err.no Git - linux-2.6/blob - arch/x86/mm/fault_32.c

   1 /*
   2  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   3  */
   4
   5 #include <linux/signal.h>
   6 #include <linux/sched.h>
   7 #include <linux/kernel.h>
   8 #include <linux/errno.h>
   9 #include <linux/string.h>
  10 #include <linux/types.h>
  11 #include <linux/ptrace.h>
  12 #include <linux/mman.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/smp.h>
  15 #include <linux/interrupt.h>
  16 #include <linux/init.h>
  17 #include <linux/tty.h>
  18 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
  19 #include <linux/highmem.h>
  20 #include <linux/bootmem.h>              /* for max_low_pfn */
  21 #include <linux/vmalloc.h>
  22 #include <linux/module.h>
  23 #include <linux/kprobes.h>
  24 #include <linux/uaccess.h>
  25 #include <linux/kdebug.h>
  26
  27 #include <asm/system.h>
  28 #include <asm/desc.h>
  29 #include <asm/segment.h>
  30
  31 /*
  32  * Page fault error code bits
  33  *      bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
  34  *      bit 1 == 0 means read, 1 means write
  35  *      bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
  36  *      bit 3 == 1 means use of reserved bit detected
  37  *      bit 4 == 1 means fault was an instruction fetch
  38  */
  39 #define PF_PROT (1<<0)
  40 #define PF_WRITE        (1<<1)
  41 #define PF_USER (1<<2)
  42 #define PF_RSVD (1<<3)
  43 #define PF_INSTR        (1<<4)
  44
  45 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  46 {
  47 #ifdef CONFIG_KPROBES
  48         int ret = 0;
  49
  50         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  51         if (!user_mode_vm(regs)) {
  52                 preempt_disable();
  53                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  54                         ret = 1;
  55                 preempt_enable();
  56         }
  57
  58         return ret;
  59 #else
  60         return 0;
  61 #endif
  62 }
  63
  64 /*
  65  * X86_32
  66  * Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  67  * Check that here and ignore it.
  68  *
  69  * X86_64
  70  * Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  71  * Check that here and ignore it.
  72  *
  73  * Opcode checker based on code by Richard Brunner
  74  */
  75 static int is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
  76                        unsigned long error_code)
  77 {
  78         unsigned char *instr;
  79         int scan_more = 1;
  80         int prefetch = 0;
  81         unsigned char *max_instr;
  82
  83 #ifdef CONFIG_X86_32
  84         unsigned long limit;
  85         if (unlikely(boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_AMD &&
  86                      boot_cpu_data.x86 >= 6)) {
  87                 /* Catch an obscure case of prefetch inside an NX page. */
  88                 if (nx_enabled && (error_code & PF_INSTR))
  89                         return 0;
  90         } else {
  91                 return 0;
  92         }
  93         instr = (unsigned char *)get_segment_eip(regs, &limit);
  94 #else
  95         /* If it was a exec fault ignore */
  96         if (error_code & PF_INSTR)
  97                 return 0;
  98         instr = (unsigned char __user *)convert_rip_to_linear(current, regs);
  99 #endif
 100
 101         max_instr = instr + 15;
 102
 103 #ifdef CONFIG_X86_64
 104         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 105                 return 0;
 106 #endif
 107
 108         while (scan_more && instr < max_instr) {
 109                 unsigned char opcode;
 110                 unsigned char instr_hi;
 111                 unsigned char instr_lo;
 112
 113 #ifdef CONFIG_X86_32
 114                 if (instr > (unsigned char *)limit)
 115                         break;
 116 #endif
 117                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 118                         break;
 119
 120                 instr_hi = opcode & 0xf0;
 121                 instr_lo = opcode & 0x0f;
 122                 instr++;
 123
 124                 switch (instr_hi) {
 125                 case 0x20:
 126                 case 0x30:
 127                         /*
 128                          * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
 129                          * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
 130                          * opcode if some of these prefixes are present so
 131                          * X86_64 will never get here anyway
 132                          */
 133                         scan_more = ((instr_lo & 7) == 0x6);
 134                         break;
 135 #ifdef CONFIG_X86_64
 136                 case 0x40:
 137                         /*
 138                          * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 139                          * Need to figure out under what instruction mode the
 140                          * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 141                          * but for now it's good enough to assume that long
 142                          * mode only uses well known segments or kernel.
