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/utsname.h>
  27 #include <linux/delay.h>
  28 #include <linux/reboot.h>
  29 #include <linux/init.h>
  30 #include <linux/mc146818rtc.h>
  31 #include <linux/module.h>
  32 #include <linux/kallsyms.h>
  33 #include <linux/ptrace.h>
  34 #include <linux/personality.h>
  35 #include <linux/tick.h>
  36 #include <linux/percpu.h>
  37 #include <linux/prctl.h>
  38 #include <linux/dmi.h>
  39 #include <linux/ftrace.h>
  40 #include <linux/uaccess.h>
  41 #include <linux/io.h>
  42 #include <linux/kdebug.h>
  43
  44 #include <asm/pgtable.h>
  45 #include <asm/system.h>
  46 #include <asm/ldt.h>
  47 #include <asm/processor.h>
  48 #include <asm/i387.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/ds.h>
  61 #include <asm/debugreg.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_stop_sched_tick(1);
 104                 while (!need_resched()) {
 105
 106                         check_pgt_cache();
 107                         rmb();
 108
 109                         if (cpu_is_offline(cpu))
 110                                 play_dead();
 111
 112                         local_irq_disable();
 113                         /* Don't trace irqs off for idle */
 114                         stop_critical_timings();
 115                         pm_idle();
 116                         start_critical_timings();
 117                 }
 118                 tick_nohz_restart_sched_tick();
 119                 preempt_enable_no_resched();
 120                 schedule();
 121                 preempt_disable();
 122         }
 123 }
 124
 125 void __show_regs(struct pt_regs *regs, int all)
 126 {
 127         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L;
 128         unsigned long d0, d1, d2, d3, d6, d7;
 129         unsigned long sp;
 130         unsigned short ss, gs;
 131         const char *board;
 132
 133         if (user_mode_vm(regs)) {
 134                 sp = regs->sp;
 135                 ss = regs->ss & 0xffff;
 136                 gs = get_user_gs(regs);
 137         } else {
 138                 sp = kernel_stack_pointer(regs);
 139                 savesegment(ss, ss);
 140                 savesegment(gs, gs);
 141         }
 142
 143         printk("\n");
 144
 145         board = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
 146         if (!board)
 147                 board = "";
 148         printk("Pid: %d, comm: %s %s (%s %.*s) %s\n",
 149                         task_pid_nr(current), current->comm,
 150                         print_tainted(), init_utsname()->release,
 151                         (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
 152                         init_utsname()->version, board);
 153
 154         printk("EIP: %04x:[<%08lx>] EFLAGS: %08lx CPU: %d\n",
 155                         (u16)regs->cs, regs->ip, regs->flags,
 156                         smp_processor_id());
 157         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->ip);
 158
 159         printk("EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
 160                 regs->ax, regs->bx, regs->cx, regs->dx);
 161         printk("ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx ESP: %08lx\n",
 162                 regs->si, regs->di, regs->bp, sp);
 163         printk(" DS: %04x ES: %04x FS: %04x GS: %04x SS: %04x\n",
 164                (u16)regs->ds, (u16)regs->es, (u16)regs->fs, gs, ss);
 165
 166         if (!all)
 167                 return;
 168
 169         cr0 = read_cr0();
 170         cr2 = read_cr2();
 171         cr3 = read_cr3();
 172         cr4 = read_cr4_safe();
 173         printk("CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n",
 174                         cr0, cr2, cr3, cr4);
 175
 176         get_debugreg(d0, 0);
 177         get_debugreg(d1, 1);
 178         get_debugreg(d2, 2);
 179         get_debugreg(d3, 3);
 180         printk("DR0: %08lx DR1: %08lx DR2: %08lx DR3: %08lx\n",
 181                         d0, d1, d2, d3);
 182
 183         get_debugreg(d6, 6);
 184         get_debugreg(d7, 7);
 185         printk("DR6: %08lx DR7: %08lx\n",
 186                         d6, d7);
 187 }
 188
 189 void show_regs(struct pt_regs *regs)
 190 {
 191         show_registers(regs);
 192         show_trace(NULL, regs, &regs->sp, regs->bp);
 193 }
 194
 195 /*
 196  * This gets run with %bx containing the
 197  * function to call, and %dx containing
 198  * the "args".
