arch/x86/kernel/process.c

   1 #include <linux/errno.h>
   2 #include <linux/kernel.h>
   3 #include <linux/mm.h>
   4 #include <linux/smp.h>
   5 #include <linux/prctl.h>
   6 #include <linux/slab.h>
   7 #include <linux/sched.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/pm.h>
  10 #include <linux/clockchips.h>
  11 #include <linux/random.h>
  12 #include <linux/user-return-notifier.h>
  13 #include <linux/dmi.h>
  14 #include <linux/utsname.h>
  15 #include <trace/events/power.h>
  16 #include <linux/hw_breakpoint.h>
  17 #include <asm/system.h>
  18 #include <asm/apic.h>
  19 #include <asm/syscalls.h>
  20 #include <asm/idle.h>
  21 #include <asm/uaccess.h>
  22 #include <asm/i387.h>
  23 #include <asm/ds.h>
  24 #include <asm/debugreg.h>
  25
  26 unsigned long idle_halt;
  27 EXPORT_SYMBOL(idle_halt);
  28 unsigned long idle_nomwait;
  29 EXPORT_SYMBOL(idle_nomwait);
  30
  31 struct kmem_cache *task_xstate_cachep;
  32
  33 int arch_dup_task_struct(struct task_struct *dst, struct task_struct *src)
  34 {
  35         *dst = *src;
  36         if (src->thread.xstate) {
  37                 dst->thread.xstate = kmem_cache_alloc(task_xstate_cachep,
  38                                                       GFP_KERNEL);
  39                 if (!dst->thread.xstate)
  40                         return -ENOMEM;
  41                 WARN_ON((unsigned long)dst->thread.xstate & 15);
  42                 memcpy(dst->thread.xstate, src->thread.xstate, xstate_size);
  43         }
  44         return 0;
  45 }
  46
  47 void free_thread_xstate(struct task_struct *tsk)
  48 {
  49         if (tsk->thread.xstate) {
  50                 kmem_cache_free(task_xstate_cachep, tsk->thread.xstate);
  51                 tsk->thread.xstate = NULL;
  52         }
  53
  54         WARN(tsk->thread.ds_ctx, "leaking DS context\n");
  55 }
  56
  57 void free_thread_info(struct thread_info *ti)
  58 {
  59         free_thread_xstate(ti->task);
  60         free_pages((unsigned long)ti, get_order(THREAD_SIZE));
  61 }
  62
  63 void arch_task_cache_init(void)
  64 {
  65         task_xstate_cachep =
  66                 kmem_cache_create("task_xstate", xstate_size,
  67                                   __alignof__(union thread_xstate),
  68                                   SLAB_PANIC | SLAB_NOTRACK, NULL);
  69 }
  70
  71 /*
  72  * Free current thread data structures etc..
  73  */
  74 void exit_thread(void)
  75 {
  76         struct task_struct *me = current;
  77         struct thread_struct *t = &me->thread;
  78         unsigned long *bp = t->io_bitmap_ptr;
  79
  80         if (bp) {
  81                 struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, get_cpu());
  82
  83                 t->io_bitmap_ptr = NULL;
  84                 clear_thread_flag(TIF_IO_BITMAP);
  85                 /*
  86                  * Careful, clear this in the TSS too:
  87                  */
  88                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, t->io_bitmap_max);
  89                 t->io_bitmap_max = 0;
  90                 put_cpu();
  91                 kfree(bp);
  92         }
  93 }
  94
  95 void show_regs_common(void)
  96 {
  97         const char *board, *product;
  98
  99         board = dmi_get_system_info(DMI_BOARD_NAME);
 100         if (!board)
 101                 board = "";
 102         product = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
 103         if (!product)
 104                 product = "";
 105
 106         printk(KERN_CONT "\n");
 107         printk(KERN_DEFAULT "Pid: %d, comm: %.20s %s %s %.*s %s/%s\n",
 108                 current->pid, current->comm, print_tainted(),
 109                 init_utsname()->release,
 110                 (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
 111                 init_utsname()->version, board, product);
 112 }
 113
 114 void flush_thread(void)
 115 {
 116         struct task_struct *tsk = current;
 117
 118 #ifdef CONFIG_X86_64
 119         if (test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_ABI_PENDING)) {
 120                 clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_ABI_PENDING);
 121                 if (test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IA32)) {
 122                         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IA32);
 123                 } else {
 124                         set_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IA32);
 125                         current_thread_info()->status |= TS_COMPAT;
 126                 }
 127         }
 128 #endif
 129
 130         flush_ptrace_hw_breakpoint(tsk);
 131         memset(tsk->thread.tls_array, 0, sizeof(tsk->thread.tls_array));
 132         /*
 133          * Forget coprocessor state..
