Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jikos/hid
[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/cpu.h>
15 #include <linux/errno.h>
16 #include <linux/sched.h>
17 #include <linux/fs.h>
18 #include <linux/kernel.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/elfcore.h>
21 #include <linux/smp.h>
22 #include <linux/stddef.h>
23 #include <linux/slab.h>
24 #include <linux/vmalloc.h>
25 #include <linux/user.h>
26 #include <linux/interrupt.h>
27 #include <linux/utsname.h>
28 #include <linux/delay.h>
29 #include <linux/reboot.h>
30 #include <linux/init.h>
31 #include <linux/mc146818rtc.h>
32 #include <linux/module.h>
33 #include <linux/kallsyms.h>
34 #include <linux/ptrace.h>
35 #include <linux/random.h>
36 #include <linux/personality.h>
37 #include <linux/tick.h>
38 #include <linux/percpu.h>
39 #include <linux/prctl.h>
40 #include <linux/dmi.h>
41 #include <linux/ftrace.h>
42 #include <linux/uaccess.h>
43 #include <linux/io.h>
44 #include <linux/kdebug.h>
45
46 #include <asm/pgtable.h>
47 #include <asm/system.h>
48 #include <asm/ldt.h>
49 #include <asm/processor.h>
50 #include <asm/i387.h>
51 #include <asm/desc.h>
52 #ifdef CONFIG_MATH_EMULATION
53 #include <asm/math_emu.h>
54 #endif
55
56 #include <linux/err.h>
57
58 #include <asm/tlbflush.h>
59 #include <asm/cpu.h>
60 #include <asm/idle.h>
61 #include <asm/syscalls.h>
62 #include <asm/ds.h>
63
64 asmlinkage void ret_from_fork(void) __asm__("ret_from_fork");
65
66 DEFINE_PER_CPU(struct task_struct *, current_task) = &init_task;
67 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(current_task);
68
69 DEFINE_PER_CPU(int, cpu_number);
70 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(cpu_number);
71
72 /*
73  * Return saved PC of a blocked thread.
74  */
75 unsigned long thread_saved_pc(struct task_struct *tsk)
76 {
77         return ((unsigned long *)tsk->thread.sp)[3];
78 }
79
80 #ifndef CONFIG_SMP
81 static inline void play_dead(void)
82 {
83         BUG();
84 }
85 #endif
86
87 /*
88  * The idle thread. There's no useful work to be
89  * done, so just try to conserve power and have a
90  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
91  * somebody to say that they'd like to reschedule)
92  */
93 void cpu_idle(void)
94 {
95         int cpu = smp_processor_id();
96
97         current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
98
99         /* endless idle loop with no priority at all */
100         while (1) {
101                 tick_nohz_stop_sched_tick(1);
102                 while (!need_resched()) {
103
104                         check_pgt_cache();
105                         rmb();
106
107                         if (rcu_pending(cpu))
108                                 rcu_check_callbacks(cpu, 0);
109
110                         if (cpu_is_offline(cpu))
111                                 play_dead();
112
113                         local_irq_disable();
114                         __get_cpu_var(irq_stat).idle_timestamp = jiffies;
115                         /* Don't trace irqs off for idle */
116                         stop_critical_timings();
117                         pm_idle();
118                         start_critical_timings();
119                 }
120                 tick_nohz_restart_sched_tick();
121                 preempt_enable_no_resched();
122                 schedule();
123                 preempt_disable();
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         const char *board;
134
135         if (user_mode_vm(regs)) {
136                 sp = regs->sp;
137                 ss = regs->ss & 0xffff;
138                 savesegment(gs, gs);
139         } else {
140                 sp = (unsigned long) (&regs->sp);
141                 savesegment(ss, ss);
142                 savesegment(gs, gs);
143         }
144
145         printk("\n");
146
147         board = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
148         if (!board)
149                 board = "";
150         printk("Pid: %d, comm: %s %s (%s %.*s) %s\n",
151                         task_pid_nr(current), current->comm,
152                         print_tainted(), init_utsname()->release,
153                         (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
154                         init_utsname()->version, board);
