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(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 }