arch/i386/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/i386/mm/fault.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   5  */
   6
   7 #include <linux/signal.h>
   8 #include <linux/sched.h>
   9 #include <linux/kernel.h>
  10 #include <linux/errno.h>
  11 #include <linux/string.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/ptrace.h>
  14 #include <linux/mman.h>
  15 #include <linux/mm.h>
  16 #include <linux/smp.h>
  17 #include <linux/smp_lock.h>
  18 #include <linux/interrupt.h>
  19 #include <linux/init.h>
  20 #include <linux/tty.h>
  21 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
  22 #include <linux/highmem.h>
  23 #include <linux/module.h>
  24
  25 #include <asm/system.h>
  26 #include <asm/uaccess.h>
  27 #include <asm/pgalloc.h>
  28 #include <asm/hardirq.h>
  29 #include <asm/desc.h>
  30 #include <asm/tlbflush.h>
  31
  32 extern void die(const char *,struct pt_regs *,long);
  33
  34 /*
  35  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
  36  * message out
  37  */
  38 void bust_spinlocks(int yes)
  39 {
  40         int loglevel_save = console_loglevel;
  41
  42         if (yes) {
  43                 oops_in_progress = 1;
  44                 return;
  45         }
  46 #ifdef CONFIG_VT
  47         unblank_screen();
  48 #endif
  49         oops_in_progress = 0;
  50         /*
  51          * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
  52          * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
  53          * a poke.  Hold onto your hats...
  54          */
  55         console_loglevel = 15;          /* NMI oopser may have shut the console up */
  56         printk(" ");
  57         console_loglevel = loglevel_save;
  58 }
  59
  60 /*
  61  * Return EIP plus the CS segment base.  The segment limit is also
  62  * adjusted, clamped to the kernel/user address space (whichever is
  63  * appropriate), and returned in *eip_limit.
  64  *
  65  * The segment is checked, because it might have been changed by another
  66  * task between the original faulting instruction and here.
  67  *
  68  * If CS is no longer a valid code segment, or if EIP is beyond the
  69  * limit, or if it is a kernel address when CS is not a kernel segment,
  70  * then the returned value will be greater than *eip_limit.
  71  *
  72  * This is slow, but is very rarely executed.
  73  */
  74 static inline unsigned long get_segment_eip(struct pt_regs *regs,
  75                                             unsigned long *eip_limit)
  76 {
  77         unsigned long eip = regs->eip;
  78         unsigned seg = regs->xcs & 0xffff;
  79         u32 seg_ar, seg_limit, base, *desc;
  80
  81         /* The standard kernel/user address space limit. */
  82         *eip_limit = (seg & 3) ? USER_DS.seg : KERNEL_DS.seg;
  83
  84         /* Unlikely, but must come before segment checks. */
  85         if (unlikely((regs->eflags & VM_MASK) != 0))
  86                 return eip + (seg << 4);
  87
  88         /* By far the most common cases. */
  89         if (likely(seg == __USER_CS || seg == __KERNEL_CS))
  90                 return eip;
  91
  92         /* Check the segment exists, is within the current LDT/GDT size,
  93            that kernel/user (ring 0..3) has the appropriate privilege,
  94            that it's a code segment, and get the limit. */
  95         __asm__ ("larl %3,%0; lsll %3,%1"
  96                  : "=&r" (seg_ar), "=r" (seg_limit) : "0" (0), "rm" (seg));
  97         if ((~seg_ar & 0x9800) || eip > seg_limit) {
  98                 *eip_limit = 0;
  99                 return 1;        /* So that returned eip > *eip_limit. */
 100         }
 101
 102         /* Get the GDT/LDT descriptor base.
 103            When you look for races in this code remember that
 104            LDT and other horrors are only used in user space. */
 105         if (seg & (1<<2)) {
 106                 /* Must lock the LDT while reading it. */
 107                 down(&current->mm->context.sem);
 108 #if 1
 109                 /* horrible hack for 4/4 disabled kernels.