155
156         printk("EIP: %04x:[<%08lx>] EFLAGS: %08lx CPU: %d\n",
157                         (u16)regs->cs, regs->ip, regs->flags,
158                         smp_processor_id());
159         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->ip);
160
161         printk("EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
162                 regs->ax, regs->bx, regs->cx, regs->dx);
163         printk("ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx ESP: %08lx\n",
164                 regs->si, regs->di, regs->bp, sp);
165         printk(" DS: %04x ES: %04x FS: %04x GS: %04x SS: %04x\n",
166                (u16)regs->ds, (u16)regs->es, (u16)regs->fs, gs, ss);
167
168         if (!all)
169                 return;
170
171         cr0 = read_cr0();
172         cr2 = read_cr2();
173         cr3 = read_cr3();
174         cr4 = read_cr4_safe();
175         printk("CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n",
176                         cr0, cr2, cr3, cr4);
177
178         get_debugreg(d0, 0);
179         get_debugreg(d1, 1);
180         get_debugreg(d2, 2);
181         get_debugreg(d3, 3);
182         printk("DR0: %08lx DR1: %08lx DR2: %08lx DR3: %08lx\n",
183                         d0, d1, d2, d3);
184
185         get_debugreg(d6, 6);
186         get_debugreg(d7, 7);
187         printk("DR6: %08lx DR7: %08lx\n",
188                         d6, d7);
189 }
190
191 void show_regs(struct pt_regs *regs)
192 {
193         __show_regs(regs, 1);
194         show_trace(NULL, regs, &regs->sp, regs->bp);
195 }
196
197 /*
198  * This gets run with %bx containing the
199  * function to call, and %dx containing
200  * the "args".
201  */
202 extern void kernel_thread_helper(void);
203
204 /*
205  * Create a kernel thread
206  */
207 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
208 {
209         struct pt_regs regs;
210
211         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
212
213         regs.bx = (unsigned long) fn;
214         regs.dx = (unsigned long) arg;
215
216         regs.ds = __USER_DS;
217         regs.es = __USER_DS;
218         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
219         regs.orig_ax = -1;
220         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
221         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
222         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_SF | X86_EFLAGS_PF | 0x2;
223
224         /* Ok, create the new process.. */
225         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
226 }
227 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
228
229 /*
230  * Free current thread data structures etc..
231  */
232 void exit_thread(void)
233 {
234         /* The process may have allocated an io port bitmap... nuke it. */
235         if (unlikely(test_thread_flag(TIF_IO_BITMAP))) {
236                 struct task_struct *tsk = current;
237                 struct thread_struct *t = &tsk->thread;
238                 int cpu = get_cpu();
239                 struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
240
241                 kfree(t->io_bitmap_ptr);
242                 t->io_bitmap_ptr = NULL;
243                 clear_thread_flag(TIF_IO_BITMAP);
244                 /*
245                  * Careful, clear this in the TSS too:
246                  */
247                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, tss->io_bitmap_max);
248                 t->io_bitmap_max = 0;
249                 tss->io_bitmap_owner = NULL;
250                 tss->io_bitmap_max = 0;
251                 tss->x86_tss.io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET;
252                 put_cpu();
253         }
254
255         ds_exit_thread(current);
256 }
257
258 void flush_thread(void)
259 {
260         struct task_struct *tsk = current;
261
262         tsk->thread.debugreg0 = 0;
263         tsk->thread.debugreg1 = 0;
264         tsk->thread.debugreg2 = 0;
265         tsk->thread.debugreg3 = 0;
266         tsk->thread.debugreg6 = 0;
267         tsk->thread.debugreg7 = 0;
268         memset(tsk->thread.tls_array, 0, sizeof(tsk->thread.tls_array));
269         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_DEBUG);
270         /*
271          * Forget coprocessor state..
