x86/mm: try VMA lock-based page fault handling first
[linux-block.git] / arch / x86 / mm / fault.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
4  *  Copyright (C) 2001, 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
5  *  Copyright (C) 2008-2009, Red Hat Inc., Ingo Molnar
6  */
7 #include <linux/sched.h>                /* test_thread_flag(), ...      */
8 #include <linux/sched/task_stack.h>     /* task_stack_*(), ...          */
9 #include <linux/kdebug.h>               /* oops_begin/end, ...          */
10 #include <linux/extable.h>              /* search_exception_tables      */
11 #include <linux/memblock.h>             /* max_low_pfn                  */
12 #include <linux/kfence.h>               /* kfence_handle_page_fault     */
13 #include <linux/kprobes.h>              /* NOKPROBE_SYMBOL, ...         */
14 #include <linux/mmiotrace.h>            /* kmmio_handler, ...           */
15 #include <linux/perf_event.h>           /* perf_sw_event                */
16 #include <linux/hugetlb.h>              /* hstate_index_to_shift        */
17 #include <linux/prefetch.h>             /* prefetchw                    */
18 #include <linux/context_tracking.h>     /* exception_enter(), ...       */
19 #include <linux/uaccess.h>              /* faulthandler_disabled()      */
20 #include <linux/efi.h>                  /* efi_crash_gracefully_on_page_fault()*/
21 #include <linux/mm_types.h>
22 #include <linux/mm.h>                   /* find_and_lock_vma() */
23
24 #include <asm/cpufeature.h>             /* boot_cpu_has, ...            */
25 #include <asm/traps.h>                  /* dotraplinkage, ...           */
26 #include <asm/fixmap.h>                 /* VSYSCALL_ADDR                */
27 #include <asm/vsyscall.h>               /* emulate_vsyscall             */
28 #include <asm/vm86.h>                   /* struct vm86                  */
29 #include <asm/mmu_context.h>            /* vma_pkey()                   */
30 #include <asm/efi.h>                    /* efi_crash_gracefully_on_page_fault()*/
31 #include <asm/desc.h>                   /* store_idt(), ...             */
32 #include <asm/cpu_entry_area.h>         /* exception stack              */
33 #include <asm/pgtable_areas.h>          /* VMALLOC_START, ...           */
34 #include <asm/kvm_para.h>               /* kvm_handle_async_pf          */
35 #include <asm/vdso.h>                   /* fixup_vdso_exception()       */
36 #include <asm/irq_stack.h>
37
38 #define CREATE_TRACE_POINTS
39 #include <asm/trace/exceptions.h>
40
41 /*
42  * Returns 0 if mmiotrace is disabled, or if the fault is not
43  * handled by mmiotrace:
44  */
45 static nokprobe_inline int
46 kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
47 {
48         if (unlikely(is_kmmio_active()))
49                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
50                         return -1;
51         return 0;
52 }
53
54 /*
55  * Prefetch quirks:
56  *
57  * 32-bit mode:
58  *
59  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
60  *   Check that here and ignore it.  This is AMD erratum #91.
61  *
62  * 64-bit mode:
63  *
64  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
65  *   Check that here and ignore it.
66  *
67  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
68  */
69 static inline int
70 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
71                       unsigned char opcode, int *prefetch)
72 {
73         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
74         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
75
76         switch (instr_hi) {
77         case 0x20:
78         case 0x30:
79                 /*
80                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
81                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
82                  * opcode if some of these prefixes are present so
83                  * X86_64 will never get here anyway
84                  */
85                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
86 #ifdef CONFIG_X86_64
87         case 0x40:
88                 /*
89                  * In 64-bit mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
90                  */
91                 return (!user_mode(regs) || user_64bit_mode(regs));
92 #endif
93         case 0x60:
94                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
95                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
96         case 0xF0:
97                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
98                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
99         case 0x00:
100                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
101                 if (get_kernel_nofault(opcode, instr))
102                         return 0;
103
104                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
105                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
106                 return 0;
107         default:
108                 return 0;
109         }
110 }
111
112 static bool is_amd_k8_pre_npt(void)
113 {
114         struct cpuinfo_x86 *c = &boot_cpu_data;
115
116         return unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_CPU_SUP_AMD) &&
117                         c->x86_vendor == X86_VENDOR_AMD &&
118                         c->x86 == 0xf && c->x86_model < 0x40);
119 }
120
121 static int
122 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
123 {
124         unsigned char *max_instr;
125         unsigned char *instr;
126         int prefetch = 0;
127
128         /* Erratum #91 affects AMD K8, pre-NPT CPUs */
129         if (!is_amd_k8_pre_npt())
130                 return 0;
131
132         /*
133          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
134          * do not ignore the fault:
135          */
136         if (error_code & X86_PF_INSTR)
137                 return 0;
138
139         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
140         max_instr = instr + 15;
141
142         /*
143          * This code has historically always bailed out if IP points to a
144          * not-present page (e.g. due to a race).  No one has ever
145          * complained about this.
146          */
147         pagefault_disable();
148
149         while (instr < max_instr) {
150                 unsigned char opcode;
151
152                 if (user_mode(regs)) {
153                         if (get_user(opcode, (unsigned char __user *) instr))
154                                 break;
155                 } else {
156                         if (get_kernel_nofault(opcode, instr))
157                                 break;
158                 }
159
160                 instr++;
161
162                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
163                         break;
164         }
165
166         pagefault_enable();
167         return prefetch;
168 }
169
170 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
171 LIST_HEAD(pgd_list);
172
173 #ifdef CONFIG_X86_32
174 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
175 {
176         unsigned index = pgd_index(address);
177         pgd_t *pgd_k;
178         p4d_t *p4d, *p4d_k;
179         pud_t *pud, *pud_k;
180         pmd_t *pmd, *pmd_k;
181
182         pgd += index;
183         pgd_k = init_mm.pgd + index;
184
185         if (!pgd_present(*pgd_k))
186                 return NULL;
187
188         /*
189          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
190          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
191          * set_p4d/set_pud.
