Merge branch 'x86-cpu-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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/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 EXPORT_SYMBOL_GPL(task_xstate_cachep);
32
33 int arch_dup_task_struct(struct task_struct *dst, struct task_struct *src)
34 {
35         int ret;
36
37         *dst = *src;
38         if (fpu_allocated(&src->thread.fpu)) {
39                 memset(&dst->thread.fpu, 0, sizeof(dst->thread.fpu));
40                 ret = fpu_alloc(&dst->thread.fpu);
41                 if (ret)
42                         return ret;
43                 fpu_copy(&dst->thread.fpu, &src->thread.fpu);
44         }
45         return 0;
46 }
47
48 void free_thread_xstate(struct task_struct *tsk)
49 {
50         fpu_free(&tsk->thread.fpu);
51 }
52
53 void free_thread_info(struct thread_info *ti)
54 {
55         free_thread_xstate(ti->task);
56         free_pages((unsigned long)ti, get_order(THREAD_SIZE));
57 }
58
59 void arch_task_cache_init(void)
60 {
61         task_xstate_cachep =
62                 kmem_cache_create("task_xstate", xstate_size,
63                                   __alignof__(union thread_xstate),
64                                   SLAB_PANIC | SLAB_NOTRACK, NULL);
65 }
66
67 /*
68  * Free current thread data structures etc..
69  */
70 void exit_thread(void)
71 {
72         struct task_struct *me = current;
73         struct thread_struct *t = &me->thread;
74         unsigned long *bp = t->io_bitmap_ptr;
75
76         if (bp) {
77                 struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, get_cpu());
78
79                 t->io_bitmap_ptr = NULL;
80                 clear_thread_flag(TIF_IO_BITMAP);
81                 /*
82                  * Careful, clear this in the TSS too:
83                  */
84                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, t->io_bitmap_max);
85                 t->io_bitmap_max = 0;
86                 put_cpu();
87                 kfree(bp);
88         }
89 }
90
91 void show_regs(struct pt_regs *regs)
92 {
93         show_registers(regs);
94         show_trace(NULL, regs, (unsigned long *)kernel_stack_pointer(regs),
95                    regs->bp);
96 }
97
98 void show_regs_common(void)
99 {
100         const char *board, *product;
101
102         board = dmi_get_system_info(DMI_BOARD_NAME);
103         if (!board)
104                 board = "";
105         product = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
106         if (!product)
107                 product = "";
108
109         printk(KERN_CONT "\n");
110         printk(KERN_DEFAULT "Pid: %d, comm: %.20s %s %s %.*s %s/%s\n",
111                 current->pid, current->comm, print_tainted(),
112                 init_utsname()->release,
113                 (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
114                 init_utsname()->version, board, product);
115 }
116
117 void flush_thread(void)
118 {
119         struct task_struct *tsk = current;
120
121         flush_ptrace_hw_breakpoint(tsk);
122         memset(tsk->thread.tls_array, 0, sizeof(tsk->thread.tls_array));
123         /*
124          * Forget coprocessor state..
125          */
126         tsk->fpu_counter = 0;
127         clear_fpu(tsk);
128         clear_used_math();
129 }
130
131 static void hard_disable_TSC(void)
132 {
133         write_cr4(read_cr4() | X86_CR4_TSD);
134 }
135
136 void disable_TSC(void)
137 {
138         preempt_disable();
139         if (!test_and_set_thread_flag(TIF_NOTSC))
140                 /*
141                  * Must flip the CPU state synchronously with
142                  * TIF_NOTSC in the current running context.
143                  */
144                 hard_disable_TSC();
145         preempt_enable();
146 }
147
148 static void hard_enable_TSC(void)
149 {
150         write_cr4(read_cr4() & ~X86_CR4_TSD);
151 }
152
153 static void enable_TSC(void)
154 {
155         preempt_disable();
156         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_NOTSC))
157                 /*
158                  * Must flip the CPU state synchronously with
159                  * TIF_NOTSC in the current running context.