272          */
273         tsk->fpu_counter = 0;
274         clear_fpu(tsk);
275         clear_used_math();
276 }
277
278 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
279 {
280         BUG_ON(dead_task->mm);
281         release_vm86_irqs(dead_task);
282 }
283
284 /*
285  * This gets called before we allocate a new thread and copy
286  * the current task into it.
287  */
288 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
289 {
290         unlazy_fpu(tsk);
291 }
292
293 int copy_thread(int nr, unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
294         unsigned long unused,
295         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
296 {
297         struct pt_regs *childregs;
298         struct task_struct *tsk;
299         int err;
300
301         childregs = task_pt_regs(p);
302         *childregs = *regs;
303         childregs->ax = 0;
304         childregs->sp = sp;
305
306         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
307         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
308
309         p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;
310
311         savesegment(gs, p->thread.gs);
312
313         tsk = current;
314         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IO_BITMAP))) {
315                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmemdup(tsk->thread.io_bitmap_ptr,
316                                                 IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
317                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
318                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
319                         return -ENOMEM;
320                 }
321                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
322         }
323
324         err = 0;
325
326         /*
327          * Set a new TLS for the child thread?
328          */
329         if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
330                 err = do_set_thread_area(p, -1,
331                         (struct user_desc __user *)childregs->si, 0);
332
333         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
334                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
335                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
336         }
337
338         ds_copy_thread(p, current);
339
340         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DEBUGCTLMSR);
341         p->thread.debugctlmsr = 0;
342
343         return err;
344 }
345
346 void
347 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
348 {
349         __asm__("movl %0, %%gs" : : "r"(0));
350         regs->fs                = 0;
351         set_fs(USER_DS);
352         regs->ds                = __USER_DS;
353         regs->es                = __USER_DS;
354         regs->ss                = __USER_DS;
355         regs->cs                = __USER_CS;
356         regs->ip                = new_ip;
357         regs->sp                = new_sp;
358         /*
359          * Free the old FP and other extended state
360          */
361         free_thread_xstate(current);
362 }
363 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
364
365 static void hard_disable_TSC(void)
366 {
367         write_cr4(read_cr4() | X86_CR4_TSD);
368 }
369
370 void disable_TSC(void)
371 {
372         preempt_disable();
373         if (!test_and_set_thread_flag(TIF_NOTSC))
374                 /*
375                  * Must flip the CPU state synchronously with
376                  * TIF_NOTSC in the current running context.
377                  */
378                 hard_disable_TSC();
379         preempt_enable();
380 }
381
382 static void hard_enable_TSC(void)
383 {
384         write_cr4(read_cr4() & ~X86_CR4_TSD);
385 }
386
387 static void enable_TSC(void)
388 {
389         preempt_disable();
390         if (test_and_clear_thread_flag(TIF_NOTSC))
391                 /*
392                  * Must flip the CPU state synchronously with
393                  * TIF_NOTSC in the current running context.
