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/debugreg.h>
  24
  25 unsigned long idle_halt;
  26 EXPORT_SYMBOL(idle_halt);
  27 unsigned long idle_nomwait;
  28 EXPORT_SYMBOL(idle_nomwait);
  29
  30 struct kmem_cache *task_xstate_cachep;
  31
  32 int arch_dup_task_struct(struct task_struct *dst, struct task_struct *src)
  33 {
  34         *dst = *src;
  35         if (src->thread.xstate) {
  36                 dst->thread.xstate = kmem_cache_alloc(task_xstate_cachep,
  37                                                       GFP_KERNEL);
  38                 if (!dst->thread.xstate)
  39                         return -ENOMEM;
  40                 WARN_ON((unsigned long)dst->thread.xstate & 15);
  41                 memcpy(dst->thread.xstate, src->thread.xstate, xstate_size);
  42         }
  43         return 0;
  44 }
  45
  46 void free_thread_xstate(struct task_struct *tsk)
  47 {
  48         if (tsk->thread.xstate) {
  49                 kmem_cache_free(task_xstate_cachep, tsk->thread.xstate);
  50                 tsk->thread.xstate = NULL;
  51         }
  52 }
  53
  54 void free_thread_info(struct thread_info *ti)
  55 {
  56         free_thread_xstate(ti->task);
  57         free_pages((unsigned long)ti, get_order(THREAD_SIZE));
  58 }
  59
  60 void arch_task_cache_init(void)
  61 {
  62         task_xstate_cachep =
  63                 kmem_cache_create("task_xstate", xstate_size,
  64                                   __alignof__(union thread_xstate),
  65                                   SLAB_PANIC | SLAB_NOTRACK, NULL);
  66 }
  67
  68 /*
  69  * Free current thread data structures etc..
  70  */
  71 void exit_thread(void)
  72 {
  73         struct task_struct *me = current;
  74         struct thread_struct *t = &me->thread;
  75         unsigned long *bp = t->io_bitmap_ptr;
  76
  77         if (bp) {
  78                 struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, get_cpu());
  79
  80                 t->io_bitmap_ptr = NULL;
  81                 clear_thread_flag(TIF_IO_BITMAP);
  82                 /*
  83                  * Careful, clear this in the TSS too:
  84                  */
  85                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, t->io_bitmap_max);
  86                 t->io_bitmap_max = 0;
  87                 put_cpu();
  88                 kfree(bp);
  89         }
  90 }
  91
  92 void show_regs(struct pt_regs *regs)
  93 {
  94         show_registers(regs);
  95         show_trace(NULL, regs, (unsigned long *)kernel_stack_pointer(regs),
  96                    regs->bp);
  97 }
  98
  99 void show_regs_common(void)
 100 {
 101         const char *board, *product;
 102
 103         board = dmi_get_system_info(DMI_BOARD_NAME);
 104         if (!board)
 105                 board = "";
 106         product = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
 107         if (!product)
 108                 product = "";
 109
 110         printk(KERN_CONT "\n");
 111         printk(KERN_DEFAULT "Pid: %d, comm: %.20s %s %s %.*s %s/%s\n",
 112                 current->pid, current->comm, print_tainted(),
 113                 init_utsname()->release,
 114                 (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
 115                 init_utsname()->version, board, product);
 116 }
 117
 118 void flush_thread(void)
 119 {
 120         struct task_struct *tsk = current;
 121
 122         flush_ptrace_hw_breakpoint(tsk);
 123         memset(tsk->thread.tls_array, 0, sizeof(tsk->thread.tls_array));
 124         /*
 125          * Forget coprocessor state..
 126          */
 127         tsk->fpu_counter = 0;
 128         clear_fpu(tsk);
 129         clear_used_math();
 130 }
 131
 132 static void hard_disable_TSC(void)
 133 {
 134         write_cr4(read_cr4() | X86_CR4_TSD);
 135 }
 136
 137 void disable_TSC(void)
 138 {
 139         preempt_disable();
 140         if (!test_and_set_thread_flag(TIF_NOTSC))
 141                 /*
 142                  * Must flip the CPU state synchronously with
 143                  * TIF_NOTSC in the current running context.
