15763af7bfe3b6202af28810c3aafbeaf14d2a0c
[linux-3.10.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, THREAD_ORDER);
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), 0);
91 }
92
93 void show_regs_common(void)
94 {
95         const char *vendor, *product, *board;
96
97         vendor = dmi_get_system_info(DMI_SYS_VENDOR);
98         if (!vendor)
99                 vendor = "";
100         product = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
101         if (!product)
102                 product = "";
103
104         /* Board Name is optional */
105         board = dmi_get_system_info(DMI_BOARD_NAME);
106
107         printk(KERN_CONT "\n");
108         printk(KERN_DEFAULT "Pid: %d, comm: %.20s %s %s %.*s",
109                 current->pid, current->comm, print_tainted(),
110                 init_utsname()->release,
111                 (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
112                 init_utsname()->version);
113         printk(KERN_CONT " %s %s", vendor, product);
114         if (board)
115                 printk(KERN_CONT "/%s", board);
116         printk(KERN_CONT "\n");
117 }
118
119 void flush_thread(void)
120 {
121         struct task_struct *tsk = current;
122
123         flush_ptrace_hw_breakpoint(tsk);
124         memset(tsk->thread.tls_array, 0, sizeof(tsk->thread.tls_array));
125         /*
126          * Forget coprocessor state..
127          */
128         tsk->fpu_counter = 0;
129         clear_fpu(tsk);
130         clear_used_math();
131 }
132
133 static void hard_disable_TSC(void)
134 {
135         write_cr4(read_cr4() | X86_CR4_TSD);
136 }
137
138 void disable_TSC(void)
139 {
140         preempt_disable();
141         if (!test_and_set_thread_flag(TIF_NOTSC))
142                 /*
143                  * Must flip the CPU state synchronously with
144                  * TIF_NOTSC in the current running context.
145                  */
146                 hard_disable_TSC();
147         preempt_enable();
148 }
149
150 static void hard_enable_TSC(void)
151 {
152         write_cr4(read_cr4() & ~X86_CR4_TSD);
153 }
154
155 static void enable_TSC(void)
156 {
157         preempt_disable();
158         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_NOTSC))
159                 /*
160                  * Must flip the CPU state synchronously with
161                  * TIF_NOTSC in the current running context.
162                  */
163                 hard_enable_TSC();
164         preempt_enable();
165 }
166
167 int get_tsc_mode(unsigned long adr)
168 {
169         unsigned int val;
170
171         if (test_thread_flag(TIF_NOTSC))
172                 val = PR_TSC_SIGSEGV;
173         else
174                 val = PR_TSC_ENABLE;
175
176         return put_user(val, (unsigned int __user *)adr);
177 }
178
179 int set_tsc_mode(unsigned int val)
180 {
181         if (val == PR_TSC_SIGSEGV)
182                 disable_TSC();
183         else if (val == PR_TSC_ENABLE)
184                 enable_TSC();
185         else
186                 return -EINVAL;
187
188         return 0;
189 }
190
191 void __switch_to_xtra(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p,
192                       struct tss_struct *tss)
193 {
194         struct thread_struct *prev, *next;
195
196         prev = &prev_p->thread;
197         next = &next_p->thread;
198
199         if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_BLOCKSTEP) ^
200             test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_BLOCKSTEP)) {
201                 unsigned long debugctl = get_debugctlmsr();
202
203                 debugctl &= ~DEBUGCTLMSR_BTF;
204                 if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_BLOCKSTEP))
205                         debugctl |= DEBUGCTLMSR_BTF;
206
207                 update_debugctlmsr(debugctl);
208         }
209
210         if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_NOTSC) ^
211             test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC)) {
212                 /* prev and next are different */
213                 if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC))
214                         hard_disable_TSC();
215                 else
216                         hard_enable_TSC();
217         }
218
219         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_IO_BITMAP)) {
220                 /*
221                  * Copy the relevant range of the IO bitmap.
222                  * Normally this is 128 bytes or less:
223                  */
224                 memcpy(tss->io_bitmap, next->io_bitmap_ptr,
225                        max(prev->io_bitmap_max, next->io_bitmap_max));
226         } else if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_IO_BITMAP)) {
227                 /*
228                  * Clear any possible leftover bits:
229                  */
230                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, prev->io_bitmap_max);
231         }
232         propagate_user_return_notify(prev_p, next_p);
233 }
234
235 int sys_fork(struct pt_regs *regs)
236 {
237         return do_fork(SIGCHLD, regs->sp, regs, 0, NULL, NULL);
238 }
239
240 /*
241  * This is trivial, and on the face of it looks like it
242  * could equally well be done in user mode.
