x86-64: merge the standard and compat start_thread() functions
[pandora-kernel.git] / arch / x86 / kernel / process_64.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  *  X86-64 port
8  *      Andi Kleen.
9  *
10  *      CPU hotplug support - ashok.raj@intel.com
11  */
12
13 /*
14  * This file handles the architecture-dependent parts of process handling..
15  */
16
17 #include <linux/stackprotector.h>
18 #include <linux/cpu.h>
19 #include <linux/errno.h>
20 #include <linux/sched.h>
21 #include <linux/fs.h>
22 #include <linux/kernel.h>
23 #include <linux/mm.h>
24 #include <linux/elfcore.h>
25 #include <linux/smp.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/user.h>
28 #include <linux/interrupt.h>
29 #include <linux/utsname.h>
30 #include <linux/delay.h>
31 #include <linux/module.h>
32 #include <linux/ptrace.h>
33 #include <linux/notifier.h>
34 #include <linux/kprobes.h>
35 #include <linux/kdebug.h>
36 #include <linux/tick.h>
37 #include <linux/prctl.h>
38 #include <linux/uaccess.h>
39 #include <linux/io.h>
40 #include <linux/ftrace.h>
41 #include <linux/dmi.h>
42
43 #include <asm/pgtable.h>
44 #include <asm/system.h>
45 #include <asm/processor.h>
46 #include <asm/i387.h>
47 #include <asm/mmu_context.h>
48 #include <asm/prctl.h>
49 #include <asm/desc.h>
50 #include <asm/proto.h>
51 #include <asm/ia32.h>
52 #include <asm/idle.h>
53 #include <asm/syscalls.h>
54 #include <asm/ds.h>
55
56 asmlinkage extern void ret_from_fork(void);
57
58 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, old_rsp);
59 static DEFINE_PER_CPU(unsigned char, is_idle);
60
61 unsigned long kernel_thread_flags = CLONE_VM | CLONE_UNTRACED;
62
63 static ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(idle_notifier);
64
65 void idle_notifier_register(struct notifier_block *n)
66 {
67         atomic_notifier_chain_register(&idle_notifier, n);
68 }
69 EXPORT_SYMBOL_GPL(idle_notifier_register);
70
71 void idle_notifier_unregister(struct notifier_block *n)
72 {
73         atomic_notifier_chain_unregister(&idle_notifier, n);
74 }
75 EXPORT_SYMBOL_GPL(idle_notifier_unregister);
76
77 void enter_idle(void)
78 {
79         percpu_write(is_idle, 1);
80         atomic_notifier_call_chain(&idle_notifier, IDLE_START, NULL);
81 }
82
83 static void __exit_idle(void)
84 {
85         if (x86_test_and_clear_bit_percpu(0, is_idle) == 0)
86                 return;
87         atomic_notifier_call_chain(&idle_notifier, IDLE_END, NULL);
88 }
89
90 /* Called from interrupts to signify idle end */
91 void exit_idle(void)
92 {
93         /* idle loop has pid 0 */
94         if (current->pid)
95                 return;
96         __exit_idle();
97 }
98
99 #ifndef CONFIG_SMP
100 static inline void play_dead(void)
101 {
102         BUG();
103 }
104 #endif
105
106 /*
107  * The idle thread. There's no useful work to be
108  * done, so just try to conserve power and have a
109  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
110  * somebody to say that they'd like to reschedule)
111  */
112 void cpu_idle(void)
113 {
114         current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
115
116         /*
117          * If we're the non-boot CPU, nothing set the stack canary up
118          * for us.  CPU0 already has it initialized but no harm in
119          * doing it again.  This is a good place for updating it, as
120          * we wont ever return from this function (so the invalid
121          * canaries already on the stack wont ever trigger).
122          */
123         boot_init_stack_canary();
124
125         /* endless idle loop with no priority at all */
126         while (1) {
127                 tick_nohz_stop_sched_tick(1);
128                 while (!need_resched()) {
129
130                         rmb();
131
132                         if (cpu_is_offline(smp_processor_id()))
133                                 play_dead();
134                         /*
135                          * Idle routines should keep interrupts disabled
136                          * from here on, until they go to idle.
137                          * Otherwise, idle callbacks can misfire.
