arch/xen/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 #include <linux/percpu.h>
  25
  26 #include <asm/system.h>
  27 #include <asm/uaccess.h>
  28 #include <asm/desc.h>
  29 #include <asm/kdebug.h>
  30
  31 extern void die(const char *,struct pt_regs *,long);
  32
  33 DEFINE_PER_CPU(pgd_t *, cur_pgd);
  34
  35 /*
  36  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
  37  * message out
  38  */
  39 void bust_spinlocks(int yes)
  40 {
  41         int loglevel_save = console_loglevel;
  42
  43         if (yes) {
  44                 oops_in_progress = 1;
  45                 return;
  46         }
  47 #ifdef CONFIG_VT
  48         unblank_screen();
  49 #endif
  50         oops_in_progress = 0;
  51         /*
  52          * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
  53          * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
  54          * a poke.  Hold onto your hats...
  55          */
  56         console_loglevel = 15;          /* NMI oopser may have shut the console up */
  57         printk(" ");
  58         console_loglevel = loglevel_save;
  59 }
  60
  61 /*
  62  * Return EIP plus the CS segment base.  The segment limit is also
  63  * adjusted, clamped to the kernel/user address space (whichever is
  64  * appropriate), and returned in *eip_limit.
  65  *
  66  * The segment is checked, because it might have been changed by another
  67  * task between the original faulting instruction and here.
  68  *
  69  * If CS is no longer a valid code segment, or if EIP is beyond the
  70  * limit, or if it is a kernel address when CS is not a kernel segment,
  71  * then the returned value will be greater than *eip_limit.
  72  *
  73  * This is slow, but is very rarely executed.
  74  */
  75 static inline unsigned long get_segment_eip(struct pt_regs *regs,
  76                                             unsigned long *eip_limit)
  77 {
  78         unsigned long eip = regs->eip;
  79         unsigned seg = regs->xcs & 0xffff;
  80         u32 seg_ar, seg_limit, base, *desc;
  81
  82         /* The standard kernel/user address space limit. */
  83         *eip_limit = (seg & 2) ? USER_DS.seg : KERNEL_DS.seg;
  84
  85         /* Unlikely, but must come before segment checks. */
  86         if (unlikely((regs->eflags & VM_MASK) != 0))
  87                 return eip + (seg << 4);
  88
  89         /* By far the most common cases. */
  90         if (likely(seg == __USER_CS || seg == __KERNEL_CS))
  91                 return eip;
  92
  93         /* Check the segment exists, is within the current LDT/GDT size,
  94            that kernel/user (ring 0..3) has the appropriate privilege,
  95            that it's a code segment, and get the limit. */
  96         __asm__ ("larl %3,%0; lsll %3,%1"
  97                  : "=&r" (seg_ar), "=r" (seg_limit) : "0" (0), "rm" (seg));
  98         if ((~seg_ar & 0x9800) || eip > seg_limit) {
  99                 *eip_limit = 0;
 100                 return 1;        /* So that returned eip > *eip_limit. */
 101         }
 102
 103         /* Get the GDT/LDT descriptor base.
 104            When you look for races in this code remember that
 105            LDT and other horrors are only used in user space. */
 106         if (seg & (1<<2)) {
 107                 /* Must lock the LDT while reading it. */
 108                 down(&current->mm->context.sem);
 109                 desc = current->mm->context.ldt;
 110                 desc = (void *)desc + (seg & ~7);
 111         } else {
 112                 /* Must disable preemption while reading the GDT. */
 113                 desc = (u32 *)get_cpu_gdt_table(get_cpu());
 114                 desc = (void *)desc + (seg & ~7);
 115         }
 116
 117         /* Decode the code segment base from the descriptor */
 118         base = get_desc_base((unsigned long *)desc);
 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                               unsigned long error_code)
 194 {
 195         if (unlikely(boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_AMD &&
 196                      boot_cpu_data.x86 >= 6)) {
 197                 /* Catch an obscure case of prefetch inside an NX page. */
 198                 if (nx_enabled && (error_code & 16))
 199                         return 0;
 200                 return __is_prefetch(regs, addr);
 201         }
 202         return 0;
 203 }
 204
 205 fastcall void do_invalid_op(struct pt_regs *, unsigned long);
 206
 207 /*
 208  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 209  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 210  * routines.
