]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - arch/x86/kernel/process_32.c
x86: use regparm(3) for passed-in pt_regs pointer
[karo-tx-linux.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 <stdarg.h>
13
14 #include <linux/stackprotector.h>
15 #include <linux/cpu.h>
16 #include <linux/errno.h>
17 #include <linux/sched.h>
18 #include <linux/fs.h>
19 #include <linux/kernel.h>
20 #include <linux/mm.h>
21 #include <linux/elfcore.h>
22 #include <linux/smp.h>
23 #include <linux/stddef.h>
24 #include <linux/slab.h>
25 #include <linux/vmalloc.h>
26 #include <linux/user.h>
27 #include <linux/interrupt.h>
28 #include <linux/utsname.h>
29 #include <linux/delay.h>
30 #include <linux/reboot.h>
31 #include <linux/init.h>
32 #include <linux/mc146818rtc.h>
33 #include <linux/module.h>
34 #include <linux/kallsyms.h>
35 #include <linux/ptrace.h>
36 #include <linux/random.h>
37 #include <linux/personality.h>
38 #include <linux/tick.h>
39 #include <linux/percpu.h>
40 #include <linux/prctl.h>
41 #include <linux/dmi.h>
42 #include <linux/ftrace.h>
43 #include <linux/uaccess.h>
44 #include <linux/io.h>
45 #include <linux/kdebug.h>
46
47 #include <asm/pgtable.h>
48 #include <asm/system.h>
49 #include <asm/ldt.h>
50 #include <asm/processor.h>
51 #include <asm/i387.h>
52 #include <asm/desc.h>
53 #ifdef CONFIG_MATH_EMULATION
54 #include <asm/math_emu.h>
55 #endif
56
57 #include <linux/err.h>
58
59 #include <asm/tlbflush.h>
60 #include <asm/cpu.h>
61 #include <asm/idle.h>
62 #include <asm/syscalls.h>
63 #include <asm/ds.h>
64
65 asmlinkage void ret_from_fork(void) __asm__("ret_from_fork");
66
67 DEFINE_PER_CPU(struct task_struct *, current_task) = &init_task;
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(current_task);
69
70 /*
71  * Return saved PC of a blocked thread.
72  */
73 unsigned long thread_saved_pc(struct task_struct *tsk)
74 {
75         return ((unsigned long *)tsk->thread.sp)[3];
76 }
77
78 #ifndef CONFIG_SMP
79 static inline void play_dead(void)
80 {
81         BUG();
82 }
83 #endif
84
85 /*
86  * The idle thread. There's no useful work to be
87  * done, so just try to conserve power and have a
88  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
89  * somebody to say that they'd like to reschedule)
90  */
91 void cpu_idle(void)
92 {
93         int cpu = smp_processor_id();
94
95         /*
96          * If we're the non-boot CPU, nothing set the stack canary up
97          * for us.  CPU0 already has it initialized but no harm in
98          * doing it again.  This is a good place for updating it, as
99          * we wont ever return from this function (so the invalid
100          * canaries already on the stack wont ever trigger).
