GNU Linux-libre 5.10.217-gnu1
[releases.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/realmode.h>
47 #include <asm/text-patching.h>
48 #include <asm/ftrace.h>
49 #include <asm/traps.h>
50 #include <asm/desc.h>
51 #include <asm/fpu/internal.h>
52 #include <asm/cpu.h>
53 #include <asm/cpu_entry_area.h>
54 #include <asm/mce.h>
55 #include <asm/fixmap.h>
56 #include <asm/mach_traps.h>
57 #include <asm/alternative.h>
58 #include <asm/fpu/xstate.h>
59 #include <asm/vm86.h>
60 #include <asm/umip.h>
61 #include <asm/insn.h>
62 #include <asm/insn-eval.h>
63
64 #ifdef CONFIG_X86_64
65 #include <asm/x86_init.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 __always_inline int is_valid_bugaddr(unsigned long addr)
88 {
89         if (addr < TASK_SIZE_MAX)
90                 return 0;
91
92         /*
93          * We got #UD, if the text isn't readable we'd have gotten
94          * a different exception.
95          */
96         return *(unsigned short *)addr == INSN_UD2;
97 }
98
99 static nokprobe_inline int
100 do_trap_no_signal(struct task_struct *tsk, int trapnr, const char *str,
101                   struct pt_regs *regs, long error_code)
102 {
103         if (v8086_mode(regs)) {
104                 /*
105                  * Traps 0, 1, 3, 4, and 5 should be forwarded to vm86.
106                  * On nmi (interrupt 2), do_trap should not be called.
107                  */
108                 if (trapnr < X86_TRAP_UD) {
109                         if (!handle_vm86_trap((struct kernel_vm86_regs *) regs,
110                                                 error_code, trapnr))
111                                 return 0;
112                 }
113         } else if (!user_mode(regs)) {
114                 if (fixup_exception(regs, trapnr, error_code, 0))
115                         return 0;
116
117                 tsk->thread.error_code = error_code;
118                 tsk->thread.trap_nr = trapnr;
119                 die(str, regs, error_code);
120         }
121
122         /*
123          * We want error_code and trap_nr set for userspace faults and
124          * kernelspace faults which result in die(), but not
125          * kernelspace faults which are fixed up.  die() gives the
126          * process no chance to handle the signal and notice the
127          * kernel fault information, so that won't result in polluting
128          * the information about previously queued, but not yet
129          * delivered, faults.  See also exc_general_protection below.
130          */
131         tsk->thread.error_code = error_code;
132         tsk->thread.trap_nr = trapnr;
133
134         return -1;
135 }
136
137 static void show_signal(struct task_struct *tsk, int signr,
138                         const char *type, const char *desc,
139                         struct pt_regs *regs, long error_code)
140 {
141         if (show_unhandled_signals && unhandled_signal(tsk, signr) &&
142             printk_ratelimit()) {
143                 pr_info("%s[%d] %s%s ip:%lx sp:%lx error:%lx",
144                         tsk->comm, task_pid_nr(tsk), type, desc,
145                         regs->ip, regs->sp, error_code);
146                 print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
147                 pr_cont("\n");
148         }
149 }
150
151 static void
152 do_trap(int trapnr, int signr, char *str, struct pt_regs *regs,
153         long error_code, int sicode, void __user *addr)
154 {
155         struct task_struct *tsk = current;
156
157         if (!do_trap_no_signal(tsk, trapnr, str, regs, error_code))
158                 return;
159
160         show_signal(tsk, signr, "trap ", str, regs, error_code);
161
162         if (!sicode)
163                 force_sig(signr);
164         else
165                 force_sig_fault(signr, sicode, addr);
166 }
167 NOKPROBE_SYMBOL(do_trap);
168
169 static void do_error_trap(struct pt_regs *regs, long error_code, char *str,
170         unsigned long trapnr, int signr, int sicode, void __user *addr)
171 {
172         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_is_watching(), "entry code didn't wake RCU");
173
174         if (notify_die(DIE_TRAP, str, regs, error_code, trapnr, signr) !=
175                         NOTIFY_STOP) {
176                 cond_local_irq_enable(regs);
177                 do_trap(trapnr, signr, str, regs, error_code, sicode, addr);
178                 cond_local_irq_disable(regs);
179         }
180 }
181
182 /*
183  * Posix requires to provide the address of the faulting instruction for
184  * SIGILL (#UD) and SIGFPE (#DE) in the si_addr member of siginfo_t.
185  *
186  * This address is usually regs->ip, but when an uprobe moved the code out
187  * of line then regs->ip points to the XOL code which would confuse
188  * anything which analyzes the fault address vs. the unmodified binary. If
189  * a trap happened in XOL code then uprobe maps regs->ip back to the
190  * original instruction address.
