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 <trace/events/power.h>
  13 #include <asm/system.h>
  14 #include <asm/apic.h>
  15 #include <asm/syscalls.h>
  16 #include <asm/idle.h>
  17 #include <asm/uaccess.h>
  18 #include <asm/i387.h>
  19 #include <asm/ds.h>
  20
  21 unsigned long idle_halt;
  22 EXPORT_SYMBOL(idle_halt);
  23 unsigned long idle_nomwait;
  24 EXPORT_SYMBOL(idle_nomwait);
  25
  26 struct kmem_cache *task_xstate_cachep;
  27
  28 int arch_dup_task_struct(struct task_struct *dst, struct task_struct *src)
  29 {
  30         *dst = *src;
  31         if (src->thread.xstate) {
  32                 dst->thread.xstate = kmem_cache_alloc(task_xstate_cachep,
  33                                                       GFP_KERNEL);
  34                 if (!dst->thread.xstate)
  35                         return -ENOMEM;
  36                 WARN_ON((unsigned long)dst->thread.xstate & 15);
  37                 memcpy(dst->thread.xstate, src->thread.xstate, xstate_size);
  38         }
  39         return 0;
  40 }
  41
  42 void free_thread_xstate(struct task_struct *tsk)
  43 {
  44         if (tsk->thread.xstate) {
  45                 kmem_cache_free(task_xstate_cachep, tsk->thread.xstate);
  46                 tsk->thread.xstate = NULL;
  47         }
  48
  49         WARN(tsk->thread.ds_ctx, "leaking DS context\n");
  50 }
  51
  52 void free_thread_info(struct thread_info *ti)
  53 {
  54         free_thread_xstate(ti->task);
  55         free_pages((unsigned long)ti, get_order(THREAD_SIZE));
  56 }
  57
  58 void arch_task_cache_init(void)
  59 {
  60         task_xstate_cachep =
  61                 kmem_cache_create("task_xstate", xstate_size,
  62                                   __alignof__(union thread_xstate),
  63                                   SLAB_PANIC | SLAB_NOTRACK, NULL);
  64 }
  65
  66 /*
  67  * Free current thread data structures etc..
  68  */
  69 void exit_thread(void)
  70 {
  71         struct task_struct *me = current;
  72         struct thread_struct *t = &me->thread;
  73         unsigned long *bp = t->io_bitmap_ptr;
  74
  75         if (bp) {
  76                 struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, get_cpu());
  77
  78                 t->io_bitmap_ptr = NULL;
  79                 clear_thread_flag(TIF_IO_BITMAP);
  80                 /*
  81                  * Careful, clear this in the TSS too:
  82                  */
  83                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, t->io_bitmap_max);
  84                 t->io_bitmap_max = 0;
  85                 put_cpu();
  86                 kfree(bp);
  87         }
  88 }
  89
  90 void flush_thread(void)
  91 {
  92         struct task_struct *tsk = current;
  93
  94 #ifdef CONFIG_X86_64
  95         if (test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_ABI_PENDING)) {
  96                 clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_ABI_PENDING);
  97                 if (test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IA32)) {
  98                         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IA32);
  99                 } else {
 100                         set_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IA32);
 101                         current_thread_info()->status |= TS_COMPAT;
 102                 }
 103         }
 104 #endif
 105
 106         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_DEBUG);
 107
 108         tsk->thread.debugreg0 = 0;
 109         tsk->thread.debugreg1 = 0;
 110         tsk->thread.debugreg2 = 0;
 111         tsk->thread.debugreg3 = 0;
 112         tsk->thread.debugreg6 = 0;
 113         tsk->thread.debugreg7 = 0;
 114         memset(tsk->thread.tls_array, 0, sizeof(tsk->thread.tls_array));
 115         /*
 116          * Forget coprocessor state..
 117          */
 118         tsk->fpu_counter = 0;
 119         clear_fpu(tsk);
 120         clear_used_math();
 121 }
 122
 123 static void hard_disable_TSC(void)
 124 {
 125         write_cr4(read_cr4() | X86_CR4_TSD);
 126 }
 127
 128 void disable_TSC(void)
 129 {
 130         preempt_disable();
 131         if (!test_and_set_thread_flag(TIF_NOTSC))
 132                 /*
 133                  * Must flip the CPU state synchronously with
 134                  * TIF_NOTSC in the current running context.
