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
  17 #include <asm/traps.h>                  /* dotraplinkage, ...           */
  18 #include <asm/pgalloc.h>                /* pgd_*(), ...                 */
  19 #include <asm/kmemcheck.h>              /* kmemcheck_*(), ...           */
  20 #include <asm/fixmap.h>                 /* VSYSCALL_ADDR                */
  21 #include <asm/vsyscall.h>               /* emulate_vsyscall             */
  22
  23 #define CREATE_TRACE_POINTS
  24 #include <asm/trace/exceptions.h>
  25
  26 /*
  27  * Page fault error code bits:
  28  *
  29  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
  30  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
  31  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
  32  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
  33  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
  34  */
  35 enum x86_pf_error_code {
  36
  37         PF_PROT         =               1 << 0,
  38         PF_WRITE        =               1 << 1,
  39         PF_USER         =               1 << 2,
  40         PF_RSVD         =               1 << 3,
  41         PF_INSTR        =               1 << 4,
  42 };
  43
  44 /*
  45  * Returns 0 if mmiotrace is disabled, or if the fault is not
  46  * handled by mmiotrace:
  47  */
  48 static nokprobe_inline int
  49 kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
  50 {
  51         if (unlikely(is_kmmio_active()))
  52                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
  53                         return -1;
  54         return 0;
  55 }
  56
  57 static nokprobe_inline int kprobes_fault(struct pt_regs *regs)
  58 {
  59         int ret = 0;
  60
  61         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  62         if (kprobes_built_in() && !user_mode_vm(regs)) {
  63                 preempt_disable();
  64                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  65                         ret = 1;
  66                 preempt_enable();
  67         }
  68
  69         return ret;
  70 }
  71
  72 /*
  73  * Prefetch quirks:
  74  *
  75  * 32-bit mode:
  76  *
  77  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  78  *   Check that here and ignore it.
  79  *
  80  * 64-bit mode:
  81  *
  82  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  83  *   Check that here and ignore it.
  84  *
  85  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
  86  */
  87 static inline int
  88 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
  89                       unsigned char opcode, int *prefetch)
  90 {
  91         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
  92         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
  93
  94         switch (instr_hi) {
  95         case 0x20:
  96         case 0x30:
  97                 /*
  98                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
  99                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
 100                  * opcode if some of these prefixes are present so
 101                  * X86_64 will never get here anyway
 102                  */
 103                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
 104 #ifdef CONFIG_X86_64
 105         case 0x40:
 106                 /*
 107                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 108                  * Need to figure out under what instruction mode the
 109                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 110                  * but for now it's good enough to assume that long
 111                  * mode only uses well known segments or kernel.
 112                  */
 113                 return (!user_mode(regs) || user_64bit_mode(regs));
 114 #endif
 115         case 0x60:
 116                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 117                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 118         case 0xF0:
 119                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 120                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 121         case 0x00:
 122                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 123                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 124                         return 0;
 125
 126                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 127                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 128                 return 0;
 129         default:
 130                 return 0;
 131         }
 132 }
 133
 134 static int
 135 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
 136 {
 137         unsigned char *max_instr;
 138         unsigned char *instr;
 139         int prefetch = 0;
 140
 141         /*
 142          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 143          * do not ignore the fault:
 144          */
 145         if (error_code & PF_INSTR)
 146                 return 0;
 147
 148         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 149         max_instr = instr + 15;
 150
 151         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 152                 return 0;
 153
 154         while (instr < max_instr) {
 155                 unsigned char opcode;
 156
 157                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 158                         break;
 159
 160                 instr++;
 161
 162                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
 163                         break;
 164         }
 165         return prefetch;
 166 }
 167
 168 static void
 169 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
 170                      struct task_struct *tsk, int fault)
 171 {
 172         unsigned lsb = 0;
 173         siginfo_t info;
 174
 175         info.si_signo   = si_signo;
 176         info.si_errno   = 0;
 177         info.si_code    = si_code;
 178         info.si_addr    = (void __user *)address;
 179         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
 180                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
 181         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
 182                 lsb = PAGE_SHIFT;
 183         info.si_addr_lsb = lsb;
 184
 185         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 186 }
 187
 188 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 189 LIST_HEAD(pgd_list);
 190
 191 #ifdef CONFIG_X86_32
 192 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 193 {
 194         unsigned index = pgd_index(address);
 195         pgd_t *pgd_k;
 196         pud_t *pud, *pud_k;
 197         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 198
 199         pgd += index;
 200         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 201
 202         if (!pgd_present(*pgd_k))
 203                 return NULL;
 204
 205         /*
 206          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 207          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 208          * set_pud.
