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
 220         if (pmd_present(*pmd) != pmd_present(*pmd_k))
 221                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 222
 223         if (!pmd_present(*pmd_k))
 224                 return NULL;
 225         else
 226                 BUG_ON(pmd_pfn(*pmd) != pmd_pfn(*pmd_k));
 227
 228         return pmd_k;
 229 }
 230
 231 static void vmalloc_sync(void)
 232 {
 233         unsigned long address;
 234
 235         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 236                 return;
 237
 238         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 239              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 240              address += PMD_SIZE) {
 241                 struct page *page;
 242
 243                 spin_lock(&pgd_lock);
 244                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 245                         spinlock_t *pgt_lock;
 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                         vmalloc_sync_one(page_address(page), address);
 252                         spin_unlock(pgt_lock);
 253                 }
 254                 spin_unlock(&pgd_lock);
 255         }
 256 }
 257
 258 void vmalloc_sync_mappings(void)
 259 {
 260         vmalloc_sync();
 261 }
 262
 263 void vmalloc_sync_unmappings(void)
 264 {
 265         vmalloc_sync();
 266 }
 267
 268 /*
 269  * 32-bit:
 270  *
 271  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 272  */
 273 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 274 {
 275         unsigned long pgd_paddr;
 276         pmd_t *pmd_k;
 277         pte_t *pte_k;
 278
 279         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 280         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 281                 return -1;
 282
 283         /*
 284          * Synchronize this task's top level page-table
 285          * with the 'reference' page table.
 286          *
 287          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 288          * an interrupt in the middle of a task switch..
 289          */
 290         pgd_paddr = read_cr3();
 291         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 292         if (!pmd_k)
 293                 return -1;
 294
 295         if (pmd_large(*pmd_k))
 296                 return 0;
 297
 298         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 299         if (!pte_present(*pte_k))
 300                 return -1;
 301
 302         return 0;
 303 }
 304 NOKPROBE_SYMBOL(vmalloc_fault);
 305
 306 /*
 307  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 308  */
 309 static inline void
 310 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 311                  struct task_struct *tsk)
 312 {
 313 #ifdef CONFIG_VM86
 314         unsigned long bit;
 315
 316         if (!v8086_mode(regs) || !tsk->thread.vm86)
 317                 return;
 318
 319         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 320         if (bit < 32)
 321                 tsk->thread.vm86->screen_bitmap |= 1 << bit;
 322 #endif
 323 }
 324
 325 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
 326 {
 327         return pfn < max_low_pfn;
 328 }
 329
 330 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 331 {
 332         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 333         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
 334         pmd_t *pmd;
 335         pte_t *pte;
 336
 337 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 338         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
 339         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
 340                 goto out;
 341 #endif
 342         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
 343         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
 344
 345         /*
 346          * We must not directly access the pte in the highpte
 347          * case if the page table is located in highmem.
 348          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 349          * it's allocated already:
 350          */
 351         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 352                 goto out;
 353
 354         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 355         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
 356 out:
 357         printk("\n");
 358 }
 359
 360 #else /* CONFIG_X86_64: */
 361
 362 void vmalloc_sync_mappings(void)
 363 {
 364         /*
 365          * 64-bit mappings might allocate new p4d/pud pages
 366          * that need to be propagated to all tasks' PGDs.
 367          */
 368         sync_global_pgds(VMALLOC_START & PGDIR_MASK, VMALLOC_END, 0);
 369 }
 370
 371 void vmalloc_sync_unmappings(void)
 372 {
 373         /*
 374          * Unmappings never allocate or free p4d/pud pages.
 375          * No work is required here.