 134          */
 135         tsk->fpu_counter = 0;
 136         clear_fpu(tsk);
 137         clear_used_math();
 138 }
 139
 140 static void hard_disable_TSC(void)
 141 {
 142         write_cr4(read_cr4() | X86_CR4_TSD);
 143 }
 144
 145 void disable_TSC(void)
 146 {
 147 #ifdef CONFIG_SECCOMP_DISABLE_TSC
 148         preempt_disable();
 149         if (!test_and_set_thread_flag(TIF_NOTSC))
 150                 /*
 151                  * Must flip the CPU state synchronously with
 152                  * TIF_NOTSC in the current running context.
 153                  */
 154                 hard_disable_TSC();
 155         preempt_enable();
 156 #endif
 157 }
 158
 159 static void hard_enable_TSC(void)
 160 {
 161         write_cr4(read_cr4() & ~X86_CR4_TSD);
 162 }
 163
 164 static void enable_TSC(void)
 165 {
 166         preempt_disable();
 167         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_NOTSC))
 168                 /*
 169                  * Must flip the CPU state synchronously with
 170                  * TIF_NOTSC in the current running context.
 171                  */
 172                 hard_enable_TSC();
 173         preempt_enable();
 174 }
 175
 176 int get_tsc_mode(unsigned long adr)
 177 {
 178         unsigned int val;
 179
 180         if (test_thread_flag(TIF_NOTSC))
 181                 val = PR_TSC_SIGSEGV;
 182         else
 183                 val = PR_TSC_ENABLE;
 184
 185         return put_user(val, (unsigned int __user *)adr);
 186 }
 187
 188 int set_tsc_mode(unsigned int val)
 189 {
 190         if (val == PR_TSC_SIGSEGV)
 191                 disable_TSC();
 192         else if (val == PR_TSC_ENABLE)
 193                 enable_TSC();
 194         else
 195                 return -EINVAL;
 196
 197         return 0;
 198 }
 199
 200 void __switch_to_xtra(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p,
 201                       struct tss_struct *tss)
 202 {
 203         struct thread_struct *prev, *next;
 204
 205         prev = &prev_p->thread;
 206         next = &next_p->thread;
 207
 208         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_DS_AREA_MSR) ||
 209             test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_DS_AREA_MSR))
 210                 ds_switch_to(prev_p, next_p);
 211         else if (next->debugctlmsr != prev->debugctlmsr)
 212                 update_debugctlmsr(next->debugctlmsr);
 213
 214         if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_NOTSC) ^
 215             test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC)) {
 216                 /* prev and next are different */
 217                 if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC))
 218                         hard_disable_TSC();
 219                 else
 220                         hard_enable_TSC();
 221         }
 222
 223         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_IO_BITMAP)) {
 224                 /*
 225                  * Copy the relevant range of the IO bitmap.
 226                  * Normally this is 128 bytes or less:
 227                  */
 228                 memcpy(tss->io_bitmap, next->io_bitmap_ptr,
 229                        max(prev->io_bitmap_max, next->io_bitmap_max));
 230         } else if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_IO_BITMAP)) {
 231                 /*
 232                  * Clear any possible leftover bits:
 233                  */
 234                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, prev->io_bitmap_max);
 235         }
 236         propagate_user_return_notify(prev_p, next_p);
 237 }
 238
 239 int sys_fork(struct pt_regs *regs)
 240 {
 241         return do_fork(SIGCHLD, regs->sp, regs, 0, NULL, NULL);
 242 }
 243
 244 /*
 245  * This is trivial, and on the face of it looks like it
 246  * could equally well be done in user mode.
 247  *
 248  * Not so, for quite unobvious reasons - register pressure.
 249  * In user mode vfork() cannot have a stack frame, and if
 250  * done by calling the "clone()" system call directly, you
 251  * do not have enough call-clobbered registers to hold all
 252  * the information you need.
 253  */
 254 int sys_vfork(struct pt_regs *regs)
 255 {
 256         return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs->sp, regs, 0,
 257                        NULL, NULL);
 258 }
 259
 260 long
 261 sys_clone(unsigned long clone_flags, unsigned long newsp,
 262           void __user *parent_tid, void __user *child_tid, struct pt_regs *regs)
 263 {
 264         if (!newsp)
 265                 newsp = regs->sp;
 266         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tid, child_tid);
 267 }
 268
 269 /*
 270  * This gets run with %si containing the
 271  * function to call, and %di containing
 272  * the "args".