138                          */
139                         local_irq_disable();
140                         enter_idle();
141                         /* Don't trace irqs off for idle */
142                         stop_critical_timings();
143                         pm_idle();
144                         start_critical_timings();
145                         /* In many cases the interrupt that ended idle
146                            has already called exit_idle. But some idle
147                            loops can be woken up without interrupt. */
148                         __exit_idle();
149                 }
150
151                 tick_nohz_restart_sched_tick();
152                 preempt_enable_no_resched();
153                 schedule();
154                 preempt_disable();
155         }
156 }
157
158 /* Prints also some state that isn't saved in the pt_regs */
159 void __show_regs(struct pt_regs *regs, int all)
160 {
161         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L, fs, gs, shadowgs;
162         unsigned long d0, d1, d2, d3, d6, d7;
163         unsigned int fsindex, gsindex;
164         unsigned int ds, cs, es;
165         const char *board;
166
167         printk("\n");
168         print_modules();
169         board = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
170         if (!board)
171                 board = "";
172         printk(KERN_INFO "Pid: %d, comm: %.20s %s %s %.*s %s\n",
173                 current->pid, current->comm, print_tainted(),
174                 init_utsname()->release,
175                 (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
176                 init_utsname()->version, board);
177         printk(KERN_INFO "RIP: %04lx:[<%016lx>] ", regs->cs & 0xffff, regs->ip);
178         printk_address(regs->ip, 1);
179         printk(KERN_INFO "RSP: %04lx:%016lx  EFLAGS: %08lx\n", regs->ss,
180                         regs->sp, regs->flags);
181         printk(KERN_INFO "RAX: %016lx RBX: %016lx RCX: %016lx\n",
182                regs->ax, regs->bx, regs->cx);
183         printk(KERN_INFO "RDX: %016lx RSI: %016lx RDI: %016lx\n",
184                regs->dx, regs->si, regs->di);
185         printk(KERN_INFO "RBP: %016lx R08: %016lx R09: %016lx\n",
186                regs->bp, regs->r8, regs->r9);
187         printk(KERN_INFO "R10: %016lx R11: %016lx R12: %016lx\n",
188                regs->r10, regs->r11, regs->r12);
189         printk(KERN_INFO "R13: %016lx R14: %016lx R15: %016lx\n",
190                regs->r13, regs->r14, regs->r15);
191
192         asm("movl %%ds,%0" : "=r" (ds));
193         asm("movl %%cs,%0" : "=r" (cs));
194         asm("movl %%es,%0" : "=r" (es));
195         asm("movl %%fs,%0" : "=r" (fsindex));
196         asm("movl %%gs,%0" : "=r" (gsindex));
197
198         rdmsrl(MSR_FS_BASE, fs);
199         rdmsrl(MSR_GS_BASE, gs);
200         rdmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, shadowgs);
201
202         if (!all)
203                 return;
204
205         cr0 = read_cr0();
206         cr2 = read_cr2();
207         cr3 = read_cr3();
208         cr4 = read_cr4();
209
210         printk(KERN_INFO "FS:  %016lx(%04x) GS:%016lx(%04x) knlGS:%016lx\n",
211                fs, fsindex, gs, gsindex, shadowgs);
212         printk(KERN_INFO "CS:  %04x DS: %04x ES: %04x CR0: %016lx\n", cs, ds,
213                         es, cr0);
214         printk(KERN_INFO "CR2: %016lx CR3: %016lx CR4: %016lx\n", cr2, cr3,
215                         cr4);
216
217         get_debugreg(d0, 0);
218         get_debugreg(d1, 1);
219         get_debugreg(d2, 2);
220         printk(KERN_INFO "DR0: %016lx DR1: %016lx DR2: %016lx\n", d0, d1, d2);
221         get_debugreg(d3, 3);
222         get_debugreg(d6, 6);
223         get_debugreg(d7, 7);
224         printk(KERN_INFO "DR3: %016lx DR6: %016lx DR7: %016lx\n", d3, d6, d7);
225 }
226
227 void show_regs(struct pt_regs *regs)
228 {
229         printk(KERN_INFO "CPU %d:", smp_processor_id());
230         __show_regs(regs, 1);
231         show_trace(NULL, regs, (void *)(regs + 1), regs->bp);
232 }
233
234 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
235 {
236         if (dead_task->mm) {
237                 if (dead_task->mm->context.size) {
238                         printk("WARNING: dead process %8s still has LDT? <%p/%d>\n",
239                                         dead_task->comm,
240                                         dead_task->mm->context.ldt,
241                                         dead_task->mm->context.size);
242                         BUG();
243                 }
244         }
245 }
246
247 static inline void set_32bit_tls(struct task_struct *t, int tls, u32 addr)
248 {
249         struct user_desc ud = {
250                 .base_addr = addr,
251                 .limit = 0xfffff,
252                 .seg_32bit = 1,
253                 .limit_in_pages = 1,
254                 .useable = 1,
255         };
256         struct desc_struct *desc = t->thread.tls_array;
257         desc += tls;
258         fill_ldt(desc, &ud);
259 }
260
261 static inline u32 read_32bit_tls(struct task_struct *t, int tls)
262 {
263         return get_desc_base(&t->thread.tls_array[tls]);
264 }
265
266 /*
267  * This gets called before we allocate a new thread and copy
268  * the current task into it.