 209          */
 210         pud = pud_offset(pgd, address);
 211         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 212         if (!pud_present(*pud_k))
 213                 return NULL;
 214
 215         pmd = pmd_offset(pud, address);
 216         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 217         if (!pmd_present(*pmd_k))
 218                 return NULL;
 219
 220         if (!pmd_present(*pmd))
 221                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 222         else
 223                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 224
 225         return pmd_k;
 226 }
 227
 228 void vmalloc_sync_all(void)
 229 {
 230         unsigned long address;
 231
 232         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 233                 return;
 234
 235         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 236              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 237              address += PMD_SIZE) {
 238                 struct page *page;
 239
 240                 spin_lock(&pgd_lock);
 241                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 242                         spinlock_t *pgt_lock;
 243                         pmd_t *ret;
 244
 245                         /* the pgt_lock only for Xen */
 246                         pgt_lock = &pgd_page_get_mm(page)->page_table_lock;
 247
 248                         spin_lock(pgt_lock);
 249                         ret = vmalloc_sync_one(page_address(page), address);
 250                         spin_unlock(pgt_lock);
 251
 252                         if (!ret)
 253                                 break;
 254                 }
 255                 spin_unlock(&pgd_lock);
 256         }
 257 }
 258
 259 /*
 260  * 32-bit:
 261  *
 262  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 263  */
 264 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 265 {
 266         unsigned long pgd_paddr;
 267         pmd_t *pmd_k;
 268         pte_t *pte_k;
 269
 270         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 271         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 272                 return -1;
 273
 274         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 275
 276         /*
 277          * Synchronize this task's top level page-table
 278          * with the 'reference' page table.
 279          *
 280          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 281          * an interrupt in the middle of a task switch..
 282          */
 283         pgd_paddr = read_cr3();
 284         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 285         if (!pmd_k)
 286                 return -1;
 287
 288         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 289         if (!pte_present(*pte_k))
 290                 return -1;
 291
 292         return 0;
 293 }
 294 NOKPROBE_SYMBOL(vmalloc_fault);
 295
 296 /*
 297  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 298  */
 299 static inline void
 300 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 301                  struct task_struct *tsk)
 302 {
 303         unsigned long bit;
 304
 305         if (!v8086_mode(regs))
 306                 return;
 307
 308         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 309         if (bit < 32)
 310                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 311 }
 312
 313 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
 314 {
 315         return pfn < max_low_pfn;
 316 }
 317
 318 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 319 {
 320         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 321         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
 322         pmd_t *pmd;
 323         pte_t *pte;
 324
 325 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 326         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
 327         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
 328                 goto out;
 329 #endif
 330         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
 331         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
 332
 333         /*
 334          * We must not directly access the pte in the highpte
 335          * case if the page table is located in highmem.
 336          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 337          * it's allocated already:
 338          */
 339         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 340                 goto out;
 341
 342         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 343         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
 344 out:
 345         printk("\n");
 346 }
 347
 348 #else /* CONFIG_X86_64: */
 349
 350 void vmalloc_sync_all(void)
 351 {
 352         sync_global_pgds(VMALLOC_START & PGDIR_MASK, VMALLOC_END, 0);
 353 }
 354
 355 /*
 356  * 64-bit:
 357  *
 358  *   Handle a fault on the vmalloc area
 359  *
 360  * This assumes no large pages in there.