192          */
193         p4d = p4d_offset(pgd, address);
194         p4d_k = p4d_offset(pgd_k, address);
195         if (!p4d_present(*p4d_k))
196                 return NULL;
197
198         pud = pud_offset(p4d, address);
199         pud_k = pud_offset(p4d_k, address);
200         if (!pud_present(*pud_k))
201                 return NULL;
202
203         pmd = pmd_offset(pud, address);
204         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
205
206         if (pmd_present(*pmd) != pmd_present(*pmd_k))
207                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
208
209         if (!pmd_present(*pmd_k))
210                 return NULL;
211         else
212                 BUG_ON(pmd_pfn(*pmd) != pmd_pfn(*pmd_k));
213
214         return pmd_k;
215 }
216
217 /*
218  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
219  *
220  *   This is needed because there is a race condition between the time
221  *   when the vmalloc mapping code updates the PMD to the point in time
222  *   where it synchronizes this update with the other page-tables in the
223  *   system.
224  *
225  *   In this race window another thread/CPU can map an area on the same
226  *   PMD, finds it already present and does not synchronize it with the
227  *   rest of the system yet. As a result v[mz]alloc might return areas
228  *   which are not mapped in every page-table in the system, causing an
229  *   unhandled page-fault when they are accessed.
230  */
231 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
232 {
233         unsigned long pgd_paddr;
234         pmd_t *pmd_k;
235         pte_t *pte_k;
236
237         /* Make sure we are in vmalloc area: */
238         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
239                 return -1;
240
241         /*
242          * Synchronize this task's top level page-table
243          * with the 'reference' page table.
244          *
245          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
246          * an interrupt in the middle of a task switch..
247          */
248         pgd_paddr = read_cr3_pa();
249         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
250         if (!pmd_k)
251                 return -1;
252
253         if (pmd_large(*pmd_k))
254                 return 0;
255
256         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
257         if (!pte_present(*pte_k))
258                 return -1;
259
260         return 0;
261 }
262 NOKPROBE_SYMBOL(vmalloc_fault);
263
264 void arch_sync_kernel_mappings(unsigned long start, unsigned long end)
265 {
266         unsigned long addr;
267
268         for (addr = start & PMD_MASK;
269              addr >= TASK_SIZE_MAX && addr < VMALLOC_END;
270              addr += PMD_SIZE) {
271                 struct page *page;
272
273                 spin_lock(&pgd_lock);
274                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
275                         spinlock_t *pgt_lock;
276
277                         /* the pgt_lock only for Xen */
278                         pgt_lock = &pgd_page_get_mm(page)->page_table_lock;
279
280                         spin_lock(pgt_lock);
281                         vmalloc_sync_one(page_address(page), addr);
282                         spin_unlock(pgt_lock);
283                 }
284                 spin_unlock(&pgd_lock);
285         }
286 }
287
288 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
289 {
290         return pfn < max_low_pfn;
291 }
292
293 static void dump_pagetable(unsigned long address)
294 {
295         pgd_t *base = __va(read_cr3_pa());
296         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
297         p4d_t *p4d;
298         pud_t *pud;
299         pmd_t *pmd;
300         pte_t *pte;
301
302 #ifdef CONFIG_X86_PAE
303         pr_info("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
304         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
305                 goto out;
306 #define pr_pde pr_cont
307 #else
308 #define pr_pde pr_info
309 #endif
310         p4d = p4d_offset(pgd, address);
311         pud = pud_offset(p4d, address);
312         pmd = pmd_offset(pud, address);
313         pr_pde("*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
314 #undef pr_pde
315
316         /*
317          * We must not directly access the pte in the highpte
318          * case if the page table is located in highmem.
319          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
320          * it's allocated already:
321          */
322         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
323                 goto out;
324
325         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
326         pr_cont("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
327 out:
328         pr_cont("\n");
329 }
330
331 #else /* CONFIG_X86_64: */
332
333 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
334 static const char errata93_warning[] =
335 KERN_ERR 
336 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
337 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
338 "******* Please consider a BIOS update.\n"
339 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
340 #endif
341
342 static int bad_address(void *p)
343 {
344         unsigned long dummy;
345
346         return get_kernel_nofault(dummy, (unsigned long *)p);
347 }
348
349 static void dump_pagetable(unsigned long address)
350 {
351         pgd_t *base = __va(read_cr3_pa());
352         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
353         p4d_t *p4d;
354         pud_t *pud;
355         pmd_t *pmd;
356         pte_t *pte;
357
358         if (bad_address(pgd))
359                 goto bad;
360
361         pr_info("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
362
363         if (!pgd_present(*pgd))
364                 goto out;
365
366         p4d = p4d_offset(pgd, address);
367         if (bad_address(p4d))
368                 goto bad;
369
370         pr_cont("P4D %lx ", p4d_val(*p4d));
371         if (!p4d_present(*p4d) || p4d_large(*p4d))
372                 goto out;
373
374         pud = pud_offset(p4d, address);
375         if (bad_address(pud))
376                 goto bad;
377
378         pr_cont("PUD %lx ", pud_val(*pud));
379         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
380                 goto out;
381
382         pmd = pmd_offset(pud, address);
383         if (bad_address(pmd))
384                 goto bad;
385
386         pr_cont("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
387         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
388                 goto out;
389
390         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
391         if (bad_address(pte))
392                 goto bad;
393
394         pr_cont("PTE %lx", pte_val(*pte));
395 out:
396         pr_cont("\n");
397         return;
398 bad:
399         pr_info("BAD\n");
400 }
401
402 #endif /* CONFIG_X86_64 */
403
404 /*
405  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
406  *
407  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
408  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
409  *
410  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
411  *
412  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
413  * Try to work around it here.
414  *
415  * Note we only handle faults in kernel here.
416  * Does nothing on 32-bit.
417  */
418 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
419 {
420 #if defined(CONFIG_X86_64) && defined(CONFIG_CPU_SUP_AMD)
421         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_AMD
422             || boot_cpu_data.x86 != 0xf)
423                 return 0;
424
425         if (user_mode(regs))
426                 return 0;
427
428         if (address != regs->ip)
429                 return 0;
430
431         if ((address >> 32) != 0)
432                 return 0;
433
434         address |= 0xffffffffUL << 32;
435         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
436             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
437                 printk_once(errata93_warning);
438                 regs->ip = address;
439                 return 1;
440         }
441 #endif
442         return 0;
443 }
444
445 /*
446  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
447  * to illegal addresses >4GB.