269  */
270 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
271 {
272         unlazy_fpu(tsk);
273 }
274
275 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
276                 unsigned long unused,
277         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
278 {
279         int err;
280         struct pt_regs *childregs;
281         struct task_struct *me = current;
282
283         childregs = ((struct pt_regs *)
284                         (THREAD_SIZE + task_stack_page(p))) - 1;
285         *childregs = *regs;
286
287         childregs->ax = 0;
288         childregs->sp = sp;
289         if (sp == ~0UL)
290                 childregs->sp = (unsigned long)childregs;
291
292         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
293         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
294         p->thread.usersp = me->thread.usersp;
295
296         set_tsk_thread_flag(p, TIF_FORK);
297
298         p->thread.fs = me->thread.fs;
299         p->thread.gs = me->thread.gs;
300
301         savesegment(gs, p->thread.gsindex);
302         savesegment(fs, p->thread.fsindex);
303         savesegment(es, p->thread.es);
304         savesegment(ds, p->thread.ds);
305
306         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(me, TIF_IO_BITMAP))) {
307                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmalloc(IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
308                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
309                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
310                         return -ENOMEM;
311                 }
312                 memcpy(p->thread.io_bitmap_ptr, me->thread.io_bitmap_ptr,
313                                 IO_BITMAP_BYTES);
314                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
315         }
316
317         /*
318          * Set a new TLS for the child thread?
319          */
320         if (clone_flags & CLONE_SETTLS) {
321 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
322                 if (test_thread_flag(TIF_IA32))
323                         err = do_set_thread_area(p, -1,
324                                 (struct user_desc __user *)childregs->si, 0);
325                 else
326 #endif
327                         err = do_arch_prctl(p, ARCH_SET_FS, childregs->r8);
328                 if (err)
329                         goto out;
330         }
331
332         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DS_AREA_MSR);
333         p->thread.ds_ctx = NULL;
334
335         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DEBUGCTLMSR);
336         p->thread.debugctlmsr = 0;
337
338         err = 0;
339 out:
340         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
341                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
342                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
343         }
344         return err;
345 }
346
347 static void
348 start_thread_common(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip,
349                     unsigned long new_sp,
350                     unsigned int _cs, unsigned int _ss, unsigned int _ds)
351 {
352         loadsegment(fs, 0);
353         loadsegment(es, _ds);
354         loadsegment(ds, _ds);
355         load_gs_index(0);
356         regs->ip                = new_ip;
357         regs->sp                = new_sp;
358         percpu_write(old_rsp, new_sp);
359         regs->cs                = _cs;
360         regs->ss                = _ss;
361         regs->flags             = X86_EFLAGS_IF;
362         set_fs(USER_DS);
363         /*
364          * Free the old FP and other extended state
365          */
366         free_thread_xstate(current);
367 }
368
369 void
370 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
371 {
372         start_thread_common(regs, new_ip, new_sp,
373                             __USER_CS, __USER_DS, 0);
374 }
375
376 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
377 void start_thread_ia32(struct pt_regs *regs, u32 new_ip, u32 new_sp)
378 {
379         start_thread_common(regs, new_ip, new_sp,
380                             __USER32_CS, __USER32_DS, __USER32_DS);
381 }
382 #endif
383
384 /*
385  *      switch_to(x,y) should switch tasks from x to y.
386  *
387  * This could still be optimized:
388  * - fold all the options into a flag word and test it with a single test.
389  * - could test fs/gs bitsliced
390  *
391  * Kprobes not supported here. Set the probe on schedule instead.
392  * Function graph tracer not supported too.