 144                  */
 145                 hard_disable_TSC();
 146         preempt_enable();
 147 }
 148
 149 static void hard_enable_TSC(void)
 150 {
 151         write_cr4(read_cr4() & ~X86_CR4_TSD);
 152 }
 153
 154 static void enable_TSC(void)
 155 {
 156         preempt_disable();
 157         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_NOTSC))
 158                 /*
 159                  * Must flip the CPU state synchronously with
 160                  * TIF_NOTSC in the current running context.
 161                  */
 162                 hard_enable_TSC();
 163         preempt_enable();
 164 }
 165
 166 int get_tsc_mode(unsigned long adr)
 167 {
 168         unsigned int val;
 169
 170         if (test_thread_flag(TIF_NOTSC))
 171                 val = PR_TSC_SIGSEGV;
 172         else
 173                 val = PR_TSC_ENABLE;
 174
 175         return put_user(val, (unsigned int __user *)adr);
 176 }
 177
 178 int set_tsc_mode(unsigned int val)
 179 {
 180         if (val == PR_TSC_SIGSEGV)
 181                 disable_TSC();
 182         else if (val == PR_TSC_ENABLE)
 183                 enable_TSC();
 184         else
 185                 return -EINVAL;
 186
 187         return 0;
 188 }
 189
 190 void __switch_to_xtra(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p,
 191                       struct tss_struct *tss)
 192 {
 193         struct thread_struct *prev, *next;
 194
 195         prev = &prev_p->thread;
 196         next = &next_p->thread;
 197
 198         if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_NOTSC) ^
 199             test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC)) {
 200                 /* prev and next are different */
 201                 if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC))
 202                         hard_disable_TSC();
 203                 else
 204                         hard_enable_TSC();
 205         }
 206
 207         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_IO_BITMAP)) {
 208                 /*
 209                  * Copy the relevant range of the IO bitmap.
 210                  * Normally this is 128 bytes or less:
 211                  */
 212                 memcpy(tss->io_bitmap, next->io_bitmap_ptr,
 213                        max(prev->io_bitmap_max, next->io_bitmap_max));
 214         } else if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_IO_BITMAP)) {
 215                 /*
 216                  * Clear any possible leftover bits:
 217                  */
 218                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, prev->io_bitmap_max);
 219         }
 220         propagate_user_return_notify(prev_p, next_p);
 221 }
 222
 223 int sys_fork(struct pt_regs *regs)
 224 {
 225         return do_fork(SIGCHLD, regs->sp, regs, 0, NULL, NULL);
 226 }
 227
 228 /*
 229  * This is trivial, and on the face of it looks like it
 230  * could equally well be done in user mode.
 231  *
 232  * Not so, for quite unobvious reasons - register pressure.
 233  * In user mode vfork() cannot have a stack frame, and if
 234  * done by calling the "clone()" system call directly, you
 235  * do not have enough call-clobbered registers to hold all
 236  * the information you need.
 237  */
 238 int sys_vfork(struct pt_regs *regs)
 239 {
 240         return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs->sp, regs, 0,
 241                        NULL, NULL);
 242 }
 243
 244 long
 245 sys_clone(unsigned long clone_flags, unsigned long newsp,
 246           void __user *parent_tid, void __user *child_tid, struct pt_regs *regs)
 247 {
 248         if (!newsp)
 249                 newsp = regs->sp;
 250         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tid, child_tid);
 251 }
 252
 253 /*
 254  * This gets run with %si containing the
 255  * function to call, and %di containing
 256  * the "args".
 257  */
 258 extern void kernel_thread_helper(void);
 259
 260 /*
 261  * Create a kernel thread
 262  */
 263 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
 264 {
 265         struct pt_regs regs;
 266
 267         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
 268
 269         regs.si = (unsigned long) fn;
 270         regs.di = (unsigned long) arg;
 271
 272 #ifdef CONFIG_X86_32
 273         regs.ds = __USER_DS;
 274         regs.es = __USER_DS;
 275         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
 276         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
 277 #else
 278         regs.ss = __KERNEL_DS;
 279 #endif
 280
 281         regs.orig_ax = -1;
 282         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
 283         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
 284         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | 0x2;
 285
 286         /* Ok, create the new process.. */
 287         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
 288 }
 289 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
 290
 291 /*
 292  * sys_execve() executes a new program.
