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>              /* NOKPROBE_SYMBOL, ...         */
  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 nokprobe_inline int
  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 nokprobe_inline int 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 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 NOKPROBE_SYMBOL(vmalloc_fault);
 295
 296 /*
 297  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 298  */
 299 static inline void
 300 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 301                  struct task_struct *tsk)
 302 {
 303         unsigned long bit;
 304
 305         if (!v8086_mode(regs))
 306                 return;
 307
 308         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 309         if (bit < 32)
 310                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 311 }
 312
 313 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
 314 {
 315         return pfn < max_low_pfn;
 316 }
 317
 318 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 319 {
 320         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 321         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
 322         pmd_t *pmd;
 323         pte_t *pte;
 324
 325 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 326         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
 327         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
 328                 goto out;
 329 #endif
 330         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
 331         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
 332
 333         /*
 334          * We must not directly access the pte in the highpte
 335          * case if the page table is located in highmem.
 336          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 337          * it's allocated already:
 338          */
 339         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 340                 goto out;
 341
 342         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 343         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
 344 out:
 345         printk("\n");
 346 }
 347
 348 #else /* CONFIG_X86_64: */
 349
 350 void vmalloc_sync_all(void)
 351 {
 352         sync_global_pgds(VMALLOC_START & PGDIR_MASK, VMALLOC_END);
 353 }
 354
 355 /*
 356  * 64-bit:
 357  *
 358  *   Handle a fault on the vmalloc area
 359  *
 360  * This assumes no large pages in there.
 361  */
 362 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 363 {
 364         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 365         pud_t *pud, *pud_ref;
 366         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 367         pte_t *pte, *pte_ref;
 368
 369         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 370         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 371                 return -1;
 372
 373         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 374
 375         /*
 376          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 377          * happen within a race in page table update. In the later
 378          * case just flush:
 379          */
 380         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 381         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 382         if (pgd_none(*pgd_ref))
 383                 return -1;
 384
 385         if (pgd_none(*pgd)) {
 386                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 387                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 388         } else {
 389                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 390         }
 391
 392         /*
 393          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 394          * are shared:
 395          */
 396
 397         pud = pud_offset(pgd, address);
 398         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 399         if (pud_none(*pud_ref))
 400                 return -1;
 401
 402         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 403                 BUG();
 404
 405         pmd = pmd_offset(pud, address);
 406         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 407         if (pmd_none(*pmd_ref))
 408                 return -1;
 409
 410         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 411                 BUG();
 412
 413         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 414         if (!pte_present(*pte_ref))
 415                 return -1;
 416
 417         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 418
 419         /*
 420          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 421          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 422          * that:
 423          */
 424         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 425                 BUG();
 426
 427         return 0;
 428 }
 429 NOKPROBE_SYMBOL(vmalloc_fault);
 430
 431 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
 432 static const char errata93_warning[] =
 433 KERN_ERR
 434 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 435 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 436 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 437 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 438 #endif
 439
 440 /*
 441  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 442  */
 443 static inline void
 444 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 445                  struct task_struct *tsk)
 446 {
 447 }
 448
 449 static int bad_address(void *p)
 450 {
 451         unsigned long dummy;
 452
 453         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 454 }
 455
 456 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 457 {
 458         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 459         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 460         pud_t *pud;
 461         pmd_t *pmd;
 462         pte_t *pte;
 463
 464         if (bad_address(pgd))
 465                 goto bad;
 466
 467         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 468
 469         if (!pgd_present(*pgd))
 470                 goto out;
 471
 472         pud = pud_offset(pgd, address);
 473         if (bad_address(pud))
 474                 goto bad;
 475
 476         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 477         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 478                 goto out;
 479
 480         pmd = pmd_offset(pud, address);
 481         if (bad_address(pmd))
 482                 goto bad;
 483
 484         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 485         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 486                 goto out;
 487
 488         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 489         if (bad_address(pte))
 490                 goto bad;
 491
 492         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 493 out:
 494         printk("\n");
 495         return;
 496 bad:
 497         printk("BAD\n");
 498 }
 499
 500 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 501
 502 /*
 503  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 504  *
 505  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 506  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 507  *
 508  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 509  *
 510  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 511  * Try to work around it here.
 512  *
 513  * Note we only handle faults in kernel here.
 514  * Does nothing on 32-bit.
