ee32dee7a0a312e6f5a8e87a5340fddae9151451
[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/fpu-internal.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/debugreg.h>
61 #include <asm/nmi.h>
62
63 asmlinkage void ret_from_fork(void) __asm__("ret_from_fork");
64
65 /*
66  * Return saved PC of a blocked thread.
67  */
68 unsigned long thread_saved_pc(struct task_struct *tsk)
69 {
70         return ((unsigned long *)tsk->thread.sp)[3];
71 }
72
73 #ifndef CONFIG_SMP
74 static inline void play_dead(void)
75 {
76         BUG();
77 }
78 #endif
79
80 /*
81  * The idle thread. There's no useful work to be
82  * done, so just try to conserve power and have a
83  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
84  * somebody to say that they'd like to reschedule)
85  */
86 void cpu_idle(void)
87 {
88         int cpu = smp_processor_id();
89
90         /*
91          * If we're the non-boot CPU, nothing set the stack canary up
92          * for us.  CPU0 already has it initialized but no harm in
93          * doing it again.  This is a good place for updating it, as
94          * we wont ever return from this function (so the invalid
95          * canaries already on the stack wont ever trigger).
96          */
97         boot_init_stack_canary();
98
99         current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
100
101         /* endless idle loop with no priority at all */
102         while (1) {
103                 tick_nohz_idle_enter();
104                 rcu_idle_enter();
105                 while (!need_resched()) {
106
107                         check_pgt_cache();
108                         rmb();
109
110                         if (cpu_is_offline(cpu))
111                                 play_dead();
112
113                         local_touch_nmi();
114                         local_irq_disable();
115                         /* Don't trace irqs off for idle */
116                         stop_critical_timings();
117                         if (cpuidle_idle_call())
118                                 pm_idle();
119                         start_critical_timings();
120                 }
121                 rcu_idle_exit();
122                 tick_nohz_idle_exit();
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
136         if (user_mode_vm(regs)) {
137                 sp = regs->sp;
138                 ss = regs->ss & 0xffff;
139                 gs = get_user_gs(regs);
140         } else {
141                 sp = kernel_stack_pointer(regs);
142                 savesegment(ss, ss);
143                 savesegment(gs, gs);
144         }
145
146         show_regs_common();
147
148         printk(KERN_DEFAULT "EIP: %04x:[<%08lx>] EFLAGS: %08lx CPU: %d\n",
149                         (u16)regs->cs, regs->ip, regs->flags,
150                         smp_processor_id());
151         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->ip);
152
153         printk(KERN_DEFAULT "EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
154                 regs->ax, regs->bx, regs->cx, regs->dx);
155         printk(KERN_DEFAULT "ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx ESP: %08lx\n",
156                 regs->si, regs->di, regs->bp, sp);
157         printk(KERN_DEFAULT " DS: %04x ES: %04x FS: %04x GS: %04x SS: %04x\n",
158                (u16)regs->ds, (u16)regs->es, (u16)regs->fs, gs, ss);
159
160         if (!all)
161                 return;
162
163         cr0 = read_cr0();
164         cr2 = read_cr2();
165         cr3 = read_cr3();
166         cr4 = read_cr4_safe();
167         printk(KERN_DEFAULT "CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n",
168                         cr0, cr2, cr3, cr4);
169
170         get_debugreg(d0, 0);
171         get_debugreg(d1, 1);
172         get_debugreg(d2, 2);
173         get_debugreg(d3, 3);
174         printk(KERN_DEFAULT "DR0: %08lx DR1: %08lx DR2: %08lx DR3: %08lx\n",
175                         d0, d1, d2, d3);
176
177         get_debugreg(d6, 6);
178         get_debugreg(d7, 7);
179         printk(KERN_DEFAULT "DR6: %08lx DR7: %08lx\n",
180                         d6, d7);
181 }
182
183 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
184 {
185         BUG_ON(dead_task->mm);
186         release_vm86_irqs(dead_task);
187 }
188
189 /*
190  * This gets called before we allocate a new thread and copy
191  * the current task into it.
192  */
193 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
194 {
195         unlazy_fpu(tsk);
196 }
197
198 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
199         unsigned long unused,
200         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
201 {
202         struct pt_regs *childregs;
203         struct task_struct *tsk;
204         int err;
205
206         childregs = task_pt_regs(p);
207         *childregs = *regs;
208         childregs->ax = 0;
209         childregs->sp = sp;
210
211         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
212         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
213
214         p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;
215
216         task_user_gs(p) = get_user_gs(regs);
217
218         p->fpu_counter = 0;
219         p->thread.io_bitmap_ptr = NULL;
220         tsk = current;
221         err = -ENOMEM;
222
223         memset(p->thread.ptrace_bps, 0, sizeof(p->thread.ptrace_bps));
224
225         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IO_BITMAP))) {
226                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmemdup(tsk->thread.io_bitmap_ptr,
227                                                 IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
228                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
229                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
230                         return -ENOMEM;
231                 }
232                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
233         }
234
235         err = 0;
236
237         /*
238          * Set a new TLS for the child thread?
