 #include <asm/kmemcheck.h>              /* kmemcheck_*(), ...           */
  21 #include <asm/fixmap.h>                 /* VSYSCALL_START               */
  22
  23 #define CREATE_TRACE_POINTS
  24 #include <asm/trace/exceptions.h>
  25
  26 /*
  27  * Page fault error code bits:
  28  *
  29  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
  30  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
  31  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
  32  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
  33  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
  34  */
  35 enum x86_pf_error_code {
  36
  37         PF_PROT         =               1 << 0,
  38         PF_WRITE        =               1 << 1,
  39         PF_USER         =               1 << 2,
  40         PF_RSVD         =               1 << 3,
  41         PF_INSTR        =               1 << 4,
  42 };
  43
  44 /*
  45  * Returns 0 if mmiotrace is disabled, or if the fault is not
  46  * handled by mmiotrace:
  47  */
  48 static inline int __kprobes
  49 kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
  50 {
  51         if (unlikely(is_kmmio_active()))
  52                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
  53                         return -1;
  54         return 0;
  55 }
  56
  57 static inline int __kprobes kprobes_fault(struct pt_regs *regs)
  58 {
  59         int ret = 0;
  60
  61         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  62         if (kprobes_built_in() && !user_mode_vm(regs)) {
  63                 preempt_disable();
  64                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  65                         ret = 1;
  66                 preempt_enable();
  67         }
  68
  69         return ret;
  70 }
  71
  72 /*
  73  * Prefetch quirks:
  74  *
  75  * 32-bit mode:
  76  *
  77  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  78  *   Check that here and ignore it.
  79  *
  80  * 64-bit mode:
  81  *
  82  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  83  *   Check that here and ignore it.
  84  *
  85  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
  86  */
  87 static inline int
  88 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
  89                       unsigned char opcode, int *prefetch)
  90 {
  91         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
  92         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
  93
  94         switch (instr_hi) {
  95         case 0x20:
  96         case 0x30:
  97                 /*
  98                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
  99                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
 100                  * opcode if some of these prefixes are present so
 101                  * X86_64 will never get here anyway
 102                  */
 103                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
 104 #ifdef CONFIG_X86_64
 105         case 0x40:
 106                 /*
 107                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 108                  * Need to figure out under what instruction mode the
 109                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 110                  * but for now it's good enough to assume that long
 111                  * mode only uses well known segments or kernel.
 112                  */
 113                 return (!user_mode(regs) || user_64bit_mode(regs));
 114 #endif
 115         case 0x60:
 116                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 117                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 118         case 0xF0:
 119                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 120                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 121         case 0x00:
 122                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 123                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 124                         return 0;
 125
 126                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 127                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 128                 return 0;
 129         default:
 130                 return 0;
 131         }
 132 }
 133
 134 static int
 135 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
 136 {
 137         unsigned char *max_instr;
 138         unsigned char *instr;
 139         int prefetch = 0;
 140
 141         /*
 142          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 143          * do not ignore the fault:
 144          */
 145         if (error_code & PF_INSTR)
 146                 return 0;
 147
 148         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 149         max_instr = instr + 15;
 150
 151         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 152                 return 0;
 153
 154         while (instr < max_instr) {
 155                 unsigned char opcode;
 156
 157                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 158                         break;
 159
 160                 instr++;
 161
 162                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
 163                         break;
 164         }
 165         return prefetch;
 166 }
 167
 168 static void
 169 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
 170                      struct task_struct *tsk, int fault)
 171 {
 172         unsigned lsb = 0;
 173         siginfo_t info;
 174
 175         info.si_signo   = si_signo;
 176         info.si_errno   = 0;
 177         info.si_code    = si_code;
 178         info.si_addr    = (void __user *)address;
 179         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
 180                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
 181         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
 182                 lsb = PAGE_SHIFT;
 183         info.si_addr_lsb = lsb;
 184
 185         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 186 }
 187
 188 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 189 LIST_HEAD(pgd_list);
 190
 191 #ifdef CONFIG_X86_32
 192 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 193 {
 194         unsigned index = pgd_index(address);
 195         pgd_t *pgd_k;
 196         pud_t *pud, *pud_k;
 197         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 198
 199         pgd += index;
 200         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 201
 202         if (!pgd_present(*pgd_k))
 203                 return NULL;
 204
 205         /*
 206          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 207          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 208          * set_pud.