448  *
449  * We catch this in the page fault handler because these addresses
450  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
451  * segment in LDT is compatibility mode.
452  */
453 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
454 {
455 #ifdef CONFIG_X86_64
456         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
457                 return 1;
458 #endif
459         return 0;
460 }
461
462 /* Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround: */
463 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
464                        unsigned long address)
465 {
466 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
467         if (boot_cpu_has_bug(X86_BUG_F00F) && !(error_code & X86_PF_USER) &&
468             idt_is_f00f_address(address)) {
469                 handle_invalid_op(regs);
470                 return 1;
471         }
472 #endif
473         return 0;
474 }
475
476 static void show_ldttss(const struct desc_ptr *gdt, const char *name, u16 index)
477 {
478         u32 offset = (index >> 3) * sizeof(struct desc_struct);
479         unsigned long addr;
480         struct ldttss_desc desc;
481
482         if (index == 0) {
483                 pr_alert("%s: NULL\n", name);
484                 return;
485         }
486
487         if (offset + sizeof(struct ldttss_desc) >= gdt->size) {
488                 pr_alert("%s: 0x%hx -- out of bounds\n", name, index);
489                 return;
490         }
491
492         if (copy_from_kernel_nofault(&desc, (void *)(gdt->address + offset),
493                               sizeof(struct ldttss_desc))) {
494                 pr_alert("%s: 0x%hx -- GDT entry is not readable\n",
495                          name, index);
496                 return;
497         }
498
499         addr = desc.base0 | (desc.base1 << 16) | ((unsigned long)desc.base2 << 24);
500 #ifdef CONFIG_X86_64
501         addr |= ((u64)desc.base3 << 32);
502 #endif
503         pr_alert("%s: 0x%hx -- base=0x%lx limit=0x%x\n",
504                  name, index, addr, (desc.limit0 | (desc.limit1 << 16)));
505 }
506
507 static void
508 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
509 {
510         if (!oops_may_print())
511                 return;
512
513         if (error_code & X86_PF_INSTR) {
514                 unsigned int level;
515                 pgd_t *pgd;
516                 pte_t *pte;
517
518                 pgd = __va(read_cr3_pa());
519                 pgd += pgd_index(address);
520
521                 pte = lookup_address_in_pgd(pgd, address, &level);
522
523                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
524                         pr_crit("kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n",
525                                 from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
526                 if (pte && pte_present(*pte) && pte_exec(*pte) &&
527                                 (pgd_flags(*pgd) & _PAGE_USER) &&
528                                 (__read_cr4() & X86_CR4_SMEP))
529                         pr_crit("unable to execute userspace code (SMEP?) (uid: %d)\n",
530                                 from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
531         }
532
533         if (address < PAGE_SIZE && !user_mode(regs))
534                 pr_alert("BUG: kernel NULL pointer dereference, address: %px\n",
535                         (void *)address);
536         else
537                 pr_alert("BUG: unable to handle page fault for address: %px\n",
538                         (void *)address);
539
540         pr_alert("#PF: %s %s in %s mode\n",
541                  (error_code & X86_PF_USER)  ? "user" : "supervisor",
542                  (error_code & X86_PF_INSTR) ? "instruction fetch" :
543                  (error_code & X86_PF_WRITE) ? "write access" :
544                                                "read access",
545                              user_mode(regs) ? "user" : "kernel");
546         pr_alert("#PF: error_code(0x%04lx) - %s\n", error_code,
547                  !(error_code & X86_PF_PROT) ? "not-present page" :
548                  (error_code & X86_PF_RSVD)  ? "reserved bit violation" :
549                  (error_code & X86_PF_PK)    ? "protection keys violation" :
550                                                "permissions violation");
551
552         if (!(error_code & X86_PF_USER) && user_mode(regs)) {
553                 struct desc_ptr idt, gdt;
554                 u16 ldtr, tr;
555
556                 /*
557                  * This can happen for quite a few reasons.  The more obvious
558                  * ones are faults accessing the GDT, or LDT.  Perhaps
559                  * surprisingly, if the CPU tries to deliver a benign or
560                  * contributory exception from user code and gets a page fault
561                  * during delivery, the page fault can be delivered as though
562                  * it originated directly from user code.  This could happen
563                  * due to wrong permissions on the IDT, GDT, LDT, TSS, or
564                  * kernel or IST stack.
565                  */
566                 store_idt(&idt);
567
568                 /* Usable even on Xen PV -- it's just slow. */
569                 native_store_gdt(&gdt);
570
571                 pr_alert("IDT: 0x%lx (limit=0x%hx) GDT: 0x%lx (limit=0x%hx)\n",
572                          idt.address, idt.size, gdt.address, gdt.size);
573
574                 store_ldt(ldtr);
575                 show_ldttss(&gdt, "LDTR", ldtr);
576
577                 store_tr(tr);
578                 show_ldttss(&gdt, "TR", tr);
579         }
580
581         dump_pagetable(address);
582 }
583
584 static noinline void
585 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
586             unsigned long address)
587 {
588         struct task_struct *tsk;
589         unsigned long flags;
590         int sig;
591
592         flags = oops_begin();
593         tsk = current;
594         sig = SIGKILL;
595
596         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
597                tsk->comm, address);
598         dump_pagetable(address);
599
600         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
601                 sig = 0;
602
603         oops_end(flags, regs, sig);
604 }
605
606 static void sanitize_error_code(unsigned long address,
607                                 unsigned long *error_code)
608 {
609         /*
610          * To avoid leaking information about the kernel page
611          * table layout, pretend that user-mode accesses to
612          * kernel addresses are always protection faults.
613          *
614          * NB: This means that failed vsyscalls with vsyscall=none
615          * will have the PROT bit.  This doesn't leak any
616          * information and does not appear to cause any problems.
