arch/x86_64/kernel/setup64.c

   1 /*
   2  * X86-64 specific CPU setup.
   3  * Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   4  * Copyright 2001, 2002, 2003 SuSE Labs / Andi Kleen.
   5  * See setup.c for older changelog.
   6  * $Id: setup64.c,v 1.12 2002/03/21 10:09:17 ak Exp $
   7  */
   8 #include <linux/config.h>
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/string.h>
  13 #include <linux/bootmem.h>
  14 #include <asm/pda.h>
  15 #include <asm/pgtable.h>
  16 #include <asm/processor.h>
  17 #include <asm/desc.h>
  18 #include <asm/bitops.h>
  19 #include <asm/atomic.h>
  20 #include <asm/mmu_context.h>
  21 #include <asm/smp.h>
  22 #include <asm/i387.h>
  23 #include <asm/percpu.h>
  24 #include <asm/mtrr.h>
  25 #include <asm/proto.h>
  26 #include <asm/mman.h>
  27
  28 char x86_boot_params[2048] __initdata = {0,};
  29
  30 unsigned long cpu_initialized __initdata = 0;
  31
  32 struct x8664_pda cpu_pda[NR_CPUS] __cacheline_aligned;
  33
  34 extern struct task_struct init_task;
  35
  36 extern unsigned char __per_cpu_start[], __per_cpu_end[];
  37
  38 extern struct desc_ptr cpu_gdt_descr[];
  39 struct desc_ptr idt_descr = { 256 * 16, (unsigned long) idt_table };
  40
  41 char boot_cpu_stack[IRQSTACKSIZE] __cacheline_aligned;
  42
  43 unsigned long __supported_pte_mask = ~0UL;
  44 static int do_not_nx __initdata = 0;
  45 unsigned long vm_stack_flags = __VM_STACK_FLAGS;
  46 unsigned long vm_stack_flags32 = __VM_STACK_FLAGS;
  47 unsigned long vm_data_default_flags = __VM_DATA_DEFAULT_FLAGS;
  48 unsigned long vm_data_default_flags32 = __VM_DATA_DEFAULT_FLAGS;
  49 unsigned long vm_force_exec32 = PROT_EXEC;
  50
  51 /* noexec=on|off
  52 Control non executable mappings for 64bit processes.
  53
  54 on      Enable
  55 off     Disable
  56 noforce (default) Don't enable by default for heap/stack/data,
  57         but allow PROT_EXEC to be effective
  58
  59 */
  60 static int __init nonx_setup(char *str)
  61 {
  62         if (!strncmp(str, "on",3)) {
  63                 __supported_pte_mask |= _PAGE_NX;
  64                 do_not_nx = 0;
  65                 vm_data_default_flags &= ~VM_EXEC;
  66                 vm_stack_flags &= ~VM_EXEC;
  67         } else if (!strncmp(str, "noforce",7) || !strncmp(str,"off",3)) {
  68                 do_not_nx = (str[0] == 'o');
  69                 if (do_not_nx)
  70                         __supported_pte_mask &= ~_PAGE_NX;
  71                 vm_data_default_flags |= VM_EXEC;
  72                 vm_stack_flags |= VM_EXEC;
  73         }
  74         return 1;
  75 }
  76
  77 __setup("noexec=", nonx_setup);
  78
  79 /* noexec32=opt{,opt}
  80
  81 Control the no exec default for 32bit processes. Can be also overwritten
  82 per executable using ELF header flags (e.g. needed for the X server)
  83 Requires noexec=on or noexec=noforce to be effective.
  84
  85 Valid options:
  86    all,on    Heap,stack,data is non executable.
  87    off       (default) Heap,stack,data is executable
  88    stack     Stack is non executable, heap/data is.
  89    force     Don't imply PROT_EXEC for PROT_READ
  90    compat    (default) Imply PROT_EXEC for PROT_READ
  91
  92 */
  93  static int __init nonx32_setup(char *str)
  94  {
  95         char *s;
  96         while ((s = strsep(&str, ",")) != NULL) {
  97                 if (!strcmp(s, "all") || !strcmp(s,"on")) {
  98                         vm_data_default_flags32 &= ~VM_EXEC;
  99                         vm_stack_flags32 &= ~VM_EXEC;
 100                 } else if (!strcmp(s, "off")) {
 101                         vm_data_default_flags32 |= VM_EXEC;
 102                         vm_stack_flags32 |= VM_EXEC;
 103                 } else if (!strcmp(s, "stack")) {
 104                         vm_data_default_flags32 |= VM_EXEC;
 105                         vm_stack_flags32 &= ~VM_EXEC;
 106                 } else if (!strcmp(s, "force")) {
 107                         vm_force_exec32 = 0;
 108                 } else if (!strcmp(s, "compat")) {
 109                         vm_force_exec32 = PROT_EXEC;
 110                 }
 111         }
 112         return 1;
 113 }
 114
 115 __setup("noexec32=", nonx32_setup);
 116
 117 /*
 118  * Great future plan:
 119  * Declare PDA itself and support (irqstack,tss,pml4) as per cpu data.