 199  */
 200 extern void kernel_thread_helper(void);
 201
 202 /*
 203  * Create a kernel thread
 204  */
 205 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
 206 {
 207         struct pt_regs regs;
 208
 209         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
 210
 211         regs.bx = (unsigned long) fn;
 212         regs.dx = (unsigned long) arg;
 213
 214         regs.ds = __USER_DS;
 215         regs.es = __USER_DS;
 216         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
 217         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
 218         regs.orig_ax = -1;
 219         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
 220         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
 221         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_SF | X86_EFLAGS_PF | 0x2;
 222
 223         /* Ok, create the new process.. */
 224         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
 225 }
 226 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
 227
 228 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
 229 {
 230         BUG_ON(dead_task->mm);
 231         release_vm86_irqs(dead_task);
 232 }
 233
 234 /*
 235  * This gets called before we allocate a new thread and copy
 236  * the current task into it.
 237  */
 238 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
 239 {
 240         unlazy_fpu(tsk);
 241 }
 242
 243 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
 244         unsigned long unused,
 245         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
 246 {
 247         struct pt_regs *childregs;
 248         struct task_struct *tsk;
 249         int err;
 250
 251         childregs = task_pt_regs(p);
 252         *childregs = *regs;
 253         childregs->ax = 0;
 254         childregs->sp = sp;
 255
 256         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
 257         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
 258
 259         p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;
 260
 261         task_user_gs(p) = get_user_gs(regs);
 262
 263         p->thread.io_bitmap_ptr = NULL;
 264         tsk = current;
 265         err = -ENOMEM;
 266
 267         memset(p->thread.ptrace_bps, 0, sizeof(p->thread.ptrace_bps));
 268
 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         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DS_AREA_MSR);
 294         p->thread.ds_ctx = NULL;
 295
 296         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DEBUGCTLMSR);
 297         p->thread.debugctlmsr = 0;
 298
 299         return err;
 300 }
 301
 302 void
 303 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
 304 {
 305         set_user_gs(regs, 0);
 306         regs->fs                = 0;
 307         set_fs(USER_DS);
 308         regs->ds                = __USER_DS;
 309         regs->es                = __USER_DS;
 310         regs->ss                = __USER_DS;
 311         regs->cs                = __USER_CS;
 312         regs->ip                = new_ip;
 313         regs->sp                = new_sp;
 314         /*
 315          * Free the old FP and other extended state
 316          */
 317         free_thread_xstate(current);
 318 }
 319 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
 320
 321
 322 /*
 323  *      switch_to(x,yn) should switch tasks from x to y.
 324  *
 325  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
 326  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
 327  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
 328  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
 329  * and UP become the same).
 330  *
 331  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
 332  * reason for not using it any more becomes apparent when you
 333  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
 334  * valid (stale segment register values in particular). With the
 335  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
 336  * a reasonable manner.
 337  *
 338  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
 339  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
 340  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
 341  * so the performance issues may eventually be a valid point.
 342  * More important, however, is the fact that this allows us much
 343  * more flexibility.
 344  *
 345  * The return value (in %ax) will be the "prev" task after
 346  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
 347  * for example.
 348  */
 349 __notrace_funcgraph struct task_struct *
 350 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
 351 {
 352         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
 353                                  *next = &next_p->thread;
 354         int cpu = smp_processor_id();
 355         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
 356         bool preload_fpu;
 357
 358         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
 359
 360         /*
 361          * If the task has used fpu the last 5 timeslices, just do a full
 362          * restore of the math state immediately to avoid the trap; the
 363          * chances of needing FPU soon are obviously high now
 364          */
 365         preload_fpu = tsk_used_math(next_p) && next_p->fpu_counter > 5;
 366
 367         __unlazy_fpu(prev_p);
 368
 369         /* we're going to use this soon, after a few expensive things */
 370         if (preload_fpu)
 371                 prefetch(next->xstate);
 372
 373         /*
 374          * Reload esp0.