617          */
618         if (address >= TASK_SIZE_MAX)
619                 *error_code |= X86_PF_PROT;
620 }
621
622 static void set_signal_archinfo(unsigned long address,
623                                 unsigned long error_code)
624 {
625         struct task_struct *tsk = current;
626
627         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_PF;
628         tsk->thread.error_code = error_code | X86_PF_USER;
629         tsk->thread.cr2 = address;
630 }
631
632 static noinline void
633 page_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
634                 unsigned long address)
635 {
636 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
637         struct stack_info info;
638 #endif
639         unsigned long flags;
640         int sig;
641
642         if (user_mode(regs)) {
643                 /*
644                  * Implicit kernel access from user mode?  Skip the stack
645                  * overflow and EFI special cases.
646                  */
647                 goto oops;
648         }
649
650 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
651         /*
652          * Stack overflow?  During boot, we can fault near the initial
653          * stack in the direct map, but that's not an overflow -- check
654          * that we're in vmalloc space to avoid this.
655          */
656         if (is_vmalloc_addr((void *)address) &&
657             get_stack_guard_info((void *)address, &info)) {
658                 /*
659                  * We're likely to be running with very little stack space
660                  * left.  It's plausible that we'd hit this condition but
661                  * double-fault even before we get this far, in which case
662                  * we're fine: the double-fault handler will deal with it.
663                  *
664                  * We don't want to make it all the way into the oops code
665                  * and then double-fault, though, because we're likely to
666                  * break the console driver and lose most of the stack dump.
667                  */
668                 call_on_stack(__this_cpu_ist_top_va(DF) - sizeof(void*),
669                               handle_stack_overflow,
670                               ASM_CALL_ARG3,
671                               , [arg1] "r" (regs), [arg2] "r" (address), [arg3] "r" (&info));
672
673                 unreachable();
674         }
675 #endif
676
677         /*
678          * Buggy firmware could access regions which might page fault.  If
679          * this happens, EFI has a special OOPS path that will try to
680          * avoid hanging the system.
681          */
682         if (IS_ENABLED(CONFIG_EFI))
683                 efi_crash_gracefully_on_page_fault(address);
684
685         /* Only not-present faults should be handled by KFENCE. */
686         if (!(error_code & X86_PF_PROT) &&
687             kfence_handle_page_fault(address, error_code & X86_PF_WRITE, regs))
688                 return;
689
690 oops:
691         /*
692          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
693          * terminate things with extreme prejudice:
694          */
695         flags = oops_begin();
696
697         show_fault_oops(regs, error_code, address);
698
699         if (task_stack_end_corrupted(current))
700                 printk(KERN_EMERG "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
701
702         sig = SIGKILL;
703         if (__die("Oops", regs, error_code))
704                 sig = 0;
705
706         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
707         printk(KERN_DEFAULT "CR2: %016lx\n", address);
708
709         oops_end(flags, regs, sig);
710 }
711
712 static noinline void
713 kernelmode_fixup_or_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
714                          unsigned long address, int signal, int si_code,
715                          u32 pkey)
716 {
717         WARN_ON_ONCE(user_mode(regs));
718
719         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
720         if (fixup_exception(regs, X86_TRAP_PF, error_code, address)) {
721                 /*
722                  * Any interrupt that takes a fault gets the fixup. This makes
723                  * the below recursive fault logic only apply to a faults from
724                  * task context.
725                  */
726                 if (in_interrupt())
727                         return;
728
729                 /*
730                  * Per the above we're !in_interrupt(), aka. task context.
731                  *
732                  * In this case we need to make sure we're not recursively
733                  * faulting through the emulate_vsyscall() logic.
734                  */
735                 if (current->thread.sig_on_uaccess_err && signal) {
736                         sanitize_error_code(address, &error_code);
737
738                         set_signal_archinfo(address, error_code);
739
740                         if (si_code == SEGV_PKUERR) {
741                                 force_sig_pkuerr((void __user *)address, pkey);
742                         } else {
743                                 /* XXX: hwpoison faults will set the wrong code. */
744                                 force_sig_fault(signal, si_code, (void __user *)address);
745                         }
746                 }
747
748                 /*
749                  * Barring that, we can do the fixup and be happy.
750                  */
751                 return;
752         }
753
754         /*
755          * AMD erratum #91 manifests as a spurious page fault on a PREFETCH
756          * instruction.
757          */
758         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
759                 return;
760
761         page_fault_oops(regs, error_code, address);
762 }
763
764 /*
765  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
766  * sysctl is set:
767  */
768 static inline void
769 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
770                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
771 {
772         const char *loglvl = task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG;
773         /* This is a racy snapshot, but it's better than nothing. */
774         int cpu = raw_smp_processor_id();
775
776         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
777                 return;
778
779         if (!printk_ratelimit())
780                 return;
781
782         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %px sp %px error %lx",
783                 loglvl, tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
784                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
785
786         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
787
788         /*
789          * Dump the likely CPU where the fatal segfault happened.
790          * This can help identify faulty hardware.
791          */
792         printk(KERN_CONT " likely on CPU %d (core %d, socket %d)", cpu,
793                topology_core_id(cpu), topology_physical_package_id(cpu));
794
795
796         printk(KERN_CONT "\n");
797
798         show_opcodes(regs, loglvl);
799 }
800
801 /*
802  * The (legacy) vsyscall page is the long page in the kernel portion
803  * of the address space that has user-accessible permissions.
804  */
805 static bool is_vsyscall_vaddr(unsigned long vaddr)
806 {
807         return unlikely((vaddr & PAGE_MASK) == VSYSCALL_ADDR);
808 }
809
810 static void
811 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
812                        unsigned long address, u32 pkey, int si_code)
813 {
814         struct task_struct *tsk = current;
815
816         if (!user_mode(regs)) {
817                 kernelmode_fixup_or_oops(regs, error_code, address,
818                                          SIGSEGV, si_code, pkey);
819                 return;
820         }
821
822         if (!(error_code & X86_PF_USER)) {
823                 /* Implicit user access to kernel memory -- just oops */
824                 page_fault_oops(regs, error_code, address);
825                 return;
826         }
827
828         /*
829          * User mode accesses just cause a SIGSEGV.