 110                    I'm not quite sure what the TLB flush is good for,
 111                    it's mindlessly copied from the read_ldt code */
 112                 __flush_tlb_global();
 113                 desc = kmap(current->mm->context.ldt_pages[(seg&~7)/PAGE_SIZE]);
 114                 desc = (void *)desc + ((seg & ~7) % PAGE_SIZE);
 115 #else
 116                 desc = current->mm->context.ldt;
 117                 desc = (void *)desc + (seg & ~7);
 118 #endif
 119         } else {
 120                 /* Must disable preemption while reading the GDT. */
 121                 desc = (u32 *)&cpu_gdt_table[get_cpu()];
 122                 desc = (void *)desc + (seg & ~7);
 123         }
 124
 125         /* Decode the code segment base from the descriptor */
 126         base =   (desc[0] >> 16) |
 127                 ((desc[1] & 0xff) << 16) |
 128                  (desc[1] & 0xff000000);
 129
 130         if (seg & (1<<2)) {
 131 #if 1
 132                 kunmap((void *)((unsigned long)desc & PAGE_MASK));
 133 #endif
 134                 up(&current->mm->context.sem);
 135         } else
 136                 put_cpu();
 137
 138         /* Adjust EIP and segment limit, and clamp at the kernel limit.
 139            It's legitimate for segments to wrap at 0xffffffff. */
 140         seg_limit += base;
 141         if (seg_limit < *eip_limit && seg_limit >= base)
 142                 *eip_limit = seg_limit;
 143         return eip + base;
 144 }
 145
 146 /*
 147  * Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
 148  * Check that here and ignore it.
 149  */
 150 static int __is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
 151 {
 152         unsigned long limit;
 153         unsigned long instr = get_segment_eip (regs, &limit);
 154         int scan_more = 1;
 155         int prefetch = 0;
 156         int i;
 157
 158         for (i = 0; scan_more && i < 15; i++) {
 159                 unsigned char opcode;
 160                 unsigned char instr_hi;
 161                 unsigned char instr_lo;
 162
 163                 if (instr > limit)
 164                         break;
 165                 if (__get_user(opcode, (unsigned char *) instr))
 166                         break;
 167
 168                 instr_hi = opcode & 0xf0;
 169                 instr_lo = opcode & 0x0f;
 170                 instr++;
 171
 172                 switch (instr_hi) {
 173                 case 0x20:
 174                 case 0x30:
 175                         /* Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes. */
 176                         scan_more = ((instr_lo & 7) == 0x6);
 177                         break;
 178
 179                 case 0x60:
 180                         /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 181                         scan_more = (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 182                         break;
 183                 case 0xF0:
 184                         /* 0xF0, 0xF2, and 0xF3 are valid prefixes */
 185                         scan_more = !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 186                         break;
 187                 case 0x00:
 188                         /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 189                         scan_more = 0;
 190                         if (instr > limit)
 191                                 break;
 192                         if (__get_user(opcode, (unsigned char *) instr))
 193                                 break;
 194                         prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 195                                 (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 196                         break;
 197                 default:
 198                         scan_more = 0;
 199                         break;
 200                 }
 201         }
 202         return prefetch;
 203 }
 204
 205 static inline int is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
 206 {
 207         if (unlikely(boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_AMD &&
 208                      boot_cpu_data.x86 >= 6))
 209                 return __is_prefetch(regs, addr);
 210         return 0;
 211 }
 212
 213 asmlinkage void do_invalid_op(struct pt_regs *, unsigned long);
 214
 215 /*
 216  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 217  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 218  * routines.
 219  *
 220  * error_code:
 221  *      bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
 222  *      bit 1 == 0 means read, 1 means write
 223  *      bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
 224  */
 225 asmlinkage void do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 226 {
 227         struct task_struct *tsk;
 228         struct mm_struct *mm;
 229         struct vm_area_struct * vma;
 230         unsigned long address;
 231         unsigned long page;
 232         int write;
 233         siginfo_t info;
 234
 235         /* get the address */
 236         __asm__("movl %%cr2,%0":"=r" (address));
 237
 238         /* It's safe to allow irq's after cr2 has been saved */
 239         if (regs->eflags & (X86_EFLAGS_IF|VM_MASK))
 240                 local_irq_enable();
 241
 242         tsk = current;
 243
 244         info.si_code = SEGV_MAPERR;
 245
 246         /*
 247          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
 248          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
 249          *
 250          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 251          * be in an interrupt or a critical region, and should
 252          * only copy the information from the master page table,
 253          * nothing more.
 254          *
 255          * This verifies that the fault happens in kernel space
 256          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
 257          * protection error (error_code & 1) == 0.