160                  */
161                 hard_enable_TSC();
162         preempt_enable();
163 }
164
165 int get_tsc_mode(unsigned long adr)
166 {
167         unsigned int val;
168
169         if (test_thread_flag(TIF_NOTSC))
170                 val = PR_TSC_SIGSEGV;
171         else
172                 val = PR_TSC_ENABLE;
173
174         return put_user(val, (unsigned int __user *)adr);
175 }
176
177 int set_tsc_mode(unsigned int val)
178 {
179         if (val == PR_TSC_SIGSEGV)
180                 disable_TSC();
181         else if (val == PR_TSC_ENABLE)
182                 enable_TSC();
183         else
184                 return -EINVAL;
185
186         return 0;
187 }
188
189 void __switch_to_xtra(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p,
190                       struct tss_struct *tss)
191 {
192         struct thread_struct *prev, *next;
193
194         prev = &prev_p->thread;
195         next = &next_p->thread;
196
197         if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_BLOCKSTEP) ^
198             test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_BLOCKSTEP)) {
199                 unsigned long debugctl = get_debugctlmsr();
200
201                 debugctl &= ~DEBUGCTLMSR_BTF;
202                 if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_BLOCKSTEP))
203                         debugctl |= DEBUGCTLMSR_BTF;
204
205                 update_debugctlmsr(debugctl);
206         }
207
208         if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_NOTSC) ^
209             test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC)) {
210                 /* prev and next are different */
211                 if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC))
212                         hard_disable_TSC();
213                 else
214                         hard_enable_TSC();
215         }
216
217         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_IO_BITMAP)) {
218                 /*
219                  * Copy the relevant range of the IO bitmap.
220                  * Normally this is 128 bytes or less:
221                  */
222                 memcpy(tss->io_bitmap, next->io_bitmap_ptr,
223                        max(prev->io_bitmap_max, next->io_bitmap_max));
224         } else if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_IO_BITMAP)) {
225                 /*
226                  * Clear any possible leftover bits:
227                  */
228                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, prev->io_bitmap_max);
229         }
230         propagate_user_return_notify(prev_p, next_p);
231 }
232
233 int sys_fork(struct pt_regs *regs)
234 {
235         return do_fork(SIGCHLD, regs->sp, regs, 0, NULL, NULL);
236 }
237
238 /*
239  * This is trivial, and on the face of it looks like it
240  * could equally well be done in user mode.
241  *
242  * Not so, for quite unobvious reasons - register pressure.
243  * In user mode vfork() cannot have a stack frame, and if
244  * done by calling the "clone()" system call directly, you
245  * do not have enough call-clobbered registers to hold all
246  * the information you need.
247  */
248 int sys_vfork(struct pt_regs *regs)
249 {
250         return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs->sp, regs, 0,
251                        NULL, NULL);
252 }
253
254 long
255 sys_clone(unsigned long clone_flags, unsigned long newsp,
256           void __user *parent_tid, void __user *child_tid, struct pt_regs *regs)
257 {
258         if (!newsp)
259                 newsp = regs->sp;
260         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tid, child_tid);
261 }
262
263 /*
264  * This gets run with %si containing the
265  * function to call, and %di containing
266  * the "args".
267  */
268 extern void kernel_thread_helper(void);
269
270 /*
271  * Create a kernel thread
272  */
273 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
274 {
275         struct pt_regs regs;
276
277         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
278
279         regs.si = (unsigned long) fn;
280         regs.di = (unsigned long) arg;
281
282 #ifdef CONFIG_X86_32
283         regs.ds = __USER_DS;
284         regs.es = __USER_DS;
285         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
286         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
287 #else
288         regs.ss = __KERNEL_DS;
289 #endif
290
291         regs.orig_ax = -1;
292         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
293         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
294         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | 0x2;
295
296         /* Ok, create the new process.. */
297         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
298 }
299 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
300
301 /*
302  * sys_execve() executes a new program.
303  */
304 long sys_execve(char __user *name, char __user * __user *argv,
305                 char __user * __user *envp, struct pt_regs *regs)
306 {
307         long error;
308         char *filename;
309
310         filename = getname(name);
311         error = PTR_ERR(filename);
312         if (IS_ERR(filename))
313                 return error;
314         error = do_execve(filename, argv, envp, regs);
315
316 #ifdef CONFIG_X86_32
317         if (error == 0) {
318                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
319                 set_thread_flag(TIF_IRET);
320         }
321 #endif
322
323         putname(filename);
324         return error;
325 }
326
327 /*
328  * Idle related variables and functions
329  */
330 unsigned long boot_option_idle_override = 0;
331 EXPORT_SYMBOL(boot_option_idle_override);
332
333 /*
334  * Powermanagement idle function, if any..
335  */
336 void (*pm_idle)(void);
337 EXPORT_SYMBOL(pm_idle);
338
339 #ifdef CONFIG_X86_32
340 /*
341  * This halt magic was a workaround for ancient floppy DMA
342  * wreckage. It should be safe to remove.
343  */
344 static int hlt_counter;
345 void disable_hlt(void)
346 {
347         hlt_counter++;
348 }
349 EXPORT_SYMBOL(disable_hlt);
350
351 void enable_hlt(void)
352 {
353         hlt_counter--;
354 }
355 EXPORT_SYMBOL(enable_hlt);
356
357 static inline int hlt_use_halt(void)
358 {
359         return (!hlt_counter && boot_cpu_data.hlt_works_ok);
360 }
361 #else
362 static inline int hlt_use_halt(void)
363 {
364         return 1;
365 }
366 #endif
367
368 /*
369  * We use this if we don't have any better
370  * idle routine..