 135                  */
 136                 hard_disable_TSC();
 137         preempt_enable();
 138 }
 139
 140 static void hard_enable_TSC(void)
 141 {
 142         write_cr4(read_cr4() & ~X86_CR4_TSD);
 143 }
 144
 145 static void enable_TSC(void)
 146 {
 147         preempt_disable();
 148         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_NOTSC))
 149                 /*
 150                  * Must flip the CPU state synchronously with
 151                  * TIF_NOTSC in the current running context.
 152                  */
 153                 hard_enable_TSC();
 154         preempt_enable();
 155 }
 156
 157 int get_tsc_mode(unsigned long adr)
 158 {
 159         unsigned int val;
 160
 161         if (test_thread_flag(TIF_NOTSC))
 162                 val = PR_TSC_SIGSEGV;
 163         else
 164                 val = PR_TSC_ENABLE;
 165
 166         return put_user(val, (unsigned int __user *)adr);
 167 }
 168
 169 int set_tsc_mode(unsigned int val)
 170 {
 171         if (val == PR_TSC_SIGSEGV)
 172                 disable_TSC();
 173         else if (val == PR_TSC_ENABLE)
 174                 enable_TSC();
 175         else
 176                 return -EINVAL;
 177
 178         return 0;
 179 }
 180
 181 void __switch_to_xtra(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p,
 182                       struct tss_struct *tss)
 183 {
 184         struct thread_struct *prev, *next;
 185
 186         prev = &prev_p->thread;
 187         next = &next_p->thread;
 188
 189         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_DS_AREA_MSR) ||
 190             test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_DS_AREA_MSR))
 191                 ds_switch_to(prev_p, next_p);
 192         else if (next->debugctlmsr != prev->debugctlmsr)
 193                 update_debugctlmsr(next->debugctlmsr);
 194
 195         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_DEBUG)) {
 196                 set_debugreg(next->debugreg0, 0);
 197                 set_debugreg(next->debugreg1, 1);
 198                 set_debugreg(next->debugreg2, 2);
 199                 set_debugreg(next->debugreg3, 3);
 200                 /* no 4 and 5 */
 201                 set_debugreg(next->debugreg6, 6);
 202                 set_debugreg(next->debugreg7, 7);
 203         }
 204
 205         if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_NOTSC) ^
 206             test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC)) {
 207                 /* prev and next are different */
 208                 if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC))
 209                         hard_disable_TSC();
 210                 else
 211                         hard_enable_TSC();
 212         }
 213
 214         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_IO_BITMAP)) {
 215                 /*
 216                  * Copy the relevant range of the IO bitmap.
 217                  * Normally this is 128 bytes or less:
 218                  */
 219                 memcpy(tss->io_bitmap, next->io_bitmap_ptr,
 220                        max(prev->io_bitmap_max, next->io_bitmap_max));
 221         } else if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_IO_BITMAP)) {
 222                 /*
 223                  * Clear any possible leftover bits:
 224                  */
 225                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, prev->io_bitmap_max);
 226         }
 227 }
 228
 229 int sys_fork(struct pt_regs *regs)
 230 {
 231         return do_fork(SIGCHLD, regs->sp, regs, 0, NULL, NULL);
 232 }
 233
 234 /*
 235  * This is trivial, and on the face of it looks like it
 236  * could equally well be done in user mode.
 237  *
 238  * Not so, for quite unobvious reasons - register pressure.
 239  * In user mode vfork() cannot have a stack frame, and if
 240  * done by calling the "clone()" system call directly, you
 241  * do not have enough call-clobbered registers to hold all
 242  * the information you need.
 243  */
 244 int sys_vfork(struct pt_regs *regs)
 245 {
 246         return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs->sp, regs, 0,
 247                        NULL, NULL);
 248 }
 249
 250
 251 /*
 252  * Idle related variables and functions
 253  */
 254 unsigned long boot_option_idle_override = 0;
 255 EXPORT_SYMBOL(boot_option_idle_override);
 256
 257 /*
 258  * Powermanagement idle function, if any..