 143                          */
 144                         scan_more = (!user_mode(regs)) || (regs->cs == __USER_CS);
 145                         break;
 146 #endif
 147                 case 0x60:
 148                         /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 149                         scan_more = (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 150                         break;
 151                 case 0xF0:
 152                         /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 153                         scan_more = !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 154                         break;
 155                 case 0x00:
 156                         /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 157                         scan_more = 0;
 158 #ifdef CONFIG_X86_32
 159                         if (instr > (unsigned char *)limit)
 160                                 break;
 161 #endif
 162                         if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 163                                 break;
 164                         prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 165                                 (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 166                         break;
 167                 default:
 168                         scan_more = 0;
 169                         break;
 170                 }
 171         }
 172         return prefetch;
 173 }
 174
 175 static void force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code,
 176         unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 177 {
 178         siginfo_t info;
 179
 180         info.si_signo = si_signo;
 181         info.si_errno = 0;
 182         info.si_code = si_code;
 183         info.si_addr = (void __user *)address;
 184         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 185 }
 186
 187 void do_invalid_op(struct pt_regs *, unsigned long);
 188
 189 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 190 {
 191         unsigned index = pgd_index(address);
 192         pgd_t *pgd_k;
 193         pud_t *pud, *pud_k;
 194         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 195
 196         pgd += index;
 197         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 198
 199         if (!pgd_present(*pgd_k))
 200                 return NULL;
 201
 202         /*
 203          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 204          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 205          * set_pud.
 206          */
 207
 208         pud = pud_offset(pgd, address);
 209         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 210         if (!pud_present(*pud_k))
 211                 return NULL;
 212
 213         pmd = pmd_offset(pud, address);
 214         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 215         if (!pmd_present(*pmd_k))
 216                 return NULL;
 217         if (!pmd_present(*pmd)) {
 218                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 219                 arch_flush_lazy_mmu_mode();
 220         } else
 221                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 222         return pmd_k;
 223 }
 224
 225 #ifdef CONFIG_X86_64
 226 static const char errata93_warning[] =
 227 KERN_ERR "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 228 KERN_ERR "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 229 KERN_ERR "******* Please consider a BIOS update.\n"
 230 KERN_ERR "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 231
 232 /* Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 233    BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 234    to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 235    A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 236    The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 237    Try to work around it here.
 238    Note we only handle faults in kernel here. */
 239
 240 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 241 {
 242         static int warned;
 243         if (address != regs->ip)
 244                 return 0;
 245         if ((address >> 32) != 0)
 246                 return 0;
 247         address |= 0xffffffffUL << 32;
 248         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 249             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 250                 if (!warned) {
 251                         printk(errata93_warning);
 252                         warned = 1;
 253                 }
 254                 regs->ip = address;
 255                 return 1;
 256         }
 257         return 0;
 258 }
 259 #endif
 260
 261 /*
 262  * Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 263  *
 264  * This assumes no large pages in there.
 265  */
 266 static inline int vmalloc_fault(unsigned long address)
 267 {
 268         unsigned long pgd_paddr;
 269         pmd_t *pmd_k;
 270         pte_t *pte_k;
 271         /*
 272          * Synchronize this task's top level page-table
 273          * with the 'reference' page table.
 274          *
 275          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 276          * an interrupt in the middle of a task switch..
 277          */
 278         pgd_paddr = read_cr3();
 279         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 280         if (!pmd_k)
 281                 return -1;
 282         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 283         if (!pte_present(*pte_k))
 284                 return -1;
 285         return 0;
 286 }
 287
 288 int show_unhandled_signals = 1;
 289
 290 /*
 291  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 292  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 293  * routines.
 294  */
 295 void __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 296 {
 297         struct task_struct *tsk;
 298         struct mm_struct *mm;
 299         struct vm_area_struct *vma;
 300         unsigned long address;
 301         int write, si_code;
 302         int fault;
 303
 304         /*
 305          * We can fault from pretty much anywhere, with unknown IRQ state.
 306          */
 307         trace_hardirqs_fixup();
 308
 309         /* get the address */
 310         address = read_cr2();
 311
 312         tsk = current;
 313
 314         si_code = SEGV_MAPERR;
 315
 316         /*
 317          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
 318          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
 319          *
 320          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 321          * be in an interrupt or a critical region, and should
 322          * only copy the information from the master page table,
 323          * nothing more.
 324          *
 325          * This verifies that the fault happens in kernel space
 326          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
 327          * protection error (error_code & 9) == 0.
 328          */
 329         if (unlikely(address >= TASK_SIZE)) {
 330                 if (!(error_code & (PF_RSVD|PF_USER|PF_PROT)) &&
 331                     vmalloc_fault(address) >= 0)
 332                         return;
 333                 if (notify_page_fault(regs))
 334                         return;
 335                 /*
 336                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
 337                  * fault we could otherwise deadlock.
