c38d84e01022d31b36b44e0fdae4c4536f19e3d5
[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/fpu-internal.h>
25 #include <asm/debugreg.h>
26
27 struct kmem_cache *task_xstate_cachep;
28 EXPORT_SYMBOL_GPL(task_xstate_cachep);
29
30 int arch_dup_task_struct(struct task_struct *dst, struct task_struct *src)
31 {
32         int ret;
33
34         *dst = *src;
35         if (fpu_allocated(&src->thread.fpu)) {
36                 memset(&dst->thread.fpu, 0, sizeof(dst->thread.fpu));
37                 ret = fpu_alloc(&dst->thread.fpu);
38                 if (ret)
39                         return ret;
40                 fpu_copy(&dst->thread.fpu, &src->thread.fpu);
41         }
42         return 0;
43 }
44
45 void free_thread_xstate(struct task_struct *tsk)
46 {
47         fpu_free(&tsk->thread.fpu);
48 }
49
50 void free_thread_info(struct thread_info *ti)
51 {
52         free_thread_xstate(ti->task);
53         free_pages((unsigned long)ti, THREAD_ORDER);
54 }
55
56 void arch_task_cache_init(void)
57 {
58         task_xstate_cachep =
59                 kmem_cache_create("task_xstate", xstate_size,
60                                   __alignof__(union thread_xstate),
61                                   SLAB_PANIC | SLAB_NOTRACK, NULL);
62 }
63
64 /*
65  * Free current thread data structures etc..
66  */
67 void exit_thread(void)
68 {
69         struct task_struct *me = current;
70         struct thread_struct *t = &me->thread;
71         unsigned long *bp = t->io_bitmap_ptr;
72
73         if (bp) {
74                 struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, get_cpu());
75
76                 t->io_bitmap_ptr = NULL;
77                 clear_thread_flag(TIF_IO_BITMAP);
78                 /*
79                  * Careful, clear this in the TSS too:
80                  */
81                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, t->io_bitmap_max);
82                 t->io_bitmap_max = 0;
83                 put_cpu();
84                 kfree(bp);
85         }
86 }
87
88 void show_regs(struct pt_regs *regs)
89 {
90         show_registers(regs);
91         show_trace(NULL, regs, (unsigned long *)kernel_stack_pointer(regs), 0);
92 }
93
94 void show_regs_common(void)
95 {
96         const char *vendor, *product, *board;
97
98         vendor = dmi_get_system_info(DMI_SYS_VENDOR);
99         if (!vendor)
100                 vendor = "";
101         product = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
102         if (!product)
103                 product = "";
104
105         /* Board Name is optional */
106         board = dmi_get_system_info(DMI_BOARD_NAME);
107
108         printk(KERN_CONT "\n");
109         printk(KERN_DEFAULT "Pid: %d, comm: %.20s %s %s %.*s",
110                 current->pid, current->comm, print_tainted(),
111                 init_utsname()->release,
112                 (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
113                 init_utsname()->version);
114         printk(KERN_CONT " %s %s", vendor, product);
115         if (board)
116                 printk(KERN_CONT "/%s", board);
117         printk(KERN_CONT "\n");
118 }
119
120 void flush_thread(void)
121 {
122         struct task_struct *tsk = current;
123
124         flush_ptrace_hw_breakpoint(tsk);
125         memset(tsk->thread.tls_array, 0, sizeof(tsk->thread.tls_array));
126         /*
127          * Forget coprocessor state..
128          */
129         tsk->fpu_counter = 0;
130         clear_fpu(tsk);
131         clear_used_math();
132 }
133
134 static void hard_disable_TSC(void)
135 {
136         write_cr4(read_cr4() | X86_CR4_TSD);
137 }
138
139 void disable_TSC(void)
140 {
141         preempt_disable();
142         if (!test_and_set_thread_flag(TIF_NOTSC))
143                 /*
144                  * Must flip the CPU state synchronously with
145                  * TIF_NOTSC in the current running context.