 361  */
 362 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 363 {
 364         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 365         pud_t *pud, *pud_ref;
 366         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 367         pte_t *pte, *pte_ref;
 368
 369         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 370         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 371                 return -1;
 372
 373         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 374
 375         /*
 376          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 377          * happen within a race in page table update. In the later
 378          * case just flush:
 379          */
 380         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 381         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 382         if (pgd_none(*pgd_ref))
 383                 return -1;
 384
 385         if (pgd_none(*pgd)) {
 386                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 387                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 388         } else {
 389                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 390         }
 391
 392         /*
 393          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 394          * are shared:
 395          */
 396
 397         pud = pud_offset(pgd, address);
 398         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 399         if (pud_none(*pud_ref))
 400                 return -1;
 401
 402         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 403                 BUG();
 404
 405         pmd = pmd_offset(pud, address);
 406         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 407         if (pmd_none(*pmd_ref))
 408                 return -1;
 409
 410         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 411                 BUG();
 412
 413         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 414         if (!pte_present(*pte_ref))
 415                 return -1;
 416
 417         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 418
 419         /*
 420          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 421          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 422          * that:
 423          */
 424         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 425                 BUG();
 426
 427         return 0;
 428 }
 429 NOKPROBE_SYMBOL(vmalloc_fault);
 430
 431 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
 432 static const char errata93_warning[] =
 433 KERN_ERR
 434 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 435 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 436 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 437 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 438 #endif
 439
 440 /*
 441  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 442  */
 443 static inline void
 444 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 445                  struct task_struct *tsk)
 446 {
 447 }
 448
 449 static int bad_address(void *p)
 450 {
 451         unsigned long dummy;
 452
 453         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 454 }
 455
 456 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 457 {
 458         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 459         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 460         pud_t *pud;
 461         pmd_t *pmd;
 462         pte_t *pte;
 463
 464         if (bad_address(pgd))
 465                 goto bad;
 466
 467         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 468
 469         if (!pgd_present(*pgd))
 470                 goto out;
 471
 472         pud = pud_offset(pgd, address);
 473         if (bad_address(pud))
 474                 goto bad;
 475
 476         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 477         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 478                 goto out;
 479
 480         pmd = pmd_offset(pud, address);
 481         if (bad_address(pmd))
 482                 goto bad;
 483
 484         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 485         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 486                 goto out;
 487
 488         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 489         if (bad_address(pte))
 490                 goto bad;
 491
 492         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 493 out:
 494         printk("\n");
 495         return;
 496 bad:
 497         printk("BAD\n");
 498 }
 499
 500 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 501
 502 /*
 503  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 504  *
 505  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 506  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 507  *
 508  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 509  *
 510  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 511  * Try to work around it here.
 512  *
 513  * Note we only handle faults in kernel here.
 514  * Does nothing on 32-bit.
 515  */
 516 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 517 {
 518 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_CPU_SUP_AMD)
 519         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD
 520             || boot_cpu_data.x86 != 0xf)
 521                 return 0;
 522
 523         if (address != regs->ip)
 524                 return 0;
 525
 526         if ((address >> 32) != 0)
 527                 return 0;
 528
 529         address |= 0xffffffffUL << 32;
 530         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 531             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 532                 printk_once(errata93_warning);
 533                 regs->ip = address;
 534                 return 1;
 535         }
 536 #endif
 537         return 0;
 538 }
 539
 540 /*
 541  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 542  * to illegal addresses >4GB.
 543  *
 544  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 545  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 546  * segment in LDT is compatibility mode.
 547  */
 548 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 549 {
 550 #ifdef CONFIG_X86_64
 551         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 552                 return 1;
 553 #endif
 554         return 0;
 555 }
 556
 557 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 558 {
 559 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 560         unsigned long nr;
 561
 562         /*
 563          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 564          */
 565         if (boot_cpu_has_bug(X86_BUG_F00F)) {
 566                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 567
 568                 if (nr == 6) {
 569                         do_invalid_op(regs, 0);
 570                         return 1;
 571                 }
 572         }
 573 #endif
 574         return 0;
 575 }
 576
 577 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 578 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 579 static const char smep_warning[] = KERN_CRIT
 580 "unable to execute userspace code (SMEP?) (uid: %d)\n";
 581
 582 static void
 583 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 584                 unsigned long address)
 585 {
 586         if (!oops_may_print())
 587                 return;
 588
 589         if (error_code & PF_INSTR) {
 590                 unsigned int level;
 591                 pgd_t *pgd;
 592                 pte_t *pte;
 593
 594                 pgd = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 595                 pgd += pgd_index(address);
 596
 597                 pte = lookup_address_in_pgd(pgd, address, &level);
 598
 599                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 600                         printk(nx_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 601                 if (pte && pte_present(*pte) && pte_exec(*pte) &&
 602                                 (pgd_flags(*pgd) & _PAGE_USER) &&
 603                                 (read_cr4() & X86_CR4_SMEP))
 604                         printk(smep_warning, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 605         }
 606
 607         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 608         if (address < PAGE_SIZE)
 609                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 610         else
 611                 printk(KERN_CONT "paging request");
 612
 613         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 614         printk(KERN_ALERT "IP:");
 615         printk_address(regs->ip);
 616
 617         dump_pagetable(address);
 618 }
 619
 620 static noinline void
 621 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 622             unsigned long address)
 623 {
 624         struct task_struct *tsk;
 625         unsigned long flags;
 626         int sig;
 627
 628         flags = oops_begin();
 629         tsk = current;
 630         sig = SIGKILL;
 631
 632         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 633                tsk->comm, address);
 634         dump_pagetable(address);
 635
 636         tsk->thread.cr2         = address;
 637         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 638         tsk->thread.error_code  = error_code;
 639
 640         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 641                 sig = 0;
 642
 643         oops_end(flags, regs, sig);
 644 }
 645
 646 static noinline void
 647 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 648            unsigned long address, int signal, int si_code)
 649 {
 650         struct task_struct *tsk = current;
 651         unsigned long flags;
 652         int sig;
 653
 654         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 655         if (fixup_exception(regs)) {
 656                 /*
 657                  * Any interrupt that takes a fault gets the fixup. This makes
 658                  * the below recursive fault logic only apply to a faults from
 659                  * task context.
