arch/x86/kernel/process_32-xen.c

   1 /*
   2  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   3  *
   4  *  Pentium III FXSR, SSE support
   5  *      Gareth Hughes <gareth@valinux.com>, May 2000
   6  */
   7
   8 /*
   9  * This file handles the architecture-dependent parts of process handling..
  10  */
  11
  12 #include <linux/stackprotector.h>
  13 #include <linux/cpu.h>
  14 #include <linux/errno.h>
  15 #include <linux/sched.h>
  16 #include <linux/fs.h>
  17 #include <linux/kernel.h>
  18 #include <linux/mm.h>
  19 #include <linux/elfcore.h>
  20 #include <linux/smp.h>
  21 #include <linux/stddef.h>
  22 #include <linux/slab.h>
  23 #include <linux/vmalloc.h>
  24 #include <linux/user.h>
  25 #include <linux/interrupt.h>
  26 #include <linux/delay.h>
  27 #include <linux/reboot.h>
  28 #include <linux/init.h>
  29 #include <linux/mc146818rtc.h>
  30 #include <linux/module.h>
  31 #include <linux/kallsyms.h>
  32 #include <linux/ptrace.h>
  33 #include <linux/personality.h>
  34 #include <linux/tick.h>
  35 #include <linux/percpu.h>
  36 #include <linux/prctl.h>
  37 #include <linux/ftrace.h>
  38 #include <linux/uaccess.h>
  39 #include <linux/io.h>
  40 #include <linux/kdebug.h>
  41
  42 #include <asm/pgtable.h>
  43 #include <asm/system.h>
  44 #include <asm/ldt.h>
  45 #include <asm/processor.h>
  46 #include <asm/i387.h>
  47 #include <asm/desc.h>
  48 #ifdef CONFIG_MATH_EMULATION
  49 #include <asm/math_emu.h>
  50 #endif
  51
  52 #include <xen/interface/physdev.h>
  53 #include <xen/interface/vcpu.h>
  54 #include <xen/cpu_hotplug.h>
  55
  56 #include <linux/err.h>
  57
  58 #include <asm/tlbflush.h>
  59 #include <asm/cpu.h>
  60 #include <asm/idle.h>
  61 #include <asm/syscalls.h>
  62 #include <asm/ds.h>
  63 #include <asm/debugreg.h>
  64
  65 asmlinkage void ret_from_fork(void) __asm__("ret_from_fork");
  66 asmlinkage void cstar_ret_from_fork(void) __asm__("cstar_ret_from_fork");
  67
  68 /*
  69  * Return saved PC of a blocked thread.
  70  */
  71 unsigned long thread_saved_pc(struct task_struct *tsk)
  72 {
  73         return ((unsigned long *)tsk->thread.sp)[3];
  74 }
  75
  76 #ifndef CONFIG_SMP
  77 static inline void play_dead(void)
  78 {
  79         BUG();
  80 }
  81 #endif
  82
  83 /*
  84  * The idle thread. There's no useful work to be
  85  * done, so just try to conserve power and have a
  86  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
  87  * somebody to say that they'd like to reschedule)
  88  */
  89 void cpu_idle(void)
  90 {
  91         int cpu = smp_processor_id();
  92
  93         /*
  94          * If we're the non-boot CPU, nothing set the stack canary up
  95          * for us.  CPU0 already has it initialized but no harm in
  96          * doing it again.  This is a good place for updating it, as
  97          * we wont ever return from this function (so the invalid
  98          * canaries already on the stack wont ever trigger).