146                  */
147                 hard_disable_TSC();
148         preempt_enable();
149 }
150
151 static void hard_enable_TSC(void)
152 {
153         write_cr4(read_cr4() & ~X86_CR4_TSD);
154 }
155
156 static void enable_TSC(void)
157 {
158         preempt_disable();
159         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_NOTSC))
160                 /*
161                  * Must flip the CPU state synchronously with
162                  * TIF_NOTSC in the current running context.
163                  */
164                 hard_enable_TSC();
165         preempt_enable();
166 }
167
168 int get_tsc_mode(unsigned long adr)
169 {
170         unsigned int val;
171
172         if (test_thread_flag(TIF_NOTSC))
173                 val = PR_TSC_SIGSEGV;
174         else
175                 val = PR_TSC_ENABLE;
176
177         return put_user(val, (unsigned int __user *)adr);
178 }
179
180 int set_tsc_mode(unsigned int val)
181 {
182         if (val == PR_TSC_SIGSEGV)
183                 disable_TSC();
184         else if (val == PR_TSC_ENABLE)
185                 enable_TSC();
186         else
187                 return -EINVAL;
188
189         return 0;
190 }
191
192 void __switch_to_xtra(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p,
193                       struct tss_struct *tss)
194 {
195         struct thread_struct *prev, *next;
196
197         prev = &prev_p->thread;
198         next = &next_p->thread;
199
200         if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_BLOCKSTEP) ^
201             test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_BLOCKSTEP)) {
202                 unsigned long debugctl = get_debugctlmsr();
203
204                 debugctl &= ~DEBUGCTLMSR_BTF;
205                 if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_BLOCKSTEP))
206                         debugctl |= DEBUGCTLMSR_BTF;
207
208                 update_debugctlmsr(debugctl);
209         }
210
211         if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_NOTSC) ^
212             test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC)) {
213                 /* prev and next are different */
214                 if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC))
215                         hard_disable_TSC();
216                 else
217                         hard_enable_TSC();
218         }
219
220         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_IO_BITMAP)) {
221                 /*
222                  * Copy the relevant range of the IO bitmap.
223                  * Normally this is 128 bytes or less:
224                  */
225                 memcpy(tss->io_bitmap, next->io_bitmap_ptr,
226                        max(prev->io_bitmap_max, next->io_bitmap_max));
227         } else if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_IO_BITMAP)) {
228                 /*
229                  * Clear any possible leftover bits:
230                  */
231                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, prev->io_bitmap_max);
232         }
233         propagate_user_return_notify(prev_p, next_p);
234 }
235
236 int sys_fork(struct pt_regs *regs)
237 {
238         return do_fork(SIGCHLD, regs->sp, regs, 0, NULL, NULL);
239 }
240
241 /*
242  * This is trivial, and on the face of it looks like it
243  * could equally well be done in user mode.
244  *
245  * Not so, for quite unobvious reasons - register pressure.
246  * In user mode vfork() cannot have a stack frame, and if
247  * done by calling the "clone()" system call directly, you
248  * do not have enough call-clobbered registers to hold all
249  * the information you need.
250  */
251 int sys_vfork(struct pt_regs *regs)
252 {
253         return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs->sp, regs, 0,
254                        NULL, NULL);
255 }
256
257 long
258 sys_clone(unsigned long clone_flags, unsigned long newsp,
259           void __user *parent_tid, void __user *child_tid, struct pt_regs *regs)
260 {
261         if (!newsp)
262                 newsp = regs->sp;
263         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tid, child_tid);
264 }
265
266 /*
267  * This gets run with %si containing the
268  * function to call, and %di containing
269  * the "args".
270  */
271 extern void kernel_thread_helper(void);
272
273 /*
274  * Create a kernel thread
275  */
276 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
277 {
278         struct pt_regs regs;
279
280         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
281
282         regs.si = (unsigned long) fn;
283         regs.di = (unsigned long) arg;
284
285 #ifdef CONFIG_X86_32
286         regs.ds = __USER_DS;
287         regs.es = __USER_DS;
288         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
289         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
290 #else
291         regs.ss = __KERNEL_DS;
292 #endif
293
294         regs.orig_ax = -1;
295         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
296         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
297         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_BIT1;
298
299         /* Ok, create the new process.. */
300         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
301 }
302 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
303
304 /*
305  * sys_execve() executes a new program.
