x86/entry: Move paranoid irq tracing out of ASM code
[linux-block.git] / arch / x86 / kernel / traps.c
1 /*
2  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
3  *  Copyright (C) 2000, 2001, 2002 Andi Kleen, SuSE Labs
4  *
5  *  Pentium III FXSR, SSE support
6  *      Gareth Hughes <gareth@valinux.com>, May 2000
7  */
8
9 /*
10  * Handle hardware traps and faults.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/context_tracking.h>
16 #include <linux/interrupt.h>
17 #include <linux/kallsyms.h>
18 #include <linux/spinlock.h>
19 #include <linux/kprobes.h>
20 #include <linux/uaccess.h>
21 #include <linux/kdebug.h>
22 #include <linux/kgdb.h>
23 #include <linux/kernel.h>
24 #include <linux/export.h>
25 #include <linux/ptrace.h>
26 #include <linux/uprobes.h>
27 #include <linux/string.h>
28 #include <linux/delay.h>
29 #include <linux/errno.h>
30 #include <linux/kexec.h>
31 #include <linux/sched.h>
32 #include <linux/sched/task_stack.h>
33 #include <linux/timer.h>
34 #include <linux/init.h>
35 #include <linux/bug.h>
36 #include <linux/nmi.h>
37 #include <linux/mm.h>
38 #include <linux/smp.h>
39 #include <linux/io.h>
40 #include <linux/hardirq.h>
41 #include <linux/atomic.h>
42
43 #include <asm/stacktrace.h>
44 #include <asm/processor.h>
45 #include <asm/debugreg.h>
46 #include <asm/text-patching.h>
47 #include <asm/ftrace.h>
48 #include <asm/traps.h>
49 #include <asm/desc.h>
50 #include <asm/fpu/internal.h>
51 #include <asm/cpu.h>
52 #include <asm/cpu_entry_area.h>
53 #include <asm/mce.h>
54 #include <asm/fixmap.h>
55 #include <asm/mach_traps.h>
56 #include <asm/alternative.h>
57 #include <asm/fpu/xstate.h>
58 #include <asm/vm86.h>
59 #include <asm/umip.h>
60 #include <asm/insn.h>
61 #include <asm/insn-eval.h>
62
63 #ifdef CONFIG_X86_64
64 #include <asm/x86_init.h>
65 #include <asm/pgalloc.h>
66 #include <asm/proto.h>
67 #else
68 #include <asm/processor-flags.h>
69 #include <asm/setup.h>
70 #include <asm/proto.h>
71 #endif
72
73 DECLARE_BITMAP(system_vectors, NR_VECTORS);
74
75 static inline void cond_local_irq_enable(struct pt_regs *regs)
76 {
77         if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
78                 local_irq_enable();
79 }
80
81 static inline void cond_local_irq_disable(struct pt_regs *regs)
82 {
83         if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
84                 local_irq_disable();
85 }
86
87 int is_valid_bugaddr(unsigned long addr)
88 {
89         unsigned short ud;
90
91         if (addr < TASK_SIZE_MAX)
92                 return 0;
93
94         if (probe_kernel_address((unsigned short *)addr, ud))
95                 return 0;
96
97         return ud == INSN_UD0 || ud == INSN_UD2;
98 }
99
100 int fixup_bug(struct pt_regs *regs, int trapnr)
101 {
102         if (trapnr != X86_TRAP_UD)
103                 return 0;
104
105         switch (report_bug(regs->ip, regs)) {
106         case BUG_TRAP_TYPE_NONE:
107         case BUG_TRAP_TYPE_BUG:
108                 break;
109
110         case BUG_TRAP_TYPE_WARN:
111                 regs->ip += LEN_UD2;
112                 return 1;
113         }
114
115         return 0;
116 }
117
118 static nokprobe_inline int
119 do_trap_no_signal(struct task_struct *tsk, int trapnr, const char *str,
120                   struct pt_regs *regs, long error_code)
121 {
122         if (v8086_mode(regs)) {
123                 /*
124                  * Traps 0, 1, 3, 4, and 5 should be forwarded to vm86.
125                  * On nmi (interrupt 2), do_trap should not be called.
126                  */
127                 if (trapnr < X86_TRAP_UD) {
128                         if (!handle_vm86_trap((struct kernel_vm86_regs *) regs,
129                                                 error_code, trapnr))
130                                 return 0;
131                 }
132         } else if (!user_mode(regs)) {
133                 if (fixup_exception(regs, trapnr, error_code, 0))
134                         return 0;
135
136                 tsk->thread.error_code = error_code;
137                 tsk->thread.trap_nr = trapnr;
138                 die(str, regs, error_code);
139         }
140
141         /*
142          * We want error_code and trap_nr set for userspace faults and
143          * kernelspace faults which result in die(), but not
144          * kernelspace faults which are fixed up.  die() gives the
145          * process no chance to handle the signal and notice the
146          * kernel fault information, so that won't result in polluting
147          * the information about previously queued, but not yet
148          * delivered, faults.  See also exc_general_protection below.