 259  */
 260 void (*pm_idle)(void);
 261 EXPORT_SYMBOL(pm_idle);
 262
 263 #ifdef CONFIG_X86_32
 264 /*
 265  * This halt magic was a workaround for ancient floppy DMA
 266  * wreckage. It should be safe to remove.
 267  */
 268 static int hlt_counter;
 269 void disable_hlt(void)
 270 {
 271         hlt_counter++;
 272 }
 273 EXPORT_SYMBOL(disable_hlt);
 274
 275 void enable_hlt(void)
 276 {
 277         hlt_counter--;
 278 }
 279 EXPORT_SYMBOL(enable_hlt);
 280
 281 static inline int hlt_use_halt(void)
 282 {
 283         return (!hlt_counter && boot_cpu_data.hlt_works_ok);
 284 }
 285 #else
 286 static inline int hlt_use_halt(void)
 287 {
 288         return 1;
 289 }
 290 #endif
 291
 292 /*
 293  * We use this if we don't have any better
 294  * idle routine..
 295  */
 296 void default_idle(void)
 297 {
 298         if (hlt_use_halt()) {
 299                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1);
 300                 current_thread_info()->status &= ~TS_POLLING;
 301                 /*
 302                  * TS_POLLING-cleared state must be visible before we
 303                  * test NEED_RESCHED:
 304                  */
 305                 smp_mb();
 306
 307                 if (!need_resched())
 308                         safe_halt();    /* enables interrupts racelessly */
 309                 else
 310                         local_irq_enable();
 311                 current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
 312                 trace_power_end(0);
 313         } else {
 314                 local_irq_enable();
 315                 /* loop is done by the caller */
 316                 cpu_relax();
 317         }
 318 }
 319 #ifdef CONFIG_APM_MODULE
 320 EXPORT_SYMBOL(default_idle);
 321 #endif
 322
 323 void stop_this_cpu(void *dummy)
 324 {
 325         local_irq_disable();
 326         /*
 327          * Remove this CPU:
 328          */
 329         set_cpu_online(smp_processor_id(), false);
 330         disable_local_APIC();
 331
 332         for (;;) {
 333                 if (hlt_works(smp_processor_id()))
 334                         halt();
 335         }
 336 }
 337
 338 static void do_nothing(void *unused)
 339 {
 340 }
 341
 342 /*
 343  * cpu_idle_wait - Used to ensure that all the CPUs discard old value of
 344  * pm_idle and update to new pm_idle value. Required while changing pm_idle
 345  * handler on SMP systems.
 346  *
 347  * Caller must have changed pm_idle to the new value before the call. Old
 348  * pm_idle value will not be used by any CPU after the return of this function.
 349  */
 350 void cpu_idle_wait(void)
 351 {
 352         smp_mb();
 353         /* kick all the CPUs so that they exit out of pm_idle */
 354         smp_call_function(do_nothing, NULL, 1);
 355 }
 356 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_idle_wait);
 357
 358 /*
 359  * This uses new MONITOR/MWAIT instructions on P4 processors with PNI,
 360  * which can obviate IPI to trigger checking of need_resched.
 361  * We execute MONITOR against need_resched and enter optimized wait state
 362  * through MWAIT. Whenever someone changes need_resched, we would be woken
 363  * up from MWAIT (without an IPI).
 364  *
 365  * New with Core Duo processors, MWAIT can take some hints based on CPU
 366  * capability.
