Merge branch 'master' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rusty/linux...
[linux-2.6] / 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 (cpu_is_offline(cpu))
115                                 play_dead();
116
117                         local_irq_disable();
118                         /* Don't trace irqs off for idle */
119                         stop_critical_timings();
120                         pm_idle();
121                         start_critical_timings();
122                 }
123                 tick_nohz_restart_sched_tick();
124                 preempt_enable_no_resched();
125                 schedule();
126                 preempt_disable();
127         }
128 }
129
130 void __show_regs(struct pt_regs *regs, int all)
131 {
132         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L;
133         unsigned long d0, d1, d2, d3, d6, d7;
134         unsigned long sp;
135         unsigned short ss, gs;
136         const char *board;
137
138         if (user_mode_vm(regs)) {
139                 sp = regs->sp;
140                 ss = regs->ss & 0xffff;
141                 gs = get_user_gs(regs);
142         } else {
143                 sp = (unsigned long) (&regs->sp);
144                 savesegment(ss, ss);
145                 savesegment(gs, gs);
146         }
147
148         printk("\n");
149
150         board = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
151         if (!board)
152                 board = "";
153         printk("Pid: %d, comm: %s %s (%s %.*s) %s\n",
154                         task_pid_nr(current), current->comm,
155                         print_tainted(), init_utsname()->release,
156                         (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
157                         init_utsname()->version, board);
158
159         printk("EIP: %04x:[<%08lx>] EFLAGS: %08lx CPU: %d\n",
160                         (u16)regs->cs, regs->ip, regs->flags,
161                         smp_processor_id());
162         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->ip);
163
164         printk("EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
165                 regs->ax, regs->bx, regs->cx, regs->dx);
166         printk("ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx ESP: %08lx\n",
167                 regs->si, regs->di, regs->bp, sp);
168         printk(" DS: %04x ES: %04x FS: %04x GS: %04x SS: %04x\n",
169                (u16)regs->ds, (u16)regs->es, (u16)regs->fs, gs, ss);
170
171         if (!all)
172                 return;
173
174         cr0 = read_cr0();
175         cr2 = read_cr2();
176         cr3 = read_cr3();
177         cr4 = read_cr4_safe();
178         printk("CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n",
179                         cr0, cr2, cr3, cr4);
180
181         get_debugreg(d0, 0);
182         get_debugreg(d1, 1);
183         get_debugreg(d2, 2);
184         get_debugreg(d3, 3);
185         printk("DR0: %08lx DR1: %08lx DR2: %08lx DR3: %08lx\n",
186                         d0, d1, d2, d3);
187
188         get_debugreg(d6, 6);
189         get_debugreg(d7, 7);
190         printk("DR6: %08lx DR7: %08lx\n",
191                         d6, d7);
192 }
193
194 void show_regs(struct pt_regs *regs)
195 {
196         __show_regs(regs, 1);
197         show_trace(NULL, regs, &regs->sp, regs->bp);
198 }
199
200 /*
201  * This gets run with %bx containing the
202  * function to call, and %dx containing
203  * the "args".
204  */
205 extern void kernel_thread_helper(void);
206
207 /*
208  * Create a kernel thread
209  */
210 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
211 {
212         struct pt_regs regs;
213
214         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
215
216         regs.bx = (unsigned long) fn;
217         regs.dx = (unsigned long) arg;
218
219         regs.ds = __USER_DS;
220         regs.es = __USER_DS;
221         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
222         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
223         regs.orig_ax = -1;
224         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
225         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
226         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_SF | X86_EFLAGS_PF | 0x2;
227
228         /* Ok, create the new process.. */
229         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
230 }
231 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
232
233 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
234 {
235         BUG_ON(dead_task->mm);
236         release_vm86_irqs(dead_task);
237 }
238
239 /*
240  * This gets called before we allocate a new thread and copy
241  * the current task into it.
242  */
243 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
244 {
245         unlazy_fpu(tsk);
246 }
247
248 int copy_thread(int nr, unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
249         unsigned long unused,
250         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
251 {
252         struct pt_regs *childregs;
253         struct task_struct *tsk;
254         int err;
255
256         childregs = task_pt_regs(p);
257         *childregs = *regs;
258         childregs->ax = 0;
259         childregs->sp = sp;
260
261         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
262         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
263
264         p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;
265
266         task_user_gs(p) = get_user_gs(regs);
267
268         tsk = current;
269         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IO_BITMAP))) {
270                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmemdup(tsk->thread.io_bitmap_ptr,
271                                                 IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
272                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
273                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
274                         return -ENOMEM;
275                 }
276                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
277         }
278
279         err = 0;
280
281         /*
282          * Set a new TLS for the child thread?
283          */
284         if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
285                 err = do_set_thread_area(p, -1,
286                         (struct user_desc __user *)childregs->si, 0);
287
288         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
289                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
290                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
291         }
292
293         ds_copy_thread(p, current);
294
295         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DEBUGCTLMSR);
296         p->thread.debugctlmsr = 0;
297
298         return err;
299 }
300
301 void
302 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
303 {
304         set_user_gs(regs, 0);
305         regs->fs                = 0;
306         set_fs(USER_DS);
307         regs->ds                = __USER_DS;
308         regs->es                = __USER_DS;
309         regs->ss                = __USER_DS;
310         regs->cs                = __USER_CS;
311         regs->ip                = new_ip;
312         regs->sp                = new_sp;
313         /*
314          * Free the old FP and other extended state
315          */
316         free_thread_xstate(current);
317 }
318 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
319
320
321 /*
322  *      switch_to(x,yn) should switch tasks from x to y.