 293  */
 294 long sys_execve(char __user *name, char __user * __user *argv,
 295                 char __user * __user *envp, struct pt_regs *regs)
 296 {
 297         long error;
 298         char *filename;
 299
 300         filename = getname(name);
 301         error = PTR_ERR(filename);
 302         if (IS_ERR(filename))
 303                 return error;
 304         error = do_execve(filename, argv, envp, regs);
 305
 306 #ifdef CONFIG_X86_32
 307         if (error == 0) {
 308                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
 309                 set_thread_flag(TIF_IRET);
 310         }
 311 #endif
 312
 313         putname(filename);
 314         return error;
 315 }
 316
 317 /*
 318  * Idle related variables and functions
 319  */
 320 unsigned long boot_option_idle_override = 0;
 321 EXPORT_SYMBOL(boot_option_idle_override);
 322
 323 /*
 324  * Powermanagement idle function, if any..
 325  */
 326 void (*pm_idle)(void);
 327 EXPORT_SYMBOL(pm_idle);
 328
 329 #ifdef CONFIG_X86_32
 330 /*
 331  * This halt magic was a workaround for ancient floppy DMA
 332  * wreckage. It should be safe to remove.
 333  */
 334 static int hlt_counter;
 335 void disable_hlt(void)
 336 {
 337         hlt_counter++;
 338 }
 339 EXPORT_SYMBOL(disable_hlt);
 340
 341 void enable_hlt(void)
 342 {
 343         hlt_counter--;
 344 }
 345 EXPORT_SYMBOL(enable_hlt);
 346
 347 static inline int hlt_use_halt(void)
 348 {
 349         return (!hlt_counter && boot_cpu_data.hlt_works_ok);
 350 }
 351 #else
 352 static inline int hlt_use_halt(void)
 353 {
 354         return 1;
 355 }
 356 #endif
 357
 358 /*
 359  * We use this if we don't have any better
 360  * idle routine..
 361  */
 362 void default_idle(void)
 363 {
 364         if (hlt_use_halt()) {
 365                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1);
 366                 current_thread_info()->status &= ~TS_POLLING;
 367                 /*
 368                  * TS_POLLING-cleared state must be visible before we
 369                  * test NEED_RESCHED:
 370                  */
 371                 smp_mb();
 372
 373                 if (!need_resched())
 374                         safe_halt();    /* enables interrupts racelessly */
 375                 else
 376                         local_irq_enable();
 377                 current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
 378         } else {
 379                 local_irq_enable();
 380                 /* loop is done by the caller */
 381                 cpu_relax();
 382         }
 383 }
 384 #ifdef CONFIG_APM_MODULE
 385 EXPORT_SYMBOL(default_idle);
 386 #endif
 387
 388 void stop_this_cpu(void *dummy)
 389 {
 390         local_irq_disable();
 391         /*
 392          * Remove this CPU:
 393          */
 394         set_cpu_online(smp_processor_id(), false);
 395         disable_local_APIC();
 396
 397         for (;;) {
 398                 if (hlt_works(smp_processor_id()))
 399                         halt();
 400         }
 401 }
 402
 403 static void do_nothing(void *unused)
 404 {
 405 }
 406
 407 /*
 408  * cpu_idle_wait - Used to ensure that all the CPUs discard old value of
 409  * pm_idle and update to new pm_idle value. Required while changing pm_idle
 410  * handler on SMP systems.
 411  *
 412  * Caller must have changed pm_idle to the new value before the call. Old
 413  * pm_idle value will not be used by any CPU after the return of this function.
 414  */
 415 void cpu_idle_wait(void)
 416 {
 417         smp_mb();
 418         /* kick all the CPUs so that they exit out of pm_idle */
 419         smp_call_function(do_nothing, NULL, 1);
 420 }
 421 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_idle_wait);
 422
 423 /*
 424  * This uses new MONITOR/MWAIT instructions on P4 processors with PNI,
 425  * which can obviate IPI to trigger checking of need_resched.
 426  * We execute MONITOR against need_resched and enter optimized wait state
 427  * through MWAIT. Whenever someone changes need_resched, we would be woken
 428  * up from MWAIT (without an IPI).
 429  *
 430  * New with Core Duo processors, MWAIT can take some hints based on CPU
 431  * capability.
