Merge branch 'linus' into tracing/hw-breakpoints
[linux-2.6.git] / 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 #include <asm/debugreg.h>
62 #include <asm/hw_breakpoint.h>
63
64 asmlinkage void ret_from_fork(void) __asm__("ret_from_fork");
65
66 DEFINE_PER_CPU(struct task_struct *, current_task) = &init_task;
67 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(current_task);
68
69 /*
70  * Return saved PC of a blocked thread.
71  */
72 unsigned long thread_saved_pc(struct task_struct *tsk)
73 {
74         return ((unsigned long *)tsk->thread.sp)[3];
75 }
76
77 #ifndef CONFIG_SMP
78 static inline void play_dead(void)
79 {
80         BUG();
81 }
82 #endif
83
84 /*
85  * The idle thread. There's no useful work to be
86  * done, so just try to conserve power and have a
87  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
88  * somebody to say that they'd like to reschedule)
89  */
90 void cpu_idle(void)
91 {
92         int cpu = smp_processor_id();
93
94         /*
95          * If we're the non-boot CPU, nothing set the stack canary up
96          * for us.  CPU0 already has it initialized but no harm in
97          * doing it again.  This is a good place for updating it, as
98          * we wont ever return from this function (so the invalid
99          * canaries already on the stack wont ever trigger).
100          */
101         boot_init_stack_canary();
102
103         current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
104
105         /* endless idle loop with no priority at all */
106         while (1) {
107                 tick_nohz_stop_sched_tick(1);
108                 while (!need_resched()) {
109
110                         check_pgt_cache();
111                         rmb();
112
113                         if (cpu_is_offline(cpu))
114                                 play_dead();
115
116                         local_irq_disable();
117                         /* Don't trace irqs off for idle */
118                         stop_critical_timings();
119                         pm_idle();
120                         start_critical_timings();
121                 }
122                 tick_nohz_restart_sched_tick();
123                 preempt_enable_no_resched();
124                 schedule();
125                 preempt_disable();
126         }
127 }
128
129 void __show_regs(struct pt_regs *regs, int all)
130 {
131         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L;
132         unsigned long d0, d1, d2, d3, d6, d7;
133         unsigned long sp;
134         unsigned short ss, gs;
135         const char *board;
136
137         if (user_mode_vm(regs)) {
138                 sp = regs->sp;
139                 ss = regs->ss & 0xffff;
140                 gs = get_user_gs(regs);
141         } else {
142                 sp = (unsigned long) (&regs->sp);
143                 savesegment(ss, ss);
144                 savesegment(gs, gs);
145         }
146
147         printk("\n");
148
149         board = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
150         if (!board)
151                 board = "";
152         printk("Pid: %d, comm: %s %s (%s %.*s) %s\n",
153                         task_pid_nr(current), current->comm,
154                         print_tainted(), init_utsname()->release,
155                         (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
156                         init_utsname()->version, board);
157
158         printk("EIP: %04x:[<%08lx>] EFLAGS: %08lx CPU: %d\n",
159                         (u16)regs->cs, regs->ip, regs->flags,
160                         smp_processor_id());
161         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->ip);
162
163         printk("EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
164                 regs->ax, regs->bx, regs->cx, regs->dx);
165         printk("ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx ESP: %08lx\n",
166                 regs->si, regs->di, regs->bp, sp);
167         printk(" DS: %04x ES: %04x FS: %04x GS: %04x SS: %04x\n",
168                (u16)regs->ds, (u16)regs->es, (u16)regs->fs, gs, ss);
169
170         if (!all)
171                 return;
172
173         cr0 = read_cr0();
174         cr2 = read_cr2();
175         cr3 = read_cr3();
176         cr4 = read_cr4_safe();
177         printk("CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n",
178                         cr0, cr2, cr3, cr4);
179
180         get_debugreg(d0, 0);
181         get_debugreg(d1, 1);
182         get_debugreg(d2, 2);
183         get_debugreg(d3, 3);
184         printk("DR0: %08lx DR1: %08lx DR2: %08lx DR3: %08lx\n",
185                         d0, d1, d2, d3);
186
187         get_debugreg(d6, 6);
188         get_debugreg(d7, 7);
189         printk("DR6: %08lx DR7: %08lx\n",
190                         d6, d7);
191 }
192
193 void show_regs(struct pt_regs *regs)
194 {
195         __show_regs(regs, 1);
196         show_trace(NULL, regs, &regs->sp, regs->bp);
197 }
198
199 /*
200  * This gets run with %bx containing the
201  * function to call, and %dx containing
202  * the "args".
