kernel/arch/x86/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   3  *  Copyright (C) 2001, 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
   4  *  Copyright (C) 2008-2009, Red Hat Inc., Ingo Molnar
   5  */
   6 #include <linux/sched.h>                /* test_thread_flag(), ...      */
   7 #include <linux/kdebug.h>               /* oops_begin/end, ...          */
   8 #include <linux/module.h>               /* search_exception_table       */
   9 #include <linux/bootmem.h>              /* max_low_pfn                  */
  10 #include <linux/kprobes.h>              /* NOKPROBE_SYMBOL, ...         */
  11 #include <linux/mmiotrace.h>            /* kmmio_handler, ...           */
  12 #include <linux/perf_event.h>           /* perf_sw_event                */
  13 #include <linux/hugetlb.h>              /* hstate_index_to_shift        */
  14 #include <linux/prefetch.h>             /* prefetchw                    */
  15 #include <linux/context_tracking.h>     /* exception_enter(), ...       */
  16 #include <linux/uaccess.h>              /* faulthandler_disabled()      */
  17
  18 #include <asm/traps.h>                  /* dotraplinkage, ...           */
  19 #include <asm/pgalloc.h>                /* pgd_*(), ...                 */
  20 #include <asm/kmemcheck.h>              /* kmemcheck_*(), ...           */
  21 #include <asm/fixmap.h>                 /* VSYSCALL_ADDR                */
  22 #include <asm/vsyscall.h>               /* emulate_vsyscall             */
  23 #include <asm/vm86.h>                   /* struct vm86                  */
  24
  25 #define CREATE_TRACE_POINTS
  26 #include <asm/trace/exceptions.h>
  27
  28 /*
  29  * Page fault error code bits:
  30  *
  31  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
  32  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
  33  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
  34  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
  35  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
  36  */
  37 enum x86_pf_error_code {
  38
  39         PF_PROT         =               1 << 0,
  40         PF_WRITE        =               1 << 1,
  41         PF_USER         =               1 << 2,
  42         PF_RSVD         =               1 << 3,
  43         PF_INSTR        =               1 << 4,
  44 };
  45
  46 /*
  47  * Returns 0 if mmiotrace is disabled, or if the fault is not
  48  * handled by mmiotrace:
  49  */
  50 static nokprobe_inline int
  51 kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
  52 {
  53         if (unlikely(is_kmmio_active()))
  54                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
  55                         return -1;
  56         return 0;
  57 }
  58
  59 static nokprobe_inline int kprobes_fault(struct pt_regs *regs)
  60 {
  61         int ret = 0;
  62
  63         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  64         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
  65                 preempt_disable();
  66                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  67                         ret = 1;
  68                 preempt_enable();
  69         }
  70
  71         return ret;
  72 }
  73
  74 /*
  75  * Prefetch quirks:
  76  *
  77  * 32-bit mode:
  78  *
  79  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  80  *   Check that here and ignore it.
  81  *
  82  * 64-bit mode:
  83  *
  84  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  85  *   Check that here and ignore it.
  86  *
  87  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
  88  */
  89 static inline int
  90 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
  91                       unsigned char opcode, int *prefetch)
  92 {
  93         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
  94         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
  95
  96         switch (instr_hi) {
  97         case 0x20:
  98         case 0x30:
  99                 /*
 100                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
 101                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
 102                  * opcode if some of these prefixes are present so
 103                  * X86_64 will never get here anyway
 104                  */
 105                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
 106 #ifdef CONFIG_X86_64
 107         case 0x40:
 108                 /*
 109                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 110                  * Need to figure out under what instruction mode the
 111                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 112                  * but for now it's good enough to assume that long
 113                  * mode only uses well known segments or kernel.