191  */
192 static __always_inline void __user *error_get_trap_addr(struct pt_regs *regs)
193 {
194         return (void __user *)uprobe_get_trap_addr(regs);
195 }
196
197 DEFINE_IDTENTRY(exc_divide_error)
198 {
199         do_error_trap(regs, 0, "divide error", X86_TRAP_DE, SIGFPE,
200                       FPE_INTDIV, error_get_trap_addr(regs));
201 }
202
203 DEFINE_IDTENTRY(exc_overflow)
204 {
205         do_error_trap(regs, 0, "overflow", X86_TRAP_OF, SIGSEGV, 0, NULL);
206 }
207
208 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
209 void handle_invalid_op(struct pt_regs *regs)
210 #else
211 static inline void handle_invalid_op(struct pt_regs *regs)
212 #endif
213 {
214         do_error_trap(regs, 0, "invalid opcode", X86_TRAP_UD, SIGILL,
215                       ILL_ILLOPN, error_get_trap_addr(regs));
216 }
217
218 static noinstr bool handle_bug(struct pt_regs *regs)
219 {
220         bool handled = false;
221
222         if (!is_valid_bugaddr(regs->ip))
223                 return handled;
224
225         /*
226          * All lies, just get the WARN/BUG out.
227          */
228         instrumentation_begin();
229         /*
230          * Since we're emulating a CALL with exceptions, restore the interrupt
231          * state to what it was at the exception site.
232          */
233         if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
234                 raw_local_irq_enable();
235         if (report_bug(regs->ip, regs) == BUG_TRAP_TYPE_WARN) {
236                 regs->ip += LEN_UD2;
237                 handled = true;
238         }
239         if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
240                 raw_local_irq_disable();
241         instrumentation_end();
242
243         return handled;
244 }
245
246 DEFINE_IDTENTRY_RAW(exc_invalid_op)
247 {
248         irqentry_state_t state;
249
250         /*
251          * We use UD2 as a short encoding for 'CALL __WARN', as such
252          * handle it before exception entry to avoid recursive WARN
253          * in case exception entry is the one triggering WARNs.
254          */
255         if (!user_mode(regs) && handle_bug(regs))
256                 return;
257
258         state = irqentry_enter(regs);
259         instrumentation_begin();
260         handle_invalid_op(regs);
261         instrumentation_end();
262         irqentry_exit(regs, state);
263 }
264
265 DEFINE_IDTENTRY(exc_coproc_segment_overrun)
266 {
267         do_error_trap(regs, 0, "coprocessor segment overrun",
268                       X86_TRAP_OLD_MF, SIGFPE, 0, NULL);
269 }
270
271 DEFINE_IDTENTRY_ERRORCODE(exc_invalid_tss)
272 {
273         do_error_trap(regs, error_code, "invalid TSS", X86_TRAP_TS, SIGSEGV,
274                       0, NULL);
275 }
276
277 DEFINE_IDTENTRY_ERRORCODE(exc_segment_not_present)
278 {
279         do_error_trap(regs, error_code, "segment not present", X86_TRAP_NP,
280                       SIGBUS, 0, NULL);
281 }
282
283 DEFINE_IDTENTRY_ERRORCODE(exc_stack_segment)
284 {
285         do_error_trap(regs, error_code, "stack segment", X86_TRAP_SS, SIGBUS,
286                       0, NULL);
287 }
288
289 DEFINE_IDTENTRY_ERRORCODE(exc_alignment_check)
290 {
291         char *str = "alignment check";
292
293         if (notify_die(DIE_TRAP, str, regs, error_code, X86_TRAP_AC, SIGBUS) == NOTIFY_STOP)
294                 return;
295
296         if (!user_mode(regs))
297                 die("Split lock detected\n", regs, error_code);
298
299         local_irq_enable();
300
301         if (handle_user_split_lock(regs, error_code))
302                 goto out;
303
304         do_trap(X86_TRAP_AC, SIGBUS, "alignment check", regs,
305                 error_code, BUS_ADRALN, NULL);
306
307 out:
308         local_irq_disable();
309 }
310
311 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
312 __visible void __noreturn handle_stack_overflow(const char *message,
313                                                 struct pt_regs *regs,
314                                                 unsigned long fault_address)
315 {
316         printk(KERN_EMERG "BUG: stack guard page was hit at %p (stack is %p..%p)\n",
317                  (void *)fault_address, current->stack,
318                  (char *)current->stack + THREAD_SIZE - 1);
319         die(message, regs, 0);
320
321         /* Be absolutely certain we don't return. */
322         panic("%s", message);
323 }
324 #endif
325
326 /*
327  * Runs on an IST stack for x86_64 and on a special task stack for x86_32.
328  *
329  * On x86_64, this is more or less a normal kernel entry.  Notwithstanding the
330  * SDM's warnings about double faults being unrecoverable, returning works as
331  * expected.  Presumably what the SDM actually means is that the CPU may get
332  * the register state wrong on entry, so returning could be a bad idea.
333  *
334  * Various CPU engineers have promised that double faults due to an IRET fault
335  * while the stack is read-only are, in fact, recoverable.
336  *
337  * On x86_32, this is entered through a task gate, and regs are synthesized
338  * from the TSS.  Returning is, in principle, okay, but changes to regs will
339  * be lost.  If, for some reason, we need to return to a context with modified
340  * regs, the shim code could be adjusted to synchronize the registers.
341  *
342  * The 32bit #DF shim provides CR2 already as an argument. On 64bit it needs
343  * to be read before doing anything else.