149          */
150         tsk->thread.error_code = error_code;
151         tsk->thread.trap_nr = trapnr;
152
153         return -1;
154 }
155
156 static void show_signal(struct task_struct *tsk, int signr,
157                         const char *type, const char *desc,
158                         struct pt_regs *regs, long error_code)
159 {
160         if (show_unhandled_signals && unhandled_signal(tsk, signr) &&
161             printk_ratelimit()) {
162                 pr_info("%s[%d] %s%s ip:%lx sp:%lx error:%lx",
163                         tsk->comm, task_pid_nr(tsk), type, desc,
164                         regs->ip, regs->sp, error_code);
165                 print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
166                 pr_cont("\n");
167         }
168 }
169
170 static void
171 do_trap(int trapnr, int signr, char *str, struct pt_regs *regs,
172         long error_code, int sicode, void __user *addr)
173 {
174         struct task_struct *tsk = current;
175
176         if (!do_trap_no_signal(tsk, trapnr, str, regs, error_code))
177                 return;
178
179         show_signal(tsk, signr, "trap ", str, regs, error_code);
180
181         if (!sicode)
182                 force_sig(signr);
183         else
184                 force_sig_fault(signr, sicode, addr);
185 }
186 NOKPROBE_SYMBOL(do_trap);
187
188 static void do_error_trap(struct pt_regs *regs, long error_code, char *str,
189         unsigned long trapnr, int signr, int sicode, void __user *addr)
190 {
191         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_is_watching(), "entry code didn't wake RCU");
192
193         /*
194          * WARN*()s end up here; fix them up before we call the
195          * notifier chain.
196          */
197         if (!user_mode(regs) && fixup_bug(regs, trapnr))
198                 return;
199
200         if (notify_die(DIE_TRAP, str, regs, error_code, trapnr, signr) !=
201                         NOTIFY_STOP) {
202                 cond_local_irq_enable(regs);
203                 do_trap(trapnr, signr, str, regs, error_code, sicode, addr);
204                 cond_local_irq_disable(regs);
205         }
206 }
207
208 /*
209  * Posix requires to provide the address of the faulting instruction for
210  * SIGILL (#UD) and SIGFPE (#DE) in the si_addr member of siginfo_t.
211  *
212  * This address is usually regs->ip, but when an uprobe moved the code out
213  * of line then regs->ip points to the XOL code which would confuse
214  * anything which analyzes the fault address vs. the unmodified binary. If
215  * a trap happened in XOL code then uprobe maps regs->ip back to the
216  * original instruction address.
217  */
218 static __always_inline void __user *error_get_trap_addr(struct pt_regs *regs)
219 {
220         return (void __user *)uprobe_get_trap_addr(regs);
221 }
222
223 DEFINE_IDTENTRY(exc_divide_error)
224 {
225         do_error_trap(regs, 0, "divide_error", X86_TRAP_DE, SIGFPE,
226                       FPE_INTDIV, error_get_trap_addr(regs));
227 }
228
229 DEFINE_IDTENTRY(exc_overflow)
230 {
231         do_error_trap(regs, 0, "overflow", X86_TRAP_OF, SIGSEGV, 0, NULL);
232 }
233
234 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
235 void handle_invalid_op(struct pt_regs *regs)
236 #else
237 static inline void handle_invalid_op(struct pt_regs *regs)
238 #endif
239 {
240         do_error_trap(regs, 0, "invalid opcode", X86_TRAP_UD, SIGILL,
241                       ILL_ILLOPN, error_get_trap_addr(regs));
242 }
243
244 DEFINE_IDTENTRY(exc_invalid_op)
245 {
246         handle_invalid_op(regs);
247 }
248
249 DEFINE_IDTENTRY(exc_coproc_segment_overrun)
250 {
251         do_error_trap(regs, 0, "coprocessor segment overrun",
252                       X86_TRAP_OLD_MF, SIGFPE, 0, NULL);
253 }
254
255 DEFINE_IDTENTRY_ERRORCODE(exc_invalid_tss)
256 {
257         do_error_trap(regs, error_code, "invalid TSS", X86_TRAP_TS, SIGSEGV,
258                       0, NULL);
259 }
260
261 DEFINE_IDTENTRY_ERRORCODE(exc_segment_not_present)
262 {
263         do_error_trap(regs, error_code, "segment not present", X86_TRAP_NP,
264                       SIGBUS, 0, NULL);
265 }
266
267 DEFINE_IDTENTRY_ERRORCODE(exc_stack_segment)
268 {
269         do_error_trap(regs, error_code, "stack segment", X86_TRAP_SS, SIGBUS,
270                       0, NULL);
271 }
272
273 DEFINE_IDTENTRY_ERRORCODE(exc_alignment_check)
274 {
275         char *str = "alignment check";
276
277         if (notify_die(DIE_TRAP, str, regs, error_code, X86_TRAP_AC, SIGBUS) == NOTIFY_STOP)
278                 return;
279
280         if (!user_mode(regs))
281                 die("Split lock detected\n", regs, error_code);
282
283         local_irq_enable();
284
285         if (handle_user_split_lock(regs, error_code))
286                 return;
287
288         do_trap(X86_TRAP_AC, SIGBUS, "alignment check", regs,
289                 error_code, BUS_ADRALN, NULL);
290 }
291
292 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
293 __visible void __noreturn handle_stack_overflow(const char *message,
294                                                 struct pt_regs *regs,
295                                                 unsigned long fault_address)
296 {
297         printk(KERN_EMERG "BUG: stack guard page was hit at %p (stack is %p..%p)\n",
298                  (void *)fault_address, current->stack,
299                  (char *)current->stack + THREAD_SIZE - 1);
300         die(message, regs, 0);
301
302         /* Be absolutely certain we don't return. */
303         panic("%s", message);
304 }
305 #endif
306
307 /*
308  * Runs on an IST stack for x86_64 and on a special task stack for x86_32.