 273  */
 274 extern void kernel_thread_helper(void);
 275
 276 /*
 277  * Create a kernel thread
 278  */
 279 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
 280 {
 281         struct pt_regs regs;
 282
 283         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
 284
 285         regs.si = (unsigned long) fn;
 286         regs.di = (unsigned long) arg;
 287
 288 #ifdef CONFIG_X86_32
 289         regs.ds = __USER_DS;
 290         regs.es = __USER_DS;
 291         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
 292         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
 293 #else
 294         regs.ss = __KERNEL_DS;
 295 #endif
 296
 297         regs.orig_ax = -1;
 298         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
 299         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
 300         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | 0x2;
 301
 302         /* Ok, create the new process.. */
 303         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
 304 }
 305 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
 306
 307 /*
 308  * sys_execve() executes a new program.
 309  */
 310 long sys_execve(char __user *name, char __user * __user *argv,
 311                 char __user * __user *envp, struct pt_regs *regs)
 312 {
 313         long error;
 314         char *filename;
 315
 316         filename = getname(name);
 317         error = PTR_ERR(filename);
 318         if (IS_ERR(filename))
 319                 return error;
 320         error = do_execve(filename, argv, envp, regs);
 321
 322 #ifdef CONFIG_X86_32
 323         if (error == 0) {
 324                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
 325                 set_thread_flag(TIF_IRET);
 326         }
 327 #endif
 328
 329         putname(filename);
 330         return error;
 331 }
 332
 333 /*
 334  * Idle related variables and functions
 335  */
 336 unsigned long boot_option_idle_override = 0;
 337 EXPORT_SYMBOL(boot_option_idle_override);
 338
 339 /*
 340  * Powermanagement idle function, if any..
 341  */
 342 void (*pm_idle)(void);
 343 EXPORT_SYMBOL(pm_idle);
 344
 345 #ifdef CONFIG_X86_32
 346 /*
 347  * This halt magic was a workaround for ancient floppy DMA
 348  * wreckage. It should be safe to remove.
 349  */
 350 static int hlt_counter;
 351 void disable_hlt(void)
 352 {
 353         hlt_counter++;
 354 }
 355 EXPORT_SYMBOL(disable_hlt);
 356
 357 void enable_hlt(void)
 358 {
 359         hlt_counter--;
 360 }
 361 EXPORT_SYMBOL(enable_hlt);
 362
 363 static inline int hlt_use_halt(void)
 364 {
 365         return (!hlt_counter && boot_cpu_data.hlt_works_ok);
 366 }
 367 #else
 368 static inline int hlt_use_halt(void)
 369 {
 370         return 1;
 371 }
 372 #endif
 373
 374 /*
 375  * We use this if we don't have any better
 376  * idle routine..
 377  */
 378 void default_idle(void)
 379 {
 380         if (hlt_use_halt()) {
 381                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1);
 382                 current_thread_info()->status &= ~TS_POLLING;
 383                 /*
 384                  * TS_POLLING-cleared state must be visible before we
 385                  * test NEED_RESCHED:
 386                  */
 387                 smp_mb();
 388
 389                 if (!need_resched())
 390                         safe_halt();    /* enables interrupts racelessly */
 391                 else
 392                         local_irq_enable();
 393                 current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
 394         } else {
 395                 local_irq_enable();
 396                 /* loop is done by the caller */
 397                 cpu_relax();
 398         }
 399 }
 400 #ifdef CONFIG_APM_MODULE
 401 EXPORT_SYMBOL(default_idle);
 402 #endif
 403
 404 void stop_this_cpu(void *dummy)
 405 {
 406         local_irq_disable();
 407         /*
 408          * Remove this CPU:
 409          */
 410         set_cpu_online(smp_processor_id(), false);
 411         disable_local_APIC();
 412
 413         for (;;) {
 414                 if (hlt_works(smp_processor_id()))
 415                         halt();
 416         }
 417 }
 418
 419 static void do_nothing(void *unused)
 420 {
 421 }
 422
 423 /*
 424  * cpu_idle_wait - Used to ensure that all the CPUs discard old value of
 425  * pm_idle and update to new pm_idle value. Required while changing pm_idle
 426  * handler on SMP systems.
 427  *
 428  * Caller must have changed pm_idle to the new value before the call. Old
 429  * pm_idle value will not be used by any CPU after the return of this function.
 430  */
 431 void cpu_idle_wait(void)
 432 {
 433         smp_mb();
 434         /* kick all the CPUs so that they exit out of pm_idle */
 435         smp_call_function(do_nothing, NULL, 1);
 436 }
 437 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_idle_wait);
 438
 439 /*
 440  * This uses new MONITOR/MWAIT instructions on P4 processors with PNI,
 441  * which can obviate IPI to trigger checking of need_resched.