 114                  */
 115                 return (!user_mode(regs) || user_64bit_mode(regs));
 116 #endif
 117         case 0x60:
 118                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 119                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 120         case 0xF0:
 121                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 122                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 123         case 0x00:
 124                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 125                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 126                         return 0;
 127
 128                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 129                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 130                 return 0;
 131         default:
 132                 return 0;
 133         }
 134 }
 135
 136 static int
 137 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
 138 {
 139         unsigned char *max_instr;
 140         unsigned char *instr;
 141         int prefetch = 0;
 142
 143         /*
 144          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 145          * do not ignore the fault:
 146          */
 147         if (error_code & PF_INSTR)
 148                 return 0;
 149
 150         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 151         max_instr = instr + 15;
 152
 153         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE_MAX)
 154                 return 0;
 155
 156         while (instr < max_instr) {
 157                 unsigned char opcode;
 158
 159                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 160                         break;
 161
 162                 instr++;
 163
 164                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
 165                         break;
 166         }
 167         return prefetch;
 168 }
 169
 170 static void
 171 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
 172                      struct task_struct *tsk, int fault)
 173 {
 174         unsigned lsb = 0;
 175         siginfo_t info;
 176
 177         info.si_signo   = si_signo;
 178         info.si_errno   = 0;
 179         info.si_code    = si_code;
 180         info.si_addr    = (void __user *)address;
 181         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
 182                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
 183         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
 184                 lsb = PAGE_SHIFT;
 185         info.si_addr_lsb = lsb;
 186
 187         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 188 }
 189
 190 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 191 LIST_HEAD(pgd_list);
 192
 193 #ifdef CONFIG_X86_32
 194 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 195 {
 196         unsigned index = pgd_index(address);
 197         pgd_t *pgd_k;
 198         pud_t *pud, *pud_k;
 199         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 200
 201         pgd += index;
 202         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 203
 204         if (!pgd_present(*pgd_k))
 205                 return NULL;
 206
 207         /*
 208          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 209          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 210          * set_pud.
 211          */
 212         pud = pud_offset(pgd, address);
 213         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 214         if (!pud_present(*pud_k))
 215                 return NULL;
 216
 217         pmd = pmd_offset(pud, address);
 218         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 219         if (!pmd_present(*pmd_k))
 220                 return NULL;
 221
 222         if (!pmd_present(*pmd))
 223                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 224         else
 225                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 226
 227         return pmd_k;
 228 }
 229
 230 void vmalloc_sync_all(void)
 231 {
 232         unsigned long address;
 233
 234         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 235                 return;
 236
 237         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 238              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 239              address += PMD_SIZE) {
 240                 struct page *page;
 241
 242                 spin_lock(&pgd_lock);
 243                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 244                         spinlock_t *pgt_lock;
 245                         pmd_t *ret;
 246
 247                         /* the pgt_lock only for Xen */
 248                         pgt_lock = &pgd_page_get_mm(page)->page_table_lock;
 249
 250                         spin_lock(pgt_lock);
 251                         ret = vmalloc_sync_one(page_address(page), address);
 252                         spin_unlock(pgt_lock);
 253
 254                         if (!ret)
 255                                 break;
 256                 }
 257                 spin_unlock(&pgd_lock);
 258         }
 259 }
 260
 261 /*
 262  * 32-bit:
 263  *
 264  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 265  */
 266 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 267 {
 268         unsigned long pgd_paddr;
 269         pmd_t *pmd_k;
 270         pte_t *pte_k;
 271
 272         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 273         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 274                 return -1;
 275
 276         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 277
 278         /*
 279          * Synchronize this task's top level page-table
 280          * with the 'reference' page table.
 281          *
 282          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 283          * an interrupt in the middle of a task switch..