 515  */
 516 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 517 {
 518 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_CPU_SUP_AMD)
 519         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD
 520             || boot_cpu_data.x86 != 0xf)
 521                 return 0;
 522
 523         if (address != regs->ip)
 524                 return 0;
 525
 526         if ((address >> 32) != 0)
 527                 return 0;
 528
 529         address |= 0xffffffffUL << 32;
 530         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 531             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 532                 printk_once(errata93_warning);
 533                 regs->ip = address;
 534                 return 1;
 535         }
 536 #endif
 537         return 0;
 538 }
 539
 540 /*
 541  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 542  * to illegal addresses >4GB.
 543  *
 544  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 545  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 546  * segment in LDT is compatibility mode.
 547  */
 548 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 549 {
 550 #ifdef CONFIG_X86_64
 551         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 552                 return 1;
 553 #endif
 554         return 0;
 555 }
 556
 557 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 558 {
 559 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 560         unsigned long nr;
 561
 562         /*
 563          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 564          */
 565         if (boot_cpu_has_bug(X86_BUG_F00F)) {
 566                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 567
 568                 if (nr == 6) {
 569                         do_invalid_op(regs, 0);
 570                         return 1;
 571                 }
 572         }
 573 #endif
 574         return 0;
 575 }
 576
 577 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 578 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 579
 580 static void
 581 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 582                 unsigned long address)
 583 {
 584         if (!oops_may_print())
 585                 return;
 586
 587         if (error_code & PF_INSTR) {
 588                 unsigned int level;
 589                 pgd_t *pgd;
 590                 pte_t *pte;
 591
 592                 pgd = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 593                 pgd += pgd_index(address);
 594
 595                 pte = lookup_address_in_pgd(pgd, address, &level);
 596
 597                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 598                         printk(nx_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 599         }
 600
 601         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 602         if (address < PAGE_SIZE)
 603                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 604         else
 605                 printk(KERN_CONT "paging request");
 606
 607         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 608         printk(KERN_ALERT "IP:");
 609         printk_address(regs->ip);
 610
 611         dump_pagetable(address);
 612 }
 613
 614 static noinline void
 615 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 616             unsigned long address)
 617 {
 618         struct task_struct *tsk;
 619         unsigned long flags;
 620         int sig;
 621
 622         flags = oops_begin();
 623         tsk = current;
 624         sig = SIGKILL;
 625
 626         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 627                tsk->comm, address);
 628         dump_pagetable(address);
 629
 630         tsk->thread.cr2         = address;
 631         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 632         tsk->thread.error_code  = error_code;
 633
 634         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 635                 sig = 0;
 636
 637         oops_end(flags, regs, sig);
 638 }
 639
 640 static noinline void
 641 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 642            unsigned long address, int signal, int si_code)
 643 {
 644         struct task_struct *tsk = current;
 645         unsigned long *stackend;
 646         unsigned long flags;
 647         int sig;
 648
 649         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 650         if (fixup_exception(regs)) {
 651                 /*
 652                  * Any interrupt that takes a fault gets the fixup. This makes
 653                  * the below recursive fault logic only apply to a faults from
 654                  * task context.
 655                  */
 656                 if (in_interrupt())
 657                         return;
 658
 659                 /*
 660                  * Per the above we're !in_interrupt(), aka. task context.
 661                  *
 662                  * In this case we need to make sure we're not recursively
 663                  * faulting through the emulate_vsyscall() logic.
 664                  */
 665                 if (current_thread_info()->sig_on_uaccess_error && signal) {
 666                         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_PF;
 667                         tsk->thread.error_code = error_code | PF_USER;
 668                         tsk->thread.cr2 = address;
 669
 670                         /* XXX: hwpoison faults will set the wrong code. */
 671                         force_sig_info_fault(signal, si_code, address, tsk, 0);
 672                 }
 673
 674                 /*
 675                  * Barring that, we can do the fixup and be happy.
 676                  */
 677                 return;
 678         }
 679
 680         /*
 681          * 32-bit:
 682          *
 683          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 684          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 685          *   handled it.