309  *
310  * On x86_64, this is more or less a normal kernel entry.  Notwithstanding the
311  * SDM's warnings about double faults being unrecoverable, returning works as
312  * expected.  Presumably what the SDM actually means is that the CPU may get
313  * the register state wrong on entry, so returning could be a bad idea.
314  *
315  * Various CPU engineers have promised that double faults due to an IRET fault
316  * while the stack is read-only are, in fact, recoverable.
317  *
318  * On x86_32, this is entered through a task gate, and regs are synthesized
319  * from the TSS.  Returning is, in principle, okay, but changes to regs will
320  * be lost.  If, for some reason, we need to return to a context with modified
321  * regs, the shim code could be adjusted to synchronize the registers.
322  *
323  * The 32bit #DF shim provides CR2 already as an argument. On 64bit it needs
324  * to be read before doing anything else.
325  */
326 DEFINE_IDTENTRY_DF(exc_double_fault)
327 {
328         static const char str[] = "double fault";
329         struct task_struct *tsk = current;
330
331 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
332         unsigned long address = read_cr2();
333 #endif
334
335 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
336         extern unsigned char native_irq_return_iret[];
337
338         /*
339          * If IRET takes a non-IST fault on the espfix64 stack, then we
340          * end up promoting it to a doublefault.  In that case, take
341          * advantage of the fact that we're not using the normal (TSS.sp0)
342          * stack right now.  We can write a fake #GP(0) frame at TSS.sp0
343          * and then modify our own IRET frame so that, when we return,
344          * we land directly at the #GP(0) vector with the stack already
345          * set up according to its expectations.
346          *
347          * The net result is that our #GP handler will think that we
348          * entered from usermode with the bad user context.
349          *
350          * No need for nmi_enter() here because we don't use RCU.
351          */
352         if (((long)regs->sp >> P4D_SHIFT) == ESPFIX_PGD_ENTRY &&
353                 regs->cs == __KERNEL_CS &&
354                 regs->ip == (unsigned long)native_irq_return_iret)
355         {
356                 struct pt_regs *gpregs = (struct pt_regs *)this_cpu_read(cpu_tss_rw.x86_tss.sp0) - 1;
357                 unsigned long *p = (unsigned long *)regs->sp;
358
359                 /*
360                  * regs->sp points to the failing IRET frame on the
361                  * ESPFIX64 stack.  Copy it to the entry stack.  This fills
362                  * in gpregs->ss through gpregs->ip.
363                  *
364                  */
365                 gpregs->ip      = p[0];
366                 gpregs->cs      = p[1];
367                 gpregs->flags   = p[2];
368                 gpregs->sp      = p[3];
369                 gpregs->ss      = p[4];
370                 gpregs->orig_ax = 0;  /* Missing (lost) #GP error code */
371
372                 /*
373                  * Adjust our frame so that we return straight to the #GP
374                  * vector with the expected RSP value.  This is safe because
375                  * we won't enable interupts or schedule before we invoke
376                  * general_protection, so nothing will clobber the stack
377                  * frame we just set up.
378                  *
379                  * We will enter general_protection with kernel GSBASE,
380                  * which is what the stub expects, given that the faulting
381                  * RIP will be the IRET instruction.
382                  */
383                 regs->ip = (unsigned long)asm_exc_general_protection;
384                 regs->sp = (unsigned long)&gpregs->orig_ax;
385
386                 return;
387         }
388 #endif
389
390         nmi_enter();
391         instrumentation_begin();
392         notify_die(DIE_TRAP, str, regs, error_code, X86_TRAP_DF, SIGSEGV);
393
394         tsk->thread.error_code = error_code;
395         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_DF;
396
397 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
398         /*
399          * If we overflow the stack into a guard page, the CPU will fail
400          * to deliver #PF and will send #DF instead.  Similarly, if we
401          * take any non-IST exception while too close to the bottom of
402          * the stack, the processor will get a page fault while
403          * delivering the exception and will generate a double fault.
