arch/x86/kernel/process_32.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/utsname.h>
  27 #include <linux/delay.h>
  28 #include <linux/reboot.h>
  29 #include <linux/init.h>
  30 #include <linux/mc146818rtc.h>
  31 #include <linux/module.h>
  32 #include <linux/kallsyms.h>
  33 #include <linux/ptrace.h>
  34 #include <linux/personality.h>
  35 #include <linux/tick.h>
  36 #include <linux/percpu.h>
  37 #include <linux/prctl.h>
  38 #include <linux/dmi.h>
  39 #include <linux/ftrace.h>
  40 #include <linux/uaccess.h>
  41 #include <linux/io.h>
  42 #include <linux/kdebug.h>
  43
  44 #include <asm/pgtable.h>
  45 #include <asm/system.h>
  46 #include <asm/ldt.h>
  47 #include <asm/processor.h>
  48 #include <asm/i387.h>
  49 #include <asm/desc.h>
  50 #ifdef CONFIG_MATH_EMULATION
  51 #include <asm/math_emu.h>
  52 #endif
  53
  54 #include <linux/err.h>
  55
  56 #include <asm/tlbflush.h>
  57 #include <asm/cpu.h>
  58 #include <asm/idle.h>
  59 #include <asm/syscalls.h>
  60 #include <asm/ds.h>
  61
  62 asmlinkage void ret_from_fork(void) __asm__("ret_from_fork");
  63
  64 /*
  65  * Return saved PC of a blocked thread.
  66  */
  67 unsigned long thread_saved_pc(struct task_struct *tsk)
  68 {
  69         return ((unsigned long *)tsk->thread.sp)[3];
  70 }
  71
  72 #ifndef CONFIG_SMP
  73 static inline void play_dead(void)
  74 {
  75         BUG();
  76 }
  77 #endif
  78
  79 /*
  80  * The idle thread. There's no useful work to be
  81  * done, so just try to conserve power and have a
  82  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
  83  * somebody to say that they'd like to reschedule)
  84  */
  85 void cpu_idle(void)
  86 {
  87         int cpu = smp_processor_id();
  88
  89         /*
  90          * If we're the non-boot CPU, nothing set the stack canary up
  91          * for us.  CPU0 already has it initialized but no harm in
  92          * doing it again.  This is a good place for updating it, as
  93          * we wont ever return from this function (so the invalid
  94          * canaries already on the stack wont ever trigger).
  95          */
  96         boot_init_stack_canary();
  97
  98         current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
  99
 100         /* endless idle loop with no priority at all */
 101         while (1) {
 102                 tick_nohz_stop_sched_tick(1);
 103                 while (!need_resched()) {
 104
 105                         check_pgt_cache();
 106                         rmb();
 107
 108                         if (cpu_is_offline(cpu))
 109                                 play_dead();
 110
 111                         local_irq_disable();
 112                         /* Don't trace irqs off for idle */
 113                         stop_critical_timings();
 114                         pm_idle();
 115                         start_critical_timings();
 116                 }
 117                 tick_nohz_restart_sched_tick();
 118                 preempt_enable_no_resched();
 119                 schedule();
 120                 preempt_disable();
 121         }
 122 }
 123
 124 void __show_regs(struct pt_regs *regs, int all)
 125 {
 126         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L;
 127         unsigned long d0, d1, d2, d3, d6, d7;
 128         unsigned long sp;
 129         unsigned short ss, gs;
 130         const char *board;
 131
 132         if (user_mode_vm(regs)) {
 133                 sp = regs->sp;
 134                 ss = regs->ss & 0xffff;
 135                 gs = get_user_gs(regs);
 136         } else {
 137                 sp = (unsigned long) (&regs->sp);
 138                 savesegment(ss, ss);
 139                 savesegment(gs, gs);
 140         }
 141
 142         printk("\n");
 143
 144         board = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
 145         if (!board)
 146                 board = "";
 147         printk("Pid: %d, comm: %s %s (%s %.*s) %s\n",
 148                         task_pid_nr(current), current->comm,
 149                         print_tainted(), init_utsname()->release,
 150                         (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
 151                         init_utsname()->version, board);
 152
 153         printk("EIP: %04x:[<%08lx>] EFLAGS: %08lx CPU: %d\n",
 154                         (u16)regs->cs, regs->ip, regs->flags,
 155                         smp_processor_id());
 156         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->ip);
 157
 158         printk("EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
 159                 regs->ax, regs->bx, regs->cx, regs->dx);
 160         printk("ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx ESP: %08lx\n",
 161                 regs->si, regs->di, regs->bp, sp);
 162         printk(" DS: %04x ES: %04x FS: %04x GS: %04x SS: %04x\n",
 163                (u16)regs->ds, (u16)regs->es, (u16)regs->fs, gs, ss);
 164
 165         if (!all)
 166                 return;
 167
 168         cr0 = read_cr0();
 169         cr2 = read_cr2();
 170         cr3 = read_cr3();
 171         cr4 = read_cr4_safe();
 172         printk("CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n",
 173                         cr0, cr2, cr3, cr4);
 174
 175         get_debugreg(d0, 0);
 176         get_debugreg(d1, 1);
 177         get_debugreg(d2, 2);
 178         get_debugreg(d3, 3);
 179         printk("DR0: %08lx DR1: %08lx DR2: %08lx DR3: %08lx\n",
 180                         d0, d1, d2, d3);
 181
 182         get_debugreg(d6, 6);
 183         get_debugreg(d7, 7);
 184         printk("DR6: %08lx DR7: %08lx\n",
 185                         d6, d7);
 186 }
 187
 188 void show_regs(struct pt_regs *regs)
 189 {
 190         __show_regs(regs, 1);
 191         show_trace(NULL, regs, &regs->sp, regs->bp);
 192 }
 193
 194 /*
 195  * This gets run with %bx containing the
 196  * function to call, and %dx containing
 197  * the "args".