 686          *
 687          * 64-bit:
 688          *
 689          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 690          */
 691         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 692                 return;
 693
 694         if (is_errata93(regs, address))
 695                 return;
 696
 697         /*
 698          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 699          * terminate things with extreme prejudice:
 700          */
 701         flags = oops_begin();
 702
 703         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 704
 705         stackend = end_of_stack(tsk);
 706         if (tsk != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
 707                 printk(KERN_EMERG "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 708
 709         tsk->thread.cr2         = address;
 710         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 711         tsk->thread.error_code  = error_code;
 712
 713         sig = SIGKILL;
 714         if (__die("Oops", regs, error_code))
 715                 sig = 0;
 716
 717         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 718         printk(KERN_DEFAULT "CR2: %016lx\n", address);
 719
 720         oops_end(flags, regs, sig);
 721 }
 722
 723 /*
 724  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 725  * sysctl is set:
 726  */
 727 static inline void
 728 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 729                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 730 {
 731         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 732                 return;
 733
 734         if (!printk_ratelimit())
 735                 return;
 736
 737         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 738                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 739                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 740                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 741
 742         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 743
 744         printk(KERN_CONT "\n");
 745 }
 746
 747 static void
 748 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 749                        unsigned long address, int si_code)
 750 {
 751         struct task_struct *tsk = current;
 752
 753         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 754         if (error_code & PF_USER) {
 755                 /*
 756                  * It's possible to have interrupts off here:
 757                  */
 758                 local_irq_enable();
 759
 760                 /*
 761                  * Valid to do another page fault here because this one came
 762                  * from user space:
 763                  */
 764                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 765                         return;
 766
 767                 if (is_errata100(regs, address))
 768                         return;
 769
 770 #ifdef CONFIG_X86_64
 771                 /*
 772                  * Instruction fetch faults in the vsyscall page might need
 773                  * emulation.
 774                  */
 775                 if (unlikely((error_code & PF_INSTR) &&
 776                              ((address & ~0xfff) == VSYSCALL_START))) {
 777                         if (emulate_vsyscall(regs, address))
 778                                 return;
 779                 }
 780 #endif
 781                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 782                 if (address >= TASK_SIZE)
 783                         error_code |= PF_PROT;
 784
 785                 if (likely(show_unhandled_signals))
 786                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 787
 788                 tsk->thread.cr2         = address;
 789                 tsk->thread.error_code  = error_code;
 790                 tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 791
 792                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
 793
 794                 return;
 795         }
 796
 797         if (is_f00f_bug(regs, address))
 798                 return;
 799
 800         no_context(regs, error_code, address, SIGSEGV, si_code);
 801 }
 802
 803 static noinline void
 804 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 805                      unsigned long address)
 806 {
 807         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 808 }
 809
 810 static void
 811 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 812            unsigned long address, int si_code)
 813 {
 814         struct mm_struct *mm = current->mm;
 815
 816         /*
 817          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 818          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 819          */
 820         up_read(&mm->mmap_sem);
 821
 822         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 823 }
 824
 825 static noinline void
 826 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 827 {
 828         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 829 }
 830
 831 static noinline void
 832 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 833                       unsigned long address)
 834 {
 835         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 836 }
 837
 838 static void
 839 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 840           unsigned int fault)
 841 {
 842         struct task_struct *tsk = current;
 843         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 844         int code = BUS_ADRERR;
 845
 846         up_read(&mm->mmap_sem);
 847
 848         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 849         if (!(error_code & PF_USER)) {
 850                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
 851                 return;
 852         }
 853
 854         /* User-space => ok to do another page fault: */
 855         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 856                 return;
 857
 858         tsk->thread.cr2         = address;
 859         tsk->thread.error_code  = error_code;
 860         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 861
 862 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 863         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 864                 printk(KERN_ERR
 865         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 866                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 867                 code = BUS_MCEERR_AR;
 868         }
 869 #endif
 870         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
 871 }
 872
 873 static noinline void
 874 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 875                unsigned long address, unsigned int fault)
 876 {
 877         if (fatal_signal_pending(current) && !(error_code & PF_USER)) {
 878                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 879                 no_context(regs, error_code, address, 0, 0);
 880                 return;
 881         }
 882
 883         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 884                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 885                 if (!(error_code & PF_USER)) {
 886                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 887                         no_context(regs, error_code, address,
 888                                    SIGSEGV, SEGV_MAPERR);
 889                         return;
 890                 }
 891
 892                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 893
 894                 /*
 895                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the
 896                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we got
 897                  * oom-killed):
 898                  */
 899                 pagefault_out_of_memory();
 900         } else {
 901                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 902                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 903                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 904                 else
 905                         BUG();
 906         }
 907 }
 908
 909 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 910 {
 911         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 912                 return 0;
 913
 914         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 915                 return 0;
 916
 917         return 1;
 918 }
 919
 920 /*
 921  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 922  *
 923  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 924  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 925  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 926  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 927  * on other processors.