 120  * Always point %gs to its beginning
 121  */
 122 void __init setup_per_cpu_areas(void)
 123 {
 124         int i;
 125         unsigned long size;
 126
 127         /* Copy section for each CPU (we discard the original) */
 128         size = ALIGN(__per_cpu_end - __per_cpu_start, SMP_CACHE_BYTES);
 129 #ifdef CONFIG_MODULES
 130         if (size < PERCPU_ENOUGH_ROOM)
 131                 size = PERCPU_ENOUGH_ROOM;
 132 #endif
 133
 134         /* We don't support CPU hotplug, so only allocate as much as needed here */
 135
 136         int maxi = max_t(unsigned, numnodes, num_online_cpus());
 137
 138         for (i = 0; i < maxi; i++) {
 139                 /* If possible allocate on the node of the CPU.
 140                    In case it doesn't exist round-robin nodes. */
 141                 unsigned char *ptr = alloc_bootmem_node(NODE_DATA(i % numnodes), size);
 142                 if (!ptr)
 143                         panic("Cannot allocate cpu data for CPU %d\n", i);
 144                 cpu_pda[i].data_offset = ptr - __per_cpu_start;
 145                 memcpy(ptr, __per_cpu_start, __per_cpu_end - __per_cpu_start);
 146         }
 147 }
 148
 149 void pda_init(int cpu)
 150 {
 151         pml4_t *level4;
 152         struct x8664_pda *pda = &cpu_pda[cpu];
 153
 154         /* Setup up data that may be needed in __get_free_pages early */
 155         asm volatile("movl %0,%%fs ; movl %0,%%gs" :: "r" (0));
 156         wrmsrl(MSR_GS_BASE, cpu_pda + cpu);
 157
 158         pda->me = pda;
 159         pda->cpunumber = cpu;
 160         pda->irqcount = -1;
 161         pda->data_offset = 0;
 162         pda->kernelstack =
 163                 (unsigned long)stack_thread_info() - PDA_STACKOFFSET + THREAD_SIZE;
 164         pda->active_mm = &init_mm;
 165         pda->mmu_state = 0;
 166
 167         if (cpu == 0) {
 168                 /* others are initialized in smpboot.c */
 169                 pda->pcurrent = &init_task;
 170                 pda->irqstackptr = boot_cpu_stack;
 171                 level4 = init_level4_pgt;
 172         } else {
 173                 pda->irqstackptr = (char *)
 174                         __get_free_pages(GFP_ATOMIC, IRQSTACK_ORDER);
 175                 if (!pda->irqstackptr)
 176                         panic("cannot allocate irqstack for cpu %d\n", cpu);
 177                 level4 = (pml4_t *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC, 0);
 178         }
 179         if (!level4)
 180                 panic("Cannot allocate top level page for cpu %d", cpu);
 181
 182         pda->level4_pgt = (unsigned long *)level4;
 183         if (level4 != init_level4_pgt)
 184                 memcpy(level4, &init_level4_pgt, PAGE_SIZE);
 185         set_pml4(level4 + 510, mk_kernel_pml4(__pa_symbol(boot_vmalloc_pgt)));
 186         asm volatile("movq %0,%%cr3" :: "r" (__pa(level4)));
 187
 188         pda->irqstackptr += IRQSTACKSIZE-64;
 189 }
 190
 191 #define EXCEPTION_STK_ORDER 0 /* >= N_EXCEPTION_STACKS*EXCEPTION_STKSZ */
 192 char boot_exception_stacks[N_EXCEPTION_STACKS*EXCEPTION_STKSZ];
 193
 194 void syscall_init(void)
 195 {
 196         /*
 197          * LSTAR and STAR live in a bit strange symbiosis.
 198          * They both write to the same internal register. STAR allows to set CS/DS
 199          * but only a 32bit target. LSTAR sets the 64bit rip.