404          *
405          * According to the SDM (footnote in 6.15 under "Interrupt 14 -
406          * Page-Fault Exception (#PF):
407          *
408          *   Processors update CR2 whenever a page fault is detected. If a
409          *   second page fault occurs while an earlier page fault is being
410          *   delivered, the faulting linear address of the second fault will
411          *   overwrite the contents of CR2 (replacing the previous
412          *   address). These updates to CR2 occur even if the page fault
413          *   results in a double fault or occurs during the delivery of a
414          *   double fault.
415          *
416          * The logic below has a small possibility of incorrectly diagnosing
417          * some errors as stack overflows.  For example, if the IDT or GDT
418          * gets corrupted such that #GP delivery fails due to a bad descriptor
419          * causing #GP and we hit this condition while CR2 coincidentally
420          * points to the stack guard page, we'll think we overflowed the
421          * stack.  Given that we're going to panic one way or another
422          * if this happens, this isn't necessarily worth fixing.
423          *
424          * If necessary, we could improve the test by only diagnosing
425          * a stack overflow if the saved RSP points within 47 bytes of
426          * the bottom of the stack: if RSP == tsk_stack + 48 and we
427          * take an exception, the stack is already aligned and there
428          * will be enough room SS, RSP, RFLAGS, CS, RIP, and a
429          * possible error code, so a stack overflow would *not* double
430          * fault.  With any less space left, exception delivery could
431          * fail, and, as a practical matter, we've overflowed the
432          * stack even if the actual trigger for the double fault was
433          * something else.
434          */
435         if ((unsigned long)task_stack_page(tsk) - 1 - address < PAGE_SIZE) {
436                 handle_stack_overflow("kernel stack overflow (double-fault)",
437                                       regs, address);
438         }
439 #endif
440
441         pr_emerg("PANIC: double fault, error_code: 0x%lx\n", error_code);
442         die("double fault", regs, error_code);
443         panic("Machine halted.");
444         instrumentation_end();
445 }
446
447 DEFINE_IDTENTRY(exc_bounds)
448 {
449         if (notify_die(DIE_TRAP, "bounds", regs, 0,
450                         X86_TRAP_BR, SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
451                 return;
452         cond_local_irq_enable(regs);
453
454         if (!user_mode(regs))
455                 die("bounds", regs, 0);
456
457         do_trap(X86_TRAP_BR, SIGSEGV, "bounds", regs, 0, 0, NULL);
458
459         cond_local_irq_disable(regs);
460 }
461
462 enum kernel_gp_hint {
463         GP_NO_HINT,
464         GP_NON_CANONICAL,
465         GP_CANONICAL
466 };
467
468 /*
469  * When an uncaught #GP occurs, try to determine the memory address accessed by
470  * the instruction and return that address to the caller. Also, try to figure
471  * out whether any part of the access to that address was non-canonical.
472  */
473 static enum kernel_gp_hint get_kernel_gp_address(struct pt_regs *regs,
474                                                  unsigned long *addr)
475 {
476         u8 insn_buf[MAX_INSN_SIZE];
477         struct insn insn;
478
479         if (probe_kernel_read(insn_buf, (void *)regs->ip, MAX_INSN_SIZE))
480                 return GP_NO_HINT;
481
482         kernel_insn_init(&insn, insn_buf, MAX_INSN_SIZE);
483         insn_get_modrm(&insn);
484         insn_get_sib(&insn);
485
486         *addr = (unsigned long)insn_get_addr_ref(&insn, regs);
487         if (*addr == -1UL)
488                 return GP_NO_HINT;
489
490 #ifdef CONFIG_X86_64
491         /*
492          * Check that:
493          *  - the operand is not in the kernel half
494          *  - the last byte of the operand is not in the user canonical half
495          */
496         if (*addr < ~__VIRTUAL_MASK &&
497             *addr + insn.opnd_bytes - 1 > __VIRTUAL_MASK)
498                 return GP_NON_CANONICAL;
499 #endif
500
501         return GP_CANONICAL;
502 }
503
504 #define GPFSTR "general protection fault"
505
506 DEFINE_IDTENTRY_ERRORCODE(exc_general_protection)
507 {
508         char desc[sizeof(GPFSTR) + 50 + 2*sizeof(unsigned long) + 1] = GPFSTR;
509         enum kernel_gp_hint hint = GP_NO_HINT;
510         struct task_struct *tsk;
511         unsigned long gp_addr;
512         int ret;
513
514         cond_local_irq_enable(regs);
515
516         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_UMIP)) {
517                 if (user_mode(regs) && fixup_umip_exception(regs))
518                         goto exit;
519         }
520
521         if (v8086_mode(regs)) {
522                 local_irq_enable();
523                 handle_vm86_fault((struct kernel_vm86_regs *) regs, error_code);
524                 local_irq_disable();
525                 return;
526         }
527
528         tsk = current;
529
530         if (user_mode(regs)) {
531                 tsk->thread.error_code = error_code;
532                 tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_GP;
533
534                 show_signal(tsk, SIGSEGV, "", desc, regs, error_code);
535                 force_sig(SIGSEGV);
536                 goto exit;
537         }
538
539         if (fixup_exception(regs, X86_TRAP_GP, error_code, 0))
540                 goto exit;
541
542         tsk->thread.error_code = error_code;
543         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_GP;
544
545         /*
546          * To be potentially processing a kprobe fault and to trust the result
547          * from kprobe_running(), we have to be non-preemptible.