 258          */
 259 #ifdef CONFIG_X86_4G
 260         /*
 261          * On 4/4 all kernels faults are either bugs, vmalloc or prefetch
 262          */
 263         /* If it's vm86 fall through */
 264         if (unlikely(!(regs->eflags & VM_MASK) && ((regs->xcs & 3) == 0))) {
 265                 if (error_code & 3)
 266                         goto bad_area_nosemaphore;
 267                 goto vmalloc_fault;
 268         }
 269 #else
 270         if (unlikely(address >= TASK_SIZE)) {
 271                 if (!(error_code & 5))
 272                         goto vmalloc_fault;
 273                 /*
 274                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
 275                  * fault we could otherwise deadlock.
 276                  */
 277                 goto bad_area_nosemaphore;
 278         }
 279 #endif
 280
 281         mm = tsk->mm;
 282
 283         /*
 284          * If we're in an interrupt, have no user context or are running in an
 285          * atomic region then we must not take the fault..
 286          */
 287         if (in_atomic() || !mm)
 288                 goto bad_area_nosemaphore;
 289
 290         down_read(&mm->mmap_sem);
 291
 292         vma = find_vma(mm, address);
 293         if (!vma)
 294                 goto bad_area;
 295         if (vma->vm_start <= address)
 296                 goto good_area;
 297         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 298                 goto bad_area;
 299         if (error_code & 4) {
 300                 /*
 301                  * accessing the stack below %esp is always a bug.
 302                  * The "+ 32" is there due to some instructions (like
 303                  * pusha) doing post-decrement on the stack and that
 304                  * doesn't show up until later..
 305                  */
 306                 if (address + 32 < regs->esp)
 307                         goto bad_area;
 308         }
 309         if (expand_stack(vma, address))
 310                 goto bad_area;
 311 /*
 312  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 313  * we can handle it..
 314  */
 315 good_area:
 316         info.si_code = SEGV_ACCERR;
 317         write = 0;
 318         switch (error_code & 3) {
 319                 default:        /* 3: write, present */
 320 #ifdef TEST_VERIFY_AREA
 321                         if (regs->cs == KERNEL_CS)
 322                                 printk("WP fault at %08lx\n", regs->eip);
 323 #endif
 324                         /* fall through */
 325                 case 2:         /* write, not present */
 326                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 327                                 goto bad_area;
 328                         write++;
 329                         break;
 330                 case 1:         /* read, present */
 331                         goto bad_area;
 332                 case 0:         /* read, not present */
 333                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
 334                                 goto bad_area;
 335         }
 336
 337  survive:
 338         /*
 339          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 340          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 341          * the fault.
 342          */
 343         switch (handle_mm_fault(mm, vma, address, write)) {
 344                 case VM_FAULT_MINOR:
 345                         tsk->min_flt++;
 346                         break;
 347                 case VM_FAULT_MAJOR:
 348                         tsk->maj_flt++;
 349                         break;
 350                 case VM_FAULT_SIGBUS:
 351                         goto do_sigbus;
 352                 case VM_FAULT_OOM:
 353                         goto out_of_memory;
 354                 default:
 355                         BUG();
 356         }
 357
 358         /*
 359          * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 360          */
 361         if (regs->eflags & VM_MASK) {
 362                 unsigned long bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 363                 if (bit < 32)
 364                         tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 365         }
 366         up_read(&mm->mmap_sem);
 367         return;
 368
 369 /*
 370  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 371  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 372  */
 373 bad_area:
 374         up_read(&mm->mmap_sem);
 375
 376 bad_area_nosemaphore:
 377         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 378         if (error_code & 4) {
 379                 /*
 380                  * Valid to do another page fault here because this one came
 381                  * from user space.
 382                  */
 383                 if (is_prefetch(regs, address))
 384                         return;
 385
 386                 tsk->thread.cr2 = address;
 387                 /* Kernel addresses are always protection faults */
 388                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 389                 tsk->thread.trap_no = 14;
 390                 info.si_signo = SIGSEGV;
 391                 info.si_errno = 0;
 392                 /* info.si_code has been set above */
 393                 info.si_addr = (void *)address;
 394                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, tsk);
 395                 return;
 396         }
 397
 398 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 399         /*
 400          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround.