101          */
102         boot_init_stack_canary();
103
104         current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
105
106         /* endless idle loop with no priority at all */
107         while (1) {
108                 tick_nohz_stop_sched_tick(1);
109                 while (!need_resched()) {
110
111                         check_pgt_cache();
112                         rmb();
113
114                         if (rcu_pending(cpu))
115                                 rcu_check_callbacks(cpu, 0);
116
117                         if (cpu_is_offline(cpu))
118                                 play_dead();
119
120                         local_irq_disable();
121                         /* Don't trace irqs off for idle */
122                         stop_critical_timings();
123                         pm_idle();
124                         start_critical_timings();
125                 }
126                 tick_nohz_restart_sched_tick();
127                 preempt_enable_no_resched();
128                 schedule();
129                 preempt_disable();
130         }
131 }
132
133 void __show_regs(struct pt_regs *regs, int all)
134 {
135         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L;
136         unsigned long d0, d1, d2, d3, d6, d7;
137         unsigned long sp;
138         unsigned short ss, gs;
139         const char *board;
140
141         if (user_mode_vm(regs)) {
142                 sp = regs->sp;
143                 ss = regs->ss & 0xffff;
144                 gs = get_user_gs(regs);
145         } else {
146                 sp = (unsigned long) (&regs->sp);
147                 savesegment(ss, ss);
148                 savesegment(gs, gs);
149         }
150
151         printk("\n");
152
153         board = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
154         if (!board)
155                 board = "";
156         printk("Pid: %d, comm: %s %s (%s %.*s) %s\n",
157                         task_pid_nr(current), current->comm,
158                         print_tainted(), init_utsname()->release,
159                         (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
160                         init_utsname()->version, board);
161
162         printk("EIP: %04x:[<%08lx>] EFLAGS: %08lx CPU: %d\n",
163                         (u16)regs->cs, regs->ip, regs->flags,
164                         smp_processor_id());
165         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->ip);
166
167         printk("EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
168                 regs->ax, regs->bx, regs->cx, regs->dx);
169         printk("ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx ESP: %08lx\n",
170                 regs->si, regs->di, regs->bp, sp);
171         printk(" DS: %04x ES: %04x FS: %04x GS: %04x SS: %04x\n",
172                (u16)regs->ds, (u16)regs->es, (u16)regs->fs, gs, ss);
173
174         if (!all)
175                 return;
176
177         cr0 = read_cr0();
178         cr2 = read_cr2();
179         cr3 = read_cr3();
180         cr4 = read_cr4_safe();
181         printk("CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n",
182                         cr0, cr2, cr3, cr4);
183
184         get_debugreg(d0, 0);
185         get_debugreg(d1, 1);
186         get_debugreg(d2, 2);
187         get_debugreg(d3, 3);
188         printk("DR0: %08lx DR1: %08lx DR2: %08lx DR3: %08lx\n",
189                         d0, d1, d2, d3);
190
191         get_debugreg(d6, 6);
192         get_debugreg(d7, 7);
193         printk("DR6: %08lx DR7: %08lx\n",
194                         d6, d7);
195 }
196
197 void show_regs(struct pt_regs *regs)
198 {
199         __show_regs(regs, 1);
200         show_trace(NULL, regs, &regs->sp, regs->bp);
201 }
202
203 /*
204  * This gets run with %bx containing the
205  * function to call, and %dx containing
206  * the "args".
207  */
208 extern void kernel_thread_helper(void);
209
210 /*
211  * Create a kernel thread
212  */
213 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
214 {
215         struct pt_regs regs;
216
217         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
218
219         regs.bx = (unsigned long) fn;
220         regs.dx = (unsigned long) arg;
221
222         regs.ds = __USER_DS;
223         regs.es = __USER_DS;
224         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
225         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
226         regs.orig_ax = -1;
227         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
228         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
229         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_SF | X86_EFLAGS_PF | 0x2;
230
231         /* Ok, create the new process.. */
232         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
233 }
234 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
235
236 /*
237  * Free current thread data structures etc..
238  */
239 void exit_thread(void)
240 {
241         /* The process may have allocated an io port bitmap... nuke it. */
242         if (unlikely(test_thread_flag(TIF_IO_BITMAP))) {
243                 struct task_struct *tsk = current;
244                 struct thread_struct *t = &tsk->thread;
245                 int cpu = get_cpu();
246                 struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
247
248                 kfree(t->io_bitmap_ptr);
249                 t->io_bitmap_ptr = NULL;
250                 clear_thread_flag(TIF_IO_BITMAP);
251                 /*
252                  * Careful, clear this in the TSS too:
253                  */
254                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, tss->io_bitmap_max);
255                 t->io_bitmap_max = 0;
256                 tss->io_bitmap_owner = NULL;
257                 tss->io_bitmap_max = 0;
258                 tss->x86_tss.io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET;
259                 put_cpu();
260         }
261
262         ds_exit_thread(current);
263 }
264
265 void flush_thread(void)
266 {
267         struct task_struct *tsk = current;
268
269         tsk->thread.debugreg0 = 0;
270         tsk->thread.debugreg1 = 0;
271         tsk->thread.debugreg2 = 0;
272         tsk->thread.debugreg3 = 0;
273         tsk->thread.debugreg6 = 0;
274         tsk->thread.debugreg7 = 0;
275         memset(tsk->thread.tls_array, 0, sizeof(tsk->thread.tls_array));
276         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_DEBUG);
277         /*
278          * Forget coprocessor state..