 209          */
 210         pud = pud_offset(pgd, address);
 211         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 212         if (!pud_present(*pud_k))
 213                 return NULL;
 214
 215         pmd = pmd_offset(pud, address);
 216         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 217         if (!pmd_present(*pmd_k))
 218                 return NULL;
 219
 220         if (!pmd_present(*pmd))
 221                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 222         else
 223                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 224
 225         return pmd_k;
 226 }
 227
 228 void vmalloc_sync_all(void)
 229 {
 230         unsigned long address;
 231
 232         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 233                 return;
 234
 235         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 236              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 237              address += PMD_SIZE) {
 238                 struct page *page;
 239
 240                 spin_lock(&pgd_lock);
 241                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 242                         spinlock_t *pgt_lock;
 243                         pmd_t *ret;
 244
 245                         /* the pgt_lock only for Xen */
 246                         pgt_lock = &pgd_page_get_mm(page)->page_table_lock;
 247
 248                         spin_lock(pgt_lock);
 249                         ret = vmalloc_sync_one(page_address(page), address);
 250                         spin_unlock(pgt_lock);
 251
 252                         if (!ret)
 253                                 break;
 254                 }
 255                 spin_unlock(&pgd_lock);
 256         }
 257 }
 258
 259 /*
 260  * 32-bit:
 261  *
 262  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 263  */
 264 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 265 {
 266         unsigned long pgd_paddr;
 267         pmd_t *pmd_k;
 268         pte_t *pte_k;
 269
 270         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 271         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 272                 return -1;
 273
 274         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 275
 276         /*
 277          * Synchronize this task's top level page-table
 278          * with the 'reference' page table.
 279          *
 280          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 281          * an interrupt in the middle of a task switch..
 282          */
 283         pgd_paddr = read_cr3();
 284         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 285         if (!pmd_k)
 286                 return -1;
 287
 288         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 289         if (!pte_present(*pte_k))
 290                 return -1;
 291
 292         return 0;
 293 }
 294
 295 /*
 296  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 297  */
 298 static inline void
 299 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 300                  struct task_struct *tsk)
 301 {
 302         unsigned long bit;
 303
 304         if (!v8086_mode(regs))
 305                 return;
 306
 307         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 308         if (bit < 32)
 309                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 310 }
 311
 312 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
 313 {
 314         return pfn < max_low_pfn;
 315 }
 316
 317 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 318 {
 319         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 320         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
 321         pmd_t *pmd;
 322         pte_t *pte;
 323
 324 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 325         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
 326         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
 327                 goto out;
 328 #endif
 329         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
 330         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
 331
 332         /*
 333          * We must not directly access the pte in the highpte
 334          * case if the page table is located in highmem.
 335          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 336          * it's allocated already:
 337          */
 338         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 339                 goto out;
 340
 341         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 342         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
 343 out:
 344         printk("\n");
 345 }
 346
 347 #else /* CONFIG_X86_64: */
 348
 349 void vmalloc_sync_all(void)
 350 {
 351         sync_global_pgds(VMALLOC_START & PGDIR_MASK, VMALLOC_END);
 352 }
 353
 354 /*
 355  * 64-bit:
 356  *
 357  *   Handle a fault on the vmalloc area
 358  *
 359  * This assumes no large pages in there.