 284          */
 285         pgd_paddr = read_cr3();
 286         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 287         if (!pmd_k)
 288                 return -1;
 289
 290         if (pmd_huge(*pmd_k))
 291                 return 0;
 292
 293         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 294         if (!pte_present(*pte_k))
 295                 return -1;
 296
 297         return 0;
 298 }
 299 NOKPROBE_SYMBOL(vmalloc_fault);
 300
 301 /*
 302  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 303  */
 304 static inline void
 305 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 306                  struct task_struct *tsk)
 307 {
 308 #ifdef CONFIG_VM86
 309         unsigned long bit;
 310
 311         if (!v8086_mode(regs) || !tsk->thread.vm86)
 312                 return;
 313
 314         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 315         if (bit < 32)
 316                 tsk->thread.vm86->screen_bitmap |= 1 << bit;
 317 #endif
 318 }
 319
 320 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
 321 {
 322         return pfn < max_low_pfn;
 323 }
 324
 325 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 326 {
 327         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 328         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
 329         pmd_t *pmd;
 330         pte_t *pte;
 331
 332 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 333         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
 334         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
 335                 goto out;
 336 #endif
 337         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
 338         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
 339
 340         /*
 341          * We must not directly access the pte in the highpte
 342          * case if the page table is located in highmem.
 343          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 344          * it's allocated already:
 345          */
 346         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 347                 goto out;
 348
 349         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 350         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
 351 out:
 352         printk("\n");
 353 }
 354
 355 #else /* CONFIG_X86_64: */
 356
 357 void vmalloc_sync_all(void)
 358 {
 359         sync_global_pgds(VMALLOC_START & PGDIR_MASK, VMALLOC_END, 0);
 360 }
 361
 362 /*
 363  * 64-bit:
 364  *
 365  *   Handle a fault on the vmalloc area
 366  */
 367 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 368 {
 369         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 370         pud_t *pud, *pud_ref;
 371         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 372         pte_t *pte, *pte_ref;
 373
 374         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 375         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 376                 return -1;
 377
 378         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 379
 380         /*
 381          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 382          * happen within a race in page table update. In the later
 383          * case just flush:
 384          */
 385         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 386         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 387         if (pgd_none(*pgd_ref))
 388                 return -1;
 389
 390         if (pgd_none(*pgd)) {
 391                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 392                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 393         } else {
 394                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 395         }
 396
 397         /*
 398          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 399          * are shared:
 400          */
 401
 402         pud = pud_offset(pgd, address);
 403         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 404         if (pud_none(*pud_ref))
 405                 return -1;
 406
 407         if (pud_none(*pud) || pud_pfn(*pud) != pud_pfn(*pud_ref))
 408                 BUG();
 409
 410         if (pud_huge(*pud))
 411                 return 0;
 412
 413         pmd = pmd_offset(pud, address);
 414         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 415         if (pmd_none(*pmd_ref))
 416                 return -1;
 417
 418         if (pmd_none(*pmd) || pmd_pfn(*pmd) != pmd_pfn(*pmd_ref))
 419                 BUG();
 420
 421         if (pmd_huge(*pmd))
 422                 return 0;
 423
 424         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 425         if (!pte_present(*pte_ref))
 426                 return -1;
 427
 428         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 429
 430         /*
 431          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 432          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 433          * that:
 434          */
 435         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 436                 BUG();
 437
 438         return 0;
 439 }
 440 NOKPROBE_SYMBOL(vmalloc_fault);
 441
 442 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
 443 static const char errata93_warning[] =
 444 KERN_ERR
 445 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 446 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 447 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 448 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 449 #endif
 450
 451 /*
 452  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 453  */
 454 static inline void
 455 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 456                  struct task_struct *tsk)
 457 {
 458 }
 459
 460 static int bad_address(void *p)
 461 {
 462         unsigned long dummy;
 463
 464         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 465 }
 466
 467 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 468 {
 469         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 470         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 471         pud_t *pud;
 472         pmd_t *pmd;
 473         pte_t *pte;
 474
 475         if (bad_address(pgd))
 476                 goto bad;
 477
 478         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 479
 480         if (!pgd_present(*pgd))
 481                 goto out;
 482
 483         pud = pud_offset(pgd, address);
 484         if (bad_address(pud))
 485                 goto bad;
 486
 487         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 488         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 489                 goto out;
 490
 491         pmd = pmd_offset(pud, address);
 492         if (bad_address(pmd))
 493                 goto bad;
 494
 495         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 496         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 497                 goto out;
 498
 499         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 500         if (bad_address(pte))
 501                 goto bad;
 502
 503         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 504 out:
 505         printk("\n");
 506         return;
 507 bad:
 508         printk("BAD\n");
 509 }
 510
 511 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 512
 513 /*
 514  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 515  *
 516  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 517  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 518  *
 519  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 520  *
 521  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 522  * Try to work around it here.