344  */
345 DEFINE_IDTENTRY_DF(exc_double_fault)
346 {
347         static const char str[] = "double fault";
348         struct task_struct *tsk = current;
349
350 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
351         unsigned long address = read_cr2();
352 #endif
353
354 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
355         extern unsigned char native_irq_return_iret[];
356
357         /*
358          * If IRET takes a non-IST fault on the espfix64 stack, then we
359          * end up promoting it to a doublefault.  In that case, take
360          * advantage of the fact that we're not using the normal (TSS.sp0)
361          * stack right now.  We can write a fake #GP(0) frame at TSS.sp0
362          * and then modify our own IRET frame so that, when we return,
363          * we land directly at the #GP(0) vector with the stack already
364          * set up according to its expectations.
365          *
366          * The net result is that our #GP handler will think that we
367          * entered from usermode with the bad user context.
368          *
369          * No need for nmi_enter() here because we don't use RCU.
370          */
371         if (((long)regs->sp >> P4D_SHIFT) == ESPFIX_PGD_ENTRY &&
372                 regs->cs == __KERNEL_CS &&
373                 regs->ip == (unsigned long)native_irq_return_iret)
374         {
375                 struct pt_regs *gpregs = (struct pt_regs *)this_cpu_read(cpu_tss_rw.x86_tss.sp0) - 1;
376                 unsigned long *p = (unsigned long *)regs->sp;
377
378                 /*
379                  * regs->sp points to the failing IRET frame on the
380                  * ESPFIX64 stack.  Copy it to the entry stack.  This fills
381                  * in gpregs->ss through gpregs->ip.
382                  *
383                  */
384                 gpregs->ip      = p[0];
385                 gpregs->cs      = p[1];
386                 gpregs->flags   = p[2];
387                 gpregs->sp      = p[3];
388                 gpregs->ss      = p[4];
389                 gpregs->orig_ax = 0;  /* Missing (lost) #GP error code */
390
391                 /*
392                  * Adjust our frame so that we return straight to the #GP
393                  * vector with the expected RSP value.  This is safe because
394                  * we won't enable interupts or schedule before we invoke
395                  * general_protection, so nothing will clobber the stack
396                  * frame we just set up.
397                  *
398                  * We will enter general_protection with kernel GSBASE,
399                  * which is what the stub expects, given that the faulting
400                  * RIP will be the IRET instruction.
401                  */
402                 regs->ip = (unsigned long)asm_exc_general_protection;
403                 regs->sp = (unsigned long)&gpregs->orig_ax;
404
405                 return;
406         }
407 #endif
408
409         irqentry_nmi_enter(regs);
410         instrumentation_begin();
411         notify_die(DIE_TRAP, str, regs, error_code, X86_TRAP_DF, SIGSEGV);
412
413         tsk->thread.error_code = error_code;
414         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_DF;
415
416 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
417         /*
418          * If we overflow the stack into a guard page, the CPU will fail
419          * to deliver #PF and will send #DF instead.  Similarly, if we
420          * take any non-IST exception while too close to the bottom of
421          * the stack, the processor will get a page fault while
422          * delivering the exception and will generate a double fault.
423          *
424          * According to the SDM (footnote in 6.15 under "Interrupt 14 -
425          * Page-Fault Exception (#PF):
426          *
427          *   Processors update CR2 whenever a page fault is detected. If a
428          *   second page fault occurs while an earlier page fault is being
429          *   delivered, the faulting linear address of the second fault will
430          *   overwrite the contents of CR2 (replacing the previous
431          *   address). These updates to CR2 occur even if the page fault
432          *   results in a double fault or occurs during the delivery of a
433          *   double fault.
434          *
435          * The logic below has a small possibility of incorrectly diagnosing
436          * some errors as stack overflows.  For example, if the IDT or GDT
437          * gets corrupted such that #GP delivery fails due to a bad descriptor
438          * causing #GP and we hit this condition while CR2 coincidentally
439          * points to the stack guard page, we'll think we overflowed the
440          * stack.  Given that we're going to panic one way or another
441          * if this happens, this isn't necessarily worth fixing.
442          *
443          * If necessary, we could improve the test by only diagnosing
444          * a stack overflow if the saved RSP points within 47 bytes of
445          * the bottom of the stack: if RSP == tsk_stack + 48 and we
446          * take an exception, the stack is already aligned and there
447          * will be enough room SS, RSP, RFLAGS, CS, RIP, and a
448          * possible error code, so a stack overflow would *not* double
449          * fault.  With any less space left, exception delivery could
450          * fail, and, as a practical matter, we've overflowed the
451          * stack even if the actual trigger for the double fault was
452          * something else.
453          */
454         if ((unsigned long)task_stack_page(tsk) - 1 - address < PAGE_SIZE) {
455                 handle_stack_overflow("kernel stack overflow (double-fault)",
456                                       regs, address);
457         }
458 #endif
459
460         pr_emerg("PANIC: double fault, error_code: 0x%lx\n", error_code);
461         die("double fault", regs, error_code);
462         panic("Machine halted.");
463         instrumentation_end();
464 }
465
466 DEFINE_IDTENTRY(exc_bounds)
467 {
468         if (notify_die(DIE_TRAP, "bounds", regs, 0,
469                         X86_TRAP_BR, SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
470                 return;
471         cond_local_irq_enable(regs);
472
473         if (!user_mode(regs))
474                 die("bounds", regs, 0);
475
476         do_trap(X86_TRAP_BR, SIGSEGV, "bounds", regs, 0, 0, NULL);
477
478         cond_local_irq_disable(regs);
479 }
480
481 enum kernel_gp_hint {
482         GP_NO_HINT,
483         GP_NON_CANONICAL,
484         GP_CANONICAL
485 };
486
487 /*
488  * When an uncaught #GP occurs, try to determine the memory address accessed by
489  * the instruction and return that address to the caller. Also, try to figure
490  * out whether any part of the access to that address was non-canonical.