 442  * We execute MONITOR against need_resched and enter optimized wait state
 443  * through MWAIT. Whenever someone changes need_resched, we would be woken
 444  * up from MWAIT (without an IPI).
 445  *
 446  * New with Core Duo processors, MWAIT can take some hints based on CPU
 447  * capability.
 448  */
 449 void mwait_idle_with_hints(unsigned long ax, unsigned long cx)
 450 {
 451         trace_power_start(POWER_CSTATE, (ax>>4)+1);
 452         if (!need_resched()) {
 453                 if (cpu_has(&current_cpu_data, X86_FEATURE_CLFLUSH_MONITOR))
 454                         clflush((void *)&current_thread_info()->flags);
 455
 456                 __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
 457                 smp_mb();
 458                 if (!need_resched())
 459                         __mwait(ax, cx);
 460         }
 461 }
 462
 463 /* Default MONITOR/MWAIT with no hints, used for default C1 state */
 464 static void mwait_idle(void)
 465 {
 466         if (!need_resched()) {
 467                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1);
 468                 if (cpu_has(&current_cpu_data, X86_FEATURE_CLFLUSH_MONITOR))
 469                         clflush((void *)&current_thread_info()->flags);
 470
 471                 __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
 472                 smp_mb();
 473                 if (!need_resched())
 474                         __sti_mwait(0, 0);
 475                 else
 476                         local_irq_enable();
 477         } else
 478                 local_irq_enable();
 479 }
 480
 481 /*
 482  * On SMP it's slightly faster (but much more power-consuming!)
 483  * to poll the ->work.need_resched flag instead of waiting for the
 484  * cross-CPU IPI to arrive. Use this option with caution.
 485  */
 486 static void poll_idle(void)
 487 {
 488         trace_power_start(POWER_CSTATE, 0);
 489         local_irq_enable();
 490         while (!need_resched())
 491                 cpu_relax();
 492         trace_power_end(0);
 493 }
 494
 495 /*
 496  * mwait selection logic:
 497  *
 498  * It depends on the CPU. For AMD CPUs that support MWAIT this is
 499  * wrong. Family 0x10 and 0x11 CPUs will enter C1 on HLT. Powersavings
 500  * then depend on a clock divisor and current Pstate of the core. If
 501  * all cores of a processor are in halt state (C1) the processor can
 502  * enter the C1E (C1 enhanced) state. If mwait is used this will never
 503  * happen.
 504  *
 505  * idle=mwait overrides this decision and forces the usage of mwait.
 506  */
 507 static int __cpuinitdata force_mwait;
 508
 509 #define MWAIT_INFO                      0x05
 510 #define MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO         0x01
 511 #define MWAIT_EDX_C1                    0xf0
 512
 513 static int __cpuinit mwait_usable(const struct cpuinfo_x86 *c)
 514 {
 515         u32 eax, ebx, ecx, edx;
 516
 517         if (force_mwait)
 518                 return 1;
 519
 520         if (c->cpuid_level < MWAIT_INFO)
 521                 return 0;
 522
 523         cpuid(MWAIT_INFO, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 524         /* Check, whether EDX has extended info about MWAIT */
 525         if (!(ecx & MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO))
 526                 return 1;
 527
 528         /*
 529          * edx enumeratios MONITOR/MWAIT extensions. Check, whether
 530          * C1  supports MWAIT
 531          */
 532         return (edx & MWAIT_EDX_C1);
 533 }
 534
 535 /*
 536  * Check for AMD CPUs, which have potentially C1E support
 537  */
 538 static int __cpuinit check_c1e_idle(const struct cpuinfo_x86 *c)
 539 {
 540         if (c->x86_vendor != X86_VENDOR_AMD)
 541                 return 0;
 542
 543         if (c->x86 < 0x0F)
 544                 return 0;
 545
 546         /* Family 0x0f models < rev F do not have C1E */
 547         if (c->x86 == 0x0f && c->x86_model < 0x40)
 548                 return 0;
 549
 550         return 1;
 551 }
 552
 553 static cpumask_var_t c1e_mask;
 554 static int c1e_detected;
 555
 556 void c1e_remove_cpu(int cpu)
 557 {
 558         if (c1e_mask != NULL)
 559                 cpumask_clear_cpu(cpu, c1e_mask);
 560 }
 561
 562 /*
 563  * C1E aware idle routine. We check for C1E active in the interrupt
 564  * pending message MSR. If we detect C1E, then we handle it the same
 565  * way as C3 power states (local apic timer and TSC stop)
 566  */
 567 static void c1e_idle(void)
 568 {
 569         if (need_resched())
 570                 return;
 571
 572         if (!c1e_detected) {
 573                 u32 lo, hi;
 574
 575                 rdmsr(MSR_K8_INT_PENDING_MSG, lo, hi);
 576                 if (lo & K8_INTP_C1E_ACTIVE_MASK) {
 577                         c1e_detected = 1;
 578                         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC))
 579                                 mark_tsc_unstable("TSC halt in AMD C1E");
 580                         printk(KERN_INFO "System has AMD C1E enabled\n");
 581                         set_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_AMDC1E);
 582                 }
 583         }
 584
 585         if (c1e_detected) {
 586                 int cpu = smp_processor_id();
 587
 588                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, c1e_mask)) {
 589                         cpumask_set_cpu(cpu, c1e_mask);
 590                         /*
 591                          * Force broadcast so ACPI can not interfere.