830          * It's possible to have interrupts off here:
831          */
832         local_irq_enable();
833
834         /*
835          * Valid to do another page fault here because this one came
836          * from user space:
837          */
838         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
839                 return;
840
841         if (is_errata100(regs, address))
842                 return;
843
844         sanitize_error_code(address, &error_code);
845
846         if (fixup_vdso_exception(regs, X86_TRAP_PF, error_code, address))
847                 return;
848
849         if (likely(show_unhandled_signals))
850                 show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
851
852         set_signal_archinfo(address, error_code);
853
854         if (si_code == SEGV_PKUERR)
855                 force_sig_pkuerr((void __user *)address, pkey);
856         else
857                 force_sig_fault(SIGSEGV, si_code, (void __user *)address);
858
859         local_irq_disable();
860 }
861
862 static noinline void
863 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
864                      unsigned long address)
865 {
866         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, 0, SEGV_MAPERR);
867 }
868
869 static void
870 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
871            unsigned long address, u32 pkey, int si_code)
872 {
873         struct mm_struct *mm = current->mm;
874         /*
875          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
876          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
877          */
878         mmap_read_unlock(mm);
879
880         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, pkey, si_code);
881 }
882
883 static noinline void
884 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
885 {
886         __bad_area(regs, error_code, address, 0, SEGV_MAPERR);
887 }
888
889 static inline bool bad_area_access_from_pkeys(unsigned long error_code,
890                 struct vm_area_struct *vma)
891 {
892         /* This code is always called on the current mm */
893         bool foreign = false;
894
895         if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_OSPKE))
896                 return false;
897         if (error_code & X86_PF_PK)
898                 return true;
899         /* this checks permission keys on the VMA: */
900         if (!arch_vma_access_permitted(vma, (error_code & X86_PF_WRITE),
901                                        (error_code & X86_PF_INSTR), foreign))
902                 return true;
903         return false;
904 }
905
906 static noinline void
907 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
908                       unsigned long address, struct vm_area_struct *vma)
909 {
910         /*
911          * This OSPKE check is not strictly necessary at runtime.
912          * But, doing it this way allows compiler optimizations
913          * if pkeys are compiled out.
914          */
915         if (bad_area_access_from_pkeys(error_code, vma)) {
916                 /*
917                  * A protection key fault means that the PKRU value did not allow
918                  * access to some PTE.  Userspace can figure out what PKRU was
919                  * from the XSAVE state.  This function captures the pkey from
920                  * the vma and passes it to userspace so userspace can discover
921                  * which protection key was set on the PTE.
922                  *
923                  * If we get here, we know that the hardware signaled a X86_PF_PK
924                  * fault and that there was a VMA once we got in the fault
925                  * handler.  It does *not* guarantee that the VMA we find here
926                  * was the one that we faulted on.
927                  *
928                  * 1. T1   : mprotect_key(foo, PAGE_SIZE, pkey=4);
929                  * 2. T1   : set PKRU to deny access to pkey=4, touches page
930                  * 3. T1   : faults...
931                  * 4.    T2: mprotect_key(foo, PAGE_SIZE, pkey=5);
932                  * 5. T1   : enters fault handler, takes mmap_lock, etc...
933                  * 6. T1   : reaches here, sees vma_pkey(vma)=5, when we really
934                  *           faulted on a pte with its pkey=4.
935                  */
936                 u32 pkey = vma_pkey(vma);
937
938                 __bad_area(regs, error_code, address, pkey, SEGV_PKUERR);
939         } else {
940                 __bad_area(regs, error_code, address, 0, SEGV_ACCERR);
941         }
942 }
943
944 static void
945 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
946           vm_fault_t fault)
947 {
948         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
949         if (!user_mode(regs)) {
950                 kernelmode_fixup_or_oops(regs, error_code, address,
951                                          SIGBUS, BUS_ADRERR, ARCH_DEFAULT_PKEY);
952                 return;
953         }
954
955         /* User-space => ok to do another page fault: */
956         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
957                 return;
958
959         sanitize_error_code(address, &error_code);
960
961         if (fixup_vdso_exception(regs, X86_TRAP_PF, error_code, address))
962                 return;
963
964         set_signal_archinfo(address, error_code);
965
966 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
967         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
968                 struct task_struct *tsk = current;
969                 unsigned lsb = 0;
970
971                 pr_err(
972         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
973                         tsk->comm, tsk->pid, address);
974                 if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
975                         lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
976                 if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
977                         lsb = PAGE_SHIFT;
978                 force_sig_mceerr(BUS_MCEERR_AR, (void __user *)address, lsb);
979                 return;
980         }
981 #endif
982         force_sig_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, (void __user *)address);
983 }
984
985 static int spurious_kernel_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
986 {
987         if ((error_code & X86_PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
988                 return 0;
989
990         if ((error_code & X86_PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
991                 return 0;
992
993         return 1;
994 }
995
996 /*
997  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
998  *
999  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
1000  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
1001  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
1002  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
1003  * on other processors.
1004  *
1005  * Spurious faults may only occur if the TLB contains an entry with
1006  * fewer permission than the page table entry.  Non-present (P = 0)
1007  * and reserved bit (R = 1) faults are never spurious.
1008  *
1009  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
1010  * increasing the permissions on a page.
1011  *
1012  * Returns non-zero if a spurious fault was handled, zero otherwise.
1013  *
1014  * See Intel Developer's Manual Vol 3 Section 4.10.4.3, bullet 3
1015  * (Optional Invalidation).
1016  */
1017 static noinline int
1018 spurious_kernel_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
1019 {
1020         pgd_t *pgd;
1021         p4d_t *p4d;
1022         pud_t *pud;
1023         pmd_t *pmd;
1024         pte_t *pte;
1025         int ret;
1026
1027         /*
1028          * Only writes to RO or instruction fetches from NX may cause
1029          * spurious faults.
1030          *
1031          * These could be from user or supervisor accesses but the TLB
1032          * is only lazily flushed after a kernel mapping protection
1033          * change, so user accesses are not expected to cause spurious
1034          * faults.