393  */
394 __notrace_funcgraph struct task_struct *
395 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
396 {
397         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread;
398         struct thread_struct *next = &next_p->thread;
399         int cpu = smp_processor_id();
400         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
401         unsigned fsindex, gsindex;
402         bool preload_fpu;
403
404         /*
405          * If the task has used fpu the last 5 timeslices, just do a full
406          * restore of the math state immediately to avoid the trap; the
407          * chances of needing FPU soon are obviously high now
408          */
409         preload_fpu = tsk_used_math(next_p) && next_p->fpu_counter > 5;
410
411         /* we're going to use this soon, after a few expensive things */
412         if (preload_fpu)
413                 prefetch(next->xstate);
414
415         /*
416          * Reload esp0, LDT and the page table pointer:
417          */
418         load_sp0(tss, next);
419
420         /*
421          * Switch DS and ES.
422          * This won't pick up thread selector changes, but I guess that is ok.
423          */
424         savesegment(es, prev->es);
425         if (unlikely(next->es | prev->es))
426                 loadsegment(es, next->es);
427
428         savesegment(ds, prev->ds);
429         if (unlikely(next->ds | prev->ds))
430                 loadsegment(ds, next->ds);
431
432
433         /* We must save %fs and %gs before load_TLS() because
434          * %fs and %gs may be cleared by load_TLS().
435          *
436          * (e.g. xen_load_tls())
437          */
438         savesegment(fs, fsindex);
439         savesegment(gs, gsindex);
440
441         load_TLS(next, cpu);
442
443         /* Must be after DS reload */
444         unlazy_fpu(prev_p);
445
446         /* Make sure cpu is ready for new context */
447         if (preload_fpu)
448                 clts();
449
450         /*
451          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
452          * This must be done before restoring TLS segments so
453          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
454          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
455          * to date.
456          */
457         arch_end_context_switch(next_p);
458
459         /*
460          * Switch FS and GS.
461          *
462          * Segment register != 0 always requires a reload.  Also
463          * reload when it has changed.  When prev process used 64bit
464          * base always reload to avoid an information leak.
465          */
466         if (unlikely(fsindex | next->fsindex | prev->fs)) {
467                 loadsegment(fs, next->fsindex);
468                 /*
469                  * Check if the user used a selector != 0; if yes
470                  *  clear 64bit base, since overloaded base is always
471                  *  mapped to the Null selector
472                  */
473                 if (fsindex)
474                         prev->fs = 0;
475         }
476         /* when next process has a 64bit base use it */
477         if (next->fs)
478                 wrmsrl(MSR_FS_BASE, next->fs);
479         prev->fsindex = fsindex;
480
481         if (unlikely(gsindex | next->gsindex | prev->gs)) {
482                 load_gs_index(next->gsindex);
483                 if (gsindex)
484                         prev->gs = 0;
485         }
486         if (next->gs)
487                 wrmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, next->gs);
488         prev->gsindex = gsindex;
489
490         /*
491          * Switch the PDA and FPU contexts.
492          */
493         prev->usersp = percpu_read(old_rsp);
494         percpu_write(old_rsp, next->usersp);
495         percpu_write(current_task, next_p);
496
497         percpu_write(kernel_stack,
498                   (unsigned long)task_stack_page(next_p) +
499                   THREAD_SIZE - KERNEL_STACK_OFFSET);
500
501         /*
502          * Now maybe reload the debug registers and handle I/O bitmaps
503          */
504         if (unlikely(task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT ||
505                      task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV))
506                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p, tss);
507
508         /*
509          * Preload the FPU context, now that we've determined that the
510          * task is likely to be using it. 
511          */
512         if (preload_fpu)
513                 __math_state_restore();
514         return prev_p;
515 }
516
517 /*
518  * sys_execve() executes a new program.
519  */
520 asmlinkage
521 long sys_execve(char __user *name, char __user * __user *argv,
522                 char __user * __user *envp, struct pt_regs *regs)
523 {
524         long error;
525         char *filename;
526
527         filename = getname(name);
528         error = PTR_ERR(filename);
529         if (IS_ERR(filename))
530                 return error;
531         error = do_execve(filename, argv, envp, regs);
532         putname(filename);
533         return error;
534 }
535
536 void set_personality_64bit(void)
537 {
538         /* inherit personality from parent */
539
540         /* Make sure to be in 64bit mode */
541         clear_thread_flag(TIF_IA32);
542
543         /* TBD: overwrites user setup. Should have two bits.
