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