 523  *
 524  * Note we only handle faults in kernel here.
 525  * Does nothing on 32-bit.
 526  */
 527 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 528 {
 529 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_CPU_SUP_AMD)
 530         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD
 531             || boot_cpu_data.x86 != 0xf)
 532                 return 0;
 533
 534         if (address != regs->ip)
 535                 return 0;
 536
 537         if ((address >> 32) != 0)
 538                 return 0;
 539
 540         address |= 0xffffffffUL << 32;
 541         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 542             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 543                 printk_once(errata93_warning);
 544                 regs->ip = address;
 545                 return 1;
 546         }
 547 #endif
 548         return 0;
 549 }
 550
 551 /*
 552  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 553  * to illegal addresses >4GB.
 554  *
 555  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 556  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 557  * segment in LDT is compatibility mode.
 558  */
 559 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 560 {
 561 #ifdef CONFIG_X86_64
 562         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 563                 return 1;
 564 #endif
 565         return 0;
 566 }
 567
 568 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 569 {
 570 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 571         unsigned long nr;
 572
 573         /*
 574          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 575          */
 576         if (boot_cpu_has_bug(X86_BUG_F00F)) {
 577                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 578
 579                 if (nr == 6) {
 580                         do_invalid_op(regs, 0);
 581                         return 1;
 582                 }
 583         }
 584 #endif
 585         return 0;
 586 }
 587
 588 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 589 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 590 static const char smep_warning[] = KERN_CRIT
 591 "unable to execute userspace code (SMEP?) (uid: %d)\n";
 592
 593 static void
 594 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 595                 unsigned long address)
 596 {
 597         if (!oops_may_print())
 598                 return;
 599
 600         if (error_code & PF_INSTR) {
 601                 unsigned int level;
 602                 pgd_t *pgd;
 603                 pte_t *pte;
 604
 605                 pgd = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 606                 pgd += pgd_index(address);
 607
 608                 pte = lookup_address_in_pgd(pgd, address, &level);
 609
 610                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 611                         printk(nx_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 612                 if (pte && pte_present(*pte) && pte_exec(*pte) &&
 613                                 (pgd_flags(*pgd) & _PAGE_USER) &&
 614                                 (__read_cr4() & X86_CR4_SMEP))
 615                         printk(smep_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 616         }
 617
 618         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 619         if (address < PAGE_SIZE)
 620                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 621         else
 622                 printk(KERN_CONT "paging request");
 623
 624         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 625         printk(KERN_ALERT "IP:");
 626         printk_address(regs->ip);
 627
 628         dump_pagetable(address);
 629 }
 630
 631 static noinline void
 632 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 633             unsigned long address)
 634 {
 635         struct task_struct *tsk;
 636         unsigned long flags;
 637         int sig;
 638
 639         flags = oops_begin();
 640         tsk = current;
 641         sig = SIGKILL;
 642
 643         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 644                tsk->comm, address);
 645         dump_pagetable(address);
 646
 647         tsk->thread.cr2         = address;
 648         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 649         tsk->thread.error_code  = error_code;
 650
 651         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 652                 sig = 0;
 653
 654         oops_end(flags, regs, sig);
 655 }
 656
 657 static noinline void
 658 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 659            unsigned long address, int signal, int si_code)
 660 {
 661         struct task_struct *tsk = current;
 662         unsigned long flags;
 663         int sig;
 664
 665         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 666         if (fixup_exception(regs)) {
 667                 /*
 668                  * Any interrupt that takes a fault gets the fixup. This makes
 669                  * the below recursive fault logic only apply to a faults from
 670                  * task context.
