c08d1ff12b7c4087dd01ad6f2ba8ea5bcc8ba04a
[linux-3.10.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/delay.h>
27 #include <linux/reboot.h>
28 #include <linux/init.h>
29 #include <linux/mc146818rtc.h>
30 #include <linux/module.h>
31 #include <linux/kallsyms.h>
32 #include <linux/ptrace.h>
33 #include <linux/personality.h>
34 #include <linux/tick.h>
35 #include <linux/percpu.h>
36 #include <linux/prctl.h>
37 #include <linux/ftrace.h>
38 #include <linux/uaccess.h>
39 #include <linux/io.h>
40 #include <linux/kdebug.h>
41 #include <linux/cpuidle.h>
42
43 #include <asm/pgtable.h>
44 #include <asm/system.h>
45 #include <asm/ldt.h>
46 #include <asm/processor.h>
47 #include <asm/i387.h>
48 #include <asm/desc.h>
49 #ifdef CONFIG_MATH_EMULATION
50 #include <asm/math_emu.h>
51 #endif
52
53 #include <linux/err.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56 #include <asm/cpu.h>
57 #include <asm/idle.h>
58 #include <asm/syscalls.h>
59 #include <asm/debugreg.h>
60 #include <asm/nmi.h>
61
62 asmlinkage void ret_from_fork(void) __asm__("ret_from_fork");
63
64 /*
65  * Return saved PC of a blocked thread.
66  */
67 unsigned long thread_saved_pc(struct task_struct *tsk)
68 {
69         return ((unsigned long *)tsk->thread.sp)[3];
70 }
71
72 #ifndef CONFIG_SMP
73 static inline void play_dead(void)
74 {
75         BUG();
76 }
77 #endif
78
79 /*
80  * The idle thread. There's no useful work to be
81  * done, so just try to conserve power and have a
82  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
83  * somebody to say that they'd like to reschedule)
84  */
85 void cpu_idle(void)
86 {
87         int cpu = smp_processor_id();
88
89         /*
90          * If we're the non-boot CPU, nothing set the stack canary up
91          * for us.  CPU0 already has it initialized but no harm in
92          * doing it again.  This is a good place for updating it, as
93          * we wont ever return from this function (so the invalid
94          * canaries already on the stack wont ever trigger).
95          */
96         boot_init_stack_canary();
97
98         current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
99
100         /* endless idle loop with no priority at all */
101         while (1) {
102                 tick_nohz_idle_enter();
103                 rcu_idle_enter();
104                 while (!need_resched()) {
105
106                         check_pgt_cache();
107                         rmb();
108
109                         if (cpu_is_offline(cpu))
110                                 play_dead();
111
112                         local_touch_nmi();
113                         local_irq_disable();
114                         /* Don't trace irqs off for idle */
115                         stop_critical_timings();
116                         if (cpuidle_idle_call())
117                                 pm_idle();
118                         start_critical_timings();
119                 }
120                 rcu_idle_exit();
121                 tick_nohz_idle_exit();
122                 preempt_enable_no_resched();
123                 schedule();
124                 preempt_disable();
125         }
126 }
127
128 void __show_regs(struct pt_regs *regs, int all)
129 {
130         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L;
131         unsigned long d0, d1, d2, d3, d6, d7;
132         unsigned long sp;
133         unsigned short ss, gs;
134
135         if (user_mode_vm(regs)) {
136                 sp = regs->sp;
137                 ss = regs->ss & 0xffff;
138                 gs = get_user_gs(regs);
139         } else {
140                 sp = kernel_stack_pointer(regs);
141                 savesegment(ss, ss);
142                 savesegment(gs, gs);
143         }
144
145         show_regs_common();
146
147         printk(KERN_DEFAULT "EIP: %04x:[<%08lx>] EFLAGS: %08lx CPU: %d\n",
148                         (u16)regs->cs, regs->ip, regs->flags,
149                         smp_processor_id());
150         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->ip);
151
152         printk(KERN_DEFAULT "EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
153                 regs->ax, regs->bx, regs->cx, regs->dx);
154         printk(KERN_DEFAULT "ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx ESP: %08lx\n",
155                 regs->si, regs->di, regs->bp, sp);
156         printk(KERN_DEFAULT " DS: %04x ES: %04x FS: %04x GS: %04x SS: %04x\n",
157                (u16)regs->ds, (u16)regs->es, (u16)regs->fs, gs, ss);
158
159         if (!all)
160                 return;
161
162         cr0 = read_cr0();
163         cr2 = read_cr2();
164         cr3 = read_cr3();
165         cr4 = read_cr4_safe();
166         printk(KERN_DEFAULT "CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n",
167                         cr0, cr2, cr3, cr4);
168
169         get_debugreg(d0, 0);
170         get_debugreg(d1, 1);
171         get_debugreg(d2, 2);
172         get_debugreg(d3, 3);
173         printk(KERN_DEFAULT "DR0: %08lx DR1: %08lx DR2: %08lx DR3: %08lx\n",
174                         d0, d1, d2, d3);
175
176         get_debugreg(d6, 6);
177         get_debugreg(d7, 7);
178         printk(KERN_DEFAULT "DR6: %08lx DR7: %08lx\n",
179                         d6, d7);
180 }
181
182 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
183 {
184         BUG_ON(dead_task->mm);
185         release_vm86_irqs(dead_task);
186 }
187
188 /*
189  * This gets called before we allocate a new thread and copy
190  * the current task into it.