  99          */
 100         boot_init_stack_canary();
 101
 102         current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
 103
 104         /* endless idle loop with no priority at all */
 105         while (1) {
 106                 tick_nohz_stop_sched_tick(1);
 107                 while (!need_resched()) {
 108
 109                         check_pgt_cache();
 110                         rmb();
 111
 112                         if (cpu_is_offline(cpu))
 113                                 play_dead();
 114
 115                         local_irq_disable();
 116                         /* Don't trace irqs off for idle */
 117                         stop_critical_timings();
 118                         xen_idle();
 119                         start_critical_timings();
 120                 }
 121                 tick_nohz_restart_sched_tick();
 122                 preempt_enable_no_resched();
 123                 schedule();
 124                 preempt_disable();
 125         }
 126 }
 127
 128 void __show_regs(struct pt_regs *regs, int all)
 129 {
 130         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L;
 131         unsigned long d0, d1, d2, d3, d6, d7;
 132         unsigned long sp;
 133         unsigned short ss, gs;
 134
 135         if (user_mode_vm(regs)) {
 136                 sp = regs->sp;
 137                 ss = regs->ss & 0xffff;
 138                 gs = get_user_gs(regs);
 139         } else {
 140                 sp = kernel_stack_pointer(regs);
 141                 savesegment(ss, ss);
 142                 savesegment(gs, gs);
 143         }
 144
 145         show_regs_common();
 146
 147         printk(KERN_DEFAULT "EIP: %04x:[<%08lx>] EFLAGS: %08lx CPU: %d\n",
 148                         (u16)regs->cs, regs->ip, regs->flags,
 149                         smp_processor_id());
 150         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->ip);
 151
 152         printk(KERN_DEFAULT "EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
 153                 regs->ax, regs->bx, regs->cx, regs->dx);
 154         printk(KERN_DEFAULT "ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx ESP: %08lx\n",
 155                 regs->si, regs->di, regs->bp, sp);
 156         printk(KERN_DEFAULT " DS: %04x ES: %04x FS: %04x GS: %04x SS: %04x\n",
 157                (u16)regs->ds, (u16)regs->es, (u16)regs->fs, gs, ss);
 158
 159         if (!all)
 160                 return;
 161
 162         cr0 = read_cr0();
 163         cr2 = read_cr2();
 164         cr3 = read_cr3();
 165         cr4 = read_cr4_safe();
 166         printk(KERN_DEFAULT "CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n",
 167                         cr0, cr2, cr3, cr4);
 168
 169         get_debugreg(d0, 0);
 170         get_debugreg(d1, 1);
 171         get_debugreg(d2, 2);
 172         get_debugreg(d3, 3);
 173         printk(KERN_DEFAULT "DR0: %08lx DR1: %08lx DR2: %08lx DR3: %08lx\n",
 174                         d0, d1, d2, d3);
 175
 176         get_debugreg(d6, 6);
 177         get_debugreg(d7, 7);
 178         printk(KERN_DEFAULT "DR6: %08lx DR7: %08lx\n",
 179                         d6, d7);
 180 }
 181
 182 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
 183 {
 184         BUG_ON(dead_task->mm);
 185         release_vm86_irqs(dead_task);
 186 }
 187
 188 /*
 189  * This gets called before we allocate a new thread and copy
 190  * the current task into it.
 191  */
 192 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
 193 {
 194         unlazy_fpu(tsk);
 195 }
 196
 197 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
 198         unsigned long unused,
 199         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
 200 {
 201         struct pt_regs *childregs;
 202         struct task_struct *tsk;
 203         int err;
 204
 205         childregs = task_pt_regs(p);
 206         *childregs = *regs;
 207         childregs->ax = 0;
 208         childregs->sp = sp;
 209
 210         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
 211         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
 212
 213         p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;
 214
 215         task_user_gs(p) = get_user_gs(regs);
 216
 217         p->thread.io_bitmap_ptr = NULL;
 218         tsk = current;
 219         err = -ENOMEM;
 220
 221         memset(p->thread.ptrace_bps, 0, sizeof(p->thread.ptrace_bps));
 222
 223         if (test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_CSTAR))
 224                 p->thread.ip = (unsigned long) cstar_ret_from_fork;
 225         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IO_BITMAP))) {
 226                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmemdup(tsk->thread.io_bitmap_ptr,
 227                                                 IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
 228                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
 229                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
 230                         return -ENOMEM;
 231                 }
 232                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
 233         }
 234
 235         err = 0;
 236
 237         /*
 238          * Set a new TLS for the child thread?