 671                  */
 672                 if (in_interrupt())
 673                         return;
 674
 675                 /*
 676                  * Per the above we're !in_interrupt(), aka. task context.
 677                  *
 678                  * In this case we need to make sure we're not recursively
 679                  * faulting through the emulate_vsyscall() logic.
 680                  */
 681                 if (current_thread_info()->sig_on_uaccess_error && signal) {
 682                         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_PF;
 683                         tsk->thread.error_code = error_code | PF_USER;
 684                         tsk->thread.cr2 = address;
 685
 686                         /* XXX: hwpoison faults will set the wrong code. */
 687                         force_sig_info_fault(signal, si_code, address, tsk, 0);
 688                 }
 689
 690                 /*
 691                  * Barring that, we can do the fixup and be happy.
 692                  */
 693                 return;
 694         }
 695
 696         /*
 697          * 32-bit:
 698          *
 699          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 700          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 701          *   handled it.
 702          *
 703          * 64-bit:
 704          *
 705          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 706          */
 707         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 708                 return;
 709
 710         if (is_errata93(regs, address))
 711                 return;
 712
 713         /*
 714          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 715          * terminate things with extreme prejudice:
 716          */
 717         flags = oops_begin();
 718
 719         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 720
 721         if (task_stack_end_corrupted(tsk))
 722                 printk(KERN_EMERG "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 723
 724         tsk->thread.cr2         = address;
 725         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 726         tsk->thread.error_code  = error_code;
 727
 728         sig = SIGKILL;
 729         if (__die("Oops", regs, error_code))
 730                 sig = 0;
 731
 732         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 733         printk(KERN_DEFAULT "CR2: %016lx\n", address);
 734
 735         oops_end(flags, regs, sig);
 736 }
 737
 738 /*
 739  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 740  * sysctl is set:
 741  */
 742 static inline void
 743 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 744                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 745 {
 746         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 747                 return;
 748
 749         if (!printk_ratelimit())
 750                 return;
 751
 752         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 753                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 754                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 755                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 756
 757         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 758
 759         printk(KERN_CONT "\n");
 760 }
 761
 762 static void
 763 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 764                        unsigned long address, int si_code)
 765 {
 766         struct task_struct *tsk = current;
 767
 768         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 769         if (error_code & PF_USER) {
 770                 /*
 771                  * It's possible to have interrupts off here:
 772                  */
 773                 local_irq_enable();
 774
 775                 /*
 776                  * Valid to do another page fault here because this one came
 777                  * from user space:
 778                  */
 779                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 780                         return;
 781
 782                 if (is_errata100(regs, address))
 783                         return;
 784
 785 #ifdef CONFIG_X86_64
 786                 /*
 787                  * Instruction fetch faults in the vsyscall page might need
 788                  * emulation.
 789                  */
 790                 if (unlikely((error_code & PF_INSTR) &&
 791                              ((address & ~0xfff) == VSYSCALL_ADDR))) {
 792                         if (emulate_vsyscall(regs, address))
 793                                 return;
 794                 }
 795 #endif
 796                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 797                 if (address >= TASK_SIZE)
 798                         error_code |= PF_PROT;
 799
 800                 if (likely(show_unhandled_signals))
 801                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 802
 803                 tsk->thread.cr2         = address;
 804                 tsk->thread.error_code  = error_code;
 805                 tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 806
 807                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
 808
 809                 return;
 810         }
 811
 812         if (is_f00f_bug(regs, address))
 813                 return;
 814
 815         no_context(regs, error_code, address, SIGSEGV, si_code);
 816 }
 817
 818 static noinline void
 819 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 820                      unsigned long address)
 821 {
 822         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 823 }
 824
 825 static void
 826 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 827            unsigned long address, int si_code)
 828 {
 829         struct mm_struct *mm = current->mm;
 830
 831         /*
 832          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 833          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 834          */
 835         up_read(&mm->mmap_sem);
