arch/arm64/kernel/process.c

   1 /*
   2  * Based on arch/arm/kernel/process.c
   3  *
   4  * Original Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   5  * Copyright (C) 1996-2000 Russell King - Converted to ARM.
   6  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  10  * published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  */
  20
  21 #include <stdarg.h>
  22
  23 #include <linux/compat.h>
  24 #include <linux/efi.h>
  25 #include <linux/export.h>
  26 #include <linux/sched.h>
  27 #include <linux/sched/debug.h>
  28 #include <linux/sched/task.h>
  29 #include <linux/sched/task_stack.h>
  30 #include <linux/kernel.h>
  31 #include <linux/mm.h>
  32 #include <linux/stddef.h>
  33 #include <linux/unistd.h>
  34 #include <linux/user.h>
  35 #include <linux/delay.h>
  36 #include <linux/reboot.h>
  37 #include <linux/interrupt.h>
  38 #include <linux/init.h>
  39 #include <linux/cpu.h>
  40 #include <linux/elfcore.h>
  41 #include <linux/pm.h>
  42 #include <linux/tick.h>
  43 #include <linux/utsname.h>
  44 #include <linux/uaccess.h>
  45 #include <linux/random.h>
  46 #include <linux/hw_breakpoint.h>
  47 #include <linux/personality.h>
  48 #include <linux/notifier.h>
  49 #include <trace/events/power.h>
  50 #include <linux/percpu.h>
  51 #include <linux/thread_info.h>
  52
  53 #include <asm/alternative.h>
  54 #include <asm/arch_gicv3.h>
  55 #include <asm/compat.h>
  56 #include <asm/cacheflush.h>
  57 #include <asm/exec.h>
  58 #include <asm/fpsimd.h>
  59 #include <asm/mmu_context.h>
  60 #include <asm/processor.h>
  61 #include <asm/pointer_auth.h>
  62 #include <asm/stacktrace.h>
  63
  64 #if defined(CONFIG_STACKPROTECTOR) && !defined(CONFIG_STACKPROTECTOR_PER_TASK)
  65 #include <linux/stackprotector.h>
  66 unsigned long __stack_chk_guard __read_mostly;
  67 EXPORT_SYMBOL(__stack_chk_guard);
  68 #endif
  69
  70 /*
  71  * Function pointers to optional machine specific functions
  72  */
  73 void (*pm_power_off)(void);
  74 EXPORT_SYMBOL_GPL(pm_power_off);
  75
  76 void (*arm_pm_restart)(enum reboot_mode reboot_mode, const char *cmd);
  77
  78 static void __cpu_do_idle(void)
  79 {
  80         dsb(sy);
  81         wfi();
  82 }
  83
  84 static void __cpu_do_idle_irqprio(void)
  85 {
  86         unsigned long pmr;
  87         unsigned long daif_bits;
  88
  89         daif_bits = read_sysreg(daif);
  90         write_sysreg(daif_bits | PSR_I_BIT, daif);
  91
  92         /*
  93          * Unmask PMR before going idle to make sure interrupts can
  94          * be raised.
  95          */
  96         pmr = gic_read_pmr();
  97         gic_write_pmr(GIC_PRIO_IRQON);
  98
  99         __cpu_do_idle();
 100
 101         gic_write_pmr(pmr);
 102         write_sysreg(daif_bits, daif);
 103 }
 104
 105 /*
 106  *      cpu_do_idle()
 107  *
 108  *      Idle the processor (wait for interrupt).
 109  *
 110  *      If the CPU supports priority masking we must do additional work to
 111  *      ensure that interrupts are not masked at the PMR (because the core will
 112  *      not wake up if we block the wake up signal in the interrupt controller).
 113  */
 114 void cpu_do_idle(void)
 115 {
 116         if (system_uses_irq_prio_masking())
 117                 __cpu_do_idle_irqprio();
 118         else
 119                 __cpu_do_idle();
 120 }
 121
 122 /*
 123  * This is our default idle handler.
