3c189e9accd38d352b65e23f39eeee3582613028
[linux-2.6.git] / 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/cpu.h>
18 #include <asm/system.h>
19 #include <asm/apic.h>
20 #include <asm/syscalls.h>
21 #include <asm/idle.h>
22 #include <asm/uaccess.h>
23 #include <asm/i387.h>
24 #include <asm/debugreg.h>
25
26 struct kmem_cache *task_xstate_cachep;
27 EXPORT_SYMBOL_GPL(task_xstate_cachep);
28
29 int arch_dup_task_struct(struct task_struct *dst, struct task_struct *src)
30 {
31         int ret;
32
33         *dst = *src;
34         if (fpu_allocated(&src->thread.fpu)) {
35                 memset(&dst->thread.fpu, 0, sizeof(dst->thread.fpu));
36                 ret = fpu_alloc(&dst->thread.fpu);
37                 if (ret)
38                         return ret;
39                 fpu_copy(&dst->thread.fpu, &src->thread.fpu);
40         }
41         return 0;
42 }
43
44 void free_thread_xstate(struct task_struct *tsk)
45 {
46         fpu_free(&tsk->thread.fpu);
47 }
48
49 void free_thread_info(struct thread_info *ti)
50 {
51         free_thread_xstate(ti->task);
52         free_pages((unsigned long)ti, get_order(THREAD_SIZE));
53 }
54
55 void arch_task_cache_init(void)
56 {
57         task_xstate_cachep =
58                 kmem_cache_create("task_xstate", xstate_size,
59                                   __alignof__(union thread_xstate),
60                                   SLAB_PANIC | SLAB_NOTRACK, NULL);
61 }
62
63 /*
64  * Free current thread data structures etc..
65  */
66 void exit_thread(void)
67 {
68         struct task_struct *me = current;
69         struct thread_struct *t = &me->thread;
70         unsigned long *bp = t->io_bitmap_ptr;
71
72         if (bp) {
73                 struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, get_cpu());
74
75                 t->io_bitmap_ptr = NULL;
76                 clear_thread_flag(TIF_IO_BITMAP);
77                 /*
78                  * Careful, clear this in the TSS too:
79                  */
80                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, t->io_bitmap_max);
81                 t->io_bitmap_max = 0;
82                 put_cpu();
83                 kfree(bp);
84         }
85 }
86
87 void show_regs(struct pt_regs *regs)
88 {
89         show_registers(regs);
90         show_trace(NULL, regs, (unsigned long *)kernel_stack_pointer(regs));
91 }
92
93 void show_regs_common(void)
94 {
95         const char *board, *product;
96
97         board = dmi_get_system_info(DMI_BOARD_NAME);
98         if (!board)
99                 board = "";
100         product = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
101         if (!product)
102                 product = "";
103
104         printk(KERN_CONT "\n");
105         printk(KERN_DEFAULT "Pid: %d, comm: %.20s %s %s %.*s %s/%s\n",
106                 current->pid, current->comm, print_tainted(),
107                 init_utsname()->release,
108                 (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
109                 init_utsname()->version, board, product);
110 }
111
112 void flush_thread(void)
113 {
114         struct task_struct *tsk = current;
115
116         flush_ptrace_hw_breakpoint(tsk);
117         memset(tsk->thread.tls_array, 0, sizeof(tsk->thread.tls_array));
118         /*
119          * Forget coprocessor state..
120          */
121         tsk->fpu_counter = 0;
122         clear_fpu(tsk);
123         clear_used_math();
124 }
125
126 static void hard_disable_TSC(void)
127 {
128         write_cr4(read_cr4() | X86_CR4_TSD);
129 }
130
131 void disable_TSC(void)
132 {
133         preempt_disable();
134         if (!test_and_set_thread_flag(TIF_NOTSC))
135                 /*
136                  * Must flip the CPU state synchronously with
137                  * TIF_NOTSC in the current running context.