243  *
244  * Not so, for quite unobvious reasons - register pressure.
245  * In user mode vfork() cannot have a stack frame, and if
246  * done by calling the "clone()" system call directly, you
247  * do not have enough call-clobbered registers to hold all
248  * the information you need.
249  */
250 int sys_vfork(struct pt_regs *regs)
251 {
252         return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs->sp, regs, 0,
253                        NULL, NULL);
254 }
255
256 long
257 sys_clone(unsigned long clone_flags, unsigned long newsp,
258           void __user *parent_tid, void __user *child_tid, struct pt_regs *regs)
259 {
260         if (!newsp)
261                 newsp = regs->sp;
262         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tid, child_tid);
263 }
264
265 /*
266  * This gets run with %si containing the
267  * function to call, and %di containing
268  * the "args".
269  */
270 extern void kernel_thread_helper(void);
271
272 /*
273  * Create a kernel thread
274  */
275 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
276 {
277         struct pt_regs regs;
278
279         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
280
281         regs.si = (unsigned long) fn;
282         regs.di = (unsigned long) arg;
283
284 #ifdef CONFIG_X86_32
285         regs.ds = __USER_DS;
286         regs.es = __USER_DS;
287         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
288         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
289 #else
290         regs.ss = __KERNEL_DS;
291 #endif
292
293         regs.orig_ax = -1;
294         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
295         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
296         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_BIT1;
297
298         /* Ok, create the new process.. */
299         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
300 }
301 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
302
303 /*
304  * sys_execve() executes a new program.
305  */
306 long sys_execve(const char __user *name,
307                 const char __user *const __user *argv,
308                 const char __user *const __user *envp, struct pt_regs *regs)
309 {
310         long error;
311         char *filename;
312
313         filename = getname(name);
314         error = PTR_ERR(filename);
315         if (IS_ERR(filename))
316                 return error;
317         error = do_execve(filename, argv, envp, regs);
318
319 #ifdef CONFIG_X86_32
320         if (error == 0) {
321                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
322                 set_thread_flag(TIF_IRET);
323         }
324 #endif
325
326         putname(filename);
327         return error;
328 }
329
330 /*
331  * Idle related variables and functions
332  */
333 unsigned long boot_option_idle_override = IDLE_NO_OVERRIDE;
334 EXPORT_SYMBOL(boot_option_idle_override);
335
336 /*
337  * Powermanagement idle function, if any..
338  */
339 void (*pm_idle)(void);
340 #ifdef CONFIG_APM_MODULE
341 EXPORT_SYMBOL(pm_idle);
342 #endif
343
344 #ifdef CONFIG_X86_32
345 /*
346  * This halt magic was a workaround for ancient floppy DMA
347  * wreckage. It should be safe to remove.
348  */
349 static int hlt_counter;
350 void disable_hlt(void)
351 {
352         hlt_counter++;
353 }
354 EXPORT_SYMBOL(disable_hlt);
355
356 void enable_hlt(void)
357 {
358         hlt_counter--;
359 }
360 EXPORT_SYMBOL(enable_hlt);
361
362 static inline int hlt_use_halt(void)
363 {
364         return (!hlt_counter && boot_cpu_data.hlt_works_ok);
365 }
366 #else
367 static inline int hlt_use_halt(void)
368 {
369         return 1;
370 }
371 #endif
372
373 /*
374  * We use this if we don't have any better
375  * idle routine..
376  */
377 void default_idle(void)
378 {
379         if (hlt_use_halt()) {
380                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1, smp_processor_id());
381                 trace_cpu_idle(1, smp_processor_id());
382                 current_thread_info()->status &= ~TS_POLLING;
383                 /*
384                  * TS_POLLING-cleared state must be visible before we
385                  * test NEED_RESCHED:
386                  */
387                 smp_mb();
388
389                 if (!need_resched())
390                         safe_halt();    /* enables interrupts racelessly */
391                 else
392                         local_irq_enable();
393                 current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
394                 trace_power_end(smp_processor_id());
395                 trace_cpu_idle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
396         } else {
397                 local_irq_enable();
398                 /* loop is done by the caller */
399                 cpu_relax();
400         }
401 }
402 #ifdef CONFIG_APM_MODULE
403 EXPORT_SYMBOL(default_idle);
404 #endif
405
406 bool set_pm_idle_to_default(void)
407 {
408         bool ret = !!pm_idle;
409
410         pm_idle = default_idle;
411
412         return ret;
413 }
414 void stop_this_cpu(void *dummy)
415 {
416         local_irq_disable();
417         /*
418          * Remove this CPU:
419          */
420         set_cpu_online(smp_processor_id(), false);
421         disable_local_APIC();
422
423         for (;;) {
424                 if (hlt_works(smp_processor_id()))
425                         halt();
426         }
427 }
428
429 static void do_nothing(void *unused)
430 {
431 }
432
433 /*
434  * cpu_idle_wait - Used to ensure that all the CPUs discard old value of
435  * pm_idle and update to new pm_idle value. Required while changing pm_idle
436  * handler on SMP systems.