 124  */
 125 void arch_cpu_idle(void)
 126 {
 127         /*
 128          * This should do all the clock switching and wait for interrupt
 129          * tricks
 130          */
 131         trace_cpu_idle_rcuidle(1, smp_processor_id());
 132         cpu_do_idle();
 133         local_irq_enable();
 134         trace_cpu_idle_rcuidle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
 135 }
 136
 137 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 138 void arch_cpu_idle_dead(void)
 139 {
 140        cpu_die();
 141 }
 142 #endif
 143
 144 /*
 145  * Called by kexec, immediately prior to machine_kexec().
 146  *
 147  * This must completely disable all secondary CPUs; simply causing those CPUs
 148  * to execute e.g. a RAM-based pin loop is not sufficient. This allows the
 149  * kexec'd kernel to use any and all RAM as it sees fit, without having to
 150  * avoid any code or data used by any SW CPU pin loop. The CPU hotplug
 151  * functionality embodied in disable_nonboot_cpus() to achieve this.
 152  */
 153 void machine_shutdown(void)
 154 {
 155         disable_nonboot_cpus();
 156 }
 157
 158 /*
 159  * Halting simply requires that the secondary CPUs stop performing any
 160  * activity (executing tasks, handling interrupts). smp_send_stop()
 161  * achieves this.
 162  */
 163 void machine_halt(void)
 164 {
 165         local_irq_disable();
 166         smp_send_stop();
 167         while (1);
 168 }
 169
 170 /*
 171  * Power-off simply requires that the secondary CPUs stop performing any
 172  * activity (executing tasks, handling interrupts). smp_send_stop()
 173  * achieves this. When the system power is turned off, it will take all CPUs
 174  * with it.
 175  */
 176 void machine_power_off(void)
 177 {
 178         local_irq_disable();
 179         smp_send_stop();
 180         if (pm_power_off)
 181                 pm_power_off();
 182 }
 183
 184 /*
 185  * Restart requires that the secondary CPUs stop performing any activity
 186  * while the primary CPU resets the system. Systems with multiple CPUs must
 187  * provide a HW restart implementation, to ensure that all CPUs reset at once.
 188  * This is required so that any code running after reset on the primary CPU
 189  * doesn't have to co-ordinate with other CPUs to ensure they aren't still
 190  * executing pre-reset code, and using RAM that the primary CPU's code wishes
 191  * to use. Implementing such co-ordination would be essentially impossible.
 192  */
 193 void machine_restart(char *cmd)
 194 {
 195         /* Disable interrupts first */
 196         local_irq_disable();
 197         smp_send_stop();
 198
 199         /*
 200          * UpdateCapsule() depends on the system being reset via
 201          * ResetSystem().
 202          */
 203         if (efi_enabled(EFI_RUNTIME_SERVICES))
 204                 efi_reboot(reboot_mode, NULL);
 205
 206         /* Now call the architecture specific reboot code. */
 207         if (arm_pm_restart)
 208                 arm_pm_restart(reboot_mode, cmd);
 209         else
 210                 do_kernel_restart(cmd);
 211
 212         /*
 213          * Whoops - the architecture was unable to reboot.