 401          */
 402         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 403                 unsigned long nr;
 404
 405                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 406
 407                 if (nr == 6) {
 408                         do_invalid_op(regs, 0);
 409                         return;
 410                 }
 411         }
 412 #endif
 413
 414 no_context:
 415         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 416         if (fixup_exception(regs))
 417                 return;
 418
 419         /*
 420          * Valid to do another page fault here, because if this fault
 421          * had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 422          * handled it.
 423          */
 424         if (is_prefetch(regs, address))
 425                 return;
 426
 427 /*
 428  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 429  * terminate things with extreme prejudice.
 430  */
 431
 432         bust_spinlocks(1);
 433
 434 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 435         {
 436                 pgd_t *pgd;
 437                 pmd_t *pmd;
 438
 439
 440
 441                 pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 442                 if (pgd_present(*pgd)) {
 443                         pmd = pmd_offset(pgd, address);
 444                         if (pmd_val(*pmd) & _PAGE_NX)
 445                                 printk(KERN_CRIT "kernel tried to access NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n", current->uid);
 446                 }
 447         }
 448 #endif
 449         if (address < PAGE_SIZE)
 450                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
 451         else
 452                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
 453         printk(" at virtual address %08lx\n",address);
 454         printk(" printing eip:\n");
 455         printk("%08lx\n", regs->eip);
 456         asm("movl %%cr3,%0":"=r" (page));
 457         page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> 22];
 458         printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
 459         /*
 460          * We must not directly access the pte in the highpte
 461          * case, the page table might be allocated in highmem.
 462          * And lets rather not kmap-atomic the pte, just in case
 463          * it's allocated already.
 464          */
 465 #ifndef CONFIG_HIGHPTE
 466         if (page & 1) {
 467                 page &= PAGE_MASK;
 468                 address &= 0x003ff000;
 469                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
 470                 printk(KERN_ALERT "*pte = %08lx\n", page);
 471         }
 472 #endif
 473         die("Oops", regs, error_code);
 474         bust_spinlocks(0);
 475         do_exit(SIGKILL);
 476
 477 /*
 478  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 479  * us unable to handle the page fault gracefully.
 480  */
 481 out_of_memory:
 482         up_read(&mm->mmap_sem);
 483         if (tsk->pid == 1) {
 484                 yield();
 485                 down_read(&mm->mmap_sem);
 486                 goto survive;
 487         }
 488         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 489         if (error_code & 4)
 490                 do_exit(SIGKILL);
 491         goto no_context;
 492
 493 do_sigbus:
 494         up_read(&mm->mmap_sem);
 495
 496         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 497         if (!(error_code & 4))
 498                 goto no_context;
 499
 500         /* User space => ok to do another page fault */
 501         if (is_prefetch(regs, address))
 502                 return;
 503
 504         tsk->thread.cr2 = address;
 505         tsk->thread.error_code = error_code;
 506         tsk->thread.trap_no = 14;
 507         info.si_signo = SIGBUS;
 508         info.si_errno = 0;
 509         info.si_code = BUS_ADRERR;
 510         info.si_addr = (void *)address;
 511         force_sig_info(SIGBUS, &info, tsk);
 512         return;
 513
 514 vmalloc_fault:
 515         {
 516                 /*
 517                  * Synchronize this task's top level page-table
 518                  * with the 'reference' page table.
 519                  *
 520                  * Do _not_ use "tsk" here. We might be inside
 521                  * an interrupt in the middle of a task switch..
 522                  */
 523                 int index = pgd_index(address);
 524                 pgd_t *pgd, *pgd_k;
 525                 pmd_t *pmd, *pmd_k;
 526                 pte_t *pte_k;
 527
 528                 asm("movl %%cr3,%0":"=r" (pgd));
 529                 pgd = index + (pgd_t *)__va(pgd);
 530                 pgd_k = init_mm.pgd + index;
 531
 532                 if (!pgd_present(*pgd_k))
 533                         goto no_context;
 534
 535                 /*
 536                  * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 537                  * and redundant with the set_pmd() on non-PAE.
 538                  */
 539
 540                 pmd = pmd_offset(pgd, address);
 541                 pmd_k = pmd_offset(pgd_k, address);
 542                 if (!pmd_present(*pmd_k))
 543                         goto no_context;
 544                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 545
 546                 pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 547                 if (!pte_present(*pte_k))
 548                         goto no_context;
 549                 return;
 550         }
 551 }