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