279          */
280         tsk->fpu_counter = 0;
281         clear_fpu(tsk);
282         clear_used_math();
283 }
284
285 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
286 {
287         BUG_ON(dead_task->mm);
288         release_vm86_irqs(dead_task);
289 }
290
291 /*
292  * This gets called before we allocate a new thread and copy
293  * the current task into it.
294  */
295 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
296 {
297         unlazy_fpu(tsk);
298 }
299
300 int copy_thread(int nr, unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
301         unsigned long unused,
302         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
303 {
304         struct pt_regs *childregs;
305         struct task_struct *tsk;
306         int err;
307
308         childregs = task_pt_regs(p);
309         *childregs = *regs;
310         childregs->ax = 0;
311         childregs->sp = sp;
312
313         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
314         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
315
316         p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;
317
318         task_user_gs(p) = get_user_gs(regs);
319
320         tsk = current;
321         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IO_BITMAP))) {
322                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmemdup(tsk->thread.io_bitmap_ptr,
323                                                 IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
324                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
325                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
326                         return -ENOMEM;
327                 }
328                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
329         }
330
331         err = 0;
332
333         /*
334          * Set a new TLS for the child thread?
335          */
336         if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
337                 err = do_set_thread_area(p, -1,
338                         (struct user_desc __user *)childregs->si, 0);
339
340         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
341                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
342                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
343         }
344
345         ds_copy_thread(p, current);
346
347         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DEBUGCTLMSR);
348         p->thread.debugctlmsr = 0;
349
350         return err;
351 }
352
353 void
354 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
355 {
356         set_user_gs(regs, 0);
357         regs->fs                = 0;
358         set_fs(USER_DS);
359         regs->ds                = __USER_DS;
360         regs->es                = __USER_DS;
361         regs->ss                = __USER_DS;
362         regs->cs                = __USER_CS;
363         regs->ip                = new_ip;
364         regs->sp                = new_sp;
365         /*
366          * Free the old FP and other extended state
367          */
368         free_thread_xstate(current);
369 }
370 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
371
372 static void hard_disable_TSC(void)
373 {
374         write_cr4(read_cr4() | X86_CR4_TSD);
375 }
376
377 void disable_TSC(void)
378 {
379         preempt_disable();
380         if (!test_and_set_thread_flag(TIF_NOTSC))
381                 /*
382                  * Must flip the CPU state synchronously with
383                  * TIF_NOTSC in the current running context.
384                  */
385                 hard_disable_TSC();
386         preempt_enable();
387 }
388
389 static void hard_enable_TSC(void)
390 {
391         write_cr4(read_cr4() & ~X86_CR4_TSD);
392 }
393
394 static void enable_TSC(void)
395 {
396         preempt_disable();
397         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_NOTSC))
398                 /*
399                  * Must flip the CPU state synchronously with
400                  * TIF_NOTSC in the current running context.