203  */
204 extern void kernel_thread_helper(void);
205
206 /*
207  * Create a kernel thread
208  */
209 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
210 {
211         struct pt_regs regs;
212
213         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
214
215         regs.bx = (unsigned long) fn;
216         regs.dx = (unsigned long) arg;
217
218         regs.ds = __USER_DS;
219         regs.es = __USER_DS;
220         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
221         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
222         regs.orig_ax = -1;
223         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
224         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
225         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_SF | X86_EFLAGS_PF | 0x2;
226
227         /* Ok, create the new process.. */
228         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
229 }
230 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
231
232 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
233 {
234         BUG_ON(dead_task->mm);
235         release_vm86_irqs(dead_task);
236 }
237
238 /*
239  * This gets called before we allocate a new thread and copy
240  * the current task into it.
241  */
242 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
243 {
244         unlazy_fpu(tsk);
245 }
246
247 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
248         unsigned long unused,
249         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
250 {
251         struct pt_regs *childregs;
252         struct task_struct *tsk;
253         int err;
254
255         childregs = task_pt_regs(p);
256         *childregs = *regs;
257         childregs->ax = 0;
258         childregs->sp = sp;
259
260         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
261         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
262
263         p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;
264
265         task_user_gs(p) = get_user_gs(regs);
266
267         p->thread.io_bitmap_ptr = NULL;
268         tsk = current;
269         err = -ENOMEM;
270         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_DEBUG)))
271                 if (copy_thread_hw_breakpoint(tsk, p, clone_flags))
272                         goto out;
273
274         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IO_BITMAP))) {
275                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmemdup(tsk->thread.io_bitmap_ptr,
276                                                 IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
277                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
278                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
279                         return -ENOMEM;
280                 }
281                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
282         }
283
284         err = 0;
285
286         /*
287          * Set a new TLS for the child thread?
288          */
289         if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
290                 err = do_set_thread_area(p, -1,
291                         (struct user_desc __user *)childregs->si, 0);
292
293 out:
294         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
295                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
296                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
297         }
298         if (err)
299                 flush_thread_hw_breakpoint(p);
300
301         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DS_AREA_MSR);
302         p->thread.ds_ctx = NULL;
303
304         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DEBUGCTLMSR);
305         p->thread.debugctlmsr = 0;
306
307         return err;
308 }
309
310 void
311 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
312 {
313         set_user_gs(regs, 0);
314         regs->fs                = 0;
315         set_fs(USER_DS);
316         regs->ds                = __USER_DS;
317         regs->es                = __USER_DS;
318         regs->ss                = __USER_DS;
319         regs->cs                = __USER_CS;
320         regs->ip                = new_ip;
321         regs->sp                = new_sp;
322         /*
323          * Free the old FP and other extended state
324          */
325         free_thread_xstate(current);
326 }
327 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
328
329
330 /*
331  *      switch_to(x,yn) should switch tasks from x to y.
332  *
333  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
334  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
335  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
336  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
337  * and UP become the same).
338  *
339  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
340  * reason for not using it any more becomes apparent when you
341  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
342  * valid (stale segment register values in particular). With the
343  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
344  * a reasonable manner.
345  *
346  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
347  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
348  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
349  * so the performance issues may eventually be a valid point.
350  * More important, however, is the fact that this allows us much
351  * more flexibility.
352  *
353  * The return value (in %ax) will be the "prev" task after
354  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
355  * for example.
356  */
357 __notrace_funcgraph struct task_struct *
358 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
359 {
360         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
361                                  *next = &next_p->thread;
362         int cpu = smp_processor_id();
363         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
364
365         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
366
367         __unlazy_fpu(prev_p);
368
369
370         /* we're going to use this soon, after a few expensive things */
371         if (next_p->fpu_counter > 5)
372                 prefetch(next->xstate);
373
374         /*
375          * Reload esp0.
376          */
377         load_sp0(tss, next);
378
379         /*
380          * Save away %gs. No need to save %fs, as it was saved on the
381          * stack on entry.  No need to save %es and %ds, as those are
382          * always kernel segments while inside the kernel.  Doing this
383          * before setting the new TLS descriptors avoids the situation
384          * where we temporarily have non-reloadable segments in %fs
385          * and %gs.  This could be an issue if the NMI handler ever
386          * used %fs or %gs (it does not today), or if the kernel is
387          * running inside of a hypervisor layer.