 660                  */
 661                 if (in_interrupt())
 662                         return;
 663
 664                 /*
 665                  * Per the above we're !in_interrupt(), aka. task context.
 666                  *
 667                  * In this case we need to make sure we're not recursively
 668                  * faulting through the emulate_vsyscall() logic.
 669                  */
 670                 if (current_thread_info()->sig_on_uaccess_error && signal) {
 671                         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_PF;
 672                         tsk->thread.error_code = error_code | PF_USER;
 673                         tsk->thread.cr2 = address;
 674
 675                         /* XXX: hwpoison faults will set the wrong code. */
 676                         force_sig_info_fault(signal, si_code, address, tsk, 0);
 677                 }
 678
 679                 /*
 680                  * Barring that, we can do the fixup and be happy.
 681                  */
 682                 return;
 683         }
 684
 685         /*
 686          * 32-bit:
 687          *
 688          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 689          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 690          *   handled it.
 691          *
 692          * 64-bit:
 693          *
 694          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 695          */
 696         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 697                 return;
 698
 699         if (is_errata93(regs, address))
 700                 return;
 701
 702         /*
 703          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 704          * terminate things with extreme prejudice:
 705          */
 706         flags = oops_begin();
 707
 708         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 709
 710         if (task_stack_end_corrupted(tsk))
 711                 printk(KERN_EMERG "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 712
 713         tsk->thread.cr2         = address;
 714         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 715         tsk->thread.error_code  = error_code;
 716
 717         sig = SIGKILL;
 718         if (__die("Oops", regs, error_code))
 719                 sig = 0;
 720
 721         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 722         printk(KERN_DEFAULT "CR2: %016lx\n", address);
 723
 724         oops_end(flags, regs, sig);
 725 }
 726
 727 /*
 728  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 729  * sysctl is set:
 730  */
 731 static inline void
 732 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 733                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 734 {
 735         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 736                 return;
 737
 738         if (!printk_ratelimit())
 739                 return;
 740
 741         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 742                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 743                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 744                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 745
 746         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 747
 748         printk(KERN_CONT "\n");
 749 }
 750
 751 static void
 752 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 753                        unsigned long address, int si_code)
 754 {
 755         struct task_struct *tsk = current;
 756
 757         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 758         if (error_code & PF_USER) {
 759                 /*
 760                  * It's possible to have interrupts off here:
 761                  */
 762                 local_irq_enable();
 763
 764                 /*
 765                  * Valid to do another page fault here because this one came
 766                  * from user space:
 767                  */
 768                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 769                         return;
 770
 771                 if (is_errata100(regs, address))
 772                         return;
 773
 774 #ifdef CONFIG_X86_64
 775                 /*
 776                  * Instruction fetch faults in the vsyscall page might need
 777                  * emulation.