401                  */
402                 hard_enable_TSC();
403         preempt_enable();
404 }
405
406 int get_tsc_mode(unsigned long adr)
407 {
408         unsigned int val;
409
410         if (test_thread_flag(TIF_NOTSC))
411                 val = PR_TSC_SIGSEGV;
412         else
413                 val = PR_TSC_ENABLE;
414
415         return put_user(val, (unsigned int __user *)adr);
416 }
417
418 int set_tsc_mode(unsigned int val)
419 {
420         if (val == PR_TSC_SIGSEGV)
421                 disable_TSC();
422         else if (val == PR_TSC_ENABLE)
423                 enable_TSC();
424         else
425                 return -EINVAL;
426
427         return 0;
428 }
429
430 static noinline void
431 __switch_to_xtra(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p,
432                  struct tss_struct *tss)
433 {
434         struct thread_struct *prev, *next;
435
436         prev = &prev_p->thread;
437         next = &next_p->thread;
438
439         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_DS_AREA_MSR) ||
440             test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_DS_AREA_MSR))
441                 ds_switch_to(prev_p, next_p);
442         else if (next->debugctlmsr != prev->debugctlmsr)
443                 update_debugctlmsr(next->debugctlmsr);
444
445         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_DEBUG)) {
446                 set_debugreg(next->debugreg0, 0);
447                 set_debugreg(next->debugreg1, 1);
448                 set_debugreg(next->debugreg2, 2);
449                 set_debugreg(next->debugreg3, 3);
450                 /* no 4 and 5 */
451                 set_debugreg(next->debugreg6, 6);
452                 set_debugreg(next->debugreg7, 7);
453         }
454
455         if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_NOTSC) ^
456             test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC)) {
457                 /* prev and next are different */
458                 if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC))
459                         hard_disable_TSC();
460                 else
461                         hard_enable_TSC();
462         }
463
464         if (!test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_IO_BITMAP)) {
465                 /*
466                  * Disable the bitmap via an invalid offset. We still cache
467                  * the previous bitmap owner and the IO bitmap contents:
468                  */
469                 tss->x86_tss.io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET;
470                 return;
471         }
472
473         if (likely(next == tss->io_bitmap_owner)) {
474                 /*
475                  * Previous owner of the bitmap (hence the bitmap content)
476                  * matches the next task, we dont have to do anything but
477                  * to set a valid offset in the TSS:
478                  */
479                 tss->x86_tss.io_bitmap_base = IO_BITMAP_OFFSET;
480                 return;
481         }
482         /*
483          * Lazy TSS's I/O bitmap copy. We set an invalid offset here
484          * and we let the task to get a GPF in case an I/O instruction
485          * is performed.  The handler of the GPF will verify that the
486          * faulting task has a valid I/O bitmap and, it true, does the
487          * real copy and restart the instruction.  This will save us
488          * redundant copies when the currently switched task does not
489          * perform any I/O during its timeslice.
490          */
491         tss->x86_tss.io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET_LAZY;
492 }
493
494 /*
495  *      switch_to(x,yn) should switch tasks from x to y.
496  *
497  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
498  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
499  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
500  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
501  * and UP become the same).
502  *
503  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
504  * reason for not using it any more becomes apparent when you
505  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
506  * valid (stale segment register values in particular). With the
507  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
508  * a reasonable manner.
509  *
510  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
511  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
512  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
513  * so the performance issues may eventually be a valid point.
514  * More important, however, is the fact that this allows us much
515  * more flexibility.
516  *
517  * The return value (in %ax) will be the "prev" task after
518  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
519  * for example.
520  */
521 __notrace_funcgraph struct task_struct *
522 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
523 {
524         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
525                                  *next = &next_p->thread;
526         int cpu = smp_processor_id();
527         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
528
529         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
530
531         __unlazy_fpu(prev_p);
532
533
534         /* we're going to use this soon, after a few expensive things */
535         if (next_p->fpu_counter > 5)
536                 prefetch(next->xstate);
537
538         /*
539          * Reload esp0.
540          */
541         load_sp0(tss, next);
542
543         /*
544          * Save away %gs. No need to save %fs, as it was saved on the
545          * stack on entry.  No need to save %es and %ds, as those are
546          * always kernel segments while inside the kernel.  Doing this
547          * before setting the new TLS descriptors avoids the situation
548          * where we temporarily have non-reloadable segments in %fs
549          * and %gs.  This could be an issue if the NMI handler ever
550          * used %fs or %gs (it does not today), or if the kernel is
551          * running inside of a hypervisor layer.
552          */
553         lazy_save_gs(prev->gs);
554
555         /*
556          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
557          */
558         load_TLS(next, cpu);
559
560         /*
561          * Restore IOPL if needed.  In normal use, the flags restore
562          * in the switch assembly will handle this.  But if the kernel
563          * is running virtualized at a non-zero CPL, the popf will
564          * not restore flags, so it must be done in a separate step.