 367  */
 368 void mwait_idle_with_hints(unsigned long ax, unsigned long cx)
 369 {
 370         trace_power_start(POWER_CSTATE, (ax>>4)+1);
 371         if (!need_resched()) {
 372                 if (cpu_has(&current_cpu_data, X86_FEATURE_CLFLUSH_MONITOR))
 373                         clflush((void *)&current_thread_info()->flags);
 374
 375                 __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
 376                 smp_mb();
 377                 if (!need_resched())
 378                         __mwait(ax, cx);
 379         }
 380         trace_power_end(0);
 381 }
 382
 383 /* Default MONITOR/MWAIT with no hints, used for default C1 state */
 384 static void mwait_idle(void)
 385 {
 386         if (!need_resched()) {
 387                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1);
 388                 if (cpu_has(&current_cpu_data, X86_FEATURE_CLFLUSH_MONITOR))
 389                         clflush((void *)&current_thread_info()->flags);
 390
 391                 __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
 392                 smp_mb();
 393                 if (!need_resched())
 394                         __sti_mwait(0, 0);
 395                 else
 396                         local_irq_enable();
 397                 trace_power_end(0);
 398         } else
 399                 local_irq_enable();
 400 }
 401
 402 /*
 403  * On SMP it's slightly faster (but much more power-consuming!)
 404  * to poll the ->work.need_resched flag instead of waiting for the
 405  * cross-CPU IPI to arrive. Use this option with caution.
 406  */
 407 static void poll_idle(void)
 408 {
 409         trace_power_start(POWER_CSTATE, 0);
 410         local_irq_enable();
 411         while (!need_resched())
 412                 cpu_relax();
 413         trace_power_end(0);
 414 }
 415
 416 /*
 417  * mwait selection logic:
 418  *
 419  * It depends on the CPU. For AMD CPUs that support MWAIT this is
 420  * wrong. Family 0x10 and 0x11 CPUs will enter C1 on HLT. Powersavings
 421  * then depend on a clock divisor and current Pstate of the core. If
 422  * all cores of a processor are in halt state (C1) the processor can
 423  * enter the C1E (C1 enhanced) state. If mwait is used this will never
 424  * happen.
 425  *
 426  * idle=mwait overrides this decision and forces the usage of mwait.
 427  */
 428 static int __cpuinitdata force_mwait;
 429
 430 #define MWAIT_INFO                      0x05
 431 #define MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO         0x01
 432 #define MWAIT_EDX_C1                    0xf0
 433
 434 static int __cpuinit mwait_usable(const struct cpuinfo_x86 *c)
 435 {
 436         u32 eax, ebx, ecx, edx;
 437
 438         if (force_mwait)
 439                 return 1;
 440
 441         if (c->cpuid_level < MWAIT_INFO)
 442                 return 0;
 443
 444         cpuid(MWAIT_INFO, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 445         /* Check, whether EDX has extended info about MWAIT */
 446         if (!(ecx & MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO))
 447                 return 1;
 448
 449         /*
 450          * edx enumeratios MONITOR/MWAIT extensions. Check, whether
 451          * C1  supports MWAIT
 452          */
 453         return (edx & MWAIT_EDX_C1);
 454 }
 455
 456 /*
 457  * Check for AMD CPUs, which have potentially C1E support
 458  */
 459 static int __cpuinit check_c1e_idle(const struct cpuinfo_x86 *c)
 460 {
 461         if (c->x86_vendor != X86_VENDOR_AMD)
 462                 return 0;
 463
 464         if (c->x86 < 0x0F)
 465                 return 0;
 466
 467         /* Family 0x0f models < rev F do not have C1E */
 468         if (c->x86 == 0x0f && c->x86_model < 0x40)
 469                 return 0;
 470
 471         return 1;
 472 }
 473
 474 static cpumask_var_t c1e_mask;
 475 static int c1e_detected;
 476
 477 void c1e_remove_cpu(int cpu)
 478 {
 479         if (c1e_mask != NULL)
 480                 cpumask_clear_cpu(cpu, c1e_mask);
 481 }
 482
 483 /*
 484  * C1E aware idle routine. We check for C1E active in the interrupt
 485  * pending message MSR. If we detect C1E, then we handle it the same
 486  * way as C3 power states (local apic timer and TSC stop)
 487  */
 488 static void c1e_idle(void)
 489 {
 490         if (need_resched())
 491                 return;
 492
 493         if (!c1e_detected) {
 494                 u32 lo, hi;
 495
 496                 rdmsr(MSR_K8_INT_PENDING_MSG, lo, hi);
 497                 if (lo & K8_INTP_C1E_ACTIVE_MASK) {
 498                         c1e_detected = 1;
 499                         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC))
 500                                 mark_tsc_unstable("TSC halt in AMD C1E");
 501                         printk(KERN_INFO "System has AMD C1E enabled\n");
 502                         set_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_AMDC1E);
 503                 }
 504         }
 505
 506         if (c1e_detected) {
 507                 int cpu = smp_processor_id();
 508
 509                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, c1e_mask)) {
 510                         cpumask_set_cpu(cpu, c1e_mask);
 511                         /*
 512                          * Force broadcast so ACPI can not interfere.