 375          */
 376         load_sp0(tss, next);
 377
 378         /*
 379          * Save away %gs. No need to save %fs, as it was saved on the
 380          * stack on entry.  No need to save %es and %ds, as those are
 381          * always kernel segments while inside the kernel.  Doing this
 382          * before setting the new TLS descriptors avoids the situation
 383          * where we temporarily have non-reloadable segments in %fs
 384          * and %gs.  This could be an issue if the NMI handler ever
 385          * used %fs or %gs (it does not today), or if the kernel is
 386          * running inside of a hypervisor layer.
 387          */
 388         lazy_save_gs(prev->gs);
 389
 390         /*
 391          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
 392          */
 393         load_TLS(next, cpu);
 394
 395         /*
 396          * Restore IOPL if needed.  In normal use, the flags restore
 397          * in the switch assembly will handle this.  But if the kernel
 398          * is running virtualized at a non-zero CPL, the popf will
 399          * not restore flags, so it must be done in a separate step.
 400          */
 401         if (get_kernel_rpl() && unlikely(prev->iopl != next->iopl))
 402                 set_iopl_mask(next->iopl);
 403
 404         /*
 405          * Now maybe handle debug registers and/or IO bitmaps
 406          */
 407         if (unlikely(task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV ||
 408                      task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT))
 409                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p, tss);
 410
 411         /* If we're going to preload the fpu context, make sure clts
 412            is run while we're batching the cpu state updates. */
 413         if (preload_fpu)
 414                 clts();
 415
 416         /*
 417          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
 418          * This must be done before restoring TLS segments so
 419          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
 420          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
 421          * to date.
 422          */
 423         arch_end_context_switch(next_p);
 424
 425         if (preload_fpu)
 426                 __math_state_restore();
 427
 428         /*
 429          * Restore %gs if needed (which is common)
 430          */
 431         if (prev->gs | next->gs)
 432                 lazy_load_gs(next->gs);
 433
 434         percpu_write(current_task, next_p);
 435
 436         return prev_p;
 437 }
 438
 439 int sys_clone(struct pt_regs *regs)
 440 {
 441         unsigned long clone_flags;
 442         unsigned long newsp;
 443         int __user *parent_tidptr, *child_tidptr;
 444
 445         clone_flags = regs->bx;
 446         newsp = regs->cx;
 447         parent_tidptr = (int __user *)regs->dx;
 448         child_tidptr = (int __user *)regs->di;
 449         if (!newsp)
 450                 newsp = regs->sp;
 451         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tidptr, child_tidptr);
 452 }
 453
 454 /*
 455  * sys_execve() executes a new program.
 456  */
 457 int sys_execve(struct pt_regs *regs)
 458 {
 459         int error;
 460         char *filename;
 461
 462         filename = getname((char __user *) regs->bx);
 463         error = PTR_ERR(filename);
 464         if (IS_ERR(filename))
 465                 goto out;
 466         error = do_execve(filename,
 467                         (char __user * __user *) regs->cx,
 468                         (char __user * __user *) regs->dx,
 469                         regs);
 470         if (error == 0) {
 471                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
 472                 set_thread_flag(TIF_IRET);
 473         }
 474         putname(filename);
 475 out:
 476         return error;
 477 }
 478
 479 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
 480 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
 481
 482 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
 483 {
 484         unsigned long bp, sp, ip;
 485         unsigned long stack_page;
 486         int count = 0;
 487         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
 488                 return 0;
 489         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
 490         sp = p->thread.sp;
 491         if (!stack_page || sp < stack_page || sp > top_esp+stack_page)
 492                 return 0;
 493         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes bp last. */
 494         bp = *(unsigned long *) sp;
 495         do {
 496                 if (bp < stack_page || bp > top_ebp+stack_page)
 497                         return 0;
 498                 ip = *(unsigned long *) (bp+4);
 499                 if (!in_sched_functions(ip))
 500                         return ip;
 501                 bp = *(unsigned long *) bp;
 502         } while (count++ < 16);
 503         return 0;
 504 }
 505