565          */
566         if (get_kernel_rpl() && unlikely(prev->iopl != next->iopl))
567                 set_iopl_mask(next->iopl);
568
569         /*
570          * Now maybe handle debug registers and/or IO bitmaps
571          */
572         if (unlikely(task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV ||
573                      task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT))
574                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p, tss);
575
576         /*
577          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
578          * This must be done before restoring TLS segments so
579          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
580          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
581          * to date.
582          */
583         arch_leave_lazy_cpu_mode();
584
585         /* If the task has used fpu the last 5 timeslices, just do a full
586          * restore of the math state immediately to avoid the trap; the
587          * chances of needing FPU soon are obviously high now
588          *
589          * tsk_used_math() checks prevent calling math_state_restore(),
590          * which can sleep in the case of !tsk_used_math()
591          */
592         if (tsk_used_math(next_p) && next_p->fpu_counter > 5)
593                 math_state_restore();
594
595         /*
596          * Restore %gs if needed (which is common)
597          */
598         if (prev->gs | next->gs)
599                 lazy_load_gs(next->gs);
600
601         percpu_write(current_task, next_p);
602
603         return prev_p;
604 }
605
606 int sys_fork(struct pt_regs *regs)
607 {
608         return do_fork(SIGCHLD, regs->sp, regs, 0, NULL, NULL);
609 }
610
611 int sys_clone(struct pt_regs *regs)
612 {
613         unsigned long clone_flags;
614         unsigned long newsp;
615         int __user *parent_tidptr, *child_tidptr;
616
617         clone_flags = regs->bx;
618         newsp = regs->cx;
619         parent_tidptr = (int __user *)regs->dx;
620         child_tidptr = (int __user *)regs->di;
621         if (!newsp)
622                 newsp = regs->sp;
623         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tidptr, child_tidptr);
624 }
625
626 /*
627  * This is trivial, and on the face of it looks like it
628  * could equally well be done in user mode.
629  *
630  * Not so, for quite unobvious reasons - register pressure.
631  * In user mode vfork() cannot have a stack frame, and if
632  * done by calling the "clone()" system call directly, you
633  * do not have enough call-clobbered registers to hold all
634  * the information you need.
635  */
636 int sys_vfork(struct pt_regs *regs)
637 {
638         return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs->sp, regs, 0, NULL, NULL);
639 }
640
641 /*
642  * sys_execve() executes a new program.
643  */
644 int sys_execve(struct pt_regs *regs)
645 {
646         int error;
647         char *filename;
648
649         filename = getname((char __user *) regs->bx);
650         error = PTR_ERR(filename);
651         if (IS_ERR(filename))
652                 goto out;
653         error = do_execve(filename,
654                         (char __user * __user *) regs->cx,
655                         (char __user * __user *) regs->dx,
656                         regs);
657         if (error == 0) {
658                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
659                 set_thread_flag(TIF_IRET);
660         }
661         putname(filename);
662 out:
663         return error;
664 }
665
666 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
667 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
668
669 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
670 {
671         unsigned long bp, sp, ip;
672         unsigned long stack_page;
673         int count = 0;
674         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
675                 return 0;
676         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
677         sp = p->thread.sp;
678         if (!stack_page || sp < stack_page || sp > top_esp+stack_page)
679                 return 0;
680         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes bp last. */
681         bp = *(unsigned long *) sp;
682         do {
683                 if (bp < stack_page || bp > top_ebp+stack_page)
684                         return 0;
685                 ip = *(unsigned long *) (bp+4);
686                 if (!in_sched_functions(ip))
687                         return ip;
688                 bp = *(unsigned long *) bp;
689         } while (count++ < 16);
690         return 0;
691 }
692
693 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
694 {
695         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
696                 sp -= get_random_int() % 8192;
697         return sp & ~0xf;
698 }
699
700 unsigned long arch_randomize_brk(struct mm_struct *mm)
701 {
702         unsigned long range_end = mm->brk + 0x02000000;
703         return randomize_range(mm->brk, range_end, 0) ? : mm->brk;
704 }