 376          */
 377 }
 378
 379 /*
 380  * 64-bit:
 381  *
 382  *   Handle a fault on the vmalloc area
 383  */
 384 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 385 {
 386         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 387         pud_t *pud, *pud_ref;
 388         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 389         pte_t *pte, *pte_ref;
 390
 391         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 392         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 393                 return -1;
 394
 395         /*
 396          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 397          * happen within a race in page table update. In the later
 398          * case just flush:
 399          */
 400         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 401         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 402         if (pgd_none(*pgd_ref))
 403                 return -1;
 404
 405         if (pgd_none(*pgd)) {
 406                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 407                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 408         } else {
 409                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 410         }
 411
 412         /*
 413          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 414          * are shared:
 415          */
 416
 417         pud = pud_offset(pgd, address);
 418         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 419         if (pud_none(*pud_ref))
 420                 return -1;
 421
 422         if (pud_none(*pud) || pud_pfn(*pud) != pud_pfn(*pud_ref))
 423                 BUG();
 424
 425         if (pud_large(*pud))
 426                 return 0;
 427
 428         pmd = pmd_offset(pud, address);
 429         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 430         if (pmd_none(*pmd_ref))
 431                 return -1;
 432
 433         if (pmd_none(*pmd) || pmd_pfn(*pmd) != pmd_pfn(*pmd_ref))
 434                 BUG();
 435
 436         if (pmd_large(*pmd))
 437                 return 0;
 438
 439         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 440         if (!pte_present(*pte_ref))
 441                 return -1;
 442
 443         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 444
 445         /*
 446          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 447          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 448          * that:
 449          */
 450         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 451                 BUG();
 452
 453         return 0;
 454 }
 455 NOKPROBE_SYMBOL(vmalloc_fault);
 456
 457 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
 458 static const char errata93_warning[] =
 459 KERN_ERR
 460 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 461 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 462 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 463 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 464 #endif
 465
 466 /*
 467  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 468  */
 469 static inline void
 470 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 471                  struct task_struct *tsk)
 472 {
 473 }
 474
 475 static int bad_address(void *p)
 476 {
 477         unsigned long dummy;
 478
 479         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 480 }
 481
 482 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 483 {
 484         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 485         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 486         pud_t *pud;
 487         pmd_t *pmd;
 488         pte_t *pte;
 489
 490         if (bad_address(pgd))
 491                 goto bad;
 492
 493         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 494
 495         if (!pgd_present(*pgd))
 496                 goto out;
 497
 498         pud = pud_offset(pgd, address);
 499         if (bad_address(pud))
 500                 goto bad;
 501
 502         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 503         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 504                 goto out;
 505
 506         pmd = pmd_offset(pud, address);
 507         if (bad_address(pmd))
 508                 goto bad;
 509
 510         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 511         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 512                 goto out;
 513
 514         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 515         if (bad_address(pte))
 516                 goto bad;
 517
 518         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 519 out:
 520         printk("\n");
 521         return;
 522 bad:
 523         printk("BAD\n");
 524 }
 525
 526 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 527
 528 /*
 529  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 530  *
 531  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 532  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 533  *
 534  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 535  *
 536  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 537  * Try to work around it here.
 538  *
 539  * Note we only handle faults in kernel here.
 540  * Does nothing on 32-bit.
 541  */
 542 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 543 {
 544 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_CPU_SUP_AMD)
 545         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD
 546             || boot_cpu_data.x86 != 0xf)
 547                 return 0;
 548
 549         if (address != regs->ip)
 550                 return 0;
 551
 552         if ((address >> 32) != 0)
 553                 return 0;
 554
 555         address |= 0xffffffffUL << 32;
 556         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 557             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 558                 printk_once(errata93_warning);
 559                 regs->ip = address;
 560                 return 1;
 561         }
 562 #endif
 563         return 0;
 564 }
 565
 566 /*
 567  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 568  * to illegal addresses >4GB.
 569  *
 570  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 571  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 572  * segment in LDT is compatibility mode.