371  */
372 void default_idle(void)
373 {
374         if (hlt_use_halt()) {
375                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1, smp_processor_id());
376                 current_thread_info()->status &= ~TS_POLLING;
377                 /*
378                  * TS_POLLING-cleared state must be visible before we
379                  * test NEED_RESCHED:
380                  */
381                 smp_mb();
382
383                 if (!need_resched())
384                         safe_halt();    /* enables interrupts racelessly */
385                 else
386                         local_irq_enable();
387                 current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
388         } else {
389                 local_irq_enable();
390                 /* loop is done by the caller */
391                 cpu_relax();
392         }
393 }
394 #ifdef CONFIG_APM_MODULE
395 EXPORT_SYMBOL(default_idle);
396 #endif
397
398 void stop_this_cpu(void *dummy)
399 {
400         local_irq_disable();
401         /*
402          * Remove this CPU:
403          */
404         set_cpu_online(smp_processor_id(), false);
405         disable_local_APIC();
406
407         for (;;) {
408                 if (hlt_works(smp_processor_id()))
409                         halt();
410         }
411 }
412
413 static void do_nothing(void *unused)
414 {
415 }
416
417 /*
418  * cpu_idle_wait - Used to ensure that all the CPUs discard old value of
419  * pm_idle and update to new pm_idle value. Required while changing pm_idle
420  * handler on SMP systems.
421  *
422  * Caller must have changed pm_idle to the new value before the call. Old
423  * pm_idle value will not be used by any CPU after the return of this function.
424  */
425 void cpu_idle_wait(void)
426 {
427         smp_mb();
428         /* kick all the CPUs so that they exit out of pm_idle */
429         smp_call_function(do_nothing, NULL, 1);
430 }
431 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_idle_wait);
432
433 /*
434  * This uses new MONITOR/MWAIT instructions on P4 processors with PNI,
435  * which can obviate IPI to trigger checking of need_resched.
436  * We execute MONITOR against need_resched and enter optimized wait state
437  * through MWAIT. Whenever someone changes need_resched, we would be woken
438  * up from MWAIT (without an IPI).
439  *
440  * New with Core Duo processors, MWAIT can take some hints based on CPU
441  * capability.
442  */
443 void mwait_idle_with_hints(unsigned long ax, unsigned long cx)
444 {
445         trace_power_start(POWER_CSTATE, (ax>>4)+1, smp_processor_id());
446         if (!need_resched()) {
447                 if (cpu_has(&current_cpu_data, X86_FEATURE_CLFLUSH_MONITOR))
448                         clflush((void *)&current_thread_info()->flags);
449
450                 __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
451                 smp_mb();
452                 if (!need_resched())
453                         __mwait(ax, cx);
454         }
455 }
456
457 /* Default MONITOR/MWAIT with no hints, used for default C1 state */
458 static void mwait_idle(void)
459 {
460         if (!need_resched()) {
461                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1, smp_processor_id());
462                 if (cpu_has(&current_cpu_data, X86_FEATURE_CLFLUSH_MONITOR))
463                         clflush((void *)&current_thread_info()->flags);
464
465                 __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
466                 smp_mb();
467                 if (!need_resched())
468                         __sti_mwait(0, 0);
469                 else
470                         local_irq_enable();
471         } else
472                 local_irq_enable();
473 }
474
475 /*
476  * On SMP it's slightly faster (but much more power-consuming!)
477  * to poll the ->work.need_resched flag instead of waiting for the
478  * cross-CPU IPI to arrive. Use this option with caution.
479  */
480 static void poll_idle(void)
481 {
482         trace_power_start(POWER_CSTATE, 0, smp_processor_id());
483         local_irq_enable();
484         while (!need_resched())
485                 cpu_relax();
486         trace_power_end(0);
487 }
488
489 /*
490  * mwait selection logic:
491  *
492  * It depends on the CPU. For AMD CPUs that support MWAIT this is
493  * wrong. Family 0x10 and 0x11 CPUs will enter C1 on HLT. Powersavings
494  * then depend on a clock divisor and current Pstate of the core. If
495  * all cores of a processor are in halt state (C1) the processor can
496  * enter the C1E (C1 enhanced) state. If mwait is used this will never
497  * happen.
498  *
499  * idle=mwait overrides this decision and forces the usage of mwait.