 836
 837         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 838 }
 839
 840 static noinline void
 841 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 842 {
 843         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 844 }
 845
 846 static noinline void
 847 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 848                       unsigned long address)
 849 {
 850         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 851 }
 852
 853 static void
 854 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 855           unsigned int fault)
 856 {
 857         struct task_struct *tsk = current;
 858         int code = BUS_ADRERR;
 859
 860         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 861         if (!(error_code & PF_USER)) {
 862                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
 863                 return;
 864         }
 865
 866         /* User-space => ok to do another page fault: */
 867         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 868                 return;
 869
 870         tsk->thread.cr2         = address;
 871         tsk->thread.error_code  = error_code;
 872         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 873
 874 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 875         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 876                 printk(KERN_ERR
 877         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 878                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 879                 code = BUS_MCEERR_AR;
 880         }
 881 #endif
 882         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
 883 }
 884
 885 static noinline void
 886 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 887                unsigned long address, unsigned int fault)
 888 {
 889         if (fatal_signal_pending(current) && !(error_code & PF_USER)) {
 890                 no_context(regs, error_code, address, 0, 0);
 891                 return;
 892         }
 893
 894         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 895                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 896                 if (!(error_code & PF_USER)) {
 897                         no_context(regs, error_code, address,
 898                                    SIGSEGV, SEGV_MAPERR);
 899                         return;
 900                 }
 901
 902                 /*
 903                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the
 904                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we got
 905                  * oom-killed):
 906                  */
 907                 pagefault_out_of_memory();
 908         } else {
 909                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 910                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 911                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 912                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
 913                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
 914                 else
 915                         BUG();
 916         }
 917 }
 918
 919 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 920 {
 921         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 922                 return 0;
 923
 924         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 925                 return 0;
 926
 927         return 1;
 928 }
 929
 930 /*
 931  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 932  *
 933  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 934  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 935  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 936  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 937  * on other processors.
 938  *
 939  * Spurious faults may only occur if the TLB contains an entry with
 940  * fewer permission than the page table entry.  Non-present (P = 0)
 941  * and reserved bit (R = 1) faults are never spurious.
 942  *
 943  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 944  * increasing the permissions on a page.
 945  *
 946  * Returns non-zero if a spurious fault was handled, zero otherwise.
 947  *
 948  * See Intel Developer's Manual Vol 3 Section 4.10.4.3, bullet 3
 949  * (Optional Invalidation).
 950  */
 951 static noinline int
 952 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 953 {
 954         pgd_t *pgd;
 955         pud_t *pud;
 956         pmd_t *pmd;
 957         pte_t *pte;
 958         int ret;
 959
 960         /*
 961          * Only writes to RO or instruction fetches from NX may cause
 962          * spurious faults.
 963          *
 964          * These could be from user or supervisor accesses but the TLB
 965          * is only lazily flushed after a kernel mapping protection
 966          * change, so user accesses are not expected to cause spurious
 967          * faults.
 968          */
 969         if (error_code != (PF_WRITE | PF_PROT)
 970             && error_code != (PF_INSTR | PF_PROT))
 971                 return 0;
 972
 973         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 974         if (!pgd_present(*pgd))
 975                 return 0;
 976
 977         pud = pud_offset(pgd, address);
 978         if (!pud_present(*pud))
 979                 return 0;
 980
 981         if (pud_large(*pud))
 982                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 983
 984         pmd = pmd_offset(pud, address);
 985         if (!pmd_present(*pmd))
 986                 return 0;
 987
 988         if (pmd_large(*pmd))
 989                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 990
 991         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 992         if (!pte_present(*pte))
 993                 return 0;
 994
 995         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 996         if (!ret)
 997                 return 0;
 998
 999         /*
1000          * Make sure we have permissions in PMD.