 778                  */
 779                 if (unlikely((error_code & PF_INSTR) &&
 780                              ((address & ~0xfff) == VSYSCALL_ADDR))) {
 781                         if (emulate_vsyscall(regs, address))
 782                                 return;
 783                 }
 784 #endif
 785                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 786                 if (address >= TASK_SIZE)
 787                         error_code |= PF_PROT;
 788
 789                 if (likely(show_unhandled_signals))
 790                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 791
 792                 tsk->thread.cr2         = address;
 793                 tsk->thread.error_code  = error_code;
 794                 tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 795
 796                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
 797
 798                 return;
 799         }
 800
 801         if (is_f00f_bug(regs, address))
 802                 return;
 803
 804         no_context(regs, error_code, address, SIGSEGV, si_code);
 805 }
 806
 807 static noinline void
 808 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 809                      unsigned long address)
 810 {
 811         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 812 }
 813
 814 static void
 815 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 816            unsigned long address, int si_code)
 817 {
 818         struct mm_struct *mm = current->mm;
 819
 820         /*
 821          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 822          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 823          */
 824         up_read(&mm->mmap_sem);
 825
 826         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 827 }
 828
 829 static noinline void
 830 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 831 {
 832         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 833 }
 834
 835 static noinline void
 836 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 837                       unsigned long address)
 838 {
 839         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 840 }
 841
 842 static void
 843 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 844           unsigned int fault)
 845 {
 846         struct task_struct *tsk = current;
 847         int code = BUS_ADRERR;
 848
 849         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 850         if (!(error_code & PF_USER)) {
 851                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
 852                 return;
 853         }
 854
 855         /* User-space => ok to do another page fault: */
 856         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 857                 return;
 858
 859         tsk->thread.cr2         = address;
 860         tsk->thread.error_code  = error_code;
 861         tsk->thread.trap_nr     = X86_TRAP_PF;
 862
 863 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 864         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 865                 printk(KERN_ERR
 866         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 867                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 868                 code = BUS_MCEERR_AR;
 869         }
 870 #endif
 871         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
 872 }
 873
 874 static noinline void
 875 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 876                unsigned long address, unsigned int fault)
 877 {
 878         if (fatal_signal_pending(current) && !(error_code & PF_USER)) {
 879                 no_context(regs, error_code, address, 0, 0);
 880                 return;
 881         }
 882
 883         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 884                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 885                 if (!(error_code & PF_USER)) {
 886                         no_context(regs, error_code, address,
 887                                    SIGSEGV, SEGV_MAPERR);
 888                         return;
 889                 }
 890
 891                 /*
 892                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the
 893                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we got
 894                  * oom-killed):
 895                  */
 896                 pagefault_out_of_memory();
 897         } else {
 898                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 899                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 900                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 901                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
 902                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
 903                 else
 904                         BUG();
 905         }
 906 }
 907
 908 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 909 {
 910         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 911                 return 0;
 912
 913         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 914                 return 0;
 915
 916         return 1;
 917 }
 918
 919 /*
 920  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 921  *
 922  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 923  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 924  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 925  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 926  * on other processors.
 927  *
 928  * Spurious faults may only occur if the TLB contains an entry with
 929  * fewer permission than the page table entry.  Non-present (P = 0)
 930  * and reserved bit (R = 1) faults are never spurious.
 931  *
 932  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 933  * increasing the permissions on a page.
 934  *
 935  * Returns non-zero if a spurious fault was handled, zero otherwise.
 936  *
 937  * See Intel Developer's Manual Vol 3 Section 4.10.4.3, bullet 3
 938  * (Optional Invalidation).
 939  */
 940 static noinline int
 941 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 942 {
 943         pgd_t *pgd;
 944         pud_t *pud;
 945         pmd_t *pmd;
 946         pte_t *pte;
 947         int ret;
 948
 949         /*
 950          * Only writes to RO or instruction fetches from NX may cause
 951          * spurious faults.
 952          *
 953          * These could be from user or supervisor accesses but the TLB
 954          * is only lazily flushed after a kernel mapping protection
 955          * change, so user accesses are not expected to cause spurious
 956          * faults.
 957          */
 958         if (error_code != (PF_WRITE | PF_PROT)
 959             && error_code != (PF_INSTR | PF_PROT))
 960                 return 0;
 961
 962         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 963         if (!pgd_present(*pgd))
 964                 return 0;
 965
 966         pud = pud_offset(pgd, address);
 967         if (!pud_present(*pud))
 968                 return 0;
 969
 970         if (pud_large(*pud))
 971                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 972
 973         pmd = pmd_offset(pud, address);
 974         if (!pmd_present(*pmd))
 975                 return 0;
 976
 977         if (pmd_large(*pmd))
 978                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 979
 980         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 981         if (!pte_present(*pte))
 982                 return 0;
 983
 984         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 985         if (!ret)
 986                 return 0;
 987
 988         /*
 989          * Make sure we have permissions in PMD.