 360  */
 361 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 362 {
 363         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 364         pud_t *pud, *pud_ref;
 365         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 366         pte_t *pte, *pte_ref;
 367
 368         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 369         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 370                 return -1;
 371
 372         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 373
 374         /*
 375          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 376          * happen within a race in page table update. In the later
 377          * case just flush:
 378          */
 379         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 380         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 381         if (pgd_none(*pgd_ref))
 382                 return -1;
 383
 384         if (pgd_none(*pgd)) {
 385                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 386                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 387         } else {
 388                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 389         }
 390
 391         /*
 392          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 393          * are shared:
 394          */
 395
 396         pud = pud_offset(pgd, address);
 397         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 398         if (pud_none(*pud_ref))
 399                 return -1;
 400
 401         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 402                 BUG();
 403
 404         pmd = pmd_offset(pud, address);
 405         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 406         if (pmd_none(*pmd_ref))
 407                 return -1;
 408
 409         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 410                 BUG();
 411
 412         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 413         if (!pte_present(*pte_ref))
 414                 return -1;
 415
 416         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 417
 418         /*
 419          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 420          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 421          * that:
 422          */
 423         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 424                 BUG();
 425
 426         return 0;
 427 }
 428
 429 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
 430 static const char errata93_warning[] =
 431 KERN_ERR
 432 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 433 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 434 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 435 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 436 #endif
 437
 438 /*
 439  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 440  */
 441 static inline void
 442 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 443                  struct task_struct *tsk)
 444 {
 445 }
 446
 447 static int bad_address(void *p)
 448 {
 449         unsigned long dummy;
 450
 451         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 452 }
 453
 454 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 455 {
 456         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 457         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 458         pud_t *pud;
 459         pmd_t *pmd;
 460         pte_t *pte;
 461
 462         if (bad_address(pgd))
 463                 goto bad;
 464
 465         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 466
 467         if (!pgd_present(*pgd))
 468                 goto out;
 469
 470         pud = pud_offset(pgd, address);
 471         if (bad_address(pud))
 472                 goto bad;
 473
 474         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 475         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 476                 goto out;
 477
 478         pmd = pmd_offset(pud, address);
 479         if (bad_address(pmd))
 480                 goto bad;
 481
 482         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 483         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 484                 goto out;
 485
 486         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 487         if (bad_address(pte))
 488                 goto bad;
 489
 490         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 491 out:
 492         printk("\n");
 493         return;
 494 bad:
 495         printk("BAD\n");
 496 }
 497
 498 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 499
 500 /*
 501  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 502  *
 503  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 504  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 505  *
 506  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 507  *
 508  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 509  * Try to work around it here.
 510  *
 511  * Note we only handle faults in kernel here.
 512  * Does nothing on 32-bit.
 513  */
 514 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 515 {
 516 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_CPU_SUP_AMD)
 517         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD
 518             || boot_cpu_data.x86 != 0xf)
 519                 return 0;
 520
 521         if (address != regs->ip)
 522                 return 0;
 523
 524         if ((address >> 32) != 0)
 525                 return 0;
 526
 527         address |= 0xffffffffUL << 32;
 528         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 529             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 530                 printk_once(errata93_warning);
 531                 regs->ip = address;
 532                 return 1;
 533         }
 534 #endif
 535         return 0;
 536 }
 537
 538 /*
 539  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 540  * to illegal addresses >4GB.
 541  *
 542  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 543  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 544  * segment in LDT is compatibility mode.