491  */
492 static enum kernel_gp_hint get_kernel_gp_address(struct pt_regs *regs,
493                                                  unsigned long *addr)
494 {
495         u8 insn_buf[MAX_INSN_SIZE];
496         struct insn insn;
497
498         if (copy_from_kernel_nofault(insn_buf, (void *)regs->ip,
499                         MAX_INSN_SIZE))
500                 return GP_NO_HINT;
501
502         kernel_insn_init(&insn, insn_buf, MAX_INSN_SIZE);
503         insn_get_modrm(&insn);
504         insn_get_sib(&insn);
505
506         *addr = (unsigned long)insn_get_addr_ref(&insn, regs);
507         if (*addr == -1UL)
508                 return GP_NO_HINT;
509
510 #ifdef CONFIG_X86_64
511         /*
512          * Check that:
513          *  - the operand is not in the kernel half
514          *  - the last byte of the operand is not in the user canonical half
515          */
516         if (*addr < ~__VIRTUAL_MASK &&
517             *addr + insn.opnd_bytes - 1 > __VIRTUAL_MASK)
518                 return GP_NON_CANONICAL;
519 #endif
520
521         return GP_CANONICAL;
522 }
523
524 #define GPFSTR "general protection fault"
525
526 static bool fixup_iopl_exception(struct pt_regs *regs)
527 {
528         struct thread_struct *t = &current->thread;
529         unsigned char byte;
530         unsigned long ip;
531
532         if (!IS_ENABLED(CONFIG_X86_IOPL_IOPERM) || t->iopl_emul != 3)
533                 return false;
534
535         ip = insn_get_effective_ip(regs);
536         if (!ip)
537                 return false;
538
539         if (get_user(byte, (const char __user *)ip))
540                 return false;
541
542         if (byte != 0xfa && byte != 0xfb)
543                 return false;
544
545         if (!t->iopl_warn && printk_ratelimit()) {
546                 pr_err("%s[%d] attempts to use CLI/STI, pretending it's a NOP, ip:%lx",
547                        current->comm, task_pid_nr(current), ip);
548                 print_vma_addr(KERN_CONT " in ", ip);
549                 pr_cont("\n");
550                 t->iopl_warn = 1;
551         }
552
553         regs->ip += 1;
554         return true;
555 }
556
557 DEFINE_IDTENTRY_ERRORCODE(exc_general_protection)
558 {
559         char desc[sizeof(GPFSTR) + 50 + 2*sizeof(unsigned long) + 1] = GPFSTR;
560         enum kernel_gp_hint hint = GP_NO_HINT;
561         struct task_struct *tsk;
562         unsigned long gp_addr;
563         int ret;
564
565         cond_local_irq_enable(regs);
566
567         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_UMIP)) {
568                 if (user_mode(regs) && fixup_umip_exception(regs))
569                         goto exit;
570         }
571
572         if (v8086_mode(regs)) {
573                 local_irq_enable();
574                 handle_vm86_fault((struct kernel_vm86_regs *) regs, error_code);
575                 local_irq_disable();
576                 return;
577         }
578
579         tsk = current;
580
581         if (user_mode(regs)) {
582                 if (fixup_iopl_exception(regs))
583                         goto exit;
584
585                 tsk->thread.error_code = error_code;
586                 tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_GP;
587
588                 show_signal(tsk, SIGSEGV, "", desc, regs, error_code);
589                 force_sig(SIGSEGV);
590                 goto exit;
591         }
592
593         if (fixup_exception(regs, X86_TRAP_GP, error_code, 0))
594                 goto exit;
595
596         tsk->thread.error_code = error_code;
597         tsk->thread.trap_nr = X86_TRAP_GP;
598
599         /*
600          * To be potentially processing a kprobe fault and to trust the result
601          * from kprobe_running(), we have to be non-preemptible.
602          */
603         if (!preemptible() &&
604             kprobe_running() &&
605             kprobe_fault_handler(regs, X86_TRAP_GP))
606                 goto exit;
607
608         ret = notify_die(DIE_GPF, desc, regs, error_code, X86_TRAP_GP, SIGSEGV);
609         if (ret == NOTIFY_STOP)
610                 goto exit;
611
612         if (error_code)
613                 snprintf(desc, sizeof(desc), "segment-related " GPFSTR);
614         else
615                 hint = get_kernel_gp_address(regs, &gp_addr);
616
617         if (hint != GP_NO_HINT)
618                 snprintf(desc, sizeof(desc), GPFSTR ", %s 0x%lx",
619                          (hint == GP_NON_CANONICAL) ? "probably for non-canonical address"
620                                                     : "maybe for address",
621                          gp_addr);
622
623         /*
624          * KASAN is interested only in the non-canonical case, clear it
625          * otherwise.