394                  */
395                 hard_enable_TSC();
396         preempt_enable();
397 }
398
399 int get_tsc_mode(unsigned long adr)
400 {
401         unsigned int val;
402
403         if (test_thread_flag(TIF_NOTSC))
404                 val = PR_TSC_SIGSEGV;
405         else
406                 val = PR_TSC_ENABLE;
407
408         return put_user(val, (unsigned int __user *)adr);
409 }
410
411 int set_tsc_mode(unsigned int val)
412 {
413         if (val == PR_TSC_SIGSEGV)
414                 disable_TSC();
415         else if (val == PR_TSC_ENABLE)
416                 enable_TSC();
417         else
418                 return -EINVAL;
419
420         return 0;
421 }
422
423 static noinline void
424 __switch_to_xtra(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p,
425                  struct tss_struct *tss)
426 {
427         struct thread_struct *prev, *next;
428
429         prev = &prev_p->thread;
430         next = &next_p->thread;
431
432         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_DS_AREA_MSR) ||
433             test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_DS_AREA_MSR))
434                 ds_switch_to(prev_p, next_p);
435         else if (next->debugctlmsr != prev->debugctlmsr)
436                 update_debugctlmsr(next->debugctlmsr);
437
438         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_DEBUG)) {
439                 set_debugreg(next->debugreg0, 0);
440                 set_debugreg(next->debugreg1, 1);
441                 set_debugreg(next->debugreg2, 2);
442                 set_debugreg(next->debugreg3, 3);
443                 /* no 4 and 5 */
444                 set_debugreg(next->debugreg6, 6);
445                 set_debugreg(next->debugreg7, 7);
446         }
447
448         if (test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_NOTSC) ^
449             test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC)) {
450                 /* prev and next are different */
451                 if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_NOTSC))
452                         hard_disable_TSC();
453                 else
454                         hard_enable_TSC();
455         }
456
457         if (!test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_IO_BITMAP)) {
458                 /*
459                  * Disable the bitmap via an invalid offset. We still cache
460                  * the previous bitmap owner and the IO bitmap contents:
461                  */
462                 tss->x86_tss.io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET;
463                 return;
464         }
465
466         if (likely(next == tss->io_bitmap_owner)) {
467                 /*
468                  * Previous owner of the bitmap (hence the bitmap content)
469                  * matches the next task, we dont have to do anything but
470                  * to set a valid offset in the TSS:
471                  */
472                 tss->x86_tss.io_bitmap_base = IO_BITMAP_OFFSET;
473                 return;
474         }
475         /*
476          * Lazy TSS's I/O bitmap copy. We set an invalid offset here
477          * and we let the task to get a GPF in case an I/O instruction
478          * is performed.  The handler of the GPF will verify that the
479          * faulting task has a valid I/O bitmap and, it true, does the
480          * real copy and restart the instruction.  This will save us
481          * redundant copies when the currently switched task does not
482          * perform any I/O during its timeslice.
483          */
484         tss->x86_tss.io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET_LAZY;
485 }
486
487 /*
488  *      switch_to(x,yn) should switch tasks from x to y.
489  *
490  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
491  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
492  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
493  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
494  * and UP become the same).
495  *
496  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
497  * reason for not using it any more becomes apparent when you
498  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
499  * valid (stale segment register values in particular). With the
500  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
501  * a reasonable manner.
502  *
503  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
504  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
505  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
506  * so the performance issues may eventually be a valid point.
507  * More important, however, is the fact that this allows us much
508  * more flexibility.
509  *
510  * The return value (in %ax) will be the "prev" task after
511  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
512  * for example.
513  */
514 __notrace_funcgraph struct task_struct *
515 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
516 {
517         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
518                                  *next = &next_p->thread;
519         int cpu = smp_processor_id();
520         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
521
522         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
523
524         __unlazy_fpu(prev_p);
525
526
527         /* we're going to use this soon, after a few expensive things */
528         if (next_p->fpu_counter > 5)
529                 prefetch(next->xstate);
530
531         /*
532          * Reload esp0.
533          */
534         load_sp0(tss, next);
535
536         /*
537          * Save away %gs. No need to save %fs, as it was saved on the
538          * stack on entry.  No need to save %es and %ds, as those are
539          * always kernel segments while inside the kernel.  Doing this
540          * before setting the new TLS descriptors avoids the situation
541          * where we temporarily have non-reloadable segments in %fs
542          * and %gs.  This could be an issue if the NMI handler ever
543          * used %fs or %gs (it does not today), or if the kernel is
544          * running inside of a hypervisor layer.
545          */
546         savesegment(gs, prev->gs);
547
548         /*
549          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
550          */
551         load_TLS(next, cpu);
552
553         /*
554          * Restore IOPL if needed.  In normal use, the flags restore
555          * in the switch assembly will handle this.  But if the kernel
556          * is running virtualized at a non-zero CPL, the popf will
557          * not restore flags, so it must be done in a separate step.