191  */
192 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
193 {
194         unlazy_fpu(tsk);
195 }
196
197 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
198         unsigned long unused,
199         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
200 {
201         struct pt_regs *childregs;
202         struct task_struct *tsk;
203         int err;
204
205         childregs = task_pt_regs(p);
206         *childregs = *regs;
207         childregs->ax = 0;
208         childregs->sp = sp;
209
210         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
211         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
212
213         p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;
214
215         task_user_gs(p) = get_user_gs(regs);
216
217         p->fpu_counter = 0;
218         p->thread.io_bitmap_ptr = NULL;
219         tsk = current;
220         err = -ENOMEM;
221
222         memset(p->thread.ptrace_bps, 0, sizeof(p->thread.ptrace_bps));
223
224         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IO_BITMAP))) {
225                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmemdup(tsk->thread.io_bitmap_ptr,
226                                                 IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
227                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
228                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
229                         return -ENOMEM;
230                 }
231                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
232         }
233
234         err = 0;
235
236         /*
237          * Set a new TLS for the child thread?
238          */
239         if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
240                 err = do_set_thread_area(p, -1,
241                         (struct user_desc __user *)childregs->si, 0);
242
243         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
244                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
245                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
246         }
247         return err;
248 }
249
250 void
251 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
252 {
253         set_user_gs(regs, 0);
254         regs->fs                = 0;
255         regs->ds                = __USER_DS;
256         regs->es                = __USER_DS;
257         regs->ss                = __USER_DS;
258         regs->cs                = __USER_CS;
259         regs->ip                = new_ip;
260         regs->sp                = new_sp;
261         /*
262          * Free the old FP and other extended state
263          */
264         free_thread_xstate(current);
265 }
266 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
267
268
269 /*
270  *      switch_to(x,y) should switch tasks from x to y.
271  *
272  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
273  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
274  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
275  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
276  * and UP become the same).
277  *
278  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
279  * reason for not using it any more becomes apparent when you
280  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
281  * valid (stale segment register values in particular). With the
282  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
283  * a reasonable manner.
284  *
285  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
286  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
287  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
288  * so the performance issues may eventually be a valid point.
289  * More important, however, is the fact that this allows us much
290  * more flexibility.
291  *
292  * The return value (in %ax) will be the "prev" task after
293  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
294  * for example.
295  */
296 __notrace_funcgraph struct task_struct *
297 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
298 {
299         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
300                                  *next = &next_p->thread;
301         int cpu = smp_processor_id();
302         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
303         fpu_switch_t fpu;
304
305         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
306
307         fpu = switch_fpu_prepare(prev_p, next_p, cpu);
308
309         /*
310          * Reload esp0.
311          */
312         load_sp0(tss, next);
313
314         /*
315          * Save away %gs. No need to save %fs, as it was saved on the
316          * stack on entry.  No need to save %es and %ds, as those are
317          * always kernel segments while inside the kernel.  Doing this
318          * before setting the new TLS descriptors avoids the situation
319          * where we temporarily have non-reloadable segments in %fs
320          * and %gs.  This could be an issue if the NMI handler ever
321          * used %fs or %gs (it does not today), or if the kernel is
322          * running inside of a hypervisor layer.
323          */
324         lazy_save_gs(prev->gs);
325
326         /*
327          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
328          */
329         load_TLS(next, cpu);
330
331         /*
332          * Restore IOPL if needed.  In normal use, the flags restore
333          * in the switch assembly will handle this.  But if the kernel
334          * is running virtualized at a non-zero CPL, the popf will
335          * not restore flags, so it must be done in a separate step.
336          */
337         if (get_kernel_rpl() && unlikely(prev->iopl != next->iopl))
338                 set_iopl_mask(next->iopl);
339
340         /*
341          * Now maybe handle debug registers and/or IO bitmaps
342          */
343         if (unlikely(task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV ||
344                      task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT))
345                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p, tss);
346
347         /*
348          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
349          * This must be done before restoring TLS segments so
350          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
351          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
352          * to date.
353          */
354         arch_end_context_switch(next_p);
355
356         /*
357          * Restore %gs if needed (which is common)
358          */
359         if (prev->gs | next->gs)
360                 lazy_load_gs(next->gs);
361
362         switch_fpu_finish(next_p, fpu);
363
364         percpu_write(current_task, next_p);
365
366         return prev_p;
367 }
368
369 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
370 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
371
372 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
373 {
374         unsigned long bp, sp, ip;
375         unsigned long stack_page;
376         int count = 0;
377         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
378                 return 0;
379         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
380         sp = p->thread.sp;
381         if (!stack_page || sp < stack_page || sp > top_esp+stack_page)
382                 return 0;
383         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes bp last. */
384         bp = *(unsigned long *) sp;
385         do {
386                 if (bp < stack_page || bp > top_ebp+stack_page)
387                         return 0;
388                 ip = *(unsigned long *) (bp+4);
389                 if (!in_sched_functions(ip))
390                         return ip;
391                 bp = *(unsigned long *) bp;
392         } while (count++ < 16);
393         return 0;
394 }
395