1001          * If not, then there's a bug in the page tables:
1002          */
1003         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
1004         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
1005
1006         return ret;
1007 }
1008 NOKPROBE_SYMBOL(spurious_fault);
1009
1010 int show_unhandled_signals = 1;
1011
1012 static inline int
1013 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
1014 {
1015         if (error_code & PF_WRITE) {
1016                 /* write, present and write, not present: */
1017                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
1018                         return 1;
1019                 return 0;
1020         }
1021
1022         /* read, present: */
1023         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
1024                 return 1;
1025
1026         /* read, not present: */
1027         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
1028                 return 1;
1029
1030         return 0;
1031 }
1032
1033 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
1034 {
1035         return address >= TASK_SIZE_MAX;
1036 }
1037
1038 static inline bool smap_violation(int error_code, struct pt_regs *regs)
1039 {
1040         if (!IS_ENABLED(CONFIG_X86_SMAP))
1041                 return false;
1042
1043         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_SMAP))
1044                 return false;
1045
1046         if (error_code & PF_USER)
1047                 return false;
1048
1049         if (!user_mode(regs) && (regs->flags & X86_EFLAGS_AC))
1050                 return false;
1051
1052         return true;
1053 }
1054
1055 /*
1056  * This routine handles page faults.  It determines the address,
1057  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
1058  * routines.
1059  *
1060  * This function must have noinline because both callers
1061  * {,trace_}do_page_fault() have notrace on. Having this an actual function
1062  * guarantees there's a function trace entry.
1063  */
1064 static noinline void
1065 __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
1066                 unsigned long address)
1067 {
1068         struct vm_area_struct *vma;
1069         struct task_struct *tsk;
1070         struct mm_struct *mm;
1071         int fault, major = 0;
1072         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1073
1074         tsk = current;
1075         mm = tsk->mm;
1076
1077         /*
1078          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
1079          * both a tracked kernel page and a userspace page.
1080          */
1081         if (kmemcheck_active(regs))
1082                 kmemcheck_hide(regs);
1083         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1084
1085         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1086                 return;
1087
1088         /*
1089          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1090          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1091          *
1092          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1093          * be in an interrupt or a critical region, and should
1094          * only copy the information from the master page table,
1095          * nothing more.
1096          *
1097          * This verifies that the fault happens in kernel space
1098          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1099          * protection error (error_code & 9) == 0.
1100          */
1101         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1102                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1103                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1104                                 return;
1105
1106                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1107                                 return;
1108                 }
1109
1110                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1111                 if (spurious_fault(error_code, address))
1112                         return;
1113
1114                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1115                 if (kprobes_fault(regs))
1116                         return;
1117                 /*
1118                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1119                  * fault we could otherwise deadlock:
1120                  */
1121                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1122
1123                 return;
1124         }
1125
1126         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1127         if (unlikely(kprobes_fault(regs)))
1128                 return;
1129
1130         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1131                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1132
1133         if (unlikely(smap_violation(error_code, regs))) {
1134                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1135                 return;
1136         }
1137
1138         /*
1139          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1140          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
1141          */
1142         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
1143                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1144                 return;
1145         }
1146
1147         /*
1148          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1149          * vmalloc fault has been handled.
1150          *
1151          * User-mode registers count as a user access even for any
1152          * potential system fault or CPU buglet:
1153          */
1154         if (user_mode(regs)) {
1155                 local_irq_enable();
1156                 error_code |= PF_USER;
1157                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
1158         } else {
1159                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1160                         local_irq_enable();
1161         }
1162
1163         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1164
1165         if (error_code & PF_WRITE)
1166                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
1167
1168         /*
1169          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1170          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1171          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1172          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1173          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1174          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1175          * references user space from well defined areas of code, which are
1176          * listed in the exceptions table.