 239          */
 240         if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
 241                 err = do_set_thread_area(p, -1,
 242                         (struct user_desc __user *)childregs->si, 0);
 243
 244         p->thread.iopl = current->thread.iopl;
 245
 246         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
 247                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
 248                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
 249         }
 250
 251         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DS_AREA_MSR);
 252         p->thread.ds_ctx = NULL;
 253
 254         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DEBUGCTLMSR);
 255         p->thread.debugctlmsr = 0;
 256
 257         return err;
 258 }
 259
 260 void
 261 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
 262 {
 263         set_user_gs(regs, 0);
 264         regs->fs                = 0;
 265         set_fs(USER_DS);
 266         regs->ds                = __USER_DS;
 267         regs->es                = __USER_DS;
 268         regs->ss                = __USER_DS;
 269         regs->cs                = __USER_CS;
 270         regs->ip                = new_ip;
 271         regs->sp                = new_sp;
 272         /*
 273          * Free the old FP and other extended state
 274          */
 275         free_thread_xstate(current);
 276 }
 277 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
 278
 279 /*
 280  *      switch_to(x,yn) should switch tasks from x to y.
 281  *
 282  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
 283  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
 284  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
 285  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
 286  * and UP become the same).
 287  *
 288  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
 289  * reason for not using it any more becomes apparent when you
 290  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
 291  * valid (stale segment register values in particular). With the
 292  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
 293  * a reasonable manner.
 294  *
 295  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
 296  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
 297  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
 298  * so the performance issues may eventually be a valid point.
 299  * More important, however, is the fact that this allows us much
 300  * more flexibility.
 301  *
 302  * The return value (in %ax) will be the "prev" task after
 303  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
 304  * for example.
 305  */
 306 __notrace_funcgraph struct task_struct *
 307 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
 308 {
 309         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
 310                                  *next = &next_p->thread;
 311         int cpu = smp_processor_id();
 312 #ifndef CONFIG_X86_NO_TSS
 313         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
 314 #endif
 315         bool preload_fpu;
 316 #if CONFIG_XEN_COMPAT > 0x030002
 317         struct physdev_set_iopl iopl_op;
 318         struct physdev_set_iobitmap iobmp_op;
 319 #else
 320         struct physdev_op _pdo[2], *pdo = _pdo;
 321 #define iopl_op pdo->u.set_iopl
 322 #define iobmp_op pdo->u.set_iobitmap
 323 #endif
 324         multicall_entry_t _mcl[8], *mcl = _mcl;
 325
 326         /* XEN NOTE: FS/GS saved in switch_mm(), not here. */
 327
 328         /*
 329          * If the task has used fpu the last 5 timeslices, just do a full
 330          * restore of the math state immediately to avoid the trap; the
 331          * chances of needing FPU soon are obviously high now
 332          */
 333         preload_fpu = tsk_used_math(next_p) && next_p->fpu_counter > 5;
 334
 335         /*
 336          * This is basically '__unlazy_fpu', except that we queue a
 337          * multicall to indicate FPU task switch, rather than
 338          * synchronously trapping to Xen.
 339          */
 340         if (task_thread_info(prev_p)->status & TS_USEDFPU) {
 341                 __save_init_fpu(prev_p); /* _not_ save_init_fpu() */
 342                 if (!preload_fpu) {
 343                         mcl->op      = __HYPERVISOR_fpu_taskswitch;
 344                         mcl->args[0] = 1;
 345                         mcl++;
 346                 }
 347         }
 348 #if 0 /* lazy fpu sanity check */
 349         else BUG_ON(!(read_cr0() & 8));
 350 #endif
 351
 352         /*
 353          * Reload sp0.
 354          * This is load_sp0(tss, next) with a multicall.
 355          */
 356         mcl->op      = __HYPERVISOR_stack_switch;
 357         mcl->args[0] = __KERNEL_DS;
 358         mcl->args[1] = next->sp0;
 359         mcl++;
 360
 361         /*
 362          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
 363          * This is load_TLS(next, cpu) with multicalls.