 545  */
 546 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 547 {
 548 #ifdef CONFIG_X86_64
 549         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 550                 return 1;
 551 #endif
 552         return 0;
 553 }
 554
 555 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 556 {
 557 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 558         unsigned long nr;
 559
 560         /*
 561          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 562          */
 563         if (boot_cpu_has_bug(X86_BUG_F00F)) {
 564                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 565
 566                 if (nr == 6) {
 567                         do_invalid_op(regs, 0);
 568                         return 1;
 569                 }
 570         }
 571 #endif
 572         return 0;
 573 }
 574
 575 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 576 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 577
 578 static void
 579 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 580                 unsigned long address)
 581 {
 582         if (!oops_may_print())
 583                 return;
 584
 585         if (error_code & PF_INSTR) {
 586                 unsigned int level;
 587                 pgd_t *pgd;
 588                 pte_t *pte;
 589
 590                 pgd = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 591                 pgd += pgd_index(address);
 592
 593                 pte = lookup_address_in_pgd(pgd, address, &level);
 594
 595                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 596                         printk(nx_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 597         }
 598
 599         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 600         if (address < PAGE_SIZE)
 601                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 602         else
 603                 printk(KERN_CONT "paging request");
 604
 605         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 606         printk(KERN_ALERT "IP:");
 607         printk_address(regs->ip);
 608
 609         dump_pagetable(address);
 610 }
 611
 612 static noinline void
 613 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 614             unsigned long address)
 615 {
 616         struct task_struct *tsk;
 617         unsigned long flags;
 618         int sig;
 619
 620         flags = oops_begin();
 621         tsk = current;
 622         sig = SIGKILL;
 623
 624         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 625                tsk->comm, address);
 626         dump_pagetable(address);
 627
 628         tsk->thread.cr2         = address;
 629         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 630         tsk->thread.error_code  = error_code;
 631
 632         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 633                 sig = 0;
 634
 635         oops_end(flags, regs, sig);
 636 }
 637
 638 static noinline void
 639 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 640            unsigned long address, int signal, int si_code)
 641 {
 642         struct task_struct *tsk = current;
 643         unsigned long *stackend;
 644         unsigned long flags;
 645         int sig;
 646
 647         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 648         if (fixup_exception(regs)) {
 649                 /*
 650                  * Any interrupt that takes a fault gets the fixup. This makes
 651                  * the below recursive fault logic only apply to a faults from
 652                  * task context.
 653                  */
 654                 if (in_interrupt())
 655                         return;
 656
 657                 /*
 658                  * Per the above we're !in_interrupt(), aka. task context.
 659                  *
 660                  * In this case we need to make sure we're not recursively
 661                  * faulting through the emulate_vsyscall() logic.
 662                  */
 663                 if (current_thread_info()->sig_on_uaccess_error && signal) {
 664                         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_PF;
 665                         tsk->thread.error_code = error_code | PF_USER;
 666                         tsk->thread.cr2 = address;
 667
 668                         /* XXX: hwpoison faults will set the wrong code. */
 669                         force_sig_info_fault(signal, si_code, address, tsk, 0);
 670                 }
 671
 672                 /*
 673                  * Barring that, we can do the fixup and be happy.
 674                  */
 675                 return;
 676         }
 677
 678         /*
 679          * 32-bit:
 680          *
 681          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 682          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 683          *   handled it.
 684          *
 685          * 64-bit:
 686          *
 687          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 688          */
 689         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 690                 return;
 691
 692         if (is_errata93(regs, address))
 693                 return;
 694
 695         /*
 696          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 697          * terminate things with extreme prejudice:
 698          */
 699         flags = oops_begin();
 700
 701         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 702
 703         stackend = end_of_stack(tsk);
 704         if (tsk != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
 705                 printk(KERN_EMERG "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 706
 707         tsk->thread.cr2         = address;
 708         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 709         tsk->thread.error_code  = error_code;
 710
 711         sig = SIGKILL;
 712         if (__die("Oops", regs, error_code))
 713                 sig = 0;
 714
 715         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 716         printk(KERN_DEFAULT "CR2: %016lx\n", address);
 717
 718         oops_end(flags, regs, sig);
 719 }
 720
 721 /*
 722  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 723  * sysctl is set:
 724  */
 725 static inline void
 726 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 727                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 728 {
 729         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 730                 return;
 731
 732         if (!printk_ratelimit())
 733                 return;
 734
 735         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 736                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 737                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 738                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 739
 740         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 741
 742         printk(KERN_CONT "\n");
 743 }
 744
 745 static void
 746 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 747                        unsigned long address, int si_code)
 748 {
 749         struct task_struct *tsk = current;
 750
 751         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 752         if (error_code & PF_USER) {
 753                 /*
 754                  * It's possible to have interrupts off here:
 755                  */
 756                 local_irq_enable();
 757
 758                 /*
 759                  * Valid to do another page fault here because this one came
 760                  * from user space:
 761                  */
 762                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 763                         return;
 764
 765                 if (is_errata100(regs, address))
 766                         return;
 767
 768 #ifdef CONFIG_X86_64
 769                 /*
 770                  * Instruction fetch faults in the vsyscall page might need
 771                  * emulation.