1177          *
1178          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1179          * the source reference check when there is a possibility of a
1180          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1181          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1182          * space check, thus avoiding the deadlock:
1183          */
1184         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1185                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1186                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1187                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1188                         return;
1189                 }
1190 retry:
1191                 down_read(&mm->mmap_sem);
1192         } else {
1193                 /*
1194                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1195                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1196                  * down_read():
1197                  */
1198                 might_sleep();
1199         }
1200
1201         vma = find_vma(mm, address);
1202         if (unlikely(!vma)) {
1203                 bad_area(regs, error_code, address);
1204                 return;
1205         }
1206         if (likely(vma->vm_start <= address))
1207                 goto good_area;
1208         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1209                 bad_area(regs, error_code, address);
1210                 return;
1211         }
1212         if (error_code & PF_USER) {
1213                 /*
1214                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1215                  * The large cushion allows instructions like enter
1216                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1217                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1218                  */
1219                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1220                         bad_area(regs, error_code, address);
1221                         return;
1222                 }
1223         }
1224         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1225                 bad_area(regs, error_code, address);
1226                 return;
1227         }
1228
1229         /*
1230          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1231          * we can handle it..
1232          */
1233 good_area:
1234         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1235                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1236                 return;
1237         }
1238
1239         /*
1240          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1241          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1242          * the fault.  Since we never set FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT, if
1243          * we get VM_FAULT_RETRY back, the mmap_sem has been unlocked.
1244          */
1245         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1246         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
1247
1248         /*
1249          * If we need to retry the mmap_sem has already been released,
1250          * and if there is a fatal signal pending there is no guarantee
1251          * that we made any progress. Handle this case first.
1252          */
1253         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
1254                 /* Retry at most once */
1255                 if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1256                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1257                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1258                         if (!fatal_signal_pending(tsk))
1259                                 goto retry;
1260                 }
1261
1262                 /* User mode? Just return to handle the fatal exception */
1263                 if (flags & FAULT_FLAG_USER)
1264                         return;
1265
1266                 /* Not returning to user mode? Handle exceptions or die: */
1267                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
1268                 return;
1269         }
1270
1271         up_read(&mm->mmap_sem);
1272         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1273                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1274                 return;
1275         }
1276
1277         /*
1278          * Major/minor page fault accounting. If any of the events
1279          * returned VM_FAULT_MAJOR, we account it as a major fault.
1280          */
1281         if (major) {
1282                 tsk->maj_flt++;
1283                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
1284         } else {
1285                 tsk->min_flt++;
1286                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
1287         }
1288
1289         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1290 }
1291 NOKPROBE_SYMBOL(__do_page_fault);
1292
1293 dotraplinkage void notrace
1294 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1295 {
1296         unsigned long address = read_cr2(); /* Get the faulting address */
1297         enum ctx_state prev_state;
1298
1299         /*
1300          * We must have this function tagged with __kprobes, notrace and call
1301          * read_cr2() before calling anything else. To avoid calling any kind
1302          * of tracing machinery before we've observed the CR2 value.
1303          *
1304          * exception_{enter,exit}() contain all sorts of tracepoints.
1305          */
1306
1307         prev_state = exception_enter();
1308         __do_page_fault(regs, error_code, address);
1309         exception_exit(prev_state);
1310 }
1311 NOKPROBE_SYMBOL(do_page_fault);
1312
1313 #ifdef CONFIG_TRACING
1314 static nokprobe_inline void
1315 trace_page_fault_entries(unsigned long address, struct pt_regs *regs,
1316                          unsigned long error_code)
1317 {
1318         if (user_mode(regs))
1319                 trace_page_fault_user(address, regs, error_code);
1320         else
1321                 trace_page_fault_kernel(address, regs, error_code);
1322 }
1323
1324 dotraplinkage void notrace
1325 trace_do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1326 {
1327         /*
1328          * The exception_enter and tracepoint processing could
1329          * trigger another page faults (user space callchain
1330          * reading) and destroy the original cr2 value, so read
1331          * the faulting address now.
1332          */
1333         unsigned long address = read_cr2();
1334         enum ctx_state prev_state;
1335
1336         prev_state = exception_enter();
1337         trace_page_fault_entries(address, regs, error_code);
1338         __do_page_fault(regs, error_code, address);
1339         exception_exit(prev_state);
1340 }
1341 NOKPROBE_SYMBOL(trace_do_page_fault);
1342 #endif /* CONFIG_TRACING */