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