437  *
438  * Caller must have changed pm_idle to the new value before the call. Old
439  * pm_idle value will not be used by any CPU after the return of this function.
440  */
441 void cpu_idle_wait(void)
442 {
443         smp_mb();
444         /* kick all the CPUs so that they exit out of pm_idle */
445         smp_call_function(do_nothing, NULL, 1);
446 }
447 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_idle_wait);
448
449 /* Default MONITOR/MWAIT with no hints, used for default C1 state */
450 static void mwait_idle(void)
451 {
452         if (!need_resched()) {
453                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1, smp_processor_id());
454                 trace_cpu_idle(1, smp_processor_id());
455                 if (this_cpu_has(X86_FEATURE_CLFLUSH_MONITOR))
456                         clflush((void *)&current_thread_info()->flags);
457
458                 __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
459                 smp_mb();
460                 if (!need_resched())
461                         __sti_mwait(0, 0);
462                 else
463                         local_irq_enable();
464                 trace_power_end(smp_processor_id());
465                 trace_cpu_idle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
466         } else
467                 local_irq_enable();
468 }
469
470 /*
471  * On SMP it's slightly faster (but much more power-consuming!)
472  * to poll the ->work.need_resched flag instead of waiting for the
473  * cross-CPU IPI to arrive. Use this option with caution.
474  */
475 static void poll_idle(void)
476 {
477         trace_power_start(POWER_CSTATE, 0, smp_processor_id());
478         trace_cpu_idle(0, smp_processor_id());
479         local_irq_enable();
480         while (!need_resched())
481                 cpu_relax();
482         trace_power_end(smp_processor_id());
483         trace_cpu_idle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
484 }
485
486 /*
487  * mwait selection logic:
488  *
489  * It depends on the CPU. For AMD CPUs that support MWAIT this is
490  * wrong. Family 0x10 and 0x11 CPUs will enter C1 on HLT. Powersavings
491  * then depend on a clock divisor and current Pstate of the core. If
492  * all cores of a processor are in halt state (C1) the processor can
493  * enter the C1E (C1 enhanced) state. If mwait is used this will never
494  * happen.
495  *
496  * idle=mwait overrides this decision and forces the usage of mwait.
497  */
498
499 #define MWAIT_INFO                      0x05
500 #define MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO         0x01
501 #define MWAIT_EDX_C1                    0xf0
502
503 int mwait_usable(const struct cpuinfo_x86 *c)
504 {
505         u32 eax, ebx, ecx, edx;
506
507         if (boot_option_idle_override == IDLE_FORCE_MWAIT)
508                 return 1;
509
510         if (c->cpuid_level < MWAIT_INFO)
511                 return 0;
512
513         cpuid(MWAIT_INFO, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
514         /* Check, whether EDX has extended info about MWAIT */
515         if (!(ecx & MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO))
516                 return 1;
517
518         /*
519          * edx enumeratios MONITOR/MWAIT extensions. Check, whether
520          * C1  supports MWAIT
521          */
522         return (edx & MWAIT_EDX_C1);
523 }
524
525 bool amd_e400_c1e_detected;
526 EXPORT_SYMBOL(amd_e400_c1e_detected);
527
528 static cpumask_var_t amd_e400_c1e_mask;
529
530 void amd_e400_remove_cpu(int cpu)
531 {
532         if (amd_e400_c1e_mask != NULL)
533                 cpumask_clear_cpu(cpu, amd_e400_c1e_mask);
534 }
535
536 /*
537  * AMD Erratum 400 aware idle routine. We check for C1E active in the interrupt
538  * pending message MSR. If we detect C1E, then we handle it the same
539  * way as C3 power states (local apic timer and TSC stop)
540  */
541 static void amd_e400_idle(void)
542 {
543         if (need_resched())
544                 return;
545
546         if (!amd_e400_c1e_detected) {
547                 u32 lo, hi;
548
549                 rdmsr(MSR_K8_INT_PENDING_MSG, lo, hi);
550
551                 if (lo & K8_INTP_C1E_ACTIVE_MASK) {
552                         amd_e400_c1e_detected = true;
553                         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC))
554                                 mark_tsc_unstable("TSC halt in AMD C1E");
555                         printk(KERN_INFO "System has AMD C1E enabled\n");
556                 }
557         }
558
559         if (amd_e400_c1e_detected) {
560                 int cpu = smp_processor_id();
561
562                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, amd_e400_c1e_mask)) {
563                         cpumask_set_cpu(cpu, amd_e400_c1e_mask);
564                         /*
565                          * Force broadcast so ACPI can not interfere.