 772                  */
 773                 if (unlikely((error_code & PF_INSTR) &&
 774                              ((address & ~0xfff) == VSYSCALL_START))) {
 775                         if (emulate_vsyscall(regs, address))
 776                                 return;
 777                 }
 778 #endif
 779                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 780                 if (address >= TASK_SIZE)
 781                         error_code |= PF_PROT;
 782
 783                 if (likely(show_unhandled_signals))
 784                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 785
 786                 tsk->thread.cr2         = address;
 787                 tsk->thread.error_code  = error_code;
 788                 tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 789
 790                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
 791
 792                 return;
 793         }
 794
 795         if (is_f00f_bug(regs, address))
 796                 return;
 797
 798         no_context(regs, error_code, address, SIGSEGV, si_code);
 799 }
 800
 801 static noinline void
 802 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 803                      unsigned long address)
 804 {
 805         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 806 }
 807
 808 static void
 809 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 810            unsigned long address, int si_code)
 811 {
 812         struct mm_struct *mm = current->mm;
 813
 814         /*
 815          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 816          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 817          */
 818         up_read(&mm->mmap_sem);
 819
 820         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 821 }
 822
 823 static noinline void
 824 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 825 {
 826         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 827 }
 828
 829 static noinline void
 830 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 831                       unsigned long address)
 832 {
 833         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 834 }
 835
 836 static void
 837 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 838           unsigned int fault)
 839 {
 840         struct task_struct *tsk = current;
 841         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 842         int code = BUS_ADRERR;
 843
 844         up_read(&mm->mmap_sem);
 845
 846         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 847         if (!(error_code & PF_USER)) {
 848                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
 849                 return;
 850         }
 851
 852         /* User-space => ok to do another page fault: */
 853         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 854                 return;
 855
 856         tsk->thread.cr2         = address;
 857         tsk->thread.error_code  = error_code;
 858         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 859
 860 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 861         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 862                 printk(KERN_ERR
 863         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 864                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 865                 code = BUS_MCEERR_AR;
 866         }
 867 #endif
 868         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
 869 }
 870
 871 static noinline void
 872 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 873                unsigned long address, unsigned int fault)
 874 {
 875         if (fatal_signal_pending(current) && !(error_code & PF_USER)) {
 876                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 877                 no_context(regs, error_code, address, 0, 0);
 878                 return;
 879         }
 880
 881         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 882                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 883                 if (!(error_code & PF_USER)) {
 884                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 885                         no_context(regs, error_code, address,
 886                                    SIGSEGV, SEGV_MAPERR);
 887                         return;
 888                 }
 889
 890                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 891
 892                 /*
 893                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the
 894                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we got
 895                  * oom-killed):
 896                  */
 897                 pagefault_out_of_memory();
 898         } else {
 899                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 900                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 901                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 902                 else
 903                         BUG();
 904         }
 905 }
 906
 907 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 908 {
 909         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 910                 return 0;
 911
 912         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 913                 return 0;
 914
 915         return 1;
 916 }
 917
 918 /*
 919  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 920  *
 921  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 922  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 923  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 924  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 925  * on other processors.
 926  *
 927  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 928  * increasing the permissions on a page.
 929  */
 930 static noinline __kprobes int
 931 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 932 {
 933         pgd_t *pgd;
 934         pud_t *pud;
 935         pmd_t *pmd;
 936         pte_t *pte;
 937         int ret;
 938
 939         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 940         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 941                 return 0;
 942
 943         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 944         if (!pgd_present(*pgd))
 945                 return 0;
 946
 947         pud = pud_offset(pgd, address);
 948         if (!pud_present(*pud))
 949                 return 0;
 950
 951         if (pud_large(*pud))
 952                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 953
 954         pmd = pmd_offset(pud, address);
 955         if (!pmd_present(*pmd))
 956                 return 0;
 957
 958         if (pmd_large(*pmd))
 959                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 960
 961         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 962         if (!pte_present(*pte))
 963                 return 0;
 964
 965         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 966         if (!ret)
 967                 return 0;
 968
 969         /*
 970          * Make sure we have permissions in PMD.