 338                  */
 339                 goto bad_area_nosemaphore;
 340         }
 341
 342         if (notify_page_fault(regs))
 343                 return;
 344
 345         /* It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the vmalloc
 346            fault has been handled. */
 347         if (regs->flags & (X86_EFLAGS_IF|VM_MASK))
 348                 local_irq_enable();
 349
 350         mm = tsk->mm;
 351
 352         /*
 353          * If we're in an interrupt, have no user context or are running in an
 354          * atomic region then we must not take the fault.
 355          */
 356         if (in_atomic() || !mm)
 357                 goto bad_area_nosemaphore;
 358
 359         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 360          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 361          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 362          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 363          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 364          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 365          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 366          * exceptions table.
 367          *
 368          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 369          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 370          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 371          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 372          * thus avoiding the deadlock.
 373          */
 374         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 375                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
 376                     !search_exception_tables(regs->ip))
 377                         goto bad_area_nosemaphore;
 378                 down_read(&mm->mmap_sem);
 379         }
 380
 381         vma = find_vma(mm, address);
 382         if (!vma)
 383                 goto bad_area;
 384         if (vma->vm_start <= address)
 385                 goto good_area;
 386         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 387                 goto bad_area;
 388         if (error_code & PF_USER) {
 389                 /*
 390                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
 391                  * The large cushion allows instructions like enter
 392                  * and pusha to work.  ("enter $65535,$31" pushes
 393                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
 394                  */
 395                 if (address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)
 396                         goto bad_area;
 397         }
 398         if (expand_stack(vma, address))
 399                 goto bad_area;
 400 /*
 401  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 402  * we can handle it..
 403  */
 404 good_area:
 405         si_code = SEGV_ACCERR;
 406         write = 0;
 407         switch (error_code & (PF_PROT|PF_WRITE)) {
 408         default:        /* 3: write, present */
 409                 /* fall through */
 410         case PF_WRITE:          /* write, not present */
 411                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 412                         goto bad_area;
 413                 write++;
 414                 break;
 415         case PF_PROT:           /* read, present */
 416                 goto bad_area;
 417         case 0:                 /* read, not present */
 418                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 419                         goto bad_area;
 420         }
 421
 422  survive:
 423         /*
 424          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 425          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 426          * the fault.
 427          */
 428         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
 429         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 430                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
 431                         goto out_of_memory;
 432                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 433                         goto do_sigbus;
 434                 BUG();
 435         }
 436         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 437                 tsk->maj_flt++;
 438         else
 439                 tsk->min_flt++;
 440
 441         /*
 442          * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 443          */
 444         if (regs->flags & VM_MASK) {
 445                 unsigned long bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 446                 if (bit < 32)
 447                         tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 448         }
 449         up_read(&mm->mmap_sem);
 450         return;
 451
 452 /*
 453  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 454  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 455  */
 456 bad_area:
 457         up_read(&mm->mmap_sem);
 458
 459 bad_area_nosemaphore:
 460         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 461         if (error_code & PF_USER) {
 462                 /*
 463                  * It's possible to have interrupts off here.
 464                  */
 465                 local_irq_enable();
 466
 467                 /*
 468                  * Valid to do another page fault here because this one came
 469                  * from user space.
 470                  */
 471                 if (is_prefetch(regs, address, error_code))
 472                         return;
 473
 474                 if (show_unhandled_signals && unhandled_signal(tsk, SIGSEGV) &&
 475                     printk_ratelimit()) {
 476                         printk("%s%s[%d]: segfault at %08lx ip %08lx "
 477                             "sp %08lx error %lx\n",
 478                             task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 479                             tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address, regs->ip,
 480                             regs->sp, error_code);
 481                 }
 482                 tsk->thread.cr2 = address;
 483                 /* Kernel addresses are always protection faults */
 484                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 485                 tsk->thread.trap_no = 14;
 486                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
 487                 return;
 488         }
 489
 490 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 491         /*
 492          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround.
 493          */
 494         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 495                 unsigned long nr;
 496
 497                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 498
 499                 if (nr == 6) {
 500                         do_invalid_op(regs, 0);
 501                         return;
 502                 }
 503         }
 504 #endif
 505
 506 no_context:
 507         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 508         if (fixup_exception(regs))
 509                 return;
 510
 511         /*
 512          * Valid to do another page fault here, because if this fault
 513          * had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 514          * handled it.