1035          */
1036         if (error_code != (X86_PF_WRITE | X86_PF_PROT) &&
1037             error_code != (X86_PF_INSTR | X86_PF_PROT))
1038                 return 0;
1039
1040         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
1041         if (!pgd_present(*pgd))
1042                 return 0;
1043
1044         p4d = p4d_offset(pgd, address);
1045         if (!p4d_present(*p4d))
1046                 return 0;
1047
1048         if (p4d_large(*p4d))
1049                 return spurious_kernel_fault_check(error_code, (pte_t *) p4d);
1050
1051         pud = pud_offset(p4d, address);
1052         if (!pud_present(*pud))
1053                 return 0;
1054
1055         if (pud_large(*pud))
1056                 return spurious_kernel_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
1057
1058         pmd = pmd_offset(pud, address);
1059         if (!pmd_present(*pmd))
1060                 return 0;
1061
1062         if (pmd_large(*pmd))
1063                 return spurious_kernel_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
1064
1065         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
1066         if (!pte_present(*pte))
1067                 return 0;
1068
1069         ret = spurious_kernel_fault_check(error_code, pte);
1070         if (!ret)
1071                 return 0;
1072
1073         /*
1074          * Make sure we have permissions in PMD.
1075          * If not, then there's a bug in the page tables:
1076          */
1077         ret = spurious_kernel_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
1078         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
1079
1080         return ret;
1081 }
1082 NOKPROBE_SYMBOL(spurious_kernel_fault);
1083
1084 int show_unhandled_signals = 1;
1085
1086 static inline int
1087 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
1088 {
1089         /* This is only called for the current mm, so: */
1090         bool foreign = false;
1091
1092         /*
1093          * Read or write was blocked by protection keys.  This is
1094          * always an unconditional error and can never result in
1095          * a follow-up action to resolve the fault, like a COW.
1096          */
1097         if (error_code & X86_PF_PK)
1098                 return 1;
1099
1100         /*
1101          * SGX hardware blocked the access.  This usually happens
1102          * when the enclave memory contents have been destroyed, like
1103          * after a suspend/resume cycle. In any case, the kernel can't
1104          * fix the cause of the fault.  Handle the fault as an access
1105          * error even in cases where no actual access violation
1106          * occurred.  This allows userspace to rebuild the enclave in
1107          * response to the signal.
1108          */
1109         if (unlikely(error_code & X86_PF_SGX))
1110                 return 1;
1111
1112         /*
1113          * Make sure to check the VMA so that we do not perform
1114          * faults just to hit a X86_PF_PK as soon as we fill in a
1115          * page.
1116          */
1117         if (!arch_vma_access_permitted(vma, (error_code & X86_PF_WRITE),
1118                                        (error_code & X86_PF_INSTR), foreign))
1119                 return 1;
1120
1121         if (error_code & X86_PF_WRITE) {
1122                 /* write, present and write, not present: */
1123                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
1124                         return 1;
1125                 return 0;
1126         }
1127
1128         /* read, present: */
1129         if (unlikely(error_code & X86_PF_PROT))
1130                 return 1;
1131
1132         /* read, not present: */
1133         if (unlikely(!vma_is_accessible(vma)))
1134                 return 1;
1135
1136         return 0;
1137 }
1138
1139 bool fault_in_kernel_space(unsigned long address)
1140 {
1141         /*
1142          * On 64-bit systems, the vsyscall page is at an address above
1143          * TASK_SIZE_MAX, but is not considered part of the kernel
1144          * address space.
1145          */
1146         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_64) && is_vsyscall_vaddr(address))
1147                 return false;
1148
1149         return address >= TASK_SIZE_MAX;
1150 }
1151
1152 /*
1153  * Called for all faults where 'address' is part of the kernel address
1154  * space.  Might get called for faults that originate from *code* that
1155  * ran in userspace or the kernel.
1156  */
1157 static void
1158 do_kern_addr_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long hw_error_code,
1159                    unsigned long address)
1160 {
1161         /*
1162          * Protection keys exceptions only happen on user pages.  We
1163          * have no user pages in the kernel portion of the address
1164          * space, so do not expect them here.
1165          */
1166         WARN_ON_ONCE(hw_error_code & X86_PF_PK);
1167
1168 #ifdef CONFIG_X86_32
1169         /*
1170          * We can fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1171          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1172          *
1173          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1174          * be in an interrupt or a critical region, and should
1175          * only copy the information from the master page table,
1176          * nothing more.
1177          *
1178          * Before doing this on-demand faulting, ensure that the
1179          * fault is not any of the following:
1180          * 1. A fault on a PTE with a reserved bit set.
1181          * 2. A fault caused by a user-mode access.  (Do not demand-
1182          *    fault kernel memory due to user-mode accesses).
1183          * 3. A fault caused by a page-level protection violation.
1184          *    (A demand fault would be on a non-present page which
1185          *     would have X86_PF_PROT==0).
1186          *
1187          * This is only needed to close a race condition on x86-32 in
1188          * the vmalloc mapping/unmapping code. See the comment above
1189          * vmalloc_fault() for details. On x86-64 the race does not
1190          * exist as the vmalloc mappings don't need to be synchronized
1191          * there.
1192          */
1193         if (!(hw_error_code & (X86_PF_RSVD | X86_PF_USER | X86_PF_PROT))) {
1194                 if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1195                         return;
1196         }
1197 #endif
1198
1199         if (is_f00f_bug(regs, hw_error_code, address))
1200                 return;
1201
1202         /* Was the fault spurious, caused by lazy TLB invalidation? */
1203         if (spurious_kernel_fault(hw_error_code, address))
1204                 return;
1205
1206         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1207         if (WARN_ON_ONCE(kprobe_page_fault(regs, X86_TRAP_PF)))
1208                 return;
1209
1210         /*
1211          * Note, despite being a "bad area", there are quite a few
1212          * acceptable reasons to get here, such as erratum fixups
1213          * and handling kernel code that can fault, like get_user().
1214          *
1215          * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1216          * fault we could otherwise deadlock:
1217          */
1218         bad_area_nosemaphore(regs, hw_error_code, address);
1219 }
1220 NOKPROBE_SYMBOL(do_kern_addr_fault);
1221
1222 /*
1223  * Handle faults in the user portion of the address space.  Nothing in here
1224  * should check X86_PF_USER without a specific justification: for almost
1225  * all purposes, we should treat a normal kernel access to user memory
1226  * (e.g. get_user(), put_user(), etc.) the same as the WRUSS instruction.