 200          */
 201         wrmsrl(MSR_STAR,  ((u64)__USER32_CS)<<48  | ((u64)__KERNEL_CS)<<32);
 202         wrmsrl(MSR_LSTAR, system_call);
 203
 204 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 205         wrmsrl(MSR_CSTAR, ia32_cstar_target);
 206 #endif
 207
 208         /* Flags to clear on syscall */
 209         wrmsrl(MSR_SYSCALL_MASK, EF_TF|EF_DF|EF_IE|0x3000);
 210 }
 211
 212 /*
 213  * cpu_init() initializes state that is per-CPU. Some data is already
 214  * initialized (naturally) in the bootstrap process, such as the GDT
 215  * and IDT. We reload them nevertheless, this function acts as a
 216  * 'CPU state barrier', nothing should get across.
 217  * A lot of state is already set up in PDA init.
 218  */
 219 void __init cpu_init (void)
 220 {
 221 #ifdef CONFIG_SMP
 222         int cpu = stack_smp_processor_id();
 223 #else
 224         int cpu = smp_processor_id();
 225 #endif
 226         struct tss_struct * t = &init_tss[cpu];
 227         unsigned long v, efer;
 228         char *estacks;
 229         struct task_struct *me;
 230
 231         /* CPU 0 is initialised in head64.c */
 232         if (cpu != 0) {
 233                 pda_init(cpu);
 234                 estacks = (char *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC, 0);
 235                 if (!estacks)
 236                         panic("Can't allocate exception stacks for CPU %d\n",cpu);
 237         } else
 238                 estacks = boot_exception_stacks;
 239
 240         me = current;
 241
 242         if (test_and_set_bit(cpu, &cpu_initialized))
 243                 panic("CPU#%d already initialized!\n", cpu);
 244
 245         printk("Initializing CPU#%d\n", cpu);
 246
 247                 clear_in_cr4(X86_CR4_VME|X86_CR4_PVI|X86_CR4_TSD|X86_CR4_DE);
 248
 249         /*
 250          * Initialize the per-CPU GDT with the boot GDT,
 251          * and set up the GDT descriptor:
 252          */
 253         if (cpu) {
 254                 memcpy(cpu_gdt_table[cpu], cpu_gdt_table[0], GDT_SIZE);
 255         }
 256
 257         cpu_gdt_descr[cpu].size = GDT_SIZE;
 258         cpu_gdt_descr[cpu].address = (unsigned long)cpu_gdt_table[cpu];
 259         __asm__ __volatile__("lgdt %0": "=m" (cpu_gdt_descr[cpu]));
 260         __asm__ __volatile__("lidt %0": "=m" (idt_descr));
 261
 262         memcpy(me->thread.tls_array, cpu_gdt_table[cpu], GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES * 8);
 263
 264         /*
 265          * Delete NT
 266          */
 267
 268         asm volatile("pushfq ; popq %%rax ; btr $14,%%rax ; pushq %%rax ; popfq" ::: "eax");
 269
 270         syscall_init();
 271
 272         wrmsrl(MSR_FS_BASE, 0);
 273         wrmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, 0);
 274         barrier();
 275
 276         rdmsrl(MSR_EFER, efer);
 277         if (!(efer & EFER_NX) || do_not_nx) {
 278                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_NX;
 279         }
 280
 281         /*
 282          * set up and load the per-CPU TSS
 283          */
 284         estacks += EXCEPTION_STKSZ;
 285         for (v = 0; v < N_EXCEPTION_STACKS; v++) {
 286                 t->ist[v] = (unsigned long)estacks;
 287                 estacks += EXCEPTION_STKSZ;
 288         }
 289
 290         t->io_map_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET;
 291
 292         atomic_inc(&init_mm.mm_count);
 293         me->active_mm = &init_mm;
 294         if (me->mm)
 295                 BUG();
 296         enter_lazy_tlb(&init_mm, me);
 297
 298         set_tss_desc(cpu, t);
 299         load_TR_desc();
 300         load_LDT(&init_mm.context);
 301
 302         /*
 303          * Clear all 6 debug registers:
 304          */
 305
 306         set_debug(0UL, 0);
 307         set_debug(0UL, 1);
 308         set_debug(0UL, 2);
 309         set_debug(0UL, 3);
 310         set_debug(0UL, 6);
 311         set_debug(0UL, 7);
 312
 313         fpu_init();
 314 }