323  *
324  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
325  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
326  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
327  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
328  * and UP become the same).
329  *
330  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
331  * reason for not using it any more becomes apparent when you
332  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
333  * valid (stale segment register values in particular). With the
334  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
335  * a reasonable manner.
336  *
337  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
338  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
339  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
340  * so the performance issues may eventually be a valid point.
341  * More important, however, is the fact that this allows us much
342  * more flexibility.
343  *
344  * The return value (in %ax) will be the "prev" task after
345  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
346  * for example.
347  */
348 __notrace_funcgraph struct task_struct *
349 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
350 {
351         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
352                                  *next = &next_p->thread;
353         int cpu = smp_processor_id();
354         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
355
356         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
357
358         __unlazy_fpu(prev_p);
359
360
361         /* we're going to use this soon, after a few expensive things */
362         if (next_p->fpu_counter > 5)
363                 prefetch(next->xstate);
364
365         /*
366          * Reload esp0.
367          */
368         load_sp0(tss, next);
369
370         /*
371          * Save away %gs. No need to save %fs, as it was saved on the
372          * stack on entry.  No need to save %es and %ds, as those are
373          * always kernel segments while inside the kernel.  Doing this
374          * before setting the new TLS descriptors avoids the situation
375          * where we temporarily have non-reloadable segments in %fs
376          * and %gs.  This could be an issue if the NMI handler ever
377          * used %fs or %gs (it does not today), or if the kernel is
378          * running inside of a hypervisor layer.
379          */
380         lazy_save_gs(prev->gs);
381
382         /*
383          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
384          */
385         load_TLS(next, cpu);
386
387         /*
388          * Restore IOPL if needed.  In normal use, the flags restore
389          * in the switch assembly will handle this.  But if the kernel
390          * is running virtualized at a non-zero CPL, the popf will
391          * not restore flags, so it must be done in a separate step.
392          */
393         if (get_kernel_rpl() && unlikely(prev->iopl != next->iopl))
394                 set_iopl_mask(next->iopl);
395
396         /*
397          * Now maybe handle debug registers and/or IO bitmaps
398          */
399         if (unlikely(task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV ||
400                      task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT))
401                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p, tss);
402
403         /*
404          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
405          * This must be done before restoring TLS segments so
406          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
407          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
408          * to date.
409          */
410         arch_leave_lazy_cpu_mode();
411
412         /* If the task has used fpu the last 5 timeslices, just do a full
413          * restore of the math state immediately to avoid the trap; the
414          * chances of needing FPU soon are obviously high now
415          *
416          * tsk_used_math() checks prevent calling math_state_restore(),
417          * which can sleep in the case of !tsk_used_math()
418          */
419         if (tsk_used_math(next_p) && next_p->fpu_counter > 5)
420                 math_state_restore();
421
422         /*
423          * Restore %gs if needed (which is common)
424          */
425         if (prev->gs | next->gs)
426                 lazy_load_gs(next->gs);
427
428         percpu_write(current_task, next_p);
429
430         return prev_p;
431 }
432
433 int sys_clone(struct pt_regs *regs)
434 {
435         unsigned long clone_flags;
436         unsigned long newsp;
437         int __user *parent_tidptr, *child_tidptr;
438
439         clone_flags = regs->bx;
440         newsp = regs->cx;
441         parent_tidptr = (int __user *)regs->dx;
442         child_tidptr = (int __user *)regs->di;
443         if (!newsp)
444                 newsp = regs->sp;
445         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tidptr, child_tidptr);
446 }
447
448 /*
449  * sys_execve() executes a new program.
450  */
451 int sys_execve(struct pt_regs *regs)
452 {
453         int error;
454         char *filename;
455
456         filename = getname((char __user *) regs->bx);
457         error = PTR_ERR(filename);
458         if (IS_ERR(filename))
459                 goto out;
460         error = do_execve(filename,
461                         (char __user * __user *) regs->cx,
462                         (char __user * __user *) regs->dx,
463                         regs);
464         if (error == 0) {
465                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
466                 set_thread_flag(TIF_IRET);
467         }
468         putname(filename);
469 out:
470         return error;
471 }
472
473 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
474 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
475
476 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
477 {
478         unsigned long bp, sp, ip;
479         unsigned long stack_page;
480         int count = 0;
481         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
482                 return 0;
483         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
484         sp = p->thread.sp;
485         if (!stack_page || sp < stack_page || sp > top_esp+stack_page)
486                 return 0;
487         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes bp last. */
488         bp = *(unsigned long *) sp;
489         do {
490                 if (bp < stack_page || bp > top_ebp+stack_page)
491                         return 0;
492                 ip = *(unsigned long *) (bp+4);
493                 if (!in_sched_functions(ip))
494                         return ip;
495                 bp = *(unsigned long *) bp;
496         } while (count++ < 16);
497         return 0;
498 }
499
500 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
501 {
502         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
503                 sp -= get_random_int() % 8192;
504         return sp & ~0xf;
505 }
506
507 unsigned long arch_randomize_brk(struct mm_struct *mm)
508 {
509         unsigned long range_end = mm->brk + 0x02000000;
510         return randomize_range(mm->brk, range_end, 0) ? : mm->brk;
511 }