 211  *
 212  * error_code:
 213  *      bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
 214  *      bit 1 == 0 means read, 1 means write
 215  *      bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
 216  */
 217 fastcall void do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 218                               unsigned long address)
 219 {
 220         struct task_struct *tsk;
 221         struct mm_struct *mm;
 222         struct vm_area_struct * vma;
 223         unsigned long page;
 224         int write;
 225         siginfo_t info;
 226
 227         /* Set the "privileged fault" bit to something sane. */
 228         error_code &= 3;
 229         error_code |= (regs->xcs & 2) << 1;
 230         if (regs->eflags & X86_EFLAGS_VM)
 231                 error_code |= 4;
 232
 233         if (notify_die(DIE_PAGE_FAULT, "page fault", regs, error_code, 14,
 234                                         SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
 235                 return;
 236 #if 0
 237         /* It's safe to allow irq's after cr2 has been saved */
 238         if (regs->eflags & (X86_EFLAGS_IF|VM_MASK))
 239                 local_irq_enable();
 240 #endif
 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         if (unlikely(address >= TASK_SIZE)) {
 260                 if (!(error_code & 5))
 261                         goto vmalloc_fault;
 262                 /*
 263                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
 264                  * fault we could otherwise deadlock.
 265                  */
 266                 goto bad_area_nosemaphore;
 267         }
 268
 269         mm = tsk->mm;
 270
 271         /*
 272          * If we're in an interrupt, have no user context or are running in an
 273          * atomic region then we must not take the fault..
 274          */
 275         if (in_atomic() || !mm)
 276                 goto bad_area_nosemaphore;
 277
 278         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 279          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 280          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunatly, in the case of an
 281          * erroneous fault occuring in a code path which already holds mmap_sem
 282          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 283          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 284          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 285          * exceptions table.
 286          *
 287          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 288          * the source reference check when there is a possibilty of a deadlock.
 289          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 290          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 291          * thus avoiding the deadlock.
 292          */
 293         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 294                 if ((error_code & 4) == 0 &&
 295                     !search_exception_tables(regs->eip))
 296                         goto bad_area_nosemaphore;
 297                 down_read(&mm->mmap_sem);
 298         }
 299
 300         vma = find_vma(mm, address);
 301         if (!vma)
 302                 goto bad_area;
 303         if (vma->vm_start <= address)
 304                 goto good_area;
 305         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 306                 goto bad_area;
 307         if (error_code & 4) {
 308                 /*
 309                  * accessing the stack below %esp is always a bug.
 310                  * The "+ 32" is there due to some instructions (like
 311                  * pusha) doing post-decrement on the stack and that
 312                  * doesn't show up until later..
 313                  */
 314                 if (address + 32 < regs->esp)
 315                         goto bad_area;
 316         }
 317         if (expand_stack(vma, address))
 318                 goto bad_area;
 319 /*
 320  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 321  * we can handle it..
 322  */
 323 good_area:
 324         info.si_code = SEGV_ACCERR;
 325         write = 0;
 326         switch (error_code & 3) {
 327                 default:        /* 3: write, present */
 328 #ifdef TEST_VERIFY_AREA
 329                         if (regs->cs == KERNEL_CS)
 330                                 printk("WP fault at %08lx\n", regs->eip);
 331 #endif
 332                         /* fall through */
 333                 case 2:         /* write, not present */
 334                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 335                                 goto bad_area;
 336                         write++;
 337                         break;
 338                 case 1:         /* read, present */
 339                         goto bad_area;
 340                 case 0:         /* read, not present */
 341                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
 342                                 goto bad_area;
 343         }
 344
 345  survive:
 346         /*
 347          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 348          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 349          * the fault.
 350          */
 351         switch (handle_mm_fault(mm, vma, address, write)) {
 352                 case VM_FAULT_MINOR:
 353                         tsk->min_flt++;
 354                         break;
 355                 case VM_FAULT_MAJOR:
 356                         tsk->maj_flt++;
 357                         break;
 358                 case VM_FAULT_SIGBUS:
 359                         goto do_sigbus;
 360                 case VM_FAULT_OOM:
 361                         goto out_of_memory;
 362                 default:
 363                         BUG();
 364         }
 365
 366         /*
 367          * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 368          */
 369         if (regs->eflags & VM_MASK) {
 370                 unsigned long bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 371                 if (bit < 32)
 372                         tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 373         }
 374         up_read(&mm->mmap_sem);
 375         return;
 376
 377 /*
 378  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 379  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 380  */
 381 bad_area:
 382         up_read(&mm->mmap_sem);
 383
 384 bad_area_nosemaphore:
 385         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 386         if (error_code & 4) {
 387                 /*
 388                  * Valid to do another page fault here because this one came
 389                  * from user space.
 390                  */
 391                 if (is_prefetch(regs, address, error_code))
 392                         return;
 393
 394                 tsk->thread.cr2 = address;
 395                 /* Kernel addresses are always protection faults */
 396                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 397                 tsk->thread.trap_no = 14;
 398                 info.si_signo = SIGSEGV;
 399                 info.si_errno = 0;
 400                 /* info.si_code has been set above */
 401                 info.si_addr = (void __user *)address;
 402                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, tsk);
 403                 return;
 404         }
 405
 406 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 407         /*
 408          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround.