548          */
549         if (!preemptible() &&
550             kprobe_running() &&
551             kprobe_fault_handler(regs, X86_TRAP_GP))
552                 goto exit;
553
554         ret = notify_die(DIE_GPF, desc, regs, error_code, X86_TRAP_GP, SIGSEGV);
555         if (ret == NOTIFY_STOP)
556                 goto exit;
557
558         if (error_code)
559                 snprintf(desc, sizeof(desc), "segment-related " GPFSTR);
560         else
561                 hint = get_kernel_gp_address(regs, &gp_addr);
562
563         if (hint != GP_NO_HINT)
564                 snprintf(desc, sizeof(desc), GPFSTR ", %s 0x%lx",
565                          (hint == GP_NON_CANONICAL) ? "probably for non-canonical address"
566                                                     : "maybe for address",
567                          gp_addr);
568
569         /*
570          * KASAN is interested only in the non-canonical case, clear it
571          * otherwise.
572          */
573         if (hint != GP_NON_CANONICAL)
574                 gp_addr = 0;
575
576         die_addr(desc, regs, error_code, gp_addr);
577
578 exit:
579         cond_local_irq_disable(regs);
580 }
581
582 static bool do_int3(struct pt_regs *regs)
583 {
584         int res;
585
586 #ifdef CONFIG_KGDB_LOW_LEVEL_TRAP
587         if (kgdb_ll_trap(DIE_INT3, "int3", regs, 0, X86_TRAP_BP,
588                          SIGTRAP) == NOTIFY_STOP)
589                 return true;
590 #endif /* CONFIG_KGDB_LOW_LEVEL_TRAP */
591
592 #ifdef CONFIG_KPROBES
593         if (kprobe_int3_handler(regs))
594                 return true;
595 #endif
596         res = notify_die(DIE_INT3, "int3", regs, 0, X86_TRAP_BP, SIGTRAP);
597
598         return res == NOTIFY_STOP;
599 }
600
601 static void do_int3_user(struct pt_regs *regs)
602 {
603         if (do_int3(regs))
604                 return;
605
606         cond_local_irq_enable(regs);
607         do_trap(X86_TRAP_BP, SIGTRAP, "int3", regs, 0, 0, NULL);
608         cond_local_irq_disable(regs);
609 }
610
611 DEFINE_IDTENTRY_RAW(exc_int3)
612 {
613         /*
614          * poke_int3_handler() is completely self contained code; it does (and
615          * must) *NOT* call out to anything, lest it hits upon yet another
616          * INT3.
617          */
618         if (poke_int3_handler(regs))
619                 return;
620
621         /*
622          * idtentry_enter_user() uses static_branch_{,un}likely() and therefore
623          * can trigger INT3, hence poke_int3_handler() must be done
624          * before. If the entry came from kernel mode, then use nmi_enter()
625          * because the INT3 could have been hit in any context including
626          * NMI.
627          */
628         if (user_mode(regs)) {
629                 idtentry_enter_user(regs);
630                 instrumentation_begin();
631                 do_int3_user(regs);
632                 instrumentation_end();
633                 idtentry_exit_user(regs);
634         } else {
635                 nmi_enter();
636                 instrumentation_begin();
637                 trace_hardirqs_off_prepare();
638                 if (!do_int3(regs))
639                         die("int3", regs, 0);
640                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
641                         trace_hardirqs_on_prepare();
642                 instrumentation_end();
643                 nmi_exit();
644         }
645 }
646
647 #ifdef CONFIG_X86_64
648 /*
649  * Help handler running on a per-cpu (IST or entry trampoline) stack
650  * to switch to the normal thread stack if the interrupted code was in
651  * user mode. The actual stack switch is done in entry_64.S
652  */
653 asmlinkage __visible noinstr struct pt_regs *sync_regs(struct pt_regs *eregs)
654 {
655         struct pt_regs *regs = (struct pt_regs *)this_cpu_read(cpu_current_top_of_stack) - 1;
656         if (regs != eregs)
657                 *regs = *eregs;
658         return regs;
659 }
660
661 struct bad_iret_stack {
662         void *error_entry_ret;
663         struct pt_regs regs;
664 };
665
666 asmlinkage __visible noinstr
667 struct bad_iret_stack *fixup_bad_iret(struct bad_iret_stack *s)
668 {
669         /*
670          * This is called from entry_64.S early in handling a fault
671          * caused by a bad iret to user mode.  To handle the fault
672          * correctly, we want to move our stack frame to where it would
673          * be had we entered directly on the entry stack (rather than
674          * just below the IRET frame) and we want to pretend that the
675          * exception came from the IRET target.
