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                 schedule_preempt_disabled();
 124         }
 125 }
 126
 127 void __show_regs(struct pt_regs *regs, int all)
 128 {
 129         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L;
 130         unsigned long d0, d1, d2, d3, d6, d7;
 131         unsigned long sp;
 132         unsigned short ss, gs;
 133
 134         if (user_mode_vm(regs)) {
 135                 sp = regs->sp;
 136                 ss = regs->ss & 0xffff;
 137                 gs = get_user_gs(regs);
 138         } else {
 139                 sp = kernel_stack_pointer(regs);
 140                 savesegment(ss, ss);
 141                 savesegment(gs, gs);
 142         }
 143
 144         show_regs_common();
 145
 146         printk(KERN_DEFAULT "EIP: %04x:[<%08lx>] EFLAGS: %08lx CPU: %d\n",
 147                         (u16)regs->cs, regs->ip, regs->flags,
 148                         smp_processor_id());
 149         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->ip);
 150
 151         printk(KERN_DEFAULT "EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
 152                 regs->ax, regs->bx, regs->cx, regs->dx);
 153         printk(KERN_DEFAULT "ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx ESP: %08lx\n",
 154                 regs->si, regs->di, regs->bp, sp);
 155         printk(KERN_DEFAULT " DS: %04x ES: %04x FS: %04x GS: %04x SS: %04x\n",
 156                (u16)regs->ds, (u16)regs->es, (u16)regs->fs, gs, ss);
 157
 158         if (!all)
 159                 return;
 160
 161         cr0 = read_cr0();
 162         cr2 = read_cr2();
 163         cr3 = read_cr3();
 164         cr4 = read_cr4_safe();
 165         printk(KERN_DEFAULT "CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n",
 166                         cr0, cr2, cr3, cr4);
 167
 168         get_debugreg(d0, 0);
 169         get_debugreg(d1, 1);
 170         get_debugreg(d2, 2);
 171         get_debugreg(d3, 3);
 172         printk(KERN_DEFAULT "DR0: %08lx DR1: %08lx DR2: %08lx DR3: %08lx\n",
 173                         d0, d1, d2, d3);
 174
 175         get_debugreg(d6, 6);
 176         get_debugreg(d7, 7);
 177         printk(KERN_DEFAULT "DR6: %08lx DR7: %08lx\n",
 178                         d6, d7);
 179 }
 180
 181 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
 182 {
 183         BUG_ON(dead_task->mm);
 184         release_vm86_irqs(dead_task);
 185 }
 186
 187 /*
 188  * This gets called before we allocate a new thread and copy
 189  * the current task into it.
 190  */
 191 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
 192 {
 193         unlazy_fpu(tsk);
 194 }
 195
 196 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
 197         unsigned long unused,
 198         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
 199 {
 200         struct pt_regs *childregs;
 201         struct task_struct *tsk;
 202         int err;
 203
 204         childregs = task_pt_regs(p);
 205         *childregs = *regs;
 206         childregs->ax = 0;
 207         childregs->sp = sp;
 208
 209         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
 210         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
 211
 212         p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;
 213
 214         task_user_gs(p) = get_user_gs(regs);
 215
 216         p->fpu_counter = 0;
 217         p->thread.io_bitmap_ptr = NULL;
 218         tsk = current;
 219         err = -ENOMEM;
 220
 221         memset(p->thread.ptrace_bps, 0, sizeof(p->thread.ptrace_bps));
 222
 223         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IO_BITMAP))) {
 224                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmemdup(tsk->thread.io_bitmap_ptr,
 225                                                 IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
 226                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
 227                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
 228                         return -ENOMEM;
 229                 }
 230                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
 231         }
 232
 233         err = 0;
 234
 235         /*
 236          * Set a new TLS for the child thread?