138                  */
139                 hard_disable_TSC();
140         preempt_enable();
141 }
142
143 static void hard_enable_TSC(void)
144 {
145         write_cr4(read_cr4() & ~X86_CR4_TSD);
146 }
147
148 static void enable_TSC(void)
149 {
150         preempt_disable();
151         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_NOTSC))
152                 /*
153                  * Must flip the CPU state synchronously with
154                  * TIF_NOTSC in the current running context.
155                  */
156                 hard_enable_TSC();
157         preempt_enable();
158 }
159
160 int get_tsc_mode(unsigned long adr)
161 {
162         unsigned int val;
163
164         if (test_thread_flag(TIF_NOTSC))
165                 val = PR_TSC_SIGSEGV;
166         else
167                 val = PR_TSC_ENABLE;
168
169         return put_user(val, (unsigned int __user *)adr);
170 }
171
172 int set_tsc_mode(unsigned int val)
173 {
174         if (val == PR_TSC_SIGSEGV)
175                 disable_TSC();
176         else if (val == PR_TSC_ENABLE)
177                 enable_TSC();
178         else
179                 return -EINVAL;
180
181         return 0;
182 }
183
184 void __switch_to_xtra(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p,
185                       struct tss_struct *tss)
186 {
187         struct thread_struct *prev, *next;
188
189         prev = &prev_p->thread;
190         next = &next_p->thread;
191
192         if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_BLOCKSTEP) ^
193             test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_BLOCKSTEP)) {
194                 unsigned long debugctl = get_debugctlmsr();
195
196                 debugctl &= ~DEBUGCTLMSR_BTF;
197                 if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_BLOCKSTEP))
198                         debugctl |= DEBUGCTLMSR_BTF;
199
200                 update_debugctlmsr(debugctl);
201         }
202
203         if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_NOTSC) ^
204             test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC)) {
205                 /* prev and next are different */
206                 if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC))
207                         hard_disable_TSC();
208                 else
209                         hard_enable_TSC();
210         }
211
212         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_IO_BITMAP)) {
213                 /*
214                  * Copy the relevant range of the IO bitmap.
215                  * Normally this is 128 bytes or less:
216                  */
217                 memcpy(tss->io_bitmap, next->io_bitmap_ptr,
218                        max(prev->io_bitmap_max, next->io_bitmap_max));
219         } else if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_IO_BITMAP)) {
220                 /*
221                  * Clear any possible leftover bits:
222                  */
223                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, prev->io_bitmap_max);
224         }
225         propagate_user_return_notify(prev_p, next_p);
226 }
227
228 int sys_fork(struct pt_regs *regs)
229 {
230         return do_fork(SIGCHLD, regs->sp, regs, 0, NULL, NULL);
231 }
232
233 /*
234  * This is trivial, and on the face of it looks like it
235  * could equally well be done in user mode.
236  *
237  * Not so, for quite unobvious reasons - register pressure.
238  * In user mode vfork() cannot have a stack frame, and if
239  * done by calling the "clone()" system call directly, you
240  * do not have enough call-clobbered registers to hold all
241  * the information you need.
242  */
243 int sys_vfork(struct pt_regs *regs)
244 {
245         return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs->sp, regs, 0,
246                        NULL, NULL);
247 }
248
249 long
250 sys_clone(unsigned long clone_flags, unsigned long newsp,
251           void __user *parent_tid, void __user *child_tid, struct pt_regs *regs)
252 {
253         if (!newsp)
254                 newsp = regs->sp;
255         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tid, child_tid);
256 }
257
258 /*
259  * This gets run with %si containing the
260  * function to call, and %di containing
261  * the "args".
262  */
263 extern void kernel_thread_helper(void);
264
265 /*
266  * Create a kernel thread
267  */
268 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
269 {
270         struct pt_regs regs;
271
272         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
273
274         regs.si = (unsigned long) fn;
275         regs.di = (unsigned long) arg;
276
277 #ifdef CONFIG_X86_32
278         regs.ds = __USER_DS;
279         regs.es = __USER_DS;
280         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
281         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
282 #else
283         regs.ss = __KERNEL_DS;
284 #endif
285
286         regs.orig_ax = -1;
287         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
288         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
289         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | 0x2;
290
291         /* Ok, create the new process.. */
292         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
293 }
294 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
295
296 /*
297  * sys_execve() executes a new program.