676          */
677         struct bad_iret_stack tmp, *new_stack =
678                 (struct bad_iret_stack *)__this_cpu_read(cpu_tss_rw.x86_tss.sp0) - 1;
679
680         /* Copy the IRET target to the temporary storage. */
681         memcpy(&tmp.regs.ip, (void *)s->regs.sp, 5*8);
682
683         /* Copy the remainder of the stack from the current stack. */
684         memcpy(&tmp, s, offsetof(struct bad_iret_stack, regs.ip));
685
686         /* Update the entry stack */
687         memcpy(new_stack, &tmp, sizeof(tmp));
688
689         BUG_ON(!user_mode(&new_stack->regs));
690         return new_stack;
691 }
692 #endif
693
694 static bool is_sysenter_singlestep(struct pt_regs *regs)
695 {
696         /*
697          * We don't try for precision here.  If we're anywhere in the region of
698          * code that can be single-stepped in the SYSENTER entry path, then
699          * assume that this is a useless single-step trap due to SYSENTER
700          * being invoked with TF set.  (We don't know in advance exactly
701          * which instructions will be hit because BTF could plausibly
702          * be set.)
703          */
704 #ifdef CONFIG_X86_32
705         return (regs->ip - (unsigned long)__begin_SYSENTER_singlestep_region) <
706                 (unsigned long)__end_SYSENTER_singlestep_region -
707                 (unsigned long)__begin_SYSENTER_singlestep_region;
708 #elif defined(CONFIG_IA32_EMULATION)
709         return (regs->ip - (unsigned long)entry_SYSENTER_compat) <
710                 (unsigned long)__end_entry_SYSENTER_compat -
711                 (unsigned long)entry_SYSENTER_compat;
712 #else
713         return false;
714 #endif
715 }
716
717 static __always_inline void debug_enter(unsigned long *dr6, unsigned long *dr7)
718 {
719         /*
720          * Disable breakpoints during exception handling; recursive exceptions
721          * are exceedingly 'fun'.
722          *
723          * Since this function is NOKPROBE, and that also applies to
724          * HW_BREAKPOINT_X, we can't hit a breakpoint before this (XXX except a
725          * HW_BREAKPOINT_W on our stack)
726          *
727          * Entry text is excluded for HW_BP_X and cpu_entry_area, which
728          * includes the entry stack is excluded for everything.
729          */
730         get_debugreg(*dr7, 7);
731         set_debugreg(0, 7);
732
733         /*
734          * Ensure the compiler doesn't lower the above statements into
735          * the critical section; disabling breakpoints late would not
736          * be good.
737          */
738         barrier();
739
740         /*
741          * The Intel SDM says:
742          *
743          *   Certain debug exceptions may clear bits 0-3. The remaining
744          *   contents of the DR6 register are never cleared by the
745          *   processor. To avoid confusion in identifying debug
746          *   exceptions, debug handlers should clear the register before
747          *   returning to the interrupted task.
748          *
749          * Keep it simple: clear DR6 immediately.
750          */
751         get_debugreg(*dr6, 6);
752         set_debugreg(0, 6);
753         /* Filter out all the reserved bits which are preset to 1 */
754         *dr6 &= ~DR6_RESERVED;
755 }
756
757 static __always_inline void debug_exit(unsigned long dr7)
758 {
759         /*
760          * Ensure the compiler doesn't raise this statement into
761          * the critical section; enabling breakpoints early would
762          * not be good.
763          */
764         barrier();
765         set_debugreg(dr7, 7);
766 }
767
768 /*
769  * Our handling of the processor debug registers is non-trivial.
770  * We do not clear them on entry and exit from the kernel. Therefore
771  * it is possible to get a watchpoint trap here from inside the kernel.
772  * However, the code in ./ptrace.c has ensured that the user can
773  * only set watchpoints on userspace addresses. Therefore the in-kernel
774  * watchpoint trap can only occur in code which is reading/writing
775  * from user space. Such code must not hold kernel locks (since it
776  * can equally take a page fault), therefore it is safe to call
777  * force_sig_info even though that claims and releases locks.
778  *
779  * Code in ./signal.c ensures that the debug control register
780  * is restored before we deliver any signal, and therefore that
781  * user code runs with the correct debug control register even though
782  * we clear it here.
783  *
784  * Being careful here means that we don't have to be as careful in a
785  * lot of more complicated places (task switching can be a bit lazy
786  * about restoring all the debug state, and ptrace doesn't have to
787  * find every occurrence of the TF bit that could be saved away even
788  * by user code)
789  *
790  * May run on IST stack.
791  */
792 static void noinstr handle_debug(struct pt_regs *regs, unsigned long dr6,
793                                  bool user_icebp)
794 {
795         struct task_struct *tsk = current;
796         int si_code;
797
798         /* Store the virtualized DR6 value */
799         tsk->thread.debugreg6 = dr6;
800
801         instrumentation_begin();
802 #ifdef CONFIG_KPROBES
803         if (kprobe_debug_handler(regs)) {
804                 instrumentation_end();
805                 return;
806         }
807 #endif
808
809         if (notify_die(DIE_DEBUG, "debug", regs, (long)&dr6, 0,
810                        SIGTRAP) == NOTIFY_STOP) {
811                 instrumentation_end();
812                 return;
813         }
814
815         /*
816          * Let others (NMI) know that the debug stack is in use
817          * as we may switch to the interrupt stack.