 971          * If not, then there's a bug in the page tables:
 972          */
 973         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 974         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 975
 976         return ret;
 977 }
 978
 979 int show_unhandled_signals = 1;
 980
 981 static inline int
 982 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
 983 {
 984         if (error_code & PF_WRITE) {
 985                 /* write, present and write, not present: */
 986                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 987                         return 1;
 988                 return 0;
 989         }
 990
 991         /* read, present: */
 992         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 993                 return 1;
 994
 995         /* read, not present: */
 996         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 997                 return 1;
 998
 999         return 0;
1000 }
1001
1002 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
1003 {
1004         return address >= TASK_SIZE_MAX;
1005 }
1006
1007 static inline bool smap_violation(int error_code, struct pt_regs *regs)
1008 {
1009         if (!IS_ENABLED(CONFIG_X86_SMAP))
1010                 return false;
1011
1012         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_SMAP))
1013                 return false;
1014
1015         if (error_code & PF_USER)
1016                 return false;
1017
1018         if (!user_mode_vm(regs) && (regs->flags & X86_EFLAGS_AC))
1019                 return false;
1020
1021         return true;
1022 }
1023
1024 /*
1025  * This routine handles page faults.  It determines the address,
1026  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
1027  * routines.
1028  *
1029  * This function must have noinline because both callers
1030  * {,trace_}do_page_fault() have notrace on. Having this an actual function
1031  * guarantees there's a function trace entry.
1032  */
1033 static void __kprobes noinline
1034 __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
1035                 unsigned long address)
1036 {
1037         struct vm_area_struct *vma;
1038         struct task_struct *tsk;
1039         struct mm_struct *mm;
1040         int fault;
1041         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1042
1043         tsk = current;
1044         mm = tsk->mm;
1045
1046         /*
1047          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
1048          * both a tracked kernel page and a userspace page.
1049          */
1050         if (kmemcheck_active(regs))
1051                 kmemcheck_hide(regs);
1052         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1053
1054         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1055                 return;
1056
1057         /*
1058          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1059          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1060          *
1061          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1062          * be in an interrupt or a critical region, and should
1063          * only copy the information from the master page table,
1064          * nothing more.
1065          *
1066          * This verifies that the fault happens in kernel space
1067          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1068          * protection error (error_code & 9) == 0.
1069          */
1070         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1071                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1072                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1073                                 return;
1074
1075                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1076                                 return;
1077                 }
1078
1079                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1080                 if (spurious_fault(error_code, address))
1081                         return;
1082
1083                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1084                 if (kprobes_fault(regs))
1085                         return;
1086                 /*
1087                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1088                  * fault we could otherwise deadlock:
1089                  */
1090                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1091
1092                 return;
1093         }
1094
1095         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1096         if (unlikely(kprobes_fault(regs)))
1097                 return;
1098
1099         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1100                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1101
1102         if (unlikely(smap_violation(error_code, regs))) {
1103                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1104                 return;
1105         }
1106
1107         /*
1108          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1109          * in an atomic region then we must not take the fault:
1110          */
1111         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1112                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1113                 return;
1114         }
1115
1116         /*
1117          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1118          * vmalloc fault has been handled.
1119          *
1120          * User-mode registers count as a user access even for any
1121          * potential system fault or CPU buglet:
1122          */
1123         if (user_mode_vm(regs)) {
1124                 local_irq_enable();
1125                 error_code |= PF_USER;
1126                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
1127         } else {
1128                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1129                         local_irq_enable();
1130         }
1131
1132         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1133
1134         if (error_code & PF_WRITE)
1135                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
1136
1137         /*
1138          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1139          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1140          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1141          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1142          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1143          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1144          * references user space from well defined areas of code, which are
1145          * listed in the exceptions table.