 515          */
 516         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
 517                 return;
 518
 519 /*
 520  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 521  * terminate things with extreme prejudice.
 522  */
 523
 524         bust_spinlocks(1);
 525
 526         if (oops_may_print()) {
 527                 __typeof__(pte_val(__pte(0))) page;
 528
 529 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 530                 if (error_code & PF_INSTR) {
 531                         pte_t *pte = lookup_address(address);
 532
 533                         if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec_kernel(*pte))
 534                                 printk(KERN_CRIT "kernel tried to execute "
 535                                         "NX-protected page - exploit attempt? "
 536                                         "(uid: %d)\n", current->uid);
 537                 }
 538 #endif
 539                 if (address < PAGE_SIZE)
 540                         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel NULL "
 541                                         "pointer dereference");
 542                 else
 543                         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel paging"
 544                                         " request");
 545                 printk(" at virtual address %08lx\n", address);
 546                 printk(KERN_ALERT "printing ip: %08lx ", regs->ip);
 547
 548                 page = read_cr3();
 549                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[address >> PGDIR_SHIFT];
 550 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 551                 printk("*pdpt = %016Lx ", page);
 552                 if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 553                     && page & _PAGE_PRESENT) {
 554                         page &= PAGE_MASK;
 555                         page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PMD_SHIFT)
 556                                                                  & (PTRS_PER_PMD - 1)];
 557                         printk(KERN_CONT "*pde = %016Lx ", page);
 558                         page &= ~_PAGE_NX;
 559                 }
 560 #else
 561                 printk("*pde = %08lx ", page);
 562 #endif
 563
 564                 /*
 565                  * We must not directly access the pte in the highpte
 566                  * case if the page table is located in highmem.
 567                  * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 568                  * it's allocated already.
 569                  */
 570                 if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
 571                     && (page & _PAGE_PRESENT)
 572                     && !(page & _PAGE_PSE)) {
 573                         page &= PAGE_MASK;
 574                         page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PAGE_SHIFT)
 575                                                                  & (PTRS_PER_PTE - 1)];
 576                         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(page)*2, (u64)page);
 577                 }
 578
 579                 printk("\n");
 580         }
 581
 582         tsk->thread.cr2 = address;
 583         tsk->thread.trap_no = 14;
 584         tsk->thread.error_code = error_code;
 585         die("Oops", regs, error_code);
 586         bust_spinlocks(0);
 587         do_exit(SIGKILL);
 588
 589 /*
 590  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 591  * us unable to handle the page fault gracefully.
 592  */
 593 out_of_memory:
 594         up_read(&mm->mmap_sem);
 595         if (is_global_init(tsk)) {
 596                 yield();
 597                 down_read(&mm->mmap_sem);
 598                 goto survive;
 599         }
 600         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 601         if (error_code & PF_USER)
 602                 do_group_exit(SIGKILL);
 603         goto no_context;
 604
 605 do_sigbus:
 606         up_read(&mm->mmap_sem);
 607
 608         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 609         if (!(error_code & PF_USER))
 610                 goto no_context;
 611
 612         /* User space => ok to do another page fault */
 613         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
 614                 return;
 615
 616         tsk->thread.cr2 = address;
 617         tsk->thread.error_code = error_code;
 618         tsk->thread.trap_no = 14;
 619         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
 620 }
 621
 622 void vmalloc_sync_all(void)
 623 {
 624         /*
 625          * Note that races in the updates of insync and start aren't
 626          * problematic: insync can only get set bits added, and updates to
 627          * start are only improving performance (without affecting correctness
 628          * if undone).
 629          */
 630         static DECLARE_BITMAP(insync, PTRS_PER_PGD);
 631         static unsigned long start = TASK_SIZE;
 632         unsigned long address;
 633
 634         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 635                 return;
 636
 637         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE & ~PGDIR_MASK);
 638         for (address = start; address >= TASK_SIZE; address += PGDIR_SIZE) {
 639                 if (!test_bit(pgd_index(address), insync)) {
 640                         unsigned long flags;
 641                         struct page *page;
 642
 643                         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 644                         for (page = pgd_list; page; page =
 645                                         (struct page *)page->index)
 646                                 if (!vmalloc_sync_one(page_address(page),
 647                                                                 address)) {
 648                                         BUG_ON(page != pgd_list);
 649                                         break;
 650                                 }
 651                         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 652                         if (!page)
 653                                 set_bit(pgd_index(address), insync);
 654                 }
 655                 if (address == start && test_bit(pgd_index(address), insync))
 656                         start = address + PGDIR_SIZE;
 657         }
 658 }