 928  *
 929  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 930  * increasing the permissions on a page.
 931  */
 932 static noinline int
 933 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 934 {
 935         pgd_t *pgd;
 936         pud_t *pud;
 937         pmd_t *pmd;
 938         pte_t *pte;
 939         int ret;
 940
 941         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 942         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 943                 return 0;
 944
 945         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 946         if (!pgd_present(*pgd))
 947                 return 0;
 948
 949         pud = pud_offset(pgd, address);
 950         if (!pud_present(*pud))
 951                 return 0;
 952
 953         if (pud_large(*pud))
 954                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 955
 956         pmd = pmd_offset(pud, address);
 957         if (!pmd_present(*pmd))
 958                 return 0;
 959
 960         if (pmd_large(*pmd))
 961                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 962
 963         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 964         if (!pte_present(*pte))
 965                 return 0;
 966
 967         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 968         if (!ret)
 969                 return 0;
 970
 971         /*
 972          * Make sure we have permissions in PMD.
 973          * If not, then there's a bug in the page tables:
 974          */
 975         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 976         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 977
 978         return ret;
 979 }
 980 NOKPROBE_SYMBOL(spurious_fault);
 981
 982 int show_unhandled_signals = 1;
 983
 984 static inline int
 985 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
 986 {
 987         if (error_code & PF_WRITE) {
 988                 /* write, present and write, not present: */
 989                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 990                         return 1;
 991                 return 0;
 992         }
 993
 994         /* read, present: */
 995         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 996                 return 1;
 997
 998         /* read, not present: */
 999         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
1000                 return 1;
1001
1002         return 0;
1003 }
1004
1005 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
1006 {
1007         return address >= TASK_SIZE_MAX;
1008 }
1009
1010 static inline bool smap_violation(int error_code, struct pt_regs *regs)
1011 {
1012         if (!IS_ENABLED(CONFIG_X86_SMAP))
1013                 return false;
1014
1015         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_SMAP))
1016                 return false;
1017
1018         if (error_code & PF_USER)
1019                 return false;
1020
1021         if (!user_mode_vm(regs) && (regs->flags & X86_EFLAGS_AC))
1022                 return false;
1023
1024         return true;
1025 }
1026
1027 /*
1028  * This routine handles page faults.  It determines the address,
1029  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
1030  * routines.
1031  *
1032  * This function must have noinline because both callers
1033  * {,trace_}do_page_fault() have notrace on. Having this an actual function
1034  * guarantees there's a function trace entry.
1035  */
1036 static noinline void
1037 __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
1038                 unsigned long address)
1039 {
1040         struct vm_area_struct *vma;
1041         struct task_struct *tsk;
1042         struct mm_struct *mm;
1043         int fault;
1044         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1045
1046         tsk = current;
1047         mm = tsk->mm;
1048
1049         /*
1050          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
1051          * both a tracked kernel page and a userspace page.
1052          */
1053         if (kmemcheck_active(regs))
1054                 kmemcheck_hide(regs);
1055         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1056
1057         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1058                 return;
1059
1060         /*
1061          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1062          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1063          *
1064          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1065          * be in an interrupt or a critical region, and should
1066          * only copy the information from the master page table,
1067          * nothing more.
1068          *
1069          * This verifies that the fault happens in kernel space
1070          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1071          * protection error (error_code & 9) == 0.
1072          */
1073         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1074                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1075                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1076                                 return;
1077
1078                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1079                                 return;
1080                 }
1081
1082                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1083                 if (spurious_fault(error_code, address))
1084                         return;
1085
1086                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1087                 if (kprobes_fault(regs))
1088                         return;
1089                 /*
1090                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1091                  * fault we could otherwise deadlock:
1092                  */
1093                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1094
1095                 return;
1096         }
1097
1098         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1099         if (unlikely(kprobes_fault(regs)))
1100                 return;
1101
1102         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1103                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1104
1105         if (unlikely(smap_violation(error_code, regs))) {
1106                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1107                 return;
1108         }
1109
1110         /*
1111          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1112          * in an atomic region then we must not take the fault:
1113          */
1114         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1115                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1116                 return;
1117         }
1118
1119         /*
1120          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1121          * vmalloc fault has been handled.