 214          */
 215         printk("Reboot failed -- System halted\n");
 216         while (1);
 217 }
 218
 219 static void print_pstate(struct pt_regs *regs)
 220 {
 221         u64 pstate = regs->pstate;
 222
 223         if (compat_user_mode(regs)) {
 224                 printk("pstate: %08llx (%c%c%c%c %c %s %s %c%c%c)\n",
 225                         pstate,
 226                         pstate & PSR_AA32_N_BIT ? 'N' : 'n',
 227                         pstate & PSR_AA32_Z_BIT ? 'Z' : 'z',
 228                         pstate & PSR_AA32_C_BIT ? 'C' : 'c',
 229                         pstate & PSR_AA32_V_BIT ? 'V' : 'v',
 230                         pstate & PSR_AA32_Q_BIT ? 'Q' : 'q',
 231                         pstate & PSR_AA32_T_BIT ? "T32" : "A32",
 232                         pstate & PSR_AA32_E_BIT ? "BE" : "LE",
 233                         pstate & PSR_AA32_A_BIT ? 'A' : 'a',
 234                         pstate & PSR_AA32_I_BIT ? 'I' : 'i',
 235                         pstate & PSR_AA32_F_BIT ? 'F' : 'f');
 236         } else {
 237                 printk("pstate: %08llx (%c%c%c%c %c%c%c%c %cPAN %cUAO)\n",
 238                         pstate,
 239                         pstate & PSR_N_BIT ? 'N' : 'n',
 240                         pstate & PSR_Z_BIT ? 'Z' : 'z',
 241                         pstate & PSR_C_BIT ? 'C' : 'c',
 242                         pstate & PSR_V_BIT ? 'V' : 'v',
 243                         pstate & PSR_D_BIT ? 'D' : 'd',
 244                         pstate & PSR_A_BIT ? 'A' : 'a',
 245                         pstate & PSR_I_BIT ? 'I' : 'i',
 246                         pstate & PSR_F_BIT ? 'F' : 'f',
 247                         pstate & PSR_PAN_BIT ? '+' : '-',
 248                         pstate & PSR_UAO_BIT ? '+' : '-');
 249         }
 250 }
 251
 252 void __show_regs(struct pt_regs *regs)
 253 {
 254         int i, top_reg;
 255         u64 lr, sp;
 256
 257         if (compat_user_mode(regs)) {
 258                 lr = regs->compat_lr;
 259                 sp = regs->compat_sp;
 260                 top_reg = 12;
 261         } else {
 262                 lr = regs->regs[30];
 263                 sp = regs->sp;
 264                 top_reg = 29;
 265         }
 266
 267         show_regs_print_info(KERN_DEFAULT);
 268         print_pstate(regs);
 269
 270         if (!user_mode(regs)) {
 271                 printk("pc : %pS\n", (void *)regs->pc);
 272                 printk("lr : %pS\n", (void *)lr);
 273         } else {
 274                 printk("pc : %016llx\n", regs->pc);
 275                 printk("lr : %016llx\n", lr);
 276         }
 277
 278         printk("sp : %016llx\n", sp);
 279
 280         if (system_uses_irq_prio_masking())
 281                 printk("pmr_save: %08llx\n", regs->pmr_save);
 282
 283         i = top_reg;
 284
 285         while (i >= 0) {
 286                 printk("x%-2d: %016llx ", i, regs->regs[i]);
 287                 i--;
 288
 289                 if (i % 2 == 0) {
 290                         pr_cont("x%-2d: %016llx ", i, regs->regs[i]);
 291                         i--;
 292                 }
 293
 294                 pr_cont("\n");
 295         }
 296 }
 297
 298 void show_regs(struct pt_regs * regs)
 299 {
 300         __show_regs(regs);
 301         dump_backtrace(regs, NULL);
 302 }
 303
 304 static void tls_thread_flush(void)
 305 {
 306         write_sysreg(0, tpidr_el0);
 307
 308         if (is_compat_task()) {
 309                 current->thread.uw.tp_value = 0;
 310
 311                 /*
 312                  * We need to ensure ordering between the shadow state and the
 313                  * hardware state, so that we don't corrupt the hardware state
 314                  * with a stale shadow state during context switch.
 315                  */
 316                 barrier();
 317                 write_sysreg(0, tpidrro_el0);
 318         }
 319 }
 320
 321 void flush_thread(void)
 322 {
 323         fpsimd_flush_thread();
 324         tls_thread_flush();
 325         flush_ptrace_hw_breakpoint(current);
 326 }
 327
 328 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
 329 {
 330 }
 331
 332 void arch_release_task_struct(struct task_struct *tsk)
 333 {
 334         fpsimd_release_task(tsk);
 335 }
 336
 337 /*
 338  * src and dst may temporarily have aliased sve_state after task_struct
 339  * is copied.  We cannot fix this properly here, because src may have
 340  * live SVE state and dst's thread_info may not exist yet, so tweaking
 341  * either src's or dst's TIF_SVE is not safe.