558          */
559         if (get_kernel_rpl() && unlikely(prev->iopl != next->iopl))
560                 set_iopl_mask(next->iopl);
561
562         /*
563          * Now maybe handle debug registers and/or IO bitmaps
564          */
565         if (unlikely(task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV ||
566                      task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT))
567                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p, tss);
568
569         /*
570          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
571          * This must be done before restoring TLS segments so
572          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
573          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
574          * to date.
575          */
576         arch_leave_lazy_cpu_mode();
577
578         /* If the task has used fpu the last 5 timeslices, just do a full
579          * restore of the math state immediately to avoid the trap; the
580          * chances of needing FPU soon are obviously high now
581          *
582          * tsk_used_math() checks prevent calling math_state_restore(),
583          * which can sleep in the case of !tsk_used_math()
584          */
585         if (tsk_used_math(next_p) && next_p->fpu_counter > 5)
586                 math_state_restore();
587
588         /*
589          * Restore %gs if needed (which is common)
590          */
591         if (prev->gs | next->gs)
592                 loadsegment(gs, next->gs);
593
594         x86_write_percpu(current_task, next_p);
595
596         return prev_p;
597 }
598
599 asmlinkage int sys_fork(struct pt_regs regs)
600 {
601         return do_fork(SIGCHLD, regs.sp, &regs, 0, NULL, NULL);
602 }
603
604 asmlinkage int sys_clone(struct pt_regs regs)
605 {
606         unsigned long clone_flags;
607         unsigned long newsp;
608         int __user *parent_tidptr, *child_tidptr;
609
610         clone_flags = regs.bx;
611         newsp = regs.cx;
612         parent_tidptr = (int __user *)regs.dx;
613         child_tidptr = (int __user *)regs.di;
614         if (!newsp)
615                 newsp = regs.sp;
616         return do_fork(clone_flags, newsp, &regs, 0, parent_tidptr, child_tidptr);
617 }
618
619 /*
620  * This is trivial, and on the face of it looks like it
621  * could equally well be done in user mode.
622  *
623  * Not so, for quite unobvious reasons - register pressure.
624  * In user mode vfork() cannot have a stack frame, and if
625  * done by calling the "clone()" system call directly, you
626  * do not have enough call-clobbered registers to hold all
627  * the information you need.
628  */
629 asmlinkage int sys_vfork(struct pt_regs regs)
630 {
631         return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs.sp, &regs, 0, NULL, NULL);
632 }
633
634 /*
635  * sys_execve() executes a new program.
636  */
637 asmlinkage int sys_execve(struct pt_regs regs)
638 {
639         int error;
640         char *filename;
641
642         filename = getname((char __user *) regs.bx);
643         error = PTR_ERR(filename);
644         if (IS_ERR(filename))
645                 goto out;
646         error = do_execve(filename,
647                         (char __user * __user *) regs.cx,
648                         (char __user * __user *) regs.dx,
649                         &regs);
650         if (error == 0) {
651                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
652                 set_thread_flag(TIF_IRET);
653         }
654         putname(filename);
655 out:
656         return error;
657 }
658
659 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
660 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
661
662 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
663 {
664         unsigned long bp, sp, ip;
665         unsigned long stack_page;
666         int count = 0;
667         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
668                 return 0;
669         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
670         sp = p->thread.sp;
671         if (!stack_page || sp < stack_page || sp > top_esp+stack_page)
672                 return 0;
673         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes bp last. */
674         bp = *(unsigned long *) sp;
675         do {
676                 if (bp < stack_page || bp > top_ebp+stack_page)
677                         return 0;
678                 ip = *(unsigned long *) (bp+4);
679                 if (!in_sched_functions(ip))
680                         return ip;
681                 bp = *(unsigned long *) bp;
682         } while (count++ < 16);
683         return 0;
684 }
685
686 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
687 {
688         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
689                 sp -= get_random_int() % 8192;
690         return sp & ~0xf;
691 }
692
693 unsigned long arch_randomize_brk(struct mm_struct *mm)
694 {
695         unsigned long range_end = mm->brk + 0x02000000;
696         return randomize_range(mm->brk, range_end, 0) ? : mm->brk;
697 }