1122          *
1123          * User-mode registers count as a user access even for any
1124          * potential system fault or CPU buglet:
1125          */
1126         if (user_mode_vm(regs)) {
1127                 local_irq_enable();
1128                 error_code |= PF_USER;
1129                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
1130         } else {
1131                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1132                         local_irq_enable();
1133         }
1134
1135         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1136
1137         if (error_code & PF_WRITE)
1138                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
1139
1140         /*
1141          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1142          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1143          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1144          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1145          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1146          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1147          * references user space from well defined areas of code, which are
1148          * listed in the exceptions table.
1149          *
1150          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1151          * the source reference check when there is a possibility of a
1152          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1153          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1154          * space check, thus avoiding the deadlock:
1155          */
1156         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1157                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1158                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1159                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1160                         return;
1161                 }
1162 retry:
1163                 down_read(&mm->mmap_sem);
1164         } else {
1165                 /*
1166                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1167                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1168                  * down_read():
1169                  */
1170                 might_sleep();
1171         }
1172
1173         vma = find_vma(mm, address);
1174         if (unlikely(!vma)) {
1175                 bad_area(regs, error_code, address);
1176                 return;
1177         }
1178         if (likely(vma->vm_start <= address))
1179                 goto good_area;
1180         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1181                 bad_area(regs, error_code, address);
1182                 return;
1183         }
1184         if (error_code & PF_USER) {
1185                 /*
1186                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1187                  * The large cushion allows instructions like enter
1188                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1189                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1190                  */
1191                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1192                         bad_area(regs, error_code, address);
1193                         return;
1194                 }
1195         }
1196         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1197                 bad_area(regs, error_code, address);
1198                 return;
1199         }
1200
1201         /*
1202          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1203          * we can handle it..
1204          */
1205 good_area:
1206         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1207                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1208                 return;
1209         }
1210
1211         /*
1212          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1213          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1214          * the fault:
1215          */
1216         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1217
1218         /*
1219          * If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
1220          * signal first. We do not need to release the mmap_sem because it
1221          * would already be released in __lock_page_or_retry in mm/filemap.c.
1222          */
1223         if (unlikely((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)))
1224                 return;
1225
1226         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1227                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1228                 return;
1229         }
1230
1231         /*
1232          * Major/minor page fault accounting is only done on the
1233          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
1234          * likely that the page will be found in page cache at that point.
1235          */
1236         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1237                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1238                         tsk->maj_flt++;
1239                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
1240                                       regs, address);
1241                 } else {
1242                         tsk->min_flt++;
1243                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
1244                                       regs, address);
1245                 }
1246                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
1247                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
1248                          * of starvation. */
1249                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1250                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1251                         goto retry;
1252                 }
1253         }
1254
1255         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1256
1257         up_read(&mm->mmap_sem);
1258 }
1259 NOKPROBE_SYMBOL(__do_page_fault);
1260
1261 dotraplinkage void notrace
1262 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1263 {
1264         unsigned long address = read_cr2(); /* Get the faulting address */
1265         enum ctx_state prev_state;
1266
1267         /*
1268          * We must have this function tagged with __kprobes, notrace and call
1269          * read_cr2() before calling anything else. To avoid calling any kind
1270          * of tracing machinery before we've observed the CR2 value.
1271          *
1272          * exception_{enter,exit}() contain all sorts of tracepoints.
1273          */
1274
1275         prev_state = exception_enter();
1276         __do_page_fault(regs, error_code, address);
1277         exception_exit(prev_state);
1278 }
1279 NOKPROBE_SYMBOL(do_page_fault);
1280
1281 #ifdef CONFIG_TRACING
1282 static nokprobe_inline void
1283 trace_page_fault_entries(unsigned long address, struct pt_regs *regs,
1284                          unsigned long error_code)
1285 {
1286         if (user_mode(regs))
1287                 trace_page_fault_user(address, regs, error_code);
1288         else
1289                 trace_page_fault_kernel(address, regs, error_code);
1290 }
1291
1292 dotraplinkage void notrace
1293 trace_do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1294 {
1295         /*
1296          * The exception_enter and tracepoint processing could
1297          * trigger another page faults (user space callchain
1298          * reading) and destroy the original cr2 value, so read
1299          * the faulting address now.
1300          */
1301         unsigned long address = read_cr2();
1302         enum ctx_state prev_state;
1303
1304         prev_state = exception_enter();
1305         trace_page_fault_entries(address, regs, error_code);
1306         __do_page_fault(regs, error_code, address);
1307         exception_exit(prev_state);
1308 }
1309 NOKPROBE_SYMBOL(trace_do_page_fault);
1310 #endif /* CONFIG_TRACING */