 342  *
 343  * The unaliasing is done in copy_thread() instead.  This works because
 344  * dst is not schedulable or traceable until both of these functions
 345  * have been called.
 346  */
 347 int arch_dup_task_struct(struct task_struct *dst, struct task_struct *src)
 348 {
 349         if (current->mm)
 350                 fpsimd_preserve_current_state();
 351         *dst = *src;
 352
 353         return 0;
 354 }
 355
 356 asmlinkage void ret_from_fork(void) asm("ret_from_fork");
 357
 358 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long stack_start,
 359                 unsigned long stk_sz, struct task_struct *p)
 360 {
 361         struct pt_regs *childregs = task_pt_regs(p);
 362
 363         memset(&p->thread.cpu_context, 0, sizeof(struct cpu_context));
 364
 365         /*
 366          * Unalias p->thread.sve_state (if any) from the parent task
 367          * and disable discard SVE state for p:
 368          */
 369         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_SVE);
 370         p->thread.sve_state = NULL;
 371
 372         /*
 373          * In case p was allocated the same task_struct pointer as some
 374          * other recently-exited task, make sure p is disassociated from
 375          * any cpu that may have run that now-exited task recently.
 376          * Otherwise we could erroneously skip reloading the FPSIMD
 377          * registers for p.
 378          */
 379         fpsimd_flush_task_state(p);
 380
 381         if (likely(!(p->flags & PF_KTHREAD))) {
 382                 *childregs = *current_pt_regs();
 383                 childregs->regs[0] = 0;
 384
 385                 /*
 386                  * Read the current TLS pointer from tpidr_el0 as it may be
 387                  * out-of-sync with the saved value.
 388                  */
 389                 *task_user_tls(p) = read_sysreg(tpidr_el0);
 390
 391                 if (stack_start) {
 392                         if (is_compat_thread(task_thread_info(p)))
 393                                 childregs->compat_sp = stack_start;
 394                         else
 395                                 childregs->sp = stack_start;
 396                 }
 397
 398                 /*
 399                  * If a TLS pointer was passed to clone (4th argument), use it
 400                  * for the new thread.
 401                  */
 402                 if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
 403                         p->thread.uw.tp_value = childregs->regs[3];
 404         } else {
 405                 memset(childregs, 0, sizeof(struct pt_regs));
 406                 childregs->pstate = PSR_MODE_EL1h;
 407                 if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_UAO) &&
 408                     cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_UAO))
 409                         childregs->pstate |= PSR_UAO_BIT;
 410
 411                 if (arm64_get_ssbd_state() == ARM64_SSBD_FORCE_DISABLE)
 412                         childregs->pstate |= PSR_SSBS_BIT;
 413
 414                 if (system_uses_irq_prio_masking())
 415                         childregs->pmr_save = GIC_PRIO_IRQON;
 416
 417                 p->thread.cpu_context.x19 = stack_start;
 418                 p->thread.cpu_context.x20 = stk_sz;
 419         }
 420         p->thread.cpu_context.pc = (unsigned long)ret_from_fork;
 421         p->thread.cpu_context.sp = (unsigned long)childregs;
 422
 423         ptrace_hw_copy_thread(p);
 424
 425         return 0;
 426 }
 427
 428 void tls_preserve_current_state(void)
 429 {
 430         *task_user_tls(current) = read_sysreg(tpidr_el0);
 431 }
 432
 433 static void tls_thread_switch(struct task_struct *next)
 434 {
 435         tls_preserve_current_state();
 436
 437         if (is_compat_thread(task_thread_info(next)))
 438                 write_sysreg(next->thread.uw.tp_value, tpidrro_el0);
 439         else if (!arm64_kernel_unmapped_at_el0())
 440                 write_sysreg(0, tpidrro_el0);
 441
 442         write_sysreg(*task_user_tls(next), tpidr_el0);
 443 }
 444
 445 /* Restore the UAO state depending on next's addr_limit */
 446 void uao_thread_switch(struct task_struct *next)
 447 {
 448         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_UAO)) {
 449                 if (task_thread_info(next)->addr_limit == KERNEL_DS)
 450                         asm(ALTERNATIVE("nop", SET_PSTATE_UAO(1), ARM64_HAS_UAO));
 451                 else
 452                         asm(ALTERNATIVE("nop", SET_PSTATE_UAO(0), ARM64_HAS_UAO));
 453         }
 454 }
 455
 456 /*
 457  * We store our current task in sp_el0, which is clobbered by userspace. Keep a
 458  * shadow copy so that we can restore this upon entry from userspace.