 513                          */
 514                         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_FORCE,
 515                                            &cpu);
 516                         printk(KERN_INFO "Switch to broadcast mode on CPU%d\n",
 517                                cpu);
 518                 }
 519                 clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_ENTER, &cpu);
 520
 521                 default_idle();
 522
 523                 /*
 524                  * The switch back from broadcast mode needs to be
 525                  * called with interrupts disabled.
 526                  */
 527                  local_irq_disable();
 528                  clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_EXIT, &cpu);
 529                  local_irq_enable();
 530         } else
 531                 default_idle();
 532 }
 533
 534 void __cpuinit select_idle_routine(const struct cpuinfo_x86 *c)
 535 {
 536 #ifdef CONFIG_SMP
 537         if (pm_idle == poll_idle && smp_num_siblings > 1) {
 538                 printk(KERN_WARNING "WARNING: polling idle and HT enabled,"
 539                         " performance may degrade.\n");
 540         }
 541 #endif
 542         if (pm_idle)
 543                 return;
 544
 545         if (cpu_has(c, X86_FEATURE_MWAIT) && mwait_usable(c)) {
 546                 /*
 547                  * One CPU supports mwait => All CPUs supports mwait
 548                  */
 549                 printk(KERN_INFO "using mwait in idle threads.\n");
 550                 pm_idle = mwait_idle;
 551         } else if (check_c1e_idle(c)) {
 552                 printk(KERN_INFO "using C1E aware idle routine\n");
 553                 pm_idle = c1e_idle;
 554         } else
 555                 pm_idle = default_idle;
 556 }
 557
 558 void __init init_c1e_mask(void)
 559 {
 560         /* If we're using c1e_idle, we need to allocate c1e_mask. */
 561         if (pm_idle == c1e_idle) {
 562                 alloc_cpumask_var(&c1e_mask, GFP_KERNEL);
 563                 cpumask_clear(c1e_mask);
 564         }
 565 }
 566
 567 static int __init idle_setup(char *str)
 568 {
 569         if (!str)
 570                 return -EINVAL;
 571
 572         if (!strcmp(str, "poll")) {
 573                 printk("using polling idle threads.\n");
 574                 pm_idle = poll_idle;
 575         } else if (!strcmp(str, "mwait"))
 576                 force_mwait = 1;
 577         else if (!strcmp(str, "halt")) {
 578                 /*
 579                  * When the boot option of idle=halt is added, halt is
 580                  * forced to be used for CPU idle. In such case CPU C2/C3
 581                  * won't be used again.
 582                  * To continue to load the CPU idle driver, don't touch
 583                  * the boot_option_idle_override.
 584                  */
 585                 pm_idle = default_idle;
 586                 idle_halt = 1;
 587                 return 0;
 588         } else if (!strcmp(str, "nomwait")) {
 589                 /*
 590                  * If the boot option of "idle=nomwait" is added,
 591                  * it means that mwait will be disabled for CPU C2/C3
 592                  * states. In such case it won't touch the variable
 593                  * of boot_option_idle_override.
 594                  */
 595                 idle_nomwait = 1;
 596                 return 0;
 597         } else
 598                 return -1;
 599
 600         boot_option_idle_override = 1;
 601         return 0;
 602 }
 603 early_param("idle", idle_setup);
 604
 605 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
 606 {
 607         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
 608                 sp -= get_random_int() % 8192;
 609         return sp & ~0xf;
 610 }
 611
 612 unsigned long arch_randomize_brk(struct mm_struct *mm)
 613 {
 614         unsigned long range_end = mm->brk + 0x02000000;
 615         return randomize_range(mm->brk, range_end, 0) ? : mm->brk;
 616 }
 617