 573  */
 574 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 575 {
 576 #ifdef CONFIG_X86_64
 577         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 578                 return 1;
 579 #endif
 580         return 0;
 581 }
 582
 583 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 584 {
 585 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 586         unsigned long nr;
 587
 588         /*
 589          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 590          */
 591         if (boot_cpu_has_bug(X86_BUG_F00F)) {
 592                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 593
 594                 if (nr == 6) {
 595                         do_invalid_op(regs, 0);
 596                         return 1;
 597                 }
 598         }
 599 #endif
 600         return 0;
 601 }
 602
 603 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 604 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 605 static const char smep_warning[] = KERN_CRIT
 606 "unable to execute userspace code (SMEP?) (uid: %d)\n";
 607
 608 static void
 609 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 610                 unsigned long address)
 611 {
 612         if (!oops_may_print())
 613                 return;
 614
 615         if (error_code & PF_INSTR) {
 616                 unsigned int level;
 617                 pgd_t *pgd;
 618                 pte_t *pte;
 619
 620                 pgd = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 621                 pgd += pgd_index(address);
 622
 623                 pte = lookup_address_in_pgd(pgd, address, &level);
 624
 625                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 626                         printk(nx_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 627                 if (pte && pte_present(*pte) && pte_exec(*pte) &&
 628                                 (pgd_flags(*pgd) & _PAGE_USER) &&
 629                                 (__read_cr4() & X86_CR4_SMEP))
 630                         printk(smep_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 631         }
 632
 633         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 634         if (address < PAGE_SIZE)
 635                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 636         else
 637                 printk(KERN_CONT "paging request");
 638
 639         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 640         printk(KERN_ALERT "IP:");
 641         printk_address(regs->ip);
 642
 643         dump_pagetable(address);
 644 }
 645
 646 static noinline void
 647 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 648             unsigned long address)
 649 {
 650         struct task_struct *tsk;
 651         unsigned long flags;
 652         int sig;
 653
 654         flags = oops_begin();
 655         tsk = current;
 656         sig = SIGKILL;
 657
 658         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 659                tsk->comm, address);
 660         dump_pagetable(address);
 661
 662         tsk->thread.cr2         = address;
 663         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 664         tsk->thread.error_code  = error_code;
 665
 666         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 667                 sig = 0;
 668
 669         oops_end(flags, regs, sig);
 670 }
 671
 672 static noinline void
 673 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 674            unsigned long address, int signal, int si_code)
 675 {
 676         struct task_struct *tsk = current;
 677         unsigned long flags;
 678         int sig;
 679
 680         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 681         if (fixup_exception(regs)) {
 682                 /*
 683                  * Any interrupt that takes a fault gets the fixup. This makes
 684                  * the below recursive fault logic only apply to a faults from
 685                  * task context.
 686                  */
 687                 if (in_interrupt())
 688                         return;
 689
 690                 /*
 691                  * Per the above we're !in_interrupt(), aka. task context.
 692                  *
 693                  * In this case we need to make sure we're not recursively
 694                  * faulting through the emulate_vsyscall() logic.
 695                  */
 696                 if (current_thread_info()->sig_on_uaccess_error && signal) {
 697                         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_PF;
 698                         tsk->thread.error_code = error_code | PF_USER;
 699                         tsk->thread.cr2 = address;
 700
 701                         /* XXX: hwpoison faults will set the wrong code. */
 702                         force_sig_info_fault(signal, si_code, address, tsk, 0);
 703                 }
 704
 705                 /*
 706                  * Barring that, we can do the fixup and be happy.
 707                  */
 708                 return;
 709         }
 710
 711         /*
 712          * 32-bit:
 713          *
 714          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 715          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 716          *   handled it.
 717          *
 718          * 64-bit:
 719          *
 720          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 721          */
 722         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 723                 return;
 724
 725         if (is_errata93(regs, address))
 726                 return;
 727
 728         /*
 729          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 730          * terminate things with extreme prejudice:
 731          */
 732         flags = oops_begin();
 733
 734         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 735
 736         if (task_stack_end_corrupted(tsk))
 737                 printk(KERN_EMERG "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 738
 739         tsk->thread.cr2         = address;
 740         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 741         tsk->thread.error_code  = error_code;
 742
 743         sig = SIGKILL;
 744         if (__die("Oops", regs, error_code))
 745                 sig = 0;
 746
 747         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 748         printk(KERN_DEFAULT "CR2: %016lx\n", address);
 749
 750         oops_end(flags, regs, sig);
 751 }
 752
 753 /*
 754  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 755  * sysctl is set:
 756  */
 757 static inline void
 758 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 759                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 760 {
 761         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 762                 return;
 763
 764         if (!printk_ratelimit())
 765                 return;
 766
 767         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 768                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 769                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 770                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 771
 772         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 773
 774         printk(KERN_CONT "\n");
 775 }
 776
 777 static void
 778 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 779                        unsigned long address, int si_code)
 780 {
 781         struct task_struct *tsk = current;
 782
 783         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 784         if (error_code & PF_USER) {
 785                 /*
 786                  * It's possible to have interrupts off here:
 787                  */
 788                 local_irq_enable();
 789
 790                 /*
 791                  * Valid to do another page fault here because this one came
 792                  * from user space:
 793                  */
 794                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 795                         return;
 796
 797                 if (is_errata100(regs, address))
 798                         return;
 799
 800 #ifdef CONFIG_X86_64
 801                 /*
 802                  * Instruction fetch faults in the vsyscall page might need
 803                  * emulation.