306  */
307 long sys_execve(const char __user *name,
308                 const char __user *const __user *argv,
309                 const char __user *const __user *envp, struct pt_regs *regs)
310 {
311         long error;
312         char *filename;
313
314         filename = getname(name);
315         error = PTR_ERR(filename);
316         if (IS_ERR(filename))
317                 return error;
318         error = do_execve(filename, argv, envp, regs);
319
320 #ifdef CONFIG_X86_32
321         if (error == 0) {
322                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
323                 set_thread_flag(TIF_IRET);
324         }
325 #endif
326
327         putname(filename);
328         return error;
329 }
330
331 /*
332  * Idle related variables and functions
333  */
334 unsigned long boot_option_idle_override = IDLE_NO_OVERRIDE;
335 EXPORT_SYMBOL(boot_option_idle_override);
336
337 /*
338  * Powermanagement idle function, if any..
339  */
340 void (*pm_idle)(void);
341 #ifdef CONFIG_APM_MODULE
342 EXPORT_SYMBOL(pm_idle);
343 #endif
344
345 #ifdef CONFIG_X86_32
346 /*
347  * This halt magic was a workaround for ancient floppy DMA
348  * wreckage. It should be safe to remove.
349  */
350 static int hlt_counter;
351 void disable_hlt(void)
352 {
353         hlt_counter++;
354 }
355 EXPORT_SYMBOL(disable_hlt);
356
357 void enable_hlt(void)
358 {
359         hlt_counter--;
360 }
361 EXPORT_SYMBOL(enable_hlt);
362
363 static inline int hlt_use_halt(void)
364 {
365         return (!hlt_counter && boot_cpu_data.hlt_works_ok);
366 }
367 #else
368 static inline int hlt_use_halt(void)
369 {
370         return 1;
371 }
372 #endif
373
374 /*
375  * We use this if we don't have any better
376  * idle routine..
377  */
378 void default_idle(void)
379 {
380         if (hlt_use_halt()) {
381                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1, smp_processor_id());
382                 trace_cpu_idle(1, smp_processor_id());
383                 current_thread_info()->status &= ~TS_POLLING;
384                 /*
385                  * TS_POLLING-cleared state must be visible before we
386                  * test NEED_RESCHED:
387                  */
388                 smp_mb();
389
390                 if (!need_resched())
391                         safe_halt();    /* enables interrupts racelessly */
392                 else
393                         local_irq_enable();
394                 current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
395                 trace_power_end(smp_processor_id());
396                 trace_cpu_idle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
397         } else {
398                 local_irq_enable();
399                 /* loop is done by the caller */
400                 cpu_relax();
401         }
402 }
403 #ifdef CONFIG_APM_MODULE
404 EXPORT_SYMBOL(default_idle);
405 #endif
406
407 bool set_pm_idle_to_default(void)
408 {
409         bool ret = !!pm_idle;
410
411         pm_idle = default_idle;
412
413         return ret;
414 }
415 void stop_this_cpu(void *dummy)
416 {
417         local_irq_disable();
418         /*
419          * Remove this CPU:
420          */
421         set_cpu_online(smp_processor_id(), false);
422         disable_local_APIC();
423
424         for (;;) {
425                 if (hlt_works(smp_processor_id()))
426                         halt();
427         }
428 }
429
430 static void do_nothing(void *unused)
431 {
432 }
433
434 /*
435  * cpu_idle_wait - Used to ensure that all the CPUs discard old value of
436  * pm_idle and update to new pm_idle value. Required while changing pm_idle
437  * handler on SMP systems.
438  *
439  * Caller must have changed pm_idle to the new value before the call. Old
440  * pm_idle value will not be used by any CPU after the return of this function.