1146          *
1147          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1148          * the source reference check when there is a possibility of a
1149          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1150          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1151          * space check, thus avoiding the deadlock:
1152          */
1153         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1154                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1155                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1156                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1157                         return;
1158                 }
1159 retry:
1160                 down_read(&mm->mmap_sem);
1161         } else {
1162                 /*
1163                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1164                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1165                  * down_read():
1166                  */
1167                 might_sleep();
1168         }
1169
1170         vma = find_vma(mm, address);
1171         if (unlikely(!vma)) {
1172                 bad_area(regs, error_code, address);
1173                 return;
1174         }
1175         if (likely(vma->vm_start <= address))
1176                 goto good_area;
1177         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1178                 bad_area(regs, error_code, address);
1179                 return;
1180         }
1181         if (error_code & PF_USER) {
1182                 /*
1183                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1184                  * The large cushion allows instructions like enter
1185                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1186                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1187                  */
1188                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1189                         bad_area(regs, error_code, address);
1190                         return;
1191                 }
1192         }
1193         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1194                 bad_area(regs, error_code, address);
1195                 return;
1196         }
1197
1198         /*
1199          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1200          * we can handle it..
1201          */
1202 good_area:
1203         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1204                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1205                 return;
1206         }
1207
1208         /*
1209          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1210          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1211          * the fault:
1212          */
1213         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1214
1215         /*
1216          * If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
1217          * signal first. We do not need to release the mmap_sem because it
1218          * would already be released in __lock_page_or_retry in mm/filemap.c.
1219          */
1220         if (unlikely((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)))
1221                 return;
1222
1223         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1224                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1225                 return;
1226         }
1227
1228         /*
1229          * Major/minor page fault accounting is only done on the
1230          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
1231          * likely that the page will be found in page cache at that point.
1232          */
1233         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1234                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1235                         tsk->maj_flt++;
1236                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
1237                                       regs, address);
1238                 } else {
1239                         tsk->min_flt++;
1240                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
1241                                       regs, address);
1242                 }
1243                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
1244                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
1245                          * of starvation. */
1246                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1247                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1248                         goto retry;
1249                 }
1250         }
1251
1252         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1253
1254         up_read(&mm->mmap_sem);
1255 }
1256
1257 dotraplinkage void __kprobes notrace
1258 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1259 {
1260         unsigned long address = read_cr2(); /* Get the faulting address */
1261         enum ctx_state prev_state;
1262
1263         /*
1264          * We must have this function tagged with __kprobes, notrace and call
1265          * read_cr2() before calling anything else. To avoid calling any kind
1266          * of tracing machinery before we've observed the CR2 value.
1267          *
1268          * exception_{enter,exit}() contain all sorts of tracepoints.
1269          */
1270
1271         prev_state = exception_enter();
1272         __do_page_fault(regs, error_code, address);
1273         exception_exit(prev_state);
1274 }
1275
1276 #ifdef CONFIG_TRACING
1277 static void trace_page_fault_entries(unsigned long address, struct pt_regs *regs,
1278                                      unsigned long error_code)
1279 {
1280         if (user_mode(regs))
1281                 trace_page_fault_user(address, regs, error_code);
1282         else
1283                 trace_page_fault_kernel(address, regs, error_code);
1284 }
1285
1286 dotraplinkage void __kprobes notrace
1287 trace_do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1288 {
1289         /*
1290          * The exception_enter and tracepoint processing could
1291          * trigger another page faults (user space callchain
1292          * reading) and destroy the original cr2 value, so read
1293          * the faulting address now.
1294          */
1295         unsigned long address = read_cr2();
1296         enum ctx_state prev_state;
1297
1298         prev_state = exception_enter();
1299         trace_page_fault_entries(address, regs, error_code);
1300         __do_page_fault(regs, error_code, address);
1301         exception_exit(prev_state);
1302 }
1303 #endif /* CONFIG_TRACING */