626          */
627         if (hint != GP_NON_CANONICAL)
628                 gp_addr = 0;
629
630         die_addr(desc, regs, error_code, gp_addr);
631
632 exit:
633         cond_local_irq_disable(regs);
634 }
635
636 static bool do_int3(struct pt_regs *regs)
637 {
638         int res;
639
640 #ifdef CONFIG_KGDB_LOW_LEVEL_TRAP
641         if (kgdb_ll_trap(DIE_INT3, "int3", regs, 0, X86_TRAP_BP,
642                          SIGTRAP) == NOTIFY_STOP)
643                 return true;
644 #endif /* CONFIG_KGDB_LOW_LEVEL_TRAP */
645
646 #ifdef CONFIG_KPROBES
647         if (kprobe_int3_handler(regs))
648                 return true;
649 #endif
650         res = notify_die(DIE_INT3, "int3", regs, 0, X86_TRAP_BP, SIGTRAP);
651
652         return res == NOTIFY_STOP;
653 }
654 NOKPROBE_SYMBOL(do_int3);
655
656 static void do_int3_user(struct pt_regs *regs)
657 {
658         if (do_int3(regs))
659                 return;
660
661         cond_local_irq_enable(regs);
662         do_trap(X86_TRAP_BP, SIGTRAP, "int3", regs, 0, 0, NULL);
663         cond_local_irq_disable(regs);
664 }
665
666 DEFINE_IDTENTRY_RAW(exc_int3)
667 {
668         /*
669          * poke_int3_handler() is completely self contained code; it does (and
670          * must) *NOT* call out to anything, lest it hits upon yet another
671          * INT3.
672          */
673         if (poke_int3_handler(regs))
674                 return;
675
676         /*
677          * irqentry_enter_from_user_mode() uses static_branch_{,un}likely()
678          * and therefore can trigger INT3, hence poke_int3_handler() must
679          * be done before. If the entry came from kernel mode, then use
680          * nmi_enter() because the INT3 could have been hit in any context
681          * including NMI.
682          */
683         if (user_mode(regs)) {
684                 irqentry_enter_from_user_mode(regs);
685                 instrumentation_begin();
686                 do_int3_user(regs);
687                 instrumentation_end();
688                 irqentry_exit_to_user_mode(regs);
689         } else {
690                 irqentry_state_t irq_state = irqentry_nmi_enter(regs);
691
692                 instrumentation_begin();
693                 if (!do_int3(regs))
694                         die("int3", regs, 0);
695                 instrumentation_end();
696                 irqentry_nmi_exit(regs, irq_state);
697         }
698 }
699
700 #ifdef CONFIG_X86_64
701 /*
702  * Help handler running on a per-cpu (IST or entry trampoline) stack
703  * to switch to the normal thread stack if the interrupted code was in
704  * user mode. The actual stack switch is done in entry_64.S
705  */
706 asmlinkage __visible noinstr struct pt_regs *sync_regs(struct pt_regs *eregs)
707 {
708         struct pt_regs *regs = (struct pt_regs *)this_cpu_read(cpu_current_top_of_stack) - 1;
709         if (regs != eregs)
710                 *regs = *eregs;
711         return regs;
712 }
713
714 #ifdef CONFIG_AMD_MEM_ENCRYPT
715 asmlinkage __visible noinstr struct pt_regs *vc_switch_off_ist(struct pt_regs *regs)
716 {
717         unsigned long sp, *stack;
718         struct stack_info info;
719         struct pt_regs *regs_ret;
720
721         /*
722          * In the SYSCALL entry path the RSP value comes from user-space - don't
723          * trust it and switch to the current kernel stack
724          */
725         if (ip_within_syscall_gap(regs)) {
726                 sp = this_cpu_read(cpu_current_top_of_stack);
727                 goto sync;
728         }
729
730         /*
731          * From here on the RSP value is trusted. Now check whether entry
732          * happened from a safe stack. Not safe are the entry or unknown stacks,
733          * use the fall-back stack instead in this case.
734          */
735         sp    = regs->sp;
736         stack = (unsigned long *)sp;
737
738         if (!get_stack_info_noinstr(stack, current, &info) || info.type == STACK_TYPE_ENTRY ||
739             info.type > STACK_TYPE_EXCEPTION_LAST)
740                 sp = __this_cpu_ist_top_va(VC2);
741
742 sync:
743         /*
744          * Found a safe stack - switch to it as if the entry didn't happen via
745          * IST stack. The code below only copies pt_regs, the real switch happens
746          * in assembly code.
747          */
748         sp = ALIGN_DOWN(sp, 8) - sizeof(*regs_ret);
749
750         regs_ret = (struct pt_regs *)sp;
751         *regs_ret = *regs;
752
753         return regs_ret;
754 }
755 #endif
756
757 struct bad_iret_stack {
758         void *error_entry_ret;
759         struct pt_regs regs;
760 };
761
762 asmlinkage __visible noinstr
763 struct bad_iret_stack *fixup_bad_iret(struct bad_iret_stack *s)
764 {
765         /*
766          * This is called from entry_64.S early in handling a fault
767          * caused by a bad iret to user mode.  To handle the fault
768          * correctly, we want to move our stack frame to where it would
769          * be had we entered directly on the entry stack (rather than
770          * just below the IRET frame) and we want to pretend that the
771          * exception came from the IRET target.