 364          */
 365 #define C(i) do {                                                       \
 366         if (unlikely(next->tls_array[i].a != prev->tls_array[i].a ||    \
 367                      next->tls_array[i].b != prev->tls_array[i].b)) {   \
 368                 mcl->op = __HYPERVISOR_update_descriptor;               \
 369                 *(u64 *)&mcl->args[0] = arbitrary_virt_to_machine(      \
 370                         &get_cpu_gdt_table(cpu)[GDT_ENTRY_TLS_MIN + i]);\
 371                 *(u64 *)&mcl->args[2] = *(u64 *)&next->tls_array[i];    \
 372                 mcl++;                                                  \
 373         }                                                               \
 374 } while (0)
 375         C(0); C(1); C(2);
 376 #undef C
 377
 378         if (unlikely(prev->iopl != next->iopl)) {
 379                 iopl_op.iopl = (next->iopl == 0) ? 1 : (next->iopl >> 12) & 3;
 380 #if CONFIG_XEN_COMPAT > 0x030002
 381                 mcl->op      = __HYPERVISOR_physdev_op;
 382                 mcl->args[0] = PHYSDEVOP_set_iopl;
 383                 mcl->args[1] = (unsigned long)&iopl_op;
 384 #else
 385                 mcl->op      = __HYPERVISOR_physdev_op_compat;
 386                 pdo->cmd     = PHYSDEVOP_set_iopl;
 387                 mcl->args[0] = (unsigned long)pdo++;
 388 #endif
 389                 mcl++;
 390         }
 391
 392         /* If we're going to preload the fpu context, make sure clts
 393            is run while we're batching the cpu state updates. */
 394         if (preload_fpu) {
 395                 mcl->op      = __HYPERVISOR_fpu_taskswitch;
 396                 mcl->args[0] = 0;
 397                 mcl++;
 398         }
 399
 400         if (unlikely(prev->io_bitmap_ptr || next->io_bitmap_ptr)) {
 401                 set_xen_guest_handle(iobmp_op.bitmap,
 402                                      (char *)next->io_bitmap_ptr);
 403                 iobmp_op.nr_ports = next->io_bitmap_ptr ? IO_BITMAP_BITS : 0;
 404 #if CONFIG_XEN_COMPAT > 0x030002
 405                 mcl->op      = __HYPERVISOR_physdev_op;
 406                 mcl->args[0] = PHYSDEVOP_set_iobitmap;
 407                 mcl->args[1] = (unsigned long)&iobmp_op;
 408 #else
 409                 mcl->op      = __HYPERVISOR_physdev_op_compat;
 410                 pdo->cmd     = PHYSDEVOP_set_iobitmap;
 411                 mcl->args[0] = (unsigned long)pdo++;
 412 #endif
 413                 mcl++;
 414         }
 415
 416 #if CONFIG_XEN_COMPAT <= 0x030002
 417         BUG_ON(pdo > _pdo + ARRAY_SIZE(_pdo));
 418 #endif
 419         BUG_ON(mcl > _mcl + ARRAY_SIZE(_mcl));
 420         if (unlikely(HYPERVISOR_multicall_check(_mcl, mcl - _mcl, NULL)))
 421                 BUG();
 422
 423         /* we're going to use this soon, after a few expensive things */
 424         if (preload_fpu)
 425                 prefetch(next->xstate);
 426
 427         /*
 428          * Now maybe handle debug registers
 429          */
 430         if (unlikely(task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV ||
 431                      task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT))
 432                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p);
 433
 434         /*
 435          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
 436          * This must be done before restoring TLS segments so
 437          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
 438          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
 439          * to date.
 440          */
 441         arch_end_context_switch(next_p);
 442
 443         if (preload_fpu)
 444                 __math_state_restore();
 445
 446         /*
 447          * Restore %gs if needed (which is common)
 448          */
 449         if (prev->gs | next->gs)
 450                 lazy_load_gs(next->gs);
 451
 452         percpu_write(current_task, next_p);
 453
 454         return prev_p;
 455 }
 456
 457 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
 458 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
 459
 460 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
 461 {
 462         unsigned long bp, sp, ip;
 463         unsigned long stack_page;
 464         int count = 0;
 465         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
 466                 return 0;
 467         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
 468         sp = p->thread.sp;
 469         if (!stack_page || sp < stack_page || sp > top_esp+stack_page)
 470                 return 0;
 471         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes bp last. */
 472         bp = *(unsigned long *) sp;
 473         do {
 474                 if (bp < stack_page || bp > top_ebp+stack_page)
 475                         return 0;
 476                 ip = *(unsigned long *) (bp+4);
 477                 if (!in_sched_functions(ip))
 478                         return ip;
 479                 bp = *(unsigned long *) bp;
 480         } while (count++ < 16);
 481         return 0;
 482 }
 483