566                          */
567                         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_FORCE,
568                                            &cpu);
569                         printk(KERN_INFO "Switch to broadcast mode on CPU%d\n",
570                                cpu);
571                 }
572                 clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_ENTER, &cpu);
573
574                 default_idle();
575
576                 /*
577                  * The switch back from broadcast mode needs to be
578                  * called with interrupts disabled.
579                  */
580                  local_irq_disable();
581                  clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_EXIT, &cpu);
582                  local_irq_enable();
583         } else
584                 default_idle();
585 }
586
587 void __cpuinit select_idle_routine(const struct cpuinfo_x86 *c)
588 {
589 #ifdef CONFIG_SMP
590         if (pm_idle == poll_idle && smp_num_siblings > 1) {
591                 printk_once(KERN_WARNING "WARNING: polling idle and HT enabled,"
592                         " performance may degrade.\n");
593         }
594 #endif
595         if (pm_idle)
596                 return;
597
598         if (cpu_has(c, X86_FEATURE_MWAIT) && mwait_usable(c)) {
599                 /*
600                  * One CPU supports mwait => All CPUs supports mwait
601                  */
602                 printk(KERN_INFO "using mwait in idle threads.\n");
603                 pm_idle = mwait_idle;
604         } else if (cpu_has_amd_erratum(amd_erratum_400)) {
605                 /* E400: APIC timer interrupt does not wake up CPU from C1e */
606                 printk(KERN_INFO "using AMD E400 aware idle routine\n");
607                 pm_idle = amd_e400_idle;
608         } else
609                 pm_idle = default_idle;
610 }
611
612 void __init init_amd_e400_c1e_mask(void)
613 {
614         /* If we're using amd_e400_idle, we need to allocate amd_e400_c1e_mask. */
615         if (pm_idle == amd_e400_idle)
616                 zalloc_cpumask_var(&amd_e400_c1e_mask, GFP_KERNEL);
617 }
618
619 static int __init idle_setup(char *str)
620 {
621         if (!str)
622                 return -EINVAL;
623
624         if (!strcmp(str, "poll")) {
625                 printk("using polling idle threads.\n");
626                 pm_idle = poll_idle;
627                 boot_option_idle_override = IDLE_POLL;
628         } else if (!strcmp(str, "mwait")) {
629                 boot_option_idle_override = IDLE_FORCE_MWAIT;
630                 WARN_ONCE(1, "\"idle=mwait\" will be removed in 2012\n");
631         } else if (!strcmp(str, "halt")) {
632                 /*
633                  * When the boot option of idle=halt is added, halt is
634                  * forced to be used for CPU idle. In such case CPU C2/C3
635                  * won't be used again.
636                  * To continue to load the CPU idle driver, don't touch
637                  * the boot_option_idle_override.
638                  */
639                 pm_idle = default_idle;
640                 boot_option_idle_override = IDLE_HALT;
641         } else if (!strcmp(str, "nomwait")) {
642                 /*
643                  * If the boot option of "idle=nomwait" is added,
644                  * it means that mwait will be disabled for CPU C2/C3
645                  * states. In such case it won't touch the variable
646                  * of boot_option_idle_override.
647                  */
648                 boot_option_idle_override = IDLE_NOMWAIT;
649         } else
650                 return -1;
651
652         return 0;
653 }
654 early_param("idle", idle_setup);
655
656 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
657 {
658         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
659                 sp -= get_random_int() % 8192;
660         return sp & ~0xf;
661 }
662
663 unsigned long arch_randomize_brk(struct mm_struct *mm)
664 {
665         unsigned long range_end = mm->brk + 0x02000000;
666         return randomize_range(mm->brk, range_end, 0) ? : mm->brk;
667 }
668