544            But 64bit processes have always behaved this way,
545            so it's not too bad. The main problem is just that
546            32bit childs are affected again. */
547         current->personality &= ~READ_IMPLIES_EXEC;
548 }
549
550 asmlinkage long
551 sys_clone(unsigned long clone_flags, unsigned long newsp,
552           void __user *parent_tid, void __user *child_tid, struct pt_regs *regs)
553 {
554         if (!newsp)
555                 newsp = regs->sp;
556         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tid, child_tid);
557 }
558
559 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
560 {
561         unsigned long stack;
562         u64 fp, ip;
563         int count = 0;
564
565         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
566                 return 0;
567         stack = (unsigned long)task_stack_page(p);
568         if (p->thread.sp < stack || p->thread.sp >= stack+THREAD_SIZE)
569                 return 0;
570         fp = *(u64 *)(p->thread.sp);
571         do {
572                 if (fp < (unsigned long)stack ||
573                     fp >= (unsigned long)stack+THREAD_SIZE)
574                         return 0;
575                 ip = *(u64 *)(fp+8);
576                 if (!in_sched_functions(ip))
577                         return ip;
578                 fp = *(u64 *)fp;
579         } while (count++ < 16);
580         return 0;
581 }
582
583 long do_arch_prctl(struct task_struct *task, int code, unsigned long addr)
584 {
585         int ret = 0;
586         int doit = task == current;
587         int cpu;
588
589         switch (code) {
590         case ARCH_SET_GS:
591                 if (addr >= TASK_SIZE_OF(task))
592                         return -EPERM;
593                 cpu = get_cpu();
594                 /* handle small bases via the GDT because that's faster to
595                    switch. */
596                 if (addr <= 0xffffffff) {
597                         set_32bit_tls(task, GS_TLS, addr);
598                         if (doit) {
599                                 load_TLS(&task->thread, cpu);
600                                 load_gs_index(GS_TLS_SEL);
601                         }
602                         task->thread.gsindex = GS_TLS_SEL;
603                         task->thread.gs = 0;
604                 } else {
605                         task->thread.gsindex = 0;
606                         task->thread.gs = addr;
607                         if (doit) {
608                                 load_gs_index(0);
609                                 ret = checking_wrmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, addr);
610                         }
611                 }
612                 put_cpu();
613                 break;
614         case ARCH_SET_FS:
615                 /* Not strictly needed for fs, but do it for symmetry
616                    with gs */
617                 if (addr >= TASK_SIZE_OF(task))
618                         return -EPERM;
619                 cpu = get_cpu();
620                 /* handle small bases via the GDT because that's faster to
621                    switch. */
622                 if (addr <= 0xffffffff) {
623                         set_32bit_tls(task, FS_TLS, addr);
624                         if (doit) {
625                                 load_TLS(&task->thread, cpu);
626                                 loadsegment(fs, FS_TLS_SEL);
627                         }
628                         task->thread.fsindex = FS_TLS_SEL;
629                         task->thread.fs = 0;
630                 } else {
631                         task->thread.fsindex = 0;
632                         task->thread.fs = addr;
633                         if (doit) {
634                                 /* set the selector to 0 to not confuse
635                                    __switch_to */
636                                 loadsegment(fs, 0);
637                                 ret = checking_wrmsrl(MSR_FS_BASE, addr);
638                         }
639                 }
640                 put_cpu();
641                 break;
642         case ARCH_GET_FS: {
643                 unsigned long base;
644                 if (task->thread.fsindex == FS_TLS_SEL)
645                         base = read_32bit_tls(task, FS_TLS);
646                 else if (doit)
647                         rdmsrl(MSR_FS_BASE, base);
648                 else
649                         base = task->thread.fs;
650                 ret = put_user(base, (unsigned long __user *)addr);
651                 break;
652         }
653         case ARCH_GET_GS: {
654                 unsigned long base;
655                 unsigned gsindex;
656                 if (task->thread.gsindex == GS_TLS_SEL)
657                         base = read_32bit_tls(task, GS_TLS);
658                 else if (doit) {
659                         savesegment(gs, gsindex);
660                         if (gsindex)
661                                 rdmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, base);
662                         else
663                                 base = task->thread.gs;
664                 } else
665                         base = task->thread.gs;
666                 ret = put_user(base, (unsigned long __user *)addr);
667                 break;
668         }
669
670         default:
671                 ret = -EINVAL;
672                 break;
673         }
674
675         return ret;
676 }
677
678 long sys_arch_prctl(int code, unsigned long addr)
679 {
680         return do_arch_prctl(current, code, addr);
681 }
682