 432  */
 433 void mwait_idle_with_hints(unsigned long ax, unsigned long cx)
 434 {
 435         trace_power_start(POWER_CSTATE, (ax>>4)+1);
 436         if (!need_resched()) {
 437                 if (cpu_has(&current_cpu_data, X86_FEATURE_CLFLUSH_MONITOR))
 438                         clflush((void *)&current_thread_info()->flags);
 439
 440                 __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
 441                 smp_mb();
 442                 if (!need_resched())
 443                         __mwait(ax, cx);
 444         }
 445 }
 446
 447 /* Default MONITOR/MWAIT with no hints, used for default C1 state */
 448 static void mwait_idle(void)
 449 {
 450         if (!need_resched()) {
 451                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1);
 452                 if (cpu_has(&current_cpu_data, X86_FEATURE_CLFLUSH_MONITOR))
 453                         clflush((void *)&current_thread_info()->flags);
 454
 455                 __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
 456                 smp_mb();
 457                 if (!need_resched())
 458                         __sti_mwait(0, 0);
 459                 else
 460                         local_irq_enable();
 461         } else
 462                 local_irq_enable();
 463 }
 464
 465 /*
 466  * On SMP it's slightly faster (but much more power-consuming!)
 467  * to poll the ->work.need_resched flag instead of waiting for the
 468  * cross-CPU IPI to arrive. Use this option with caution.
 469  */
 470 static void poll_idle(void)
 471 {
 472         trace_power_start(POWER_CSTATE, 0);
 473         local_irq_enable();
 474         while (!need_resched())
 475                 cpu_relax();
 476         trace_power_end(0);
 477 }
 478
 479 /*
 480  * mwait selection logic:
 481  *
 482  * It depends on the CPU. For AMD CPUs that support MWAIT this is
 483  * wrong. Family 0x10 and 0x11 CPUs will enter C1 on HLT. Powersavings
 484  * then depend on a clock divisor and current Pstate of the core. If
 485  * all cores of a processor are in halt state (C1) the processor can
 486  * enter the C1E (C1 enhanced) state. If mwait is used this will never
 487  * happen.
 488  *
 489  * idle=mwait overrides this decision and forces the usage of mwait.
 490  */
 491 static int __cpuinitdata force_mwait;
 492
 493 #define MWAIT_INFO                      0x05
 494 #define MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO         0x01
 495 #define MWAIT_EDX_C1                    0xf0
 496
 497 static int __cpuinit mwait_usable(const struct cpuinfo_x86 *c)
 498 {
 499         u32 eax, ebx, ecx, edx;
 500
 501         if (force_mwait)
 502                 return 1;
 503
 504         if (c->cpuid_level < MWAIT_INFO)
 505                 return 0;
 506
 507         cpuid(MWAIT_INFO, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 508         /* Check, whether EDX has extended info about MWAIT */
 509         if (!(ecx & MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO))
 510                 return 1;
 511
 512         /*
 513          * edx enumeratios MONITOR/MWAIT extensions. Check, whether
 514          * C1  supports MWAIT
 515          */
 516         return (edx & MWAIT_EDX_C1);
 517 }
 518
 519 /*
 520  * Check for AMD CPUs, which have potentially C1E support
 521  */
 522 static int __cpuinit check_c1e_idle(const struct cpuinfo_x86 *c)
 523 {
 524         if (c->x86_vendor != X86_VENDOR_AMD)
 525                 return 0;
 526
 527         if (c->x86 < 0x0F)
 528                 return 0;
 529
 530         /* Family 0x0f models < rev F do not have C1E */
 531         if (c->x86 == 0x0f && c->x86_model < 0x40)
 532                 return 0;
 533
 534         return 1;
 535 }
 536
 537 static cpumask_var_t c1e_mask;
 538 static int c1e_detected;
 539
 540 void c1e_remove_cpu(int cpu)
 541 {
 542         if (c1e_mask != NULL)
 543                 cpumask_clear_cpu(cpu, c1e_mask);
 544 }
 545
 546 /*
 547  * C1E aware idle routine. We check for C1E active in the interrupt
 548  * pending message MSR. If we detect C1E, then we handle it the same
 549  * way as C3 power states (local apic timer and TSC stop)
 550  */
 551 static void c1e_idle(void)
 552 {
 553         if (need_resched())
 554                 return;
 555
 556         if (!c1e_detected) {
 557                 u32 lo, hi;
 558
 559                 rdmsr(MSR_K8_INT_PENDING_MSG, lo, hi);
 560                 if (lo & K8_INTP_C1E_ACTIVE_MASK) {
 561                         c1e_detected = 1;
 562                         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC))
 563                                 mark_tsc_unstable("TSC halt in AMD C1E");
 564                         printk(KERN_INFO "System has AMD C1E enabled\n");
 565                         set_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_AMDC1E);
 566                 }
 567         }
 568
 569         if (c1e_detected) {
 570                 int cpu = smp_processor_id();
 571
 572                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, c1e_mask)) {
 573                         cpumask_set_cpu(cpu, c1e_mask);
 574                         /*
 575                          * Force broadcast so ACPI can not interfere.