 990          * If not, then there's a bug in the page tables:
 991          */
 992         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 993         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 994
 995         return ret;
 996 }
 997 NOKPROBE_SYMBOL(spurious_fault);
 998
 999 int show_unhandled_signals = 1;
1000
1001 static inline int
1002 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
1003 {
1004         if (error_code & PF_WRITE) {
1005                 /* write, present and write, not present: */
1006                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
1007                         return 1;
1008                 return 0;
1009         }
1010
1011         /* read, present: */
1012         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
1013                 return 1;
1014
1015         /* read, not present: */
1016         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
1017                 return 1;
1018
1019         return 0;
1020 }
1021
1022 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
1023 {
1024         return address >= TASK_SIZE_MAX;
1025 }
1026
1027 static inline bool smap_violation(int error_code, struct pt_regs *regs)
1028 {
1029         if (!IS_ENABLED(CONFIG_X86_SMAP))
1030                 return false;
1031
1032         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_SMAP))
1033                 return false;
1034
1035         if (error_code & PF_USER)
1036                 return false;
1037
1038         if (!user_mode_vm(regs) && (regs->flags & X86_EFLAGS_AC))
1039                 return false;
1040
1041         return true;
1042 }
1043
1044 /*
1045  * This routine handles page faults.  It determines the address,
1046  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
1047  * routines.
1048  *
1049  * This function must have noinline because both callers
1050  * {,trace_}do_page_fault() have notrace on. Having this an actual function
1051  * guarantees there's a function trace entry.
1052  */
1053 static noinline void
1054 __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
1055                 unsigned long address)
1056 {
1057         struct vm_area_struct *vma;
1058         struct task_struct *tsk;
1059         struct mm_struct *mm;
1060         int fault, major = 0;
1061         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1062
1063         tsk = current;
1064         mm = tsk->mm;
1065
1066         /*
1067          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
1068          * both a tracked kernel page and a userspace page.
1069          */
1070         if (kmemcheck_active(regs))
1071                 kmemcheck_hide(regs);
1072         prefetchw(&mm->mmap_sem);
1073
1074         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1075                 return;
1076
1077         /*
1078          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1079          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1080          *
1081          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1082          * be in an interrupt or a critical region, and should
1083          * only copy the information from the master page table,
1084          * nothing more.
1085          *
1086          * This verifies that the fault happens in kernel space
1087          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1088          * protection error (error_code & 9) == 0.
1089          */
1090         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1091                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1092                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1093                                 return;
1094
1095                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1096                                 return;
1097                 }
1098
1099                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1100                 if (spurious_fault(error_code, address))
1101                         return;
1102
1103                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1104                 if (kprobes_fault(regs))
1105                         return;
1106                 /*
1107                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1108                  * fault we could otherwise deadlock:
1109                  */
1110                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1111
1112                 return;
1113         }
1114
1115         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1116         if (unlikely(kprobes_fault(regs)))
1117                 return;
1118
1119         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1120                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1121
1122         if (unlikely(smap_violation(error_code, regs))) {
1123                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1124                 return;
1125         }
1126
1127         /*
1128          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1129          * in an atomic region then we must not take the fault:
1130          */
1131         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1132                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1133                 return;
1134         }
1135
1136         /*
1137          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1138          * vmalloc fault has been handled.
1139          *
1140          * User-mode registers count as a user access even for any
1141          * potential system fault or CPU buglet:
1142          */
1143         if (user_mode_vm(regs)) {
1144                 local_irq_enable();
1145                 error_code |= PF_USER;
1146                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
1147         } else {
1148                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1149                         local_irq_enable();
1150         }
1151
1152         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1153
1154         if (error_code & PF_WRITE)
1155                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
1156
1157         /*
1158          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1159          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1160          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1161          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1162          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1163          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1164          * references user space from well defined areas of code, which are
1165          * listed in the exceptions table.