 198  */
 199 extern void kernel_thread_helper(void);
 200
 201 /*
 202  * Create a kernel thread
 203  */
 204 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
 205 {
 206         struct pt_regs regs;
 207
 208         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
 209
 210         regs.bx = (unsigned long) fn;
 211         regs.dx = (unsigned long) arg;
 212
 213         regs.ds = __USER_DS;
 214         regs.es = __USER_DS;
 215         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
 216         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
 217         regs.orig_ax = -1;
 218         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
 219         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
 220         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_SF | X86_EFLAGS_PF | 0x2;
 221
 222         /* Ok, create the new process.. */
 223         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
 224 }
 225 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
 226
 227 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
 228 {
 229         BUG_ON(dead_task->mm);
 230         release_vm86_irqs(dead_task);
 231 }
 232
 233 /*
 234  * This gets called before we allocate a new thread and copy
 235  * the current task into it.
 236  */
 237 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
 238 {
 239         unlazy_fpu(tsk);
 240 }
 241
 242 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
 243         unsigned long unused,
 244         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
 245 {
 246         struct pt_regs *childregs;
 247         struct task_struct *tsk;
 248         int err;
 249
 250         childregs = task_pt_regs(p);
 251         *childregs = *regs;
 252         childregs->ax = 0;
 253         childregs->sp = sp;
 254
 255         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
 256         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
 257
 258         p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;
 259
 260         task_user_gs(p) = get_user_gs(regs);
 261
 262         tsk = current;
 263         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IO_BITMAP))) {
 264                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmemdup(tsk->thread.io_bitmap_ptr,
 265                                                 IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
 266                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
 267                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
 268                         return -ENOMEM;
 269                 }
 270                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
 271         }
 272
 273         err = 0;
 274
 275         /*
 276          * Set a new TLS for the child thread?
 277          */
 278         if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
 279                 err = do_set_thread_area(p, -1,
 280                         (struct user_desc __user *)childregs->si, 0);
 281
 282         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
 283                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
 284                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
 285         }
 286
 287         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DS_AREA_MSR);
 288         p->thread.ds_ctx = NULL;
 289
 290         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DEBUGCTLMSR);
 291         p->thread.debugctlmsr = 0;
 292
 293         return err;
 294 }
 295
 296 void
 297 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
 298 {
 299         set_user_gs(regs, 0);
 300         regs->fs                = 0;
 301         set_fs(USER_DS);
 302         regs->ds                = __USER_DS;
 303         regs->es                = __USER_DS;
 304         regs->ss                = __USER_DS;
 305         regs->cs                = __USER_CS;
 306         regs->ip                = new_ip;
 307         regs->sp                = new_sp;
 308         /*
 309          * Free the old FP and other extended state
 310          */
 311         free_thread_xstate(current);
 312 }
 313 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
 314
 315
 316 /*
 317  *      switch_to(x,yn) should switch tasks from x to y.
 318  *
 319  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
 320  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
 321  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
 322  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
 323  * and UP become the same).
 324  *
 325  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
 326  * reason for not using it any more becomes apparent when you
 327  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
 328  * valid (stale segment register values in particular). With the
 329  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
 330  * a reasonable manner.
 331  *
 332  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
 333  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
 334  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
 335  * so the performance issues may eventually be a valid point.
 336  * More important, however, is the fact that this allows us much
 337  * more flexibility.
 338  *
 339  * The return value (in %ax) will be the "prev" task after
 340  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
 341  * for example.