500  */
501 static int __cpuinitdata force_mwait;
502
503 #define MWAIT_INFO                      0x05
504 #define MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO         0x01
505 #define MWAIT_EDX_C1                    0xf0
506
507 static int __cpuinit mwait_usable(const struct cpuinfo_x86 *c)
508 {
509         u32 eax, ebx, ecx, edx;
510
511         if (force_mwait)
512                 return 1;
513
514         if (c->cpuid_level < MWAIT_INFO)
515                 return 0;
516
517         cpuid(MWAIT_INFO, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
518         /* Check, whether EDX has extended info about MWAIT */
519         if (!(ecx & MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO))
520                 return 1;
521
522         /*
523          * edx enumeratios MONITOR/MWAIT extensions. Check, whether
524          * C1  supports MWAIT
525          */
526         return (edx & MWAIT_EDX_C1);
527 }
528
529 bool c1e_detected;
530 EXPORT_SYMBOL(c1e_detected);
531
532 static cpumask_var_t c1e_mask;
533
534 void c1e_remove_cpu(int cpu)
535 {
536         if (c1e_mask != NULL)
537                 cpumask_clear_cpu(cpu, c1e_mask);
538 }
539
540 /*
541  * C1E aware idle routine. We check for C1E active in the interrupt
542  * pending message MSR. If we detect C1E, then we handle it the same
543  * way as C3 power states (local apic timer and TSC stop)
544  */
545 static void c1e_idle(void)
546 {
547         if (need_resched())
548                 return;
549
550         if (!c1e_detected) {
551                 u32 lo, hi;
552
553                 rdmsr(MSR_K8_INT_PENDING_MSG, lo, hi);
554
555                 if (lo & K8_INTP_C1E_ACTIVE_MASK) {
556                         c1e_detected = true;
557                         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC))
558                                 mark_tsc_unstable("TSC halt in AMD C1E");
559                         printk(KERN_INFO "System has AMD C1E enabled\n");
560                 }
561         }
562
563         if (c1e_detected) {
564                 int cpu = smp_processor_id();
565
566                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, c1e_mask)) {
567                         cpumask_set_cpu(cpu, c1e_mask);
568                         /*
569                          * Force broadcast so ACPI can not interfere.
570                          */
571                         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_FORCE,
572                                            &cpu);
573                         printk(KERN_INFO "Switch to broadcast mode on CPU%d\n",
574                                cpu);
575                 }
576                 clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_ENTER, &cpu);
577
578                 default_idle();
579
580                 /*
581                  * The switch back from broadcast mode needs to be
582                  * called with interrupts disabled.
583                  */
584                  local_irq_disable();
585                  clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_EXIT, &cpu);
586                  local_irq_enable();
587         } else
588                 default_idle();
589 }
590
591 void __cpuinit select_idle_routine(const struct cpuinfo_x86 *c)
592 {
593 #ifdef CONFIG_SMP
594         if (pm_idle == poll_idle && smp_num_siblings > 1) {
595                 printk_once(KERN_WARNING "WARNING: polling idle and HT enabled,"
596                         " performance may degrade.\n");
597         }
598 #endif
599         if (pm_idle)
600                 return;
601
602         if (cpu_has(c, X86_FEATURE_MWAIT) && mwait_usable(c)) {
603                 /*
604                  * One CPU supports mwait => All CPUs supports mwait
605                  */
606                 printk(KERN_INFO "using mwait in idle threads.\n");
607                 pm_idle = mwait_idle;
608         } else if (cpu_has_amd_erratum(amd_erratum_400)) {
609                 /* E400: APIC timer interrupt does not wake up CPU from C1e */
610                 printk(KERN_INFO "using C1E aware idle routine\n");
611                 pm_idle = c1e_idle;
612         } else
613                 pm_idle = default_idle;
614 }
615
616 void __init init_c1e_mask(void)
617 {
618         /* If we're using c1e_idle, we need to allocate c1e_mask. */
619         if (pm_idle == c1e_idle)
620                 zalloc_cpumask_var(&c1e_mask, GFP_KERNEL);
621 }
622
623 static int __init idle_setup(char *str)
624 {
625         if (!str)
626                 return -EINVAL;
627
628         if (!strcmp(str, "poll")) {
629                 printk("using polling idle threads.\n");
630                 pm_idle = poll_idle;
631         } else if (!strcmp(str, "mwait"))
632                 force_mwait = 1;
633         else if (!strcmp(str, "halt")) {
634                 /*
635                  * When the boot option of idle=halt is added, halt is
636                  * forced to be used for CPU idle. In such case CPU C2/C3
637                  * won't be used again.
638                  * To continue to load the CPU idle driver, don't touch
639                  * the boot_option_idle_override.
640                  */
641                 pm_idle = default_idle;
642                 idle_halt = 1;
643                 return 0;
644         } else if (!strcmp(str, "nomwait")) {
645                 /*
646                  * If the boot option of "idle=nomwait" is added,
647                  * it means that mwait will be disabled for CPU C2/C3
648                  * states. In such case it won't touch the variable
649                  * of boot_option_idle_override.
650                  */
651                 idle_nomwait = 1;
652                 return 0;
653         } else
654                 return -1;
655
656         boot_option_idle_override = 1;
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