1166          *
1167          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1168          * the source reference check when there is a possibility of a
1169          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1170          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1171          * space check, thus avoiding the deadlock:
1172          */
1173         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1174                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1175                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1176                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1177                         return;
1178                 }
1179 retry:
1180                 down_read(&mm->mmap_sem);
1181         } else {
1182                 /*
1183                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1184                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1185                  * down_read():
1186                  */
1187                 might_sleep();
1188         }
1189
1190         vma = find_vma(mm, address);
1191         if (unlikely(!vma)) {
1192                 bad_area(regs, error_code, address);
1193                 return;
1194         }
1195         if (likely(vma->vm_start <= address))
1196                 goto good_area;
1197         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1198                 bad_area(regs, error_code, address);
1199                 return;
1200         }
1201         if (error_code & PF_USER) {
1202                 /*
1203                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1204                  * The large cushion allows instructions like enter
1205                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1206                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1207                  */
1208                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1209                         bad_area(regs, error_code, address);
1210                         return;
1211                 }
1212         }
1213         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1214                 bad_area(regs, error_code, address);
1215                 return;
1216         }
1217
1218         /*
1219          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1220          * we can handle it..
1221          */
1222 good_area:
1223         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1224                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1225                 return;
1226         }
1227
1228         /*
1229          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1230          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1231          * the fault.  Since we never set FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT, if
1232          * we get VM_FAULT_RETRY back, the mmap_sem has been unlocked.
1233          */
1234         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1235         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
1236
1237         /*
1238          * If we need to retry the mmap_sem has already been released,
1239          * and if there is a fatal signal pending there is no guarantee
1240          * that we made any progress. Handle this case first.
1241          */
1242         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
1243                 /* Retry at most once */
1244                 if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1245                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1246                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1247                         if (!fatal_signal_pending(tsk))
1248                                 goto retry;
1249                 }
1250
1251                 /* User mode? Just return to handle the fatal exception */
1252                 if (flags & FAULT_FLAG_USER)
1253                         return;
1254
1255                 /* Not returning to user mode? Handle exceptions or die: */
1256                 no_context(regs, error_code, address, SIGBUS, BUS_ADRERR);
1257                 return;
1258         }
1259
1260         up_read(&mm->mmap_sem);
1261         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1262                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1263                 return;
1264         }
1265
1266         /*
1267          * Major/minor page fault accounting. If any of the events
1268          * returned VM_FAULT_MAJOR, we account it as a major fault.
1269          */
1270         if (major) {
1271                 tsk->maj_flt++;
1272                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
1273         } else {
1274                 tsk->min_flt++;
1275                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
1276         }
1277
1278         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1279 }
1280 NOKPROBE_SYMBOL(__do_page_fault);
1281
1282 dotraplinkage void notrace
1283 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1284 {
1285         unsigned long address = read_cr2(); /* Get the faulting address */
1286         enum ctx_state prev_state;
1287
1288         /*
1289          * We must have this function tagged with __kprobes, notrace and call
1290          * read_cr2() before calling anything else. To avoid calling any kind
1291          * of tracing machinery before we've observed the CR2 value.
1292          *
1293          * exception_{enter,exit}() contain all sorts of tracepoints.
1294          */
1295
1296         prev_state = exception_enter();
1297         __do_page_fault(regs, error_code, address);
1298         exception_exit(prev_state);
1299 }
1300 NOKPROBE_SYMBOL(do_page_fault);
1301
1302 #ifdef CONFIG_TRACING
1303 static nokprobe_inline void
1304 trace_page_fault_entries(unsigned long address, struct pt_regs *regs,
1305                          unsigned long error_code)
1306 {
1307         if (user_mode(regs))
1308                 trace_page_fault_user(address, regs, error_code);
1309         else
1310                 trace_page_fault_kernel(address, regs, error_code);
1311 }
1312
1313 dotraplinkage void notrace
1314 trace_do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
1315 {
1316         /*
1317          * The exception_enter and tracepoint processing could
1318          * trigger another page faults (user space callchain
1319          * reading) and destroy the original cr2 value, so read
1320          * the faulting address now.
1321          */
1322         unsigned long address = read_cr2();
1323         enum ctx_state prev_state;
1324
1325         prev_state = exception_enter();
1326         trace_page_fault_entries(address, regs, error_code);
1327         __do_page_fault(regs, error_code, address);
1328         exception_exit(prev_state);
1329 }
1330 NOKPROBE_SYMBOL(trace_do_page_fault);
1331 #endif /* CONFIG_TRACING */