772          */
773         struct bad_iret_stack tmp, *new_stack =
774                 (struct bad_iret_stack *)__this_cpu_read(cpu_tss_rw.x86_tss.sp0) - 1;
775
776         /* Copy the IRET target to the temporary storage. */
777         __memcpy(&tmp.regs.ip, (void *)s->regs.sp, 5*8);
778
779         /* Copy the remainder of the stack from the current stack. */
780         __memcpy(&tmp, s, offsetof(struct bad_iret_stack, regs.ip));
781
782         /* Update the entry stack */
783         __memcpy(new_stack, &tmp, sizeof(tmp));
784
785         BUG_ON(!user_mode(&new_stack->regs));
786         return new_stack;
787 }
788 #endif
789
790 static bool is_sysenter_singlestep(struct pt_regs *regs)
791 {
792         /*
793          * We don't try for precision here.  If we're anywhere in the region of
794          * code that can be single-stepped in the SYSENTER entry path, then
795          * assume that this is a useless single-step trap due to SYSENTER
796          * being invoked with TF set.  (We don't know in advance exactly
797          * which instructions will be hit because BTF could plausibly
798          * be set.)
799          */
800 #ifdef CONFIG_X86_32
801         return (regs->ip - (unsigned long)__begin_SYSENTER_singlestep_region) <
802                 (unsigned long)__end_SYSENTER_singlestep_region -
803                 (unsigned long)__begin_SYSENTER_singlestep_region;
804 #elif defined(CONFIG_IA32_EMULATION)
805         return (regs->ip - (unsigned long)entry_SYSENTER_compat) <
806                 (unsigned long)__end_entry_SYSENTER_compat -
807                 (unsigned long)entry_SYSENTER_compat;
808 #else
809         return false;
810 #endif
811 }
812
813 static __always_inline unsigned long debug_read_clear_dr6(void)
814 {
815         unsigned long dr6;
816
817         /*
818          * The Intel SDM says:
819          *
820          *   Certain debug exceptions may clear bits 0-3. The remaining
821          *   contents of the DR6 register are never cleared by the
822          *   processor. To avoid confusion in identifying debug
823          *   exceptions, debug handlers should clear the register before
824          *   returning to the interrupted task.
825          *
826          * Keep it simple: clear DR6 immediately.
827          */
828         get_debugreg(dr6, 6);
829         set_debugreg(DR6_RESERVED, 6);
830         dr6 ^= DR6_RESERVED; /* Flip to positive polarity */
831
832         return dr6;
833 }
834
835 /*
836  * Our handling of the processor debug registers is non-trivial.
837  * We do not clear them on entry and exit from the kernel. Therefore
838  * it is possible to get a watchpoint trap here from inside the kernel.
839  * However, the code in ./ptrace.c has ensured that the user can
840  * only set watchpoints on userspace addresses. Therefore the in-kernel
841  * watchpoint trap can only occur in code which is reading/writing
842  * from user space. Such code must not hold kernel locks (since it
843  * can equally take a page fault), therefore it is safe to call
844  * force_sig_info even though that claims and releases locks.
845  *
846  * Code in ./signal.c ensures that the debug control register
847  * is restored before we deliver any signal, and therefore that
848  * user code runs with the correct debug control register even though
849  * we clear it here.
850  *
851  * Being careful here means that we don't have to be as careful in a
852  * lot of more complicated places (task switching can be a bit lazy
853  * about restoring all the debug state, and ptrace doesn't have to
854  * find every occurrence of the TF bit that could be saved away even
855  * by user code)
856  *
857  * May run on IST stack.
858  */
859
860 static bool notify_debug(struct pt_regs *regs, unsigned long *dr6)
861 {
862         /*
863          * Notifiers will clear bits in @dr6 to indicate the event has been
864          * consumed - hw_breakpoint_handler(), single_stop_cont().
865          *
866          * Notifiers will set bits in @virtual_dr6 to indicate the desire
867          * for signals - ptrace_triggered(), kgdb_hw_overflow_handler().
868          */
869         if (notify_die(DIE_DEBUG, "debug", regs, (long)dr6, 0, SIGTRAP) == NOTIFY_STOP)
870                 return true;
871
872         return false;
873 }
874
875 static __always_inline void exc_debug_kernel(struct pt_regs *regs,
876                                              unsigned long dr6)
877 {
878         /*
879          * Disable breakpoints during exception handling; recursive exceptions
880          * are exceedingly 'fun'.
881          *
882          * Since this function is NOKPROBE, and that also applies to
883          * HW_BREAKPOINT_X, we can't hit a breakpoint before this (XXX except a
884          * HW_BREAKPOINT_W on our stack)
885          *
886          * Entry text is excluded for HW_BP_X and cpu_entry_area, which
887          * includes the entry stack is excluded for everything.
888          */
889         unsigned long dr7 = local_db_save();
890         irqentry_state_t irq_state = irqentry_nmi_enter(regs);
891         instrumentation_begin();
892
893         /*
894          * If something gets miswired and we end up here for a user mode
895          * #DB, we will malfunction.
896          */
897         WARN_ON_ONCE(user_mode(regs));
898
899         if (test_thread_flag(TIF_BLOCKSTEP)) {
900                 /*
901                  * The SDM says "The processor clears the BTF flag when it
902                  * generates a debug exception." but PTRACE_BLOCKSTEP requested
903                  * it for userspace, but we just took a kernel #DB, so re-set
904                  * BTF.