818          */
819         debug_stack_usage_inc();
820
821         /* It's safe to allow irq's after DR6 has been saved */
822         cond_local_irq_enable(regs);
823
824         if (v8086_mode(regs)) {
825                 handle_vm86_trap((struct kernel_vm86_regs *) regs, 0,
826                                  X86_TRAP_DB);
827                 goto out;
828         }
829
830         if (WARN_ON_ONCE((dr6 & DR_STEP) && !user_mode(regs))) {
831                 /*
832                  * Historical junk that used to handle SYSENTER single-stepping.
833                  * This should be unreachable now.  If we survive for a while
834                  * without anyone hitting this warning, we'll turn this into
835                  * an oops.
836                  */
837                 tsk->thread.debugreg6 &= ~DR_STEP;
838                 set_tsk_thread_flag(tsk, TIF_SINGLESTEP);
839                 regs->flags &= ~X86_EFLAGS_TF;
840         }
841
842         si_code = get_si_code(tsk->thread.debugreg6);
843         if (tsk->thread.debugreg6 & (DR_STEP | DR_TRAP_BITS) || user_icebp)
844                 send_sigtrap(regs, 0, si_code);
845
846 out:
847         cond_local_irq_disable(regs);
848         debug_stack_usage_dec();
849         instrumentation_end();
850 }
851
852 static __always_inline void exc_debug_kernel(struct pt_regs *regs,
853                                              unsigned long dr6)
854 {
855         nmi_enter();
856         instrumentation_begin();
857         trace_hardirqs_off_prepare();
858         instrumentation_end();
859
860         /*
861          * The SDM says "The processor clears the BTF flag when it
862          * generates a debug exception."  Clear TIF_BLOCKSTEP to keep
863          * TIF_BLOCKSTEP in sync with the hardware BTF flag.
864          */
865         clear_thread_flag(TIF_BLOCKSTEP);
866
867         /*
868          * Catch SYSENTER with TF set and clear DR_STEP. If this hit a
869          * watchpoint at the same time then that will still be handled.
870          */
871         if ((dr6 & DR_STEP) && is_sysenter_singlestep(regs))
872                 dr6 &= ~DR_STEP;
873
874         /*
875          * If DR6 is zero, no point in trying to handle it. The kernel is
876          * not using INT1.
877          */
878         if (dr6)
879                 handle_debug(regs, dr6, false);
880
881         instrumentation_begin();
882         if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
883                 trace_hardirqs_on_prepare();
884         instrumentation_end();
885         nmi_exit();
886 }
887
888 static __always_inline void exc_debug_user(struct pt_regs *regs,
889                                            unsigned long dr6)
890 {
891         idtentry_enter_user(regs);
892         clear_thread_flag(TIF_BLOCKSTEP);
893
894         /*
895          * If dr6 has no reason to give us about the origin of this trap,
896          * then it's very likely the result of an icebp/int01 trap.
897          * User wants a sigtrap for that.
898          */
899         handle_debug(regs, dr6, !dr6);
900         idtentry_exit_user(regs);
901 }
902
903 #ifdef CONFIG_X86_64
904 /* IST stack entry */
905 DEFINE_IDTENTRY_DEBUG(exc_debug)
906 {
907         unsigned long dr6, dr7;
908
909         debug_enter(&dr6, &dr7);
910         exc_debug_kernel(regs, dr6);
911         debug_exit(dr7);
912 }
913
914 /* User entry, runs on regular task stack */
915 DEFINE_IDTENTRY_DEBUG_USER(exc_debug)
916 {
917         unsigned long dr6, dr7;
918
919         debug_enter(&dr6, &dr7);
920         exc_debug_user(regs, dr6);
921         debug_exit(dr7);
922 }
923 #else
924 /* 32 bit does not have separate entry points. */
925 DEFINE_IDTENTRY_DEBUG(exc_debug)
926 {
927         unsigned long dr6, dr7;
928
929         debug_enter(&dr6, &dr7);
930
931         if (user_mode(regs))
932                 exc_debug_user(regs, dr6);
933         else
934                 exc_debug_kernel(regs, dr6);
935
936         debug_exit(dr7);
937 }
938 #endif
939
940 /*
941  * Note that we play around with the 'TS' bit in an attempt to get
942  * the correct behaviour even in the presence of the asynchronous
943  * IRQ13 behaviour
944  */
945 static void math_error(struct pt_regs *regs, int trapnr)
946 {
947         struct task_struct *task = current;
948         struct fpu *fpu = &task->thread.fpu;
949         int si_code;
950         char *str = (trapnr == X86_TRAP_MF) ? "fpu exception" :
951                                                 "simd exception";
952
953         cond_local_irq_enable(regs);
954
955         if (!user_mode(regs)) {
956                 if (fixup_exception(regs, trapnr, 0, 0))
957                         goto exit;
958
959                 task->thread.error_code = 0;
960                 task->thread.trap_nr = trapnr;
961
962                 if (notify_die(DIE_TRAP, str, regs, 0, trapnr,
963                                SIGFPE) != NOTIFY_STOP)
964                         die(str, regs, 0);
965                 goto exit;
966         }
967
968         /*
969          * Save the info for the exception handler and clear the error.