 459  *
 460  * This is *only* for exception entry from EL0, and is not valid until we
 461  * __switch_to() a user task.
 462  */
 463 DEFINE_PER_CPU(struct task_struct *, __entry_task);
 464
 465 static void entry_task_switch(struct task_struct *next)
 466 {
 467         __this_cpu_write(__entry_task, next);
 468 }
 469
 470 /*
 471  * Thread switching.
 472  */
 473 __notrace_funcgraph struct task_struct *__switch_to(struct task_struct *prev,
 474                                 struct task_struct *next)
 475 {
 476         struct task_struct *last;
 477
 478         fpsimd_thread_switch(next);
 479         tls_thread_switch(next);
 480         hw_breakpoint_thread_switch(next);
 481         contextidr_thread_switch(next);
 482         entry_task_switch(next);
 483         uao_thread_switch(next);
 484         ptrauth_thread_switch(next);
 485
 486         /*
 487          * Complete any pending TLB or cache maintenance on this CPU in case
 488          * the thread migrates to a different CPU.
 489          * This full barrier is also required by the membarrier system
 490          * call.
 491          */
 492         dsb(ish);
 493
 494         /* the actual thread switch */
 495         last = cpu_switch_to(prev, next);
 496
 497         return last;
 498 }
 499
 500 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
 501 {
 502         struct stackframe frame;
 503         unsigned long stack_page, ret = 0;
 504         int count = 0;
 505         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
 506                 return 0;
 507
 508         stack_page = (unsigned long)try_get_task_stack(p);
 509         if (!stack_page)
 510                 return 0;
 511
 512         frame.fp = thread_saved_fp(p);
 513         frame.pc = thread_saved_pc(p);
 514 #ifdef CONFIG_FUNCTION_GRAPH_TRACER
 515         frame.graph = 0;
 516 #endif
 517         do {
 518                 if (unwind_frame(p, &frame))
 519                         goto out;
 520                 if (!in_sched_functions(frame.pc)) {
 521                         ret = frame.pc;
 522                         goto out;
 523                 }
 524         } while (count ++ < 16);
 525
 526 out:
 527         put_task_stack(p);
 528         return ret;
 529 }
 530
 531 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
 532 {
 533         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
 534                 sp -= get_random_int() & ~PAGE_MASK;
 535         return sp & ~0xf;
 536 }
 537
 538 unsigned long arch_randomize_brk(struct mm_struct *mm)
 539 {
 540         if (is_compat_task())
 541                 return randomize_page(mm->brk, SZ_32M);
 542         else
 543                 return randomize_page(mm->brk, SZ_1G);
 544 }
 545
 546 /*
 547  * Called from setup_new_exec() after (COMPAT_)SET_PERSONALITY.
 548  */
 549 void arch_setup_new_exec(void)
 550 {
 551         current->mm->context.flags = is_compat_task() ? MMCF_AARCH32 : 0;
 552
 553         ptrauth_thread_init_user(current);
 554 }