1227  * The one exception is AC flag handling, which is, per the x86
1228  * architecture, special for WRUSS.
1229  */
1230 static inline
1231 void do_user_addr_fault(struct pt_regs *regs,
1232                         unsigned long error_code,
1233                         unsigned long address)
1234 {
1235         struct vm_area_struct *vma;
1236         struct task_struct *tsk;
1237         struct mm_struct *mm;
1238         vm_fault_t fault;
1239         unsigned int flags = FAULT_FLAG_DEFAULT;
1240
1241         tsk = current;
1242         mm = tsk->mm;
1243
1244         if (unlikely((error_code & (X86_PF_USER | X86_PF_INSTR)) == X86_PF_INSTR)) {
1245                 /*
1246                  * Whoops, this is kernel mode code trying to execute from
1247                  * user memory.  Unless this is AMD erratum #93, which
1248                  * corrupts RIP such that it looks like a user address,
1249                  * this is unrecoverable.  Don't even try to look up the
1250                  * VMA or look for extable entries.
1251                  */
1252                 if (is_errata93(regs, address))
1253                         return;
1254
1255                 page_fault_oops(regs, error_code, address);
1256                 return;
1257         }
1258
1259         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1260         if (WARN_ON_ONCE(kprobe_page_fault(regs, X86_TRAP_PF)))
1261                 return;
1262
1263         /*
1264          * Reserved bits are never expected to be set on
1265          * entries in the user portion of the page tables.
1266          */
1267         if (unlikely(error_code & X86_PF_RSVD))
1268                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1269
1270         /*
1271          * If SMAP is on, check for invalid kernel (supervisor) access to user
1272          * pages in the user address space.  The odd case here is WRUSS,
1273          * which, according to the preliminary documentation, does not respect
1274          * SMAP and will have the USER bit set so, in all cases, SMAP
1275          * enforcement appears to be consistent with the USER bit.
1276          */
1277         if (unlikely(cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_SMAP) &&
1278                      !(error_code & X86_PF_USER) &&
1279                      !(regs->flags & X86_EFLAGS_AC))) {
1280                 /*
1281                  * No extable entry here.  This was a kernel access to an
1282                  * invalid pointer.  get_kernel_nofault() will not get here.
1283                  */
1284                 page_fault_oops(regs, error_code, address);
1285                 return;
1286         }
1287
1288         /*
1289          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1290          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
1291          */
1292         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
1293                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1294                 return;
1295         }
1296
1297         /*
1298          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1299          * vmalloc fault has been handled.
1300          *
1301          * User-mode registers count as a user access even for any
1302          * potential system fault or CPU buglet:
1303          */
1304         if (user_mode(regs)) {
1305                 local_irq_enable();
1306                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
1307         } else {
1308                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1309                         local_irq_enable();
1310         }
1311
1312         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1313
1314         if (error_code & X86_PF_WRITE)
1315                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
1316         if (error_code & X86_PF_INSTR)
1317                 flags |= FAULT_FLAG_INSTRUCTION;
1318
1319 #ifdef CONFIG_X86_64
1320         /*
1321          * Faults in the vsyscall page might need emulation.  The
1322          * vsyscall page is at a high address (>PAGE_OFFSET), but is
1323          * considered to be part of the user address space.
1324          *
1325          * The vsyscall page does not have a "real" VMA, so do this
1326          * emulation before we go searching for VMAs.
1327          *
1328          * PKRU never rejects instruction fetches, so we don't need
1329          * to consider the PF_PK bit.
1330          */
1331         if (is_vsyscall_vaddr(address)) {
1332                 if (emulate_vsyscall(error_code, regs, address))
1333                         return;
1334         }
1335 #endif
1336
1337 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
1338         if (!(flags & FAULT_FLAG_USER))
1339                 goto lock_mmap;
1340
1341         vma = lock_vma_under_rcu(mm, address);
1342         if (!vma)
1343                 goto lock_mmap;
1344
1345         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1346                 vma_end_read(vma);
1347                 goto lock_mmap;
1348         }
1349         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags | FAULT_FLAG_VMA_LOCK, regs);
1350         vma_end_read(vma);
1351
1352         if (!(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
1353                 count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_SUCCESS);
1354                 goto done;
1355         }
1356         count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_RETRY);
1357
1358         /* Quick path to respond to signals */
1359         if (fault_signal_pending(fault, regs)) {
1360                 if (!user_mode(regs))
1361                         kernelmode_fixup_or_oops(regs, error_code, address,
1362                                                  SIGBUS, BUS_ADRERR,
1363                                                  ARCH_DEFAULT_PKEY);
1364                 return;
1365         }
1366 lock_mmap:
1367 #endif /* CONFIG_PER_VMA_LOCK */
1368
1369         /*
1370          * Kernel-mode access to the user address space should only occur
1371          * on well-defined single instructions listed in the exception
1372          * tables.  But, an erroneous kernel fault occurring outside one of
1373          * those areas which also holds mmap_lock might deadlock attempting
1374          * to validate the fault against the address space.
1375          *
1376          * Only do the expensive exception table search when we might be at
1377          * risk of a deadlock.  This happens if we
1378          * 1. Failed to acquire mmap_lock, and
1379          * 2. The access did not originate in userspace.
1380          */
1381         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mm))) {
1382                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->ip)) {
1383                         /*
1384                          * Fault from code in kernel from
1385                          * which we do not expect faults.
1386                          */
1387                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1388                         return;
1389                 }
1390 retry:
1391                 mmap_read_lock(mm);
1392         } else {
1393                 /*
1394                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1395                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1396                  * down_read():
1397                  */
1398                 might_sleep();
1399         }
1400
1401         vma = find_vma(mm, address);
1402         if (unlikely(!vma)) {
1403                 bad_area(regs, error_code, address);
1404                 return;
1405         }
1406         if (likely(vma->vm_start <= address))
1407                 goto good_area;
1408         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1409                 bad_area(regs, error_code, address);
1410                 return;
1411         }
1412         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1413                 bad_area(regs, error_code, address);
1414                 return;
1415         }
1416
1417         /*
1418          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1419          * we can handle it..