905                  */
906                 unsigned long debugctl;
907
908                 rdmsrl(MSR_IA32_DEBUGCTLMSR, debugctl);
909                 debugctl |= DEBUGCTLMSR_BTF;
910                 wrmsrl(MSR_IA32_DEBUGCTLMSR, debugctl);
911         }
912
913         /*
914          * Catch SYSENTER with TF set and clear DR_STEP. If this hit a
915          * watchpoint at the same time then that will still be handled.
916          */
917         if ((dr6 & DR_STEP) && is_sysenter_singlestep(regs))
918                 dr6 &= ~DR_STEP;
919
920         /*
921          * The kernel doesn't use INT1
922          */
923         if (!dr6)
924                 goto out;
925
926         if (notify_debug(regs, &dr6))
927                 goto out;
928
929         /*
930          * The kernel doesn't use TF single-step outside of:
931          *
932          *  - Kprobes, consumed through kprobe_debug_handler()
933          *  - KGDB, consumed through notify_debug()
934          *
935          * So if we get here with DR_STEP set, something is wonky.
936          *
937          * A known way to trigger this is through QEMU's GDB stub,
938          * which leaks #DB into the guest and causes IST recursion.
939          */
940         if (WARN_ON_ONCE(dr6 & DR_STEP))
941                 regs->flags &= ~X86_EFLAGS_TF;
942 out:
943         instrumentation_end();
944         irqentry_nmi_exit(regs, irq_state);
945
946         local_db_restore(dr7);
947 }
948
949 static __always_inline void exc_debug_user(struct pt_regs *regs,
950                                            unsigned long dr6)
951 {
952         bool icebp;
953
954         /*
955          * If something gets miswired and we end up here for a kernel mode
956          * #DB, we will malfunction.
957          */
958         WARN_ON_ONCE(!user_mode(regs));
959
960         /*
961          * NB: We can't easily clear DR7 here because
962          * irqentry_exit_to_usermode() can invoke ptrace, schedule, access
963          * user memory, etc.  This means that a recursive #DB is possible.  If
964          * this happens, that #DB will hit exc_debug_kernel() and clear DR7.
965          * Since we're not on the IST stack right now, everything will be
966          * fine.
967          */
968
969         irqentry_enter_from_user_mode(regs);
970         instrumentation_begin();
971
972         /*
973          * Start the virtual/ptrace DR6 value with just the DR_STEP mask
974          * of the real DR6. ptrace_triggered() will set the DR_TRAPn bits.
975          *
976          * Userspace expects DR_STEP to be visible in ptrace_get_debugreg(6)
977          * even if it is not the result of PTRACE_SINGLESTEP.
978          */
979         current->thread.virtual_dr6 = (dr6 & DR_STEP);
980
981         /*
982          * The SDM says "The processor clears the BTF flag when it
983          * generates a debug exception."  Clear TIF_BLOCKSTEP to keep
984          * TIF_BLOCKSTEP in sync with the hardware BTF flag.
985          */
986         clear_thread_flag(TIF_BLOCKSTEP);
987
988         /*
989          * If dr6 has no reason to give us about the origin of this trap,
990          * then it's very likely the result of an icebp/int01 trap.
991          * User wants a sigtrap for that.
992          */
993         icebp = !dr6;
994
995         if (notify_debug(regs, &dr6))
996                 goto out;
997
998         /* It's safe to allow irq's after DR6 has been saved */
999         local_irq_enable();
1000
1001         if (v8086_mode(regs)) {
1002                 handle_vm86_trap((struct kernel_vm86_regs *)regs, 0, X86_TRAP_DB);
1003                 goto out_irq;
1004         }
1005
1006         /* Add the virtual_dr6 bits for signals. */
1007         dr6 |= current->thread.virtual_dr6;
1008         if (dr6 & (DR_STEP | DR_TRAP_BITS) || icebp)
1009                 send_sigtrap(regs, 0, get_si_code(dr6));
1010
1011 out_irq:
1012         local_irq_disable();
1013 out:
1014         instrumentation_end();
1015         irqentry_exit_to_user_mode(regs);
1016 }
1017
1018 #ifdef CONFIG_X86_64
1019 /* IST stack entry */
1020 DEFINE_IDTENTRY_DEBUG(exc_debug)
1021 {
1022         exc_debug_kernel(regs, debug_read_clear_dr6());
1023 }
1024
1025 /* User entry, runs on regular task stack */
1026 DEFINE_IDTENTRY_DEBUG_USER(exc_debug)
1027 {
1028         exc_debug_user(regs, debug_read_clear_dr6());
1029 }
1030 #else
1031 /* 32 bit does not have separate entry points. */
1032 DEFINE_IDTENTRY_RAW(exc_debug)
1033 {
1034         unsigned long dr6 = debug_read_clear_dr6();
1035
1036         if (user_mode(regs))
1037                 exc_debug_user(regs, dr6);
1038         else
1039                 exc_debug_kernel(regs, dr6);
1040 }
1041 #endif
1042
1043 /*
1044  * Note that we play around with the 'TS' bit in an attempt to get
1045  * the correct behaviour even in the presence of the asynchronous
1046  * IRQ13 behaviour
1047  */
1048 static void math_error(struct pt_regs *regs, int trapnr)
1049 {
1050         struct task_struct *task = current;
1051         struct fpu *fpu = &task->thread.fpu;
1052         int si_code;
1053         char *str = (trapnr == X86_TRAP_MF) ? "fpu exception" :
1054                                                 "simd exception";
1055
1056         cond_local_irq_enable(regs);
1057
1058         if (!user_mode(regs)) {
1059                 if (fixup_exception(regs, trapnr, 0, 0))
1060                         goto exit;
1061
1062                 task->thread.error_code = 0;
1063                 task->thread.trap_nr = trapnr;
1064
1065                 if (notify_die(DIE_TRAP, str, regs, 0, trapnr,
1066                                SIGFPE) != NOTIFY_STOP)
1067                         die(str, regs, 0);
1068                 goto exit;
1069         }
1070
1071         /*
1072          * Save the info for the exception handler and clear the error.