 342  */
 343 __notrace_funcgraph struct task_struct *
 344 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
 345 {
 346         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
 347                                  *next = &next_p->thread;
 348         int cpu = smp_processor_id();
 349         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
 350         bool preload_fpu;
 351
 352         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
 353
 354         /*
 355          * If the task has used fpu the last 5 timeslices, just do a full
 356          * restore of the math state immediately to avoid the trap; the
 357          * chances of needing FPU soon are obviously high now
 358          */
 359         preload_fpu = tsk_used_math(next_p) && next_p->fpu_counter > 5;
 360
 361         __unlazy_fpu(prev_p);
 362
 363         /* we're going to use this soon, after a few expensive things */
 364         if (preload_fpu)
 365                 prefetch(next->xstate);
 366
 367         /*
 368          * Reload esp0.
 369          */
 370         load_sp0(tss, next);
 371
 372         /*
 373          * Save away %gs. No need to save %fs, as it was saved on the
 374          * stack on entry.  No need to save %es and %ds, as those are
 375          * always kernel segments while inside the kernel.  Doing this
 376          * before setting the new TLS descriptors avoids the situation
 377          * where we temporarily have non-reloadable segments in %fs
 378          * and %gs.  This could be an issue if the NMI handler ever
 379          * used %fs or %gs (it does not today), or if the kernel is
 380          * running inside of a hypervisor layer.
 381          */
 382         lazy_save_gs(prev->gs);
 383
 384         /*
 385          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
 386          */
 387         load_TLS(next, cpu);
 388
 389         /*
 390          * Restore IOPL if needed.  In normal use, the flags restore
 391          * in the switch assembly will handle this.  But if the kernel
 392          * is running virtualized at a non-zero CPL, the popf will
 393          * not restore flags, so it must be done in a separate step.
 394          */
 395         if (get_kernel_rpl() && unlikely(prev->iopl != next->iopl))
 396                 set_iopl_mask(next->iopl);
 397
 398         /*
 399          * Now maybe handle debug registers and/or IO bitmaps
 400          */
 401         if (unlikely(task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV ||
 402                      task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT))
 403                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p, tss);
 404
 405         /* If we're going to preload the fpu context, make sure clts
 406            is run while we're batching the cpu state updates. */
 407         if (preload_fpu)
 408                 clts();
 409
 410         /*
 411          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
 412          * This must be done before restoring TLS segments so
 413          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
 414          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
 415          * to date.
 416          */
 417         arch_end_context_switch(next_p);
 418
 419         if (preload_fpu)
 420                 __math_state_restore();
 421
 422         /*
 423          * Restore %gs if needed (which is common)
 424          */
 425         if (prev->gs | next->gs)
 426                 lazy_load_gs(next->gs);
 427
 428         percpu_write(current_task, next_p);
 429
 430         return prev_p;
 431 }
 432
 433 int sys_clone(struct pt_regs *regs)
 434 {
 435         unsigned long clone_flags;
 436         unsigned long newsp;
 437         int __user *parent_tidptr, *child_tidptr;
 438
 439         clone_flags = regs->bx;
 440         newsp = regs->cx;
 441         parent_tidptr = (int __user *)regs->dx;
 442         child_tidptr = (int __user *)regs->di;
 443         if (!newsp)
 444                 newsp = regs->sp;
 445         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tidptr, child_tidptr);
 446 }
 447
 448 /*
 449  * sys_execve() executes a new program.
 450  */
 451 int sys_execve(struct pt_regs *regs)
 452 {
 453         int error;
 454         char *filename;
 455
 456         filename = getname((char __user *) regs->bx);
 457         error = PTR_ERR(filename);
 458         if (IS_ERR(filename))
 459                 goto out;
 460         error = do_execve(filename,
 461                         (char __user * __user *) regs->cx,
 462                         (char __user * __user *) regs->dx,
 463                         regs);
 464         if (error == 0) {
 465                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
 466                 set_thread_flag(TIF_IRET);
 467         }
 468         putname(filename);
 469 out:
 470         return error;
 471 }
 472
 473 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
 474 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
 475
 476 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
 477 {
 478         unsigned long bp, sp, ip;
 479         unsigned long stack_page;
 480         int count = 0;
 481         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
 482                 return 0;
 483         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
 484         sp = p->thread.sp;
 485         if (!stack_page || sp < stack_page || sp > top_esp+stack_page)
 486                 return 0;
 487         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes bp last. */
 488         bp = *(unsigned long *) sp;
 489         do {
 490                 if (bp < stack_page || bp > top_ebp+stack_page)
 491                         return 0;
 492                 ip = *(unsigned long *) (bp+4);
 493                 if (!in_sched_functions(ip))
 494                         return ip;
 495                 bp = *(unsigned long *) bp;
 496         } while (count++ < 16);
 497         return 0;
 498 }
 499