 592                          */
 593                         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_FORCE,
 594                                            &cpu);
 595                         printk(KERN_INFO "Switch to broadcast mode on CPU%d\n",
 596                                cpu);
 597                 }
 598                 clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_ENTER, &cpu);
 599
 600                 default_idle();
 601
 602                 /*
 603                  * The switch back from broadcast mode needs to be
 604                  * called with interrupts disabled.
 605                  */
 606                  local_irq_disable();
 607                  clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_EXIT, &cpu);
 608                  local_irq_enable();
 609         } else
 610                 default_idle();
 611 }
 612
 613 void __cpuinit select_idle_routine(const struct cpuinfo_x86 *c)
 614 {
 615 #ifdef CONFIG_SMP
 616         if (pm_idle == poll_idle && smp_num_siblings > 1) {
 617                 printk(KERN_WARNING "WARNING: polling idle and HT enabled,"
 618                         " performance may degrade.\n");
 619         }
 620 #endif
 621         if (pm_idle)
 622                 return;
 623
 624         if (cpu_has(c, X86_FEATURE_MWAIT) && mwait_usable(c)) {
 625                 /*
 626                  * One CPU supports mwait => All CPUs supports mwait
 627                  */
 628                 printk(KERN_INFO "using mwait in idle threads.\n");
 629                 pm_idle = mwait_idle;
 630         } else if (check_c1e_idle(c)) {
 631                 printk(KERN_INFO "using C1E aware idle routine\n");
 632                 pm_idle = c1e_idle;
 633         } else
 634                 pm_idle = default_idle;
 635 }
 636
 637 void __init init_c1e_mask(void)
 638 {
 639         /* If we're using c1e_idle, we need to allocate c1e_mask. */
 640         if (pm_idle == c1e_idle)
 641                 zalloc_cpumask_var(&c1e_mask, GFP_KERNEL);
 642 }
 643
 644 static int __init idle_setup(char *str)
 645 {
 646         if (!str)
 647                 return -EINVAL;
 648
 649         if (!strcmp(str, "poll")) {
 650                 printk("using polling idle threads.\n");
 651                 pm_idle = poll_idle;
 652         } else if (!strcmp(str, "mwait"))
 653                 force_mwait = 1;
 654         else if (!strcmp(str, "halt")) {
 655                 /*
 656                  * When the boot option of idle=halt is added, halt is
 657                  * forced to be used for CPU idle. In such case CPU C2/C3
 658                  * won't be used again.
 659                  * To continue to load the CPU idle driver, don't touch
 660                  * the boot_option_idle_override.
 661                  */
 662                 pm_idle = default_idle;
 663                 idle_halt = 1;
 664                 return 0;
 665         } else if (!strcmp(str, "nomwait")) {
 666                 /*
 667                  * If the boot option of "idle=nomwait" is added,
 668                  * it means that mwait will be disabled for CPU C2/C3
 669                  * states. In such case it won't touch the variable
 670                  * of boot_option_idle_override.
 671                  */
 672                 idle_nomwait = 1;
 673                 return 0;
 674         } else
 675                 return -1;
 676
 677         boot_option_idle_override = 1;
 678         return 0;
 679 }
 680 early_param("idle", idle_setup);
 681
 682 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
 683 {
 684         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
 685                 sp -= get_random_int() % 8192;
 686         return sp & ~0xf;
 687 }
 688
 689 unsigned long arch_randomize_brk(struct mm_struct *mm)
 690 {
 691         unsigned long range_end = mm->brk + 0x02000000;
 692         return randomize_range(mm->brk, range_end, 0) ? : mm->brk;
 693 }
 694