1073          */
1074         fpu__save(fpu);
1075
1076         task->thread.trap_nr    = trapnr;
1077         task->thread.error_code = 0;
1078
1079         si_code = fpu__exception_code(fpu, trapnr);
1080         /* Retry when we get spurious exceptions: */
1081         if (!si_code)
1082                 goto exit;
1083
1084         force_sig_fault(SIGFPE, si_code,
1085                         (void __user *)uprobe_get_trap_addr(regs));
1086 exit:
1087         cond_local_irq_disable(regs);
1088 }
1089
1090 DEFINE_IDTENTRY(exc_coprocessor_error)
1091 {
1092         math_error(regs, X86_TRAP_MF);
1093 }
1094
1095 DEFINE_IDTENTRY(exc_simd_coprocessor_error)
1096 {
1097         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_INVD_BUG)) {
1098                 /* AMD 486 bug: INVD in CPL 0 raises #XF instead of #GP */
1099                 if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_XMM)) {
1100                         __exc_general_protection(regs, 0);
1101                         return;
1102                 }
1103         }
1104         math_error(regs, X86_TRAP_XF);
1105 }
1106
1107 DEFINE_IDTENTRY(exc_spurious_interrupt_bug)
1108 {
1109         /*
1110          * This addresses a Pentium Pro Erratum:
1111          *
1112          * PROBLEM: If the APIC subsystem is configured in mixed mode with
1113          * Virtual Wire mode implemented through the local APIC, an
1114          * interrupt vector of 0Fh (Intel reserved encoding) may be
1115          * generated by the local APIC (Int 15).  This vector may be
1116          * generated upon receipt of a spurious interrupt (an interrupt
1117          * which is removed before the system receives the INTA sequence)
1118          * instead of the programmed 8259 spurious interrupt vector.
1119          *
1120          * IMPLICATION: The spurious interrupt vector programmed in the
1121          * 8259 is normally handled by an operating system's spurious
1122          * interrupt handler. However, a vector of 0Fh is unknown to some
1123          * operating systems, which would crash if this erratum occurred.
1124          *
1125          * In theory this could be limited to 32bit, but the handler is not
1126          * hurting and who knows which other CPUs suffer from this.
1127          */
1128 }
1129
1130 DEFINE_IDTENTRY(exc_device_not_available)
1131 {
1132         unsigned long cr0 = read_cr0();
1133
1134 #ifdef CONFIG_MATH_EMULATION
1135         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_FPU) && (cr0 & X86_CR0_EM)) {
1136                 struct math_emu_info info = { };
1137
1138                 cond_local_irq_enable(regs);
1139
1140                 info.regs = regs;
1141                 math_emulate(&info);
1142
1143                 cond_local_irq_disable(regs);
1144                 return;
1145         }
1146 #endif
1147
1148         /* This should not happen. */
1149         if (WARN(cr0 & X86_CR0_TS, "CR0.TS was set")) {
1150                 /* Try to fix it up and carry on. */
1151                 write_cr0(cr0 & ~X86_CR0_TS);
1152         } else {
1153                 /*
1154                  * Something terrible happened, and we're better off trying
1155                  * to kill the task than getting stuck in a never-ending
1156                  * loop of #NM faults.
1157                  */
1158                 die("unexpected #NM exception", regs, 0);
1159         }
1160 }
1161
1162 #ifdef CONFIG_X86_32
1163 DEFINE_IDTENTRY_SW(iret_error)
1164 {
1165         local_irq_enable();
1166         if (notify_die(DIE_TRAP, "iret exception", regs, 0,
1167                         X86_TRAP_IRET, SIGILL) != NOTIFY_STOP) {
1168                 do_trap(X86_TRAP_IRET, SIGILL, "iret exception", regs, 0,
1169                         ILL_BADSTK, (void __user *)NULL);
1170         }
1171         local_irq_disable();
1172 }
1173 #endif
1174
1175 void __init trap_init(void)
1176 {
1177         /* Init cpu_entry_area before IST entries are set up */
1178         setup_cpu_entry_areas();
1179
1180         /* Init GHCB memory pages when running as an SEV-ES guest */
1181         sev_es_init_vc_handling();
1182
1183         idt_setup_traps();
1184
1185         cpu_init_exception_handling();
1186         cpu_init();
1187
1188         idt_setup_ist_traps();
1189 }