388          */
389         lazy_save_gs(prev->gs);
390
391         /*
392          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
393          */
394         load_TLS(next, cpu);
395
396         /*
397          * Restore IOPL if needed.  In normal use, the flags restore
398          * in the switch assembly will handle this.  But if the kernel
399          * is running virtualized at a non-zero CPL, the popf will
400          * not restore flags, so it must be done in a separate step.
401          */
402         if (get_kernel_rpl() && unlikely(prev->iopl != next->iopl))
403                 set_iopl_mask(next->iopl);
404
405         /*
406          * Now maybe handle debug registers and/or IO bitmaps
407          */
408         if (unlikely(task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV ||
409                      task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT))
410                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p, tss);
411
412         /*
413          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
414          * This must be done before restoring TLS segments so
415          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
416          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
417          * to date.
418          */
419         arch_end_context_switch(next_p);
420
421         /* If the task has used fpu the last 5 timeslices, just do a full
422          * restore of the math state immediately to avoid the trap; the
423          * chances of needing FPU soon are obviously high now
424          *
425          * tsk_used_math() checks prevent calling math_state_restore(),
426          * which can sleep in the case of !tsk_used_math()
427          */
428         if (tsk_used_math(next_p) && next_p->fpu_counter > 5)
429                 math_state_restore();
430
431         /*
432          * Restore %gs if needed (which is common)
433          */
434         if (prev->gs | next->gs)
435                 lazy_load_gs(next->gs);
436
437         percpu_write(current_task, next_p);
438         /*
439          * There's a problem with moving the arch_install_thread_hw_breakpoint()
440          * call before current is updated.  Suppose a kernel breakpoint is
441          * triggered in between the two, the hw-breakpoint handler will see that
442          * the 'current' task does not have TIF_DEBUG flag set and will think it
443          * is leftover from an old task (lazy switching) and will erase it. Then
444          * until the next context switch, no user-breakpoints will be installed.
445          *
446          * The real problem is that it's impossible to update both current and
447          * physical debug registers at the same instant, so there will always be
448          * a window in which they disagree and a breakpoint might get triggered.
449          * Since we use lazy switching, we are forced to assume that a
450          * disagreement means that current is correct and the exception is due
451          * to lazy debug register switching.
452          */
453         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_DEBUG)))
454                 arch_install_thread_hw_breakpoint(next_p);
455
456         return prev_p;
457 }
458
459 int sys_clone(struct pt_regs *regs)
460 {
461         unsigned long clone_flags;
462         unsigned long newsp;
463         int __user *parent_tidptr, *child_tidptr;
464
465         clone_flags = regs->bx;
466         newsp = regs->cx;
467         parent_tidptr = (int __user *)regs->dx;
468         child_tidptr = (int __user *)regs->di;
469         if (!newsp)
470                 newsp = regs->sp;
471         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tidptr, child_tidptr);
472 }
473
474 /*
475  * sys_execve() executes a new program.
476  */
477 int sys_execve(struct pt_regs *regs)
478 {
479         int error;
480         char *filename;
481
482         filename = getname((char __user *) regs->bx);
483         error = PTR_ERR(filename);
484         if (IS_ERR(filename))
485                 goto out;
486         error = do_execve(filename,
487                         (char __user * __user *) regs->cx,
488                         (char __user * __user *) regs->dx,
489                         regs);
490         if (error == 0) {
491                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
492                 set_thread_flag(TIF_IRET);
493         }
494         putname(filename);
495 out:
496         return error;
497 }
498
499 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
500 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
501
502 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
503 {
504         unsigned long bp, sp, ip;
505         unsigned long stack_page;
506         int count = 0;
507         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
508                 return 0;
509         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
510         sp = p->thread.sp;
511         if (!stack_page || sp < stack_page || sp > top_esp+stack_page)
512                 return 0;
513         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes bp last. */
514         bp = *(unsigned long *) sp;
515         do {
516                 if (bp < stack_page || bp > top_ebp+stack_page)
517                         return 0;
518                 ip = *(unsigned long *) (bp+4);
519                 if (!in_sched_functions(ip))
520                         return ip;
521                 bp = *(unsigned long *) bp;
522         } while (count++ < 16);
523         return 0;
524 }
525