1420          */
1421 good_area:
1422         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1423                 bad_area_access_error(regs, error_code, address, vma);
1424                 return;
1425         }
1426
1427         /*
1428          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1429          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1430          * the fault.  Since we never set FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT, if
1431          * we get VM_FAULT_RETRY back, the mmap_lock has been unlocked.
1432          *
1433          * Note that handle_userfault() may also release and reacquire mmap_lock
1434          * (and not return with VM_FAULT_RETRY), when returning to userland to
1435          * repeat the page fault later with a VM_FAULT_NOPAGE retval
1436          * (potentially after handling any pending signal during the return to
1437          * userland). The return to userland is identified whenever
1438          * FAULT_FLAG_USER|FAULT_FLAG_KILLABLE are both set in flags.
1439          */
1440         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags, regs);
1441
1442         if (fault_signal_pending(fault, regs)) {
1443                 /*
1444                  * Quick path to respond to signals.  The core mm code
1445                  * has unlocked the mm for us if we get here.
1446                  */
1447                 if (!user_mode(regs))
1448                         kernelmode_fixup_or_oops(regs, error_code, address,
1449                                                  SIGBUS, BUS_ADRERR,
1450                                                  ARCH_DEFAULT_PKEY);
1451                 return;
1452         }
1453
1454         /* The fault is fully completed (including releasing mmap lock) */
1455         if (fault & VM_FAULT_COMPLETED)
1456                 return;
1457
1458         /*
1459          * If we need to retry the mmap_lock has already been released,
1460          * and if there is a fatal signal pending there is no guarantee
1461          * that we made any progress. Handle this case first.
1462          */
1463         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
1464                 flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1465                 goto retry;
1466         }
1467
1468         mmap_read_unlock(mm);
1469 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
1470 done:
1471 #endif
1472         if (likely(!(fault & VM_FAULT_ERROR)))
1473                 return;
1474
1475         if (fatal_signal_pending(current) && !user_mode(regs)) {
1476                 kernelmode_fixup_or_oops(regs, error_code, address,
1477                                          0, 0, ARCH_DEFAULT_PKEY);
1478                 return;
1479         }
1480
1481         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
1482                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
1483                 if (!user_mode(regs)) {
1484                         kernelmode_fixup_or_oops(regs, error_code, address,
1485                                                  SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
1486                                                  ARCH_DEFAULT_PKEY);
1487                         return;
1488                 }
1489
1490                 /*
1491                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the
1492                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we got
1493                  * oom-killed):
1494                  */
1495                 pagefault_out_of_memory();
1496         } else {
1497                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
1498                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
1499                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
1500                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
1501                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1502                 else
1503                         BUG();
1504         }
1505 }
1506 NOKPROBE_SYMBOL(do_user_addr_fault);
1507
1508 static __always_inline void
1509 trace_page_fault_entries(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
1510                          unsigned long address)
1511 {
1512         if (!trace_pagefault_enabled())
1513                 return;
1514
1515         if (user_mode(regs))
1516                 trace_page_fault_user(address, regs, error_code);
1517         else
1518                 trace_page_fault_kernel(address, regs, error_code);
1519 }
1520
1521 static __always_inline void
1522 handle_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
1523                               unsigned long address)
1524 {
1525         trace_page_fault_entries(regs, error_code, address);
1526
1527         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1528                 return;
1529
1530         /* Was the fault on kernel-controlled part of the address space? */
1531         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1532                 do_kern_addr_fault(regs, error_code, address);
1533         } else {
1534                 do_user_addr_fault(regs, error_code, address);
1535                 /*
1536                  * User address page fault handling might have reenabled
1537                  * interrupts. Fixing up all potential exit points of
1538                  * do_user_addr_fault() and its leaf functions is just not
1539                  * doable w/o creating an unholy mess or turning the code
1540                  * upside down.
1541                  */
1542                 local_irq_disable();
1543         }
1544 }
1545
1546 DEFINE_IDTENTRY_RAW_ERRORCODE(exc_page_fault)
1547 {
1548         unsigned long address = read_cr2();
1549         irqentry_state_t state;
1550
1551         prefetchw(&current->mm->mmap_lock);
1552
1553         /*
1554          * KVM uses #PF vector to deliver 'page not present' events to guests
1555          * (asynchronous page fault mechanism). The event happens when a
1556          * userspace task is trying to access some valid (from guest's point of
1557          * view) memory which is not currently mapped by the host (e.g. the
1558          * memory is swapped out). Note, the corresponding "page ready" event
1559          * which is injected when the memory becomes available, is delivered via
1560          * an interrupt mechanism and not a #PF exception
1561          * (see arch/x86/kernel/kvm.c: sysvec_kvm_asyncpf_interrupt()).
1562          *
1563          * We are relying on the interrupted context being sane (valid RSP,
1564          * relevant locks not held, etc.), which is fine as long as the
1565          * interrupted context had IF=1.  We are also relying on the KVM
1566          * async pf type field and CR2 being read consistently instead of
1567          * getting values from real and async page faults mixed up.
1568          *
1569          * Fingers crossed.
1570          *
1571          * The async #PF handling code takes care of idtentry handling
1572          * itself.
1573          */
1574         if (kvm_handle_async_pf(regs, (u32)address))
1575                 return;
1576
1577         /*
1578          * Entry handling for valid #PF from kernel mode is slightly
1579          * different: RCU is already watching and ct_irq_enter() must not
1580          * be invoked because a kernel fault on a user space address might
1581          * sleep.
1582          *
1583          * In case the fault hit a RCU idle region the conditional entry
1584          * code reenabled RCU to avoid subsequent wreckage which helps
1585          * debuggability.
1586          */
1587         state = irqentry_enter(regs);
1588
1589         instrumentation_begin();
1590         handle_page_fault(regs, error_code, address);
1591         instrumentation_end();
1592
1593         irqentry_exit(regs, state);
1594 }