 237          */
 238         if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
 239                 err = do_set_thread_area(p, -1,
 240                         (struct user_desc __user *)childregs->si, 0);
 241
 242         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
 243                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
 244                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
 245         }
 246         return err;
 247 }
 248
 249 void
 250 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
 251 {
 252         set_user_gs(regs, 0);
 253         regs->fs                = 0;
 254         regs->ds                = __USER_DS;
 255         regs->es                = __USER_DS;
 256         regs->ss                = __USER_DS;
 257         regs->cs                = __USER_CS;
 258         regs->ip                = new_ip;
 259         regs->sp                = new_sp;
 260         /*
 261          * Free the old FP and other extended state
 262          */
 263         free_thread_xstate(current);
 264 }
 265 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
 266
 267
 268 /*
 269  *      switch_to(x,y) should switch tasks from x to y.
 270  *
 271  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
 272  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
 273  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
 274  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
 275  * and UP become the same).
 276  *
 277  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
 278  * reason for not using it any more becomes apparent when you
 279  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
 280  * valid (stale segment register values in particular). With the
 281  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
 282  * a reasonable manner.
 283  *
 284  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
 285  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
 286  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
 287  * so the performance issues may eventually be a valid point.
 288  * More important, however, is the fact that this allows us much
 289  * more flexibility.
 290  *
 291  * The return value (in %ax) will be the "prev" task after
 292  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
 293  * for example.
 294  */
 295 __notrace_funcgraph struct task_struct *
 296 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
 297 {
 298         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
 299                                  *next = &next_p->thread;
 300         int cpu = smp_processor_id();
 301         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
 302         fpu_switch_t fpu;
 303
 304         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
 305
 306         fpu = switch_fpu_prepare(prev_p, next_p, cpu);
 307
 308         /*
 309          * Reload esp0.
 310          */
 311         load_sp0(tss, next);
 312
 313         /*
 314          * Save away %gs. No need to save %fs, as it was saved on the
 315          * stack on entry.  No need to save %es and %ds, as those are
 316          * always kernel segments while inside the kernel.  Doing this
 317          * before setting the new TLS descriptors avoids the situation
 318          * where we temporarily have non-reloadable segments in %fs
 319          * and %gs.  This could be an issue if the NMI handler ever
 320          * used %fs or %gs (it does not today), or if the kernel is
 321          * running inside of a hypervisor layer.
 322          */
 323         lazy_save_gs(prev->gs);
 324
 325         /*
 326          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
 327          */
 328         load_TLS(next, cpu);
 329
 330         /*
 331          * Restore IOPL if needed.  In normal use, the flags restore
 332          * in the switch assembly will handle this.  But if the kernel
 333          * is running virtualized at a non-zero CPL, the popf will
 334          * not restore flags, so it must be done in a separate step.
 335          */
 336         if (get_kernel_rpl() && unlikely(prev->iopl != next->iopl))
 337                 set_iopl_mask(next->iopl);
 338
 339         /*
 340          * Now maybe handle debug registers and/or IO bitmaps
 341          */
 342         if (unlikely(task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV ||
 343                      task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT))
 344                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p, tss);
 345
 346         /*
 347          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
 348          * This must be done before restoring TLS segments so
 349          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
 350          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
 351          * to date.
 352          */
 353         arch_end_context_switch(next_p);
 354
 355         /*
 356          * Restore %gs if needed (which is common)
 357          */
 358         if (prev->gs | next->gs)
 359                 lazy_load_gs(next->gs);
 360
 361         switch_fpu_finish(next_p, fpu);
 362
 363         percpu_write(current_task, next_p);
 364
 365         return prev_p;
 366 }
 367
 368 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
 369 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
 370
 371 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
 372 {
 373         unsigned long bp, sp, ip;
 374         unsigned long stack_page;
 375         int count = 0;
 376         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
 377                 return 0;
 378         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
 379         sp = p->thread.sp;
 380         if (!stack_page || sp < stack_page || sp > top_esp+stack_page)
 381                 return 0;
 382         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes bp last. */
 383         bp = *(unsigned long *) sp;
 384         do {
 385                 if (bp < stack_page || bp > top_ebp+stack_page)
 386                         return 0;
 387                 ip = *(unsigned long *) (bp+4);
 388                 if (!in_sched_functions(ip))
 389                         return ip;
 390                 bp = *(unsigned long *) bp;
 391         } while (count++ < 16);
 392         return 0;
 393 }
 394