 804                  */
 805                 if (unlikely((error_code & PF_INSTR) &&
 806                              ((address & ~0xfff) == VSYSCALL_ADDR))) {
 807                         if (emulate_vsyscall(regs, address))
 808                                 return;
 809                 }
 810 #endif
 811                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 812                 if (address >= TASK_SIZE)
 813                         error_code |= PF_PROT;
 814
 815                 if (likely(show_unhandled_signals))
 816                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 817
 818                 tsk->thread.cr2         = address;
 819                 tsk->thread.error_code  = error_code;
 820                 tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 821
 822                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
 823
 824                 return;
 825         }
 826
 827         if (is_f00f_bug(regs, address))
 828                 return;
 829
 830         no_context(regs, error_code, address, SIGSEGV, si_code);
 831 }
 832
 833 static noinline void
 834 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 835                      unsigned long address)
 836 {
 837         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 838 }
 839
 840 static void
 841 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 842            unsigned long address, int si_code)
 843 {
 844         struct mm_struct *mm = current->mm;
 845
 846         /*
 847          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 848          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 849          */
 850         up_read(&mm->mmap_sem);
 851
 852         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 853 }
 854
 855 static noinline void
 856 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 857 {
 858         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 859 }
 860
 861 static noinline void
 862 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 863                       unsigned long address)
 864 {
 865         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 866 }
 867
 868 static void
 869 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 870           unsigned int fault)
 871 {
 872         struct task_struct *tsk = current;
 873         int code = BUS_ADRERR;
 874
 875         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 876         if (!(error_code & PF_USER)) {
 877                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
 878                 return;
 879         }
 880
 881         /* User-space => ok to do another page fault: */
 882         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 883                 return;
 884
 885         tsk->thread.cr2         = address;
 886         tsk->thread.error_code  = error_code;
 887         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 888
 889 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 890         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 891                 printk(KERN_ERR
 892         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 893                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 894                 code = BUS_MCEERR_AR;
 895         }
 896 #endif
 897         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
 898 }
 899
 900 static noinline void
 901 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 902                unsigned long address, unsigned int fault)
 903 {
 904         if (fatal_signal_pending(current) && !(error_code & PF_USER)) {
 905                 no_context(regs, error_code, address, 0, 0);
 906                 return;
 907         }
 908
 909         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 910                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 911                 if (!(error_code & PF_USER)) {
 912                         no_context(regs, error_code, address,
 913                                    SIGSEGV, SEGV_MAPERR);
 914                         return;
 915                 }
 916
 917                 /*
 918                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the
 919                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we got
 920                  * oom-killed):
 921                  */
 922                 pagefault_out_of_memory();
 923         } else {
 924                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 925                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 926                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 927                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
 928                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
 929                 else
 930                         BUG();
 931         }
 932 }
 933
 934 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 935 {
 936         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 937                 return 0;
 938
 939         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 940                 return 0;
 941
 942         return 1;
 943 }
 944
 945 /*
 946  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 947  *
 948  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 949  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 950  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 951  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 952  * on other processors.
 953  *
 954  * Spurious faults may only occur if the TLB contains an entry with
 955  * fewer permission than the page table entry.  Non-present (P = 0)
 956  * and reserved bit (R = 1) faults are never spurious.
 957  *
 958  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 959  * increasing the permissions on a page.
 960  *
 961  * Returns non-zero if a spurious fault was handled, zero otherwise.
 962  *
 963  * See Intel Developer's Manual Vol 3 Section 4.10.4.3, bullet 3
 964  * (Optional Invalidation).
 965  */
 966 static noinline int
 967 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 968 {
 969         pgd_t *pgd;
 970         pud_t *pud;
 971         pmd_t *pmd;
 972         pte_t *pte;
 973         int ret;
 974
 975         /*
 976          * Only writes to RO or instruction fetches from NX may cause
 977          * spurious faults.
 978          *
 979          * These could be from user or supervisor accesses but the TLB
 980          * is only lazily flushed after a kernel mapping protection
 981          * change, so user accesses are not expected to cause spurious
 982          * faults.