298  */
299 long sys_execve(const char __user *name,
300                 const char __user *const __user *argv,
301                 const char __user *const __user *envp, struct pt_regs *regs)
302 {
303         long error;
304         char *filename;
305
306         filename = getname(name);
307         error = PTR_ERR(filename);
308         if (IS_ERR(filename))
309                 return error;
310         error = do_execve(filename, argv, envp, regs);
311
312 #ifdef CONFIG_X86_32
313         if (error == 0) {
314                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
315                 set_thread_flag(TIF_IRET);
316         }
317 #endif
318
319         putname(filename);
320         return error;
321 }
322
323 /*
324  * Idle related variables and functions
325  */
326 unsigned long boot_option_idle_override = IDLE_NO_OVERRIDE;
327 EXPORT_SYMBOL(boot_option_idle_override);
328
329 /*
330  * Powermanagement idle function, if any..
331  */
332 void (*pm_idle)(void);
333 EXPORT_SYMBOL(pm_idle);
334
335 #ifdef CONFIG_X86_32
336 /*
337  * This halt magic was a workaround for ancient floppy DMA
338  * wreckage. It should be safe to remove.
339  */
340 static int hlt_counter;
341 void disable_hlt(void)
342 {
343         hlt_counter++;
344 }
345 EXPORT_SYMBOL(disable_hlt);
346
347 void enable_hlt(void)
348 {
349         hlt_counter--;
350 }
351 EXPORT_SYMBOL(enable_hlt);
352
353 static inline int hlt_use_halt(void)
354 {
355         return (!hlt_counter && boot_cpu_data.hlt_works_ok);
356 }
357 #else
358 static inline int hlt_use_halt(void)
359 {
360         return 1;
361 }
362 #endif
363
364 /*
365  * We use this if we don't have any better
366  * idle routine..
367  */
368 void default_idle(void)
369 {
370         if (hlt_use_halt()) {
371                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1, smp_processor_id());
372                 trace_cpu_idle(1, smp_processor_id());
373                 current_thread_info()->status &= ~TS_POLLING;
374                 /*
375                  * TS_POLLING-cleared state must be visible before we
376                  * test NEED_RESCHED:
377                  */
378                 smp_mb();
379
380                 if (!need_resched())
381                         safe_halt();    /* enables interrupts racelessly */
382                 else
383                         local_irq_enable();
384                 current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
385                 trace_power_end(smp_processor_id());
386                 trace_cpu_idle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
387         } else {
388                 local_irq_enable();
389                 /* loop is done by the caller */
390                 cpu_relax();
391         }
392 }
393 #ifdef CONFIG_APM_MODULE
394 EXPORT_SYMBOL(default_idle);
395 #endif
396
397 void stop_this_cpu(void *dummy)
398 {
399         local_irq_disable();
400         /*
401          * Remove this CPU:
402          */
403         set_cpu_online(smp_processor_id(), false);
404         disable_local_APIC();
405
406         for (;;) {
407                 if (hlt_works(smp_processor_id()))
408                         halt();
409         }
410 }
411
412 static void do_nothing(void *unused)
413 {
414 }
415
416 /*
417  * cpu_idle_wait - Used to ensure that all the CPUs discard old value of
418  * pm_idle and update to new pm_idle value. Required while changing pm_idle
419  * handler on SMP systems.
420  *
421  * Caller must have changed pm_idle to the new value before the call. Old
422  * pm_idle value will not be used by any CPU after the return of this function.
423  */
424 void cpu_idle_wait(void)
425 {
426         smp_mb();
427         /* kick all the CPUs so that they exit out of pm_idle */
428         smp_call_function(do_nothing, NULL, 1);
429 }
430 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_idle_wait);
431
432 /*
433  * This uses new MONITOR/MWAIT instructions on P4 processors with PNI,
434  * which can obviate IPI to trigger checking of need_resched.
435  * We execute MONITOR against need_resched and enter optimized wait state
436  * through MWAIT. Whenever someone changes need_resched, we would be woken
437  * up from MWAIT (without an IPI).