 576                          */
 577                         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_FORCE,
 578                                            &cpu);
 579                         printk(KERN_INFO "Switch to broadcast mode on CPU%d\n",
 580                                cpu);
 581                 }
 582                 clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_ENTER, &cpu);
 583
 584                 default_idle();
 585
 586                 /*
 587                  * The switch back from broadcast mode needs to be
 588                  * called with interrupts disabled.
 589                  */
 590                  local_irq_disable();
 591                  clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_EXIT, &cpu);
 592                  local_irq_enable();
 593         } else
 594                 default_idle();
 595 }
 596
 597 void __cpuinit select_idle_routine(const struct cpuinfo_x86 *c)
 598 {
 599 #ifdef CONFIG_SMP
 600         if (pm_idle == poll_idle && smp_num_siblings > 1) {
 601                 printk_once(KERN_WARNING "WARNING: polling idle and HT enabled,"
 602                         " performance may degrade.\n");
 603         }
 604 #endif
 605         if (pm_idle)
 606                 return;
 607
 608         if (cpu_has(c, X86_FEATURE_MWAIT) && mwait_usable(c)) {
 609                 /*
 610                  * One CPU supports mwait => All CPUs supports mwait
 611                  */
 612                 printk(KERN_INFO "using mwait in idle threads.\n");
 613                 pm_idle = mwait_idle;
 614         } else if (check_c1e_idle(c)) {
 615                 printk(KERN_INFO "using C1E aware idle routine\n");
 616                 pm_idle = c1e_idle;
 617         } else
 618                 pm_idle = default_idle;
 619 }
 620
 621 void __init init_c1e_mask(void)
 622 {
 623         /* If we're using c1e_idle, we need to allocate c1e_mask. */
 624         if (pm_idle == c1e_idle)
 625                 zalloc_cpumask_var(&c1e_mask, GFP_KERNEL);
 626 }
 627
 628 static int __init idle_setup(char *str)
 629 {
 630         if (!str)
 631                 return -EINVAL;
 632
 633         if (!strcmp(str, "poll")) {
 634                 printk("using polling idle threads.\n");
 635                 pm_idle = poll_idle;
 636         } else if (!strcmp(str, "mwait"))
 637                 force_mwait = 1;
 638         else if (!strcmp(str, "halt")) {
 639                 /*
 640                  * When the boot option of idle=halt is added, halt is
 641                  * forced to be used for CPU idle. In such case CPU C2/C3
 642                  * won't be used again.
 643                  * To continue to load the CPU idle driver, don't touch
 644                  * the boot_option_idle_override.
 645                  */
 646                 pm_idle = default_idle;
 647                 idle_halt = 1;
 648                 return 0;
 649         } else if (!strcmp(str, "nomwait")) {
 650                 /*
 651                  * If the boot option of "idle=nomwait" is added,
 652                  * it means that mwait will be disabled for CPU C2/C3
 653                  * states. In such case it won't touch the variable
 654                  * of boot_option_idle_override.
 655                  */
 656                 idle_nomwait = 1;
 657                 return 0;
 658         } else
 659                 return -1;
 660
 661         boot_option_idle_override = 1;
 662         return 0;
 663 }
 664 early_param("idle", idle_setup);
 665
 666 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
 667 {
 668         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
 669                 sp -= get_random_int() % 8192;
 670         return sp & ~0xf;
 671 }
 672
 673 unsigned long arch_randomize_brk(struct mm_struct *mm)
 674 {
 675         unsigned long range_end = mm->brk + 0x02000000;
 676         return randomize_range(mm->brk, range_end, 0) ? : mm->brk;
 677 }
 678