 983          */
 984         if (error_code != (PF_WRITE | PF_PROT)
 985             && error_code != (PF_INSTR | PF_PROT))
 986                 return 0;
 987
 988         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 989         if (!pgd_present(*pgd))
 990                 return 0;
 991
 992         pud = pud_offset(pgd, address);
 993         if (!pud_present(*pud))
 994                 return 0;
 995
 996         if (pud_large(*pud))
 997                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 998
 999         pmd = pmd_offset(pud, address);
1000         if (!pmd_present(*pmd))
1001                 return 0;
1002
1003         if (pmd_large(*pmd))
1004                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
1005
1006         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
1007         if (!pte_present(*pte))
1008                 return 0;
1009
1010         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
1011         if (!ret)
1012                 return 0;
1013
1014         /*
1015          * Make sure we have permissions in PMD.
1016          * If not, then there's a bug in the page tables:
1017          */
1018         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
1019         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
1020
1021         return ret;
1022 }
1023 NOKPROBE_SYMBOL(spurious_fault);
1024
1025 int show_unhandled_signals = 1;
1026
1027 static inline int
1028 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
1029 {
1030         if (error_code & PF_WRITE) {
1031                 /* write, present and write, not present: */
1032                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
1033                         return 1;
1034                 return 0;
1035         }
1036
1037         /* read, present: */
1038         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
1039                 return 1;
1040
1041         /* read, not present: */
1042         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
1043                 return 1;
1044
1045         return 0;
1046 }
1047
1048 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
1049 {
1050         return address >= TASK_SIZE_MAX;
1051 }
1052
1053 static inline bool smap_violation(int error_code, struct pt_regs *regs)
1054 {
1055         if (!IS_ENABLED(CONFIG_X86_SMAP))
1056                 return false;
1057
1058         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_SMAP))
1059                 return false;
1060
1061         if (error_code & PF_USER)
1062                 return false;
1063
1064         if (!user_mode(regs) && (regs->flags & X86_EFLAGS_AC))
1065                 return false;
1066
1067         return true;
1068 }
1069
1070 /*
1071  * This routine handles page faults.  It determines the address,
1072  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
1073  * routines.
1074  *
1075  * This function must have noinline because both callers
1076  * {,trace_}do_page_fault() have notrace on. Having this an actual function
1077  * guarantees there's a function trace entry.
1078  */
1079 static noinline void
1080 __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
1081                 unsigned long address)
1082 {
1083         struct vm_area_struct *vma;
1084         struct task_struct *tsk;
1085         struct mm_struct *mm;
1086         int fault, major = 0;
1087         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1088
1089         tsk = current;
1090         mm = tsk->mm;
1091
1092         /*
1093          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
1094          * both a tracked kernel page and a userspace page.
1095          */
1096         if (kmemcheck_active(regs))
1097                 kmemcheck_hide(regs);
1098         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1099
1100         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1101                 return;
1102
1103         /*
1104          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1105          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1106          *
1107          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1108          * be in an interrupt or a critical region, and should
1109          * only copy the information from the master page table,
1110          * nothing more.
1111          *
1112          * This verifies that the fault happens in kernel space
1113          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1114          * protection error (error_code & 9) == 0.
1115          */
1116         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1117                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1118                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1119                                 return;
1120
1121                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1122                                 return;
1123                 }
1124
1125                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1126                 if (spurious_fault(error_code, address))
1127                         return;
1128
1129                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1130                 if (kprobes_fault(regs))
1131                         return;
1132                 /*
1133                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1134                  * fault we could otherwise deadlock:
1135                  */
1136                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1137
1138                 return;
1139         }
1140
1141         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1142         if (unlikely(kprobes_fault(regs)))
1143                 return;
1144
1145         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1146                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1147
1148         if (unlikely(smap_violation(error_code, regs))) {
1149                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1150                 return;
1151         }
1152
1153         /*
1154          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1155          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
1156          */
1157         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
1158                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1159                 return;
1160         }
1161
1162         /*
1163          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1164          * vmalloc fault has been handled.
1165          *
1166          * User-mode registers count as a user access even for any
1167          * potential system fault or CPU buglet:
1168          */
1169         if (user_mode(regs)) {
1170                 local_irq_enable();
1171                 error_code |= PF_USER;
1172                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
1173         } else {
1174                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1175                         local_irq_enable();
1176         }
1177
1178         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1179
1180         if (error_code & PF_WRITE)
1181                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
1182
1183         /*
1184          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1185          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1186          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1187          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1188          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1189          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1190          * references user space from well defined areas of code, which are
1191          * listed in the exceptions table.