438  *
439  * New with Core Duo processors, MWAIT can take some hints based on CPU
440  * capability.
441  */
442 void mwait_idle_with_hints(unsigned long ax, unsigned long cx)
443 {
444         if (!need_resched()) {
445                 if (cpu_has(__this_cpu_ptr(&cpu_info), X86_FEATURE_CLFLUSH_MONITOR))
446                         clflush((void *)&current_thread_info()->flags);
447
448                 __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
449                 smp_mb();
450                 if (!need_resched())
451                         __mwait(ax, cx);
452         }
453 }
454
455 /* Default MONITOR/MWAIT with no hints, used for default C1 state */
456 static void mwait_idle(void)
457 {
458         if (!need_resched()) {
459                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1, smp_processor_id());
460                 trace_cpu_idle(1, smp_processor_id());
461                 if (cpu_has(__this_cpu_ptr(&cpu_info), X86_FEATURE_CLFLUSH_MONITOR))
462                         clflush((void *)&current_thread_info()->flags);
463
464                 __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
465                 smp_mb();
466                 if (!need_resched())
467                         __sti_mwait(0, 0);
468                 else
469                         local_irq_enable();
470                 trace_power_end(smp_processor_id());
471                 trace_cpu_idle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
472         } else
473                 local_irq_enable();
474 }
475
476 /*
477  * On SMP it's slightly faster (but much more power-consuming!)
478  * to poll the ->work.need_resched flag instead of waiting for the
479  * cross-CPU IPI to arrive. Use this option with caution.
480  */
481 static void poll_idle(void)
482 {
483         trace_power_start(POWER_CSTATE, 0, smp_processor_id());
484         trace_cpu_idle(0, smp_processor_id());
485         local_irq_enable();
486         while (!need_resched())
487                 cpu_relax();
488         trace_power_end(smp_processor_id());
489         trace_cpu_idle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
490 }
491
492 /*
493  * mwait selection logic:
494  *
495  * It depends on the CPU. For AMD CPUs that support MWAIT this is
496  * wrong. Family 0x10 and 0x11 CPUs will enter C1 on HLT. Powersavings
497  * then depend on a clock divisor and current Pstate of the core. If
498  * all cores of a processor are in halt state (C1) the processor can
499  * enter the C1E (C1 enhanced) state. If mwait is used this will never
500  * happen.
501  *
502  * idle=mwait overrides this decision and forces the usage of mwait.
503  */
504
505 #define MWAIT_INFO                      0x05
506 #define MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO         0x01
507 #define MWAIT_EDX_C1                    0xf0
508
509 int mwait_usable(const struct cpuinfo_x86 *c)
510 {
511         u32 eax, ebx, ecx, edx;
512
513         if (boot_option_idle_override == IDLE_FORCE_MWAIT)
514                 return 1;
515
516         if (c->cpuid_level < MWAIT_INFO)
517                 return 0;
518
519         cpuid(MWAIT_INFO, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
520         /* Check, whether EDX has extended info about MWAIT */
521         if (!(ecx & MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO))
522                 return 1;
523
524         /*
525          * edx enumeratios MONITOR/MWAIT extensions. Check, whether
526          * C1  supports MWAIT
527          */
528         return (edx & MWAIT_EDX_C1);
529 }
530
531 bool c1e_detected;
532 EXPORT_SYMBOL(c1e_detected);
533
534 static cpumask_var_t c1e_mask;
535
536 void c1e_remove_cpu(int cpu)
537 {
538         if (c1e_mask != NULL)
539                 cpumask_clear_cpu(cpu, c1e_mask);
540 }
541
542 /*
543  * C1E aware idle routine. We check for C1E active in the interrupt
544  * pending message MSR. If we detect C1E, then we handle it the same
545  * way as C3 power states (local apic timer and TSC stop)
546  */
547 static void c1e_idle(void)
548 {
549         if (need_resched())
550                 return;
551
552         if (!c1e_detected) {
553                 u32 lo, hi;
554
555                 rdmsr(MSR_K8_INT_PENDING_MSG, lo, hi);
556
557                 if (lo & K8_INTP_C1E_ACTIVE_MASK) {
558                         c1e_detected = true;
559                         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC))
560                                 mark_tsc_unstable("TSC halt in AMD C1E");
561                         printk(KERN_INFO "System has AMD C1E enabled\n");
562                 }
563         }
564
565         if (c1e_detected) {
566                 int cpu = smp_processor_id();
567
568                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, c1e_mask)) {
569                         cpumask_set_cpu(cpu, c1e_mask);
570                         /*
571                          * Force broadcast so ACPI can not interfere.