441  */
442 void cpu_idle_wait(void)
443 {
444         smp_mb();
445         /* kick all the CPUs so that they exit out of pm_idle */
446         smp_call_function(do_nothing, NULL, 1);
447 }
448 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_idle_wait);
449
450 /* Default MONITOR/MWAIT with no hints, used for default C1 state */
451 static void mwait_idle(void)
452 {
453         if (!need_resched()) {
454                 trace_power_start(POWER_CSTATE, 1, smp_processor_id());
455                 trace_cpu_idle(1, smp_processor_id());
456                 if (this_cpu_has(X86_FEATURE_CLFLUSH_MONITOR))
457                         clflush((void *)&current_thread_info()->flags);
458
459                 __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
460                 smp_mb();
461                 if (!need_resched())
462                         __sti_mwait(0, 0);
463                 else
464                         local_irq_enable();
465                 trace_power_end(smp_processor_id());
466                 trace_cpu_idle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
467         } else
468                 local_irq_enable();
469 }
470
471 /*
472  * On SMP it's slightly faster (but much more power-consuming!)
473  * to poll the ->work.need_resched flag instead of waiting for the
474  * cross-CPU IPI to arrive. Use this option with caution.
475  */
476 static void poll_idle(void)
477 {
478         trace_power_start(POWER_CSTATE, 0, smp_processor_id());
479         trace_cpu_idle(0, smp_processor_id());
480         local_irq_enable();
481         while (!need_resched())
482                 cpu_relax();
483         trace_power_end(smp_processor_id());
484         trace_cpu_idle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
485 }
486
487 /*
488  * mwait selection logic:
489  *
490  * It depends on the CPU. For AMD CPUs that support MWAIT this is
491  * wrong. Family 0x10 and 0x11 CPUs will enter C1 on HLT. Powersavings
492  * then depend on a clock divisor and current Pstate of the core. If
493  * all cores of a processor are in halt state (C1) the processor can
494  * enter the C1E (C1 enhanced) state. If mwait is used this will never
495  * happen.
496  *
497  * idle=mwait overrides this decision and forces the usage of mwait.
498  */
499
500 #define MWAIT_INFO                      0x05
501 #define MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO         0x01
502 #define MWAIT_EDX_C1                    0xf0
503
504 int mwait_usable(const struct cpuinfo_x86 *c)
505 {
506         u32 eax, ebx, ecx, edx;
507
508         if (boot_option_idle_override == IDLE_FORCE_MWAIT)
509                 return 1;
510
511         if (c->cpuid_level < MWAIT_INFO)
512                 return 0;
513
514         cpuid(MWAIT_INFO, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
515         /* Check, whether EDX has extended info about MWAIT */
516         if (!(ecx & MWAIT_ECX_EXTENDED_INFO))
517                 return 1;
518
519         /*
520          * edx enumeratios MONITOR/MWAIT extensions. Check, whether
521          * C1  supports MWAIT
522          */
523         return (edx & MWAIT_EDX_C1);
524 }
525
526 bool amd_e400_c1e_detected;
527 EXPORT_SYMBOL(amd_e400_c1e_detected);
528
529 static cpumask_var_t amd_e400_c1e_mask;
530
531 void amd_e400_remove_cpu(int cpu)
532 {
533         if (amd_e400_c1e_mask != NULL)
534                 cpumask_clear_cpu(cpu, amd_e400_c1e_mask);
535 }
536
537 /*
538  * AMD Erratum 400 aware idle routine. We check for C1E active in the interrupt
539  * pending message MSR. If we detect C1E, then we handle it the same
540  * way as C3 power states (local apic timer and TSC stop)
541  */
542 static void amd_e400_idle(void)
543 {
544         if (need_resched())
545                 return;
546
547         if (!amd_e400_c1e_detected) {
548                 u32 lo, hi;
549
550                 rdmsr(MSR_K8_INT_PENDING_MSG, lo, hi);
551
552                 if (lo & K8_INTP_C1E_ACTIVE_MASK) {
553                         amd_e400_c1e_detected = true;
554                         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC))
555                                 mark_tsc_unstable("TSC halt in AMD C1E");
556                         printk(KERN_INFO "System has AMD C1E enabled\n");
557                 }
558         }
559
560         if (amd_e400_c1e_detected) {
561                 int cpu = smp_processor_id();
562
563                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, amd_e400_c1e_mask)) {
564                         cpumask_set_cpu(cpu, amd_e400_c1e_mask);
565                         /*
566                          * Force broadcast so ACPI can not interfere.