1192          *
1193          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1194          * the source reference check when there is a possibility of a
1195          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1196          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1197          * space check, thus avoiding the deadlock:
1198          */
1199         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1200                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1201                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1202                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1203                         return;
1204                 }
1205 retry:
1206                 down_read(&mm->mmap_sem);
1207         } else {
1208                 /*
1209                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1210                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1211                  * down_read():
1212                  */
1213                 might_sleep();
1214         }
1215
1216         vma = find_vma(mm, address);
1217         if (unlikely(!vma)) {
1218                 bad_area(regs, error_code, address);
1219                 return;
1220         }
1221         if (likely(vma->vm_start <= address))
1222                 goto good_area;
1223         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1224                 bad_area(regs, error_code, address);
1225                 return;
1226         }
1227         if (error_code & PF_USER) {
1228                 /*
1229                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1230                  * The large cushion allows instructions like enter
1231                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1232                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1233                  */
1234                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1235                         bad_area(regs, error_code, address);
1236                         return;
1237                 }
1238         }
1239         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1240                 bad_area(regs, error_code, address);
1241                 return;
1242         }
1243
1244         /*
1245          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1246          * we can handle it..
1247          */
1248 good_area:
1249         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1250                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1251                 return;
1252         }
1253
1254         /*
1255          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1256          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1257          * the fault.  Since we never set FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT, if
1258          * we get VM_FAULT_RETRY back, the mmap_sem has been unlocked.
1259          */
1260         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1261         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
1262
1263         /*
1264          * If we need to retry the mmap_sem has already been released,
1265          * and if there is a fatal signal pending there is no guarantee
1266          * that we made any progress. Handle this case first.
1267          */
1268         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
1269                 /* Retry at most once */
1270                 if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1271                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1272                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1273                         if (!fatal_signal_pending(tsk))
1274                                 goto retry;
1275                 }
1276
1277                 /* User mode? Just return to handle the fatal exception */
1278                 if (flags & FAULT_FLAG_USER)
1279                         return;
1280
1281                 /* Not returning to user mode? Handle exceptions or die: */
1282                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
1283                 return;
1284         }
1285
1286         up_read(&mm->mmap_sem);
1287         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1288                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1289                 return;
1290         }
1291
1292         /*
1293          * Major/minor page fault accounting. If any of the events
1294          * returned VM_FAULT_MAJOR, we account it as a major fault.
1295          */
1296         if (major) {
1297                 tsk->maj_flt++;
1298                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
1299         } else {
1300                 tsk->min_flt++;
1301                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
1302         }
1303
1304         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1305 }
1306 NOKPROBE_SYMBOL(__do_page_fault);
1307
1308 dotraplinkage void notrace
1309 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1310 {
1311         unsigned long address = read_cr2(); /* Get the faulting address */
1312         enum ctx_state prev_state;
1313
1314         /*
1315          * We must have this function tagged with __kprobes, notrace and call
1316          * read_cr2() before calling anything else. To avoid calling any kind
1317          * of tracing machinery before we've observed the CR2 value.
1318          *
1319          * exception_{enter,exit}() contain all sorts of tracepoints.
1320          */
1321
1322         prev_state = exception_enter();
1323         __do_page_fault(regs, error_code, address);
1324         exception_exit(prev_state);
1325 }
1326 NOKPROBE_SYMBOL(do_page_fault);
1327
1328 #ifdef CONFIG_TRACING
1329 static nokprobe_inline void
1330 trace_page_fault_entries(unsigned long address, struct pt_regs *regs,
1331                          unsigned long error_code)
1332 {
1333         if (user_mode(regs))
1334                 trace_page_fault_user(address, regs, error_code);
1335         else
1336                 trace_page_fault_kernel(address, regs, error_code);
1337 }
1338
1339 dotraplinkage void notrace
1340 trace_do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1341 {
1342         /*
1343          * The exception_enter and tracepoint processing could
1344          * trigger another page faults (user space callchain
1345          * reading) and destroy the original cr2 value, so read
1346          * the faulting address now.
1347          */
1348         unsigned long address = read_cr2();
1349         enum ctx_state prev_state;
1350
1351         prev_state = exception_enter();
1352         trace_page_fault_entries(address, regs, error_code);
1353         __do_page_fault(regs, error_code, address);
1354         exception_exit(prev_state);
1355 }
1356 NOKPROBE_SYMBOL(trace_do_page_fault);
1357 #endif /* CONFIG_TRACING */