572                          */
573                         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_FORCE,
574                                            &cpu);
575                         printk(KERN_INFO "Switch to broadcast mode on CPU%d\n",
576                                cpu);
577                 }
578                 clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_ENTER, &cpu);
579
580                 default_idle();
581
582                 /*
583                  * The switch back from broadcast mode needs to be
584                  * called with interrupts disabled.
585                  */
586                  local_irq_disable();
587                  clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_EXIT, &cpu);
588                  local_irq_enable();
589         } else
590                 default_idle();
591 }
592
593 void __cpuinit select_idle_routine(const struct cpuinfo_x86 *c)
594 {
595 #ifdef CONFIG_SMP
596         if (pm_idle == poll_idle && smp_num_siblings > 1) {
597                 printk_once(KERN_WARNING "WARNING: polling idle and HT enabled,"
598                         " performance may degrade.\n");
599         }
600 #endif
601         if (pm_idle)
602                 return;
603
604         if (cpu_has(c, X86_FEATURE_MWAIT) && mwait_usable(c)) {
605                 /*
606                  * One CPU supports mwait => All CPUs supports mwait
607                  */
608                 printk(KERN_INFO "using mwait in idle threads.\n");
609                 pm_idle = mwait_idle;
610         } else if (cpu_has_amd_erratum(amd_erratum_400)) {
611                 /* E400: APIC timer interrupt does not wake up CPU from C1e */
612                 printk(KERN_INFO "using C1E aware idle routine\n");
613                 pm_idle = c1e_idle;
614         } else
615                 pm_idle = default_idle;
616 }
617
618 void __init init_c1e_mask(void)
619 {
620         /* If we're using c1e_idle, we need to allocate c1e_mask. */
621         if (pm_idle == c1e_idle)
622                 zalloc_cpumask_var(&c1e_mask, GFP_KERNEL);
623 }
624
625 static int __init idle_setup(char *str)
626 {
627         if (!str)
628                 return -EINVAL;
629
630         if (!strcmp(str, "poll")) {
631                 printk("using polling idle threads.\n");
632                 pm_idle = poll_idle;
633                 boot_option_idle_override = IDLE_POLL;
634         } else if (!strcmp(str, "mwait")) {
635                 boot_option_idle_override = IDLE_FORCE_MWAIT;
636         } else if (!strcmp(str, "halt")) {
637                 /*
638                  * When the boot option of idle=halt is added, halt is
639                  * forced to be used for CPU idle. In such case CPU C2/C3
640                  * won't be used again.
641                  * To continue to load the CPU idle driver, don't touch
642                  * the boot_option_idle_override.
643                  */
644                 pm_idle = default_idle;
645                 boot_option_idle_override = IDLE_HALT;
646         } else if (!strcmp(str, "nomwait")) {
647                 /*
648                  * If the boot option of "idle=nomwait" is added,
649                  * it means that mwait will be disabled for CPU C2/C3
650                  * states. In such case it won't touch the variable
651                  * of boot_option_idle_override.
652                  */
653                 boot_option_idle_override = IDLE_NOMWAIT;
654         } else
655                 return -1;
656
657         return 0;
658 }
659 early_param("idle", idle_setup);
660
661 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
662 {
663         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
664                 sp -= get_random_int() % 8192;
665         return sp & ~0xf;
666 }
667
668 unsigned long arch_randomize_brk(struct mm_struct *mm)
669 {
670         unsigned long range_end = mm->brk + 0x02000000;
671         return randomize_range(mm->brk, range_end, 0) ? : mm->brk;
672 }
673