239          */
240         if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
241                 err = do_set_thread_area(p, -1,
242                         (struct user_desc __user *)childregs->si, 0);
243
244         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
245                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
246                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
247         }
248         return err;
249 }
250
251 void
252 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
253 {
254         set_user_gs(regs, 0);
255         regs->fs                = 0;
256         regs->ds                = __USER_DS;
257         regs->es                = __USER_DS;
258         regs->ss                = __USER_DS;
259         regs->cs                = __USER_CS;
260         regs->ip                = new_ip;
261         regs->sp                = new_sp;
262         /*
263          * Free the old FP and other extended state
264          */
265         free_thread_xstate(current);
266 }
267 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
268
269
270 /*
271  *      switch_to(x,y) should switch tasks from x to y.
272  *
273  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
274  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
275  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
276  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
277  * and UP become the same).
278  *
279  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
280  * reason for not using it any more becomes apparent when you
281  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
282  * valid (stale segment register values in particular). With the
283  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
284  * a reasonable manner.
285  *
286  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
287  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
288  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
289  * so the performance issues may eventually be a valid point.
290  * More important, however, is the fact that this allows us much
291  * more flexibility.
292  *
293  * The return value (in %ax) will be the "prev" task after
294  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
295  * for example.
296  */
297 __notrace_funcgraph struct task_struct *
298 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
299 {
300         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
301                                  *next = &next_p->thread;
302         int cpu = smp_processor_id();
303         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
304         fpu_switch_t fpu;
305
306         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
307
308         fpu = switch_fpu_prepare(prev_p, next_p, cpu);
309
310         /*
311          * Reload esp0.
312          */
313         load_sp0(tss, next);
314
315         /*
316          * Save away %gs. No need to save %fs, as it was saved on the
317          * stack on entry.  No need to save %es and %ds, as those are
318          * always kernel segments while inside the kernel.  Doing this
319          * before setting the new TLS descriptors avoids the situation
320          * where we temporarily have non-reloadable segments in %fs
321          * and %gs.  This could be an issue if the NMI handler ever
322          * used %fs or %gs (it does not today), or if the kernel is
323          * running inside of a hypervisor layer.
324          */
325         lazy_save_gs(prev->gs);
326
327         /*
328          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
329          */
330         load_TLS(next, cpu);
331
332         /*
333          * Restore IOPL if needed.  In normal use, the flags restore
334          * in the switch assembly will handle this.  But if the kernel
335          * is running virtualized at a non-zero CPL, the popf will
336          * not restore flags, so it must be done in a separate step.
337          */
338         if (get_kernel_rpl() && unlikely(prev->iopl != next->iopl))
339                 set_iopl_mask(next->iopl);
340
341         /*
342          * Now maybe handle debug registers and/or IO bitmaps
343          */
344         if (unlikely(task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV ||
345                      task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT))
346                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p, tss);
347
348         /*
349          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
350          * This must be done before restoring TLS segments so
351          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
352          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
353          * to date.
354          */
355         arch_end_context_switch(next_p);
356
357         /*
358          * Restore %gs if needed (which is common)
359          */
360         if (prev->gs | next->gs)
361                 lazy_load_gs(next->gs);
362
363         switch_fpu_finish(next_p, fpu);
364
365         percpu_write(current_task, next_p);
366
367         return prev_p;
368 }
369
370 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
371 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
372
373 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
374 {
375         unsigned long bp, sp, ip;
376         unsigned long stack_page;
377         int count = 0;
378         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
379                 return 0;
380         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
381         sp = p->thread.sp;
382         if (!stack_page || sp < stack_page || sp > top_esp+stack_page)
383                 return 0;
384         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes bp last. */
385         bp = *(unsigned long *) sp;
386         do {
387                 if (bp < stack_page || bp > top_ebp+stack_page)
388                         return 0;
389                 ip = *(unsigned long *) (bp+4);
390                 if (!in_sched_functions(ip))
391                         return ip;
392                 bp = *(unsigned long *) bp;
393         } while (count++ < 16);
394         return 0;
395 }
396