567                          */
568                         clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_FORCE,
569                                            &cpu);
570                         printk(KERN_INFO "Switch to broadcast mode on CPU%d\n",
571                                cpu);
572                 }
573                 clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_ENTER, &cpu);
574
575                 default_idle();
576
577                 /*
578                  * The switch back from broadcast mode needs to be
579                  * called with interrupts disabled.
580                  */
581                  local_irq_disable();
582                  clockevents_notify(CLOCK_EVT_NOTIFY_BROADCAST_EXIT, &cpu);
583                  local_irq_enable();
584         } else
585                 default_idle();
586 }
587
588 void __cpuinit select_idle_routine(const struct cpuinfo_x86 *c)
589 {
590 #ifdef CONFIG_SMP
591         if (pm_idle == poll_idle && smp_num_siblings > 1) {
592                 printk_once(KERN_WARNING "WARNING: polling idle and HT enabled,"
593                         " performance may degrade.\n");
594         }
595 #endif
596         if (pm_idle)
597                 return;
598
599         if (cpu_has(c, X86_FEATURE_MWAIT) && mwait_usable(c)) {
600                 /*
601                  * One CPU supports mwait => All CPUs supports mwait
602                  */
603                 printk(KERN_INFO "using mwait in idle threads.\n");
604                 pm_idle = mwait_idle;
605         } else if (cpu_has_amd_erratum(amd_erratum_400)) {
606                 /* E400: APIC timer interrupt does not wake up CPU from C1e */
607                 printk(KERN_INFO "using AMD E400 aware idle routine\n");
608                 pm_idle = amd_e400_idle;
609         } else
610                 pm_idle = default_idle;
611 }
612
613 void __init init_amd_e400_c1e_mask(void)
614 {
615         /* If we're using amd_e400_idle, we need to allocate amd_e400_c1e_mask. */
616         if (pm_idle == amd_e400_idle)
617                 zalloc_cpumask_var(&amd_e400_c1e_mask, GFP_KERNEL);
618 }
619
620 static int __init idle_setup(char *str)
621 {
622         if (!str)
623                 return -EINVAL;
624
625         if (!strcmp(str, "poll")) {
626                 printk("using polling idle threads.\n");
627                 pm_idle = poll_idle;
628                 boot_option_idle_override = IDLE_POLL;
629         } else if (!strcmp(str, "mwait")) {
630                 boot_option_idle_override = IDLE_FORCE_MWAIT;
631                 WARN_ONCE(1, "\"idle=mwait\" will be removed in 2012\n");
632         } else if (!strcmp(str, "halt")) {
633                 /*
634                  * When the boot option of idle=halt is added, halt is
635                  * forced to be used for CPU idle. In such case CPU C2/C3
636                  * won't be used again.
637                  * To continue to load the CPU idle driver, don't touch
638                  * the boot_option_idle_override.
639                  */
640                 pm_idle = default_idle;
641                 boot_option_idle_override = IDLE_HALT;
642         } else if (!strcmp(str, "nomwait")) {
643                 /*
644                  * If the boot option of "idle=nomwait" is added,
645                  * it means that mwait will be disabled for CPU C2/C3
646                  * states. In such case it won't touch the variable
647                  * of boot_option_idle_override.
648                  */
649                 boot_option_idle_override = IDLE_NOMWAIT;
650         } else
651                 return -1;
652
653         return 0;
654 }
655 early_param("idle", idle_setup);
656
657 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
658 {
659         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
660                 sp -= get_random_int() % 8192;
661         return sp & ~0xf;
662 }
663
664 unsigned long arch_randomize_brk(struct mm_struct *mm)
665 {
666         unsigned long range_end = mm->brk + 0x02000000;
667         return randomize_range(mm->brk, range_end, 0) ? : mm->brk;
668 }
669