 409          */
 410         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 411                 unsigned long nr;
 412
 413                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 414
 415                 if (nr == 6) {
 416                         do_invalid_op(regs, 0);
 417                         return;
 418                 }
 419         }
 420 #endif
 421
 422 no_context:
 423         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 424         if (fixup_exception(regs))
 425                 return;
 426
 427         /*
 428          * Valid to do another page fault here, because if this fault
 429          * had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 430          * handled it.
 431          */
 432         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
 433                 return;
 434
 435 /*
 436  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 437  * terminate things with extreme prejudice.
 438  */
 439
 440         bust_spinlocks(1);
 441
 442 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 443         if (error_code & 16) {
 444                 pte_t *pte = lookup_address(address);
 445
 446                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec_kernel(*pte))
 447                         printk(KERN_CRIT "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n", current->uid);
 448         }
 449 #endif
 450         if (address < PAGE_SIZE)
 451                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
 452         else
 453                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
 454         printk(" at virtual address %08lx\n",address);
 455         printk(KERN_ALERT " printing eip:\n");
 456         printk("%08lx\n", regs->eip);
 457         page = ((unsigned long *) per_cpu(cur_pgd, smp_processor_id()))
 458             [address >> 22];
 459         printk(KERN_ALERT "*pde = ma %08lx pa %08lx\n", page,
 460                machine_to_phys(page));
 461         /*
 462          * We must not directly access the pte in the highpte
 463          * case, the page table might be allocated in highmem.
 464          * And lets rather not kmap-atomic the pte, just in case
 465          * it's allocated already.
 466          */
 467 #ifndef CONFIG_HIGHPTE
 468         if (page & 1) {
 469                 page &= PAGE_MASK;
 470                 address &= 0x003ff000;
 471                 page = machine_to_phys(page);
 472                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
 473                 printk(KERN_ALERT "*pte = ma %08lx pa %08lx\n", page,
 474                        machine_to_phys(page));
 475         }
 476 #endif
 477         show_trace(NULL, (unsigned long *)&regs[1]);
 478         die("Oops", regs, error_code);
 479         bust_spinlocks(0);
 480         do_exit(SIGKILL);
 481
 482 /*
 483  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 484  * us unable to handle the page fault gracefully.
 485  */
 486 out_of_memory:
 487         up_read(&mm->mmap_sem);
 488         if (tsk->pid == 1) {
 489                 yield();
 490                 down_read(&mm->mmap_sem);
 491                 goto survive;
 492         }
 493         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 494         if (error_code & 4)
 495                 do_exit(SIGKILL);
 496         goto no_context;
 497
 498 do_sigbus:
 499         up_read(&mm->mmap_sem);
 500
 501         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 502         if (!(error_code & 4))
 503                 goto no_context;
 504
 505         /* User space => ok to do another page fault */
 506         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
 507                 return;
 508
 509         tsk->thread.cr2 = address;
 510         tsk->thread.error_code = error_code;
 511         tsk->thread.trap_no = 14;
 512         info.si_signo = SIGBUS;
 513         info.si_errno = 0;
 514         info.si_code = BUS_ADRERR;
 515         info.si_addr = (void __user *)address;
 516         force_sig_info(SIGBUS, &info, tsk);
 517         return;
 518
 519 vmalloc_fault:
 520         {
 521                 /*
 522                  * Synchronize this task's top level page-table
 523                  * with the 'reference' page table.
 524                  *
 525                  * Do _not_ use "tsk" here. We might be inside
 526                  * an interrupt in the middle of a task switch..
 527                  */
 528                 int index = pgd_index(address);
 529                 pgd_t *pgd, *pgd_k;
 530                 pud_t *pud, *pud_k;
 531                 pmd_t *pmd, *pmd_k;
 532                 pte_t *pte_k;
 533
 534                 pgd = index + per_cpu(cur_pgd, smp_processor_id());
 535                 pgd_k = init_mm.pgd + index;
 536
 537                 if (!pgd_present(*pgd_k))
 538                         goto no_context;
 539
 540                 /*
 541                  * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 542                  * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 543                  * set_pud.
 544                  */
 545
 546                 pud = pud_offset(pgd, address);
 547                 pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 548                 if (!pud_present(*pud_k))
 549                         goto no_context;
 550
 551                 pmd = pmd_offset(pud, address);
 552                 pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 553                 if (!pmd_present(*pmd_k))
 554                         goto no_context;
 555                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 556
 557                 pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 558                 if (!pte_present(*pte_k))
 559                         goto no_context;
 560                 return;
 561         }
 562 }