970          */
971         fpu__save(fpu);
972
973         task->thread.trap_nr    = trapnr;
974         task->thread.error_code = 0;
975
976         si_code = fpu__exception_code(fpu, trapnr);
977         /* Retry when we get spurious exceptions: */
978         if (!si_code)
979                 goto exit;
980
981         force_sig_fault(SIGFPE, si_code,
982                         (void __user *)uprobe_get_trap_addr(regs));
983 exit:
984         cond_local_irq_disable(regs);
985 }
986
987 DEFINE_IDTENTRY(exc_coprocessor_error)
988 {
989         math_error(regs, X86_TRAP_MF);
990 }
991
992 DEFINE_IDTENTRY(exc_simd_coprocessor_error)
993 {
994         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_INVD_BUG)) {
995                 /* AMD 486 bug: INVD in CPL 0 raises #XF instead of #GP */
996                 if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_XMM)) {
997                         __exc_general_protection(regs, 0);
998                         return;
999                 }
1000         }
1001         math_error(regs, X86_TRAP_XF);
1002 }
1003
1004 DEFINE_IDTENTRY(exc_spurious_interrupt_bug)
1005 {
1006         /*
1007          * This addresses a Pentium Pro Erratum:
1008          *
1009          * PROBLEM: If the APIC subsystem is configured in mixed mode with
1010          * Virtual Wire mode implemented through the local APIC, an
1011          * interrupt vector of 0Fh (Intel reserved encoding) may be
1012          * generated by the local APIC (Int 15).  This vector may be
1013          * generated upon receipt of a spurious interrupt (an interrupt
1014          * which is removed before the system receives the INTA sequence)
1015          * instead of the programmed 8259 spurious interrupt vector.
1016          *
1017          * IMPLICATION: The spurious interrupt vector programmed in the
1018          * 8259 is normally handled by an operating system's spurious
1019          * interrupt handler. However, a vector of 0Fh is unknown to some
1020          * operating systems, which would crash if this erratum occurred.
1021          *
1022          * In theory this could be limited to 32bit, but the handler is not
1023          * hurting and who knows which other CPUs suffer from this.
1024          */
1025 }
1026
1027 DEFINE_IDTENTRY(exc_device_not_available)
1028 {
1029         unsigned long cr0 = read_cr0();
1030
1031 #ifdef CONFIG_MATH_EMULATION
1032         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_FPU) && (cr0 & X86_CR0_EM)) {
1033                 struct math_emu_info info = { };
1034
1035                 cond_local_irq_enable(regs);
1036
1037                 info.regs = regs;
1038                 math_emulate(&info);
1039
1040                 cond_local_irq_disable(regs);
1041                 return;
1042         }
1043 #endif
1044
1045         /* This should not happen. */
1046         if (WARN(cr0 & X86_CR0_TS, "CR0.TS was set")) {
1047                 /* Try to fix it up and carry on. */
1048                 write_cr0(cr0 & ~X86_CR0_TS);
1049         } else {
1050                 /*
1051                  * Something terrible happened, and we're better off trying
1052                  * to kill the task than getting stuck in a never-ending
1053                  * loop of #NM faults.
1054                  */
1055                 die("unexpected #NM exception", regs, 0);
1056         }
1057 }
1058
1059 #ifdef CONFIG_X86_32
1060 DEFINE_IDTENTRY_SW(iret_error)
1061 {
1062         local_irq_enable();
1063         if (notify_die(DIE_TRAP, "iret exception", regs, 0,
1064                         X86_TRAP_IRET, SIGILL) != NOTIFY_STOP) {
1065                 do_trap(X86_TRAP_IRET, SIGILL, "iret exception", regs, 0,
1066                         ILL_BADSTK, (void __user *)NULL);
1067         }
1068         local_irq_disable();
1069 }
1070 #endif
1071
1072 void __init trap_init(void)
1073 {
1074         /* Init cpu_entry_area before IST entries are set up */
1075         setup_cpu_entry_areas();
1076
1077         idt_setup_traps();
1078
1079         /*
1080          * Set the IDT descriptor to a fixed read-only location, so that the
1081          * "sidt" instruction will not leak the location of the kernel, and
1082          * to defend the IDT against arbitrary memory write vulnerabilities.
1083          * It will be reloaded in cpu_init() */
1084         cea_set_pte(CPU_ENTRY_AREA_RO_IDT_VADDR, __pa_symbol(idt_table),
1085                     PAGE_KERNEL_RO);
1086         idt_descr.address = CPU_ENTRY_AREA_RO_IDT;
1087
1088         /*
1089          * Should be a barrier for any external CPU state:
1090          */
1091         cpu_init();
1092
1093         idt_setup_ist_traps();
1094
1095         idt_setup_debugidt_traps();
1096 }