arch/x86/kernel/setup64.c

   1 /*
   2  * X86-64 specific CPU setup.
   3  * Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   4  * Copyright 2001, 2002, 2003 SuSE Labs / Andi Kleen.
   5  * See setup.c for older changelog.
   6  */
   7 #include <linux/init.h>
   8 #include <linux/kernel.h>
   9 #include <linux/sched.h>
  10 #include <linux/string.h>
  11 #include <linux/bootmem.h>
  12 #include <linux/bitops.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <asm/pda.h>
  15 #include <asm/pgtable.h>
  16 #include <asm/processor.h>
  17 #include <asm/desc.h>
  18 #include <asm/atomic.h>
  19 #include <asm/mmu_context.h>
  20 #include <asm/smp.h>
  21 #include <asm/i387.h>
  22 #include <asm/percpu.h>
  23 #include <asm/proto.h>
  24 #include <asm/sections.h>
  25 #include <asm/setup.h>
  26
  27 #ifndef CONFIG_DEBUG_BOOT_PARAMS
  28 struct boot_params __initdata boot_params;
  29 #else
  30 struct boot_params boot_params;
  31 #endif
  32
  33 cpumask_t cpu_initialized __cpuinitdata = CPU_MASK_NONE;
  34
  35 struct x8664_pda *_cpu_pda[NR_CPUS] __read_mostly;
  36 EXPORT_SYMBOL(_cpu_pda);
  37 struct x8664_pda boot_cpu_pda[NR_CPUS] __cacheline_aligned;
  38
  39 struct desc_ptr idt_descr = { 256 * 16 - 1, (unsigned long) idt_table };
  40
  41 char boot_cpu_stack[IRQSTACKSIZE] __attribute__((section(".bss.page_aligned")));
  42
  43 unsigned long __supported_pte_mask __read_mostly = ~0UL;
  44 static int do_not_nx __cpuinitdata = 0;
  45
  46 /* noexec=on|off
  47 Control non executable mappings for 64bit processes.
  48
  49 on      Enable(default)
  50 off     Disable
  51 */
  52 static int __init nonx_setup(char *str)
  53 {
  54         if (!str)
  55                 return -EINVAL;
  56         if (!strncmp(str, "on", 2)) {
  57                 __supported_pte_mask |= _PAGE_NX;
  58                 do_not_nx = 0;
  59         } else if (!strncmp(str, "off", 3)) {
  60                 do_not_nx = 1;
  61                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_NX;
  62         }
  63         return 0;
  64 }
  65 early_param("noexec", nonx_setup);
  66
  67 int force_personality32 = 0;
  68
  69 /* noexec32=on|off
  70 Control non executable heap for 32bit processes.
  71 To control the stack too use noexec=off
  72
  73 on      PROT_READ does not imply PROT_EXEC for 32bit processes
  74 off     PROT_READ implies PROT_EXEC (default)
  75 */
  76 static int __init nonx32_setup(char *str)
  77 {
  78         if (!strcmp(str, "on"))
  79                 force_personality32 &= ~READ_IMPLIES_EXEC;
  80         else if (!strcmp(str, "off"))
  81                 force_personality32 |= READ_IMPLIES_EXEC;
  82         return 1;
  83 }
  84 __setup("noexec32=", nonx32_setup);
  85
  86 /*
  87  * Copy data used in early init routines from the initial arrays to the
  88  * per cpu data areas.  These arrays then become expendable and the
  89  * *_early_ptr's are zeroed indicating that the static arrays are gone.
  90  */
  91 static void __init setup_per_cpu_maps(void)
  92 {
  93         int cpu;
  94
  95         for_each_possible_cpu(cpu) {
  96 #ifdef CONFIG_SMP
  97                 if (per_cpu_offset(cpu)) {
  98 #endif
  99                         per_cpu(x86_cpu_to_apicid, cpu) =
 100                                                 x86_cpu_to_apicid_init[cpu];
 101                         per_cpu(x86_bios_cpu_apicid, cpu) =
 102                                                 x86_bios_cpu_apicid_init[cpu];
 103 #ifdef CONFIG_NUMA
 104                         per_cpu(x86_cpu_to_node_map, cpu) =
 105                                                 x86_cpu_to_node_map_init[cpu];
 106 #endif
 107 #ifdef CONFIG_SMP
 108                 }
 109                 else
 110                         printk(KERN_NOTICE "per_cpu_offset zero for cpu %d\n",
 111                                                                         cpu);
 112 #endif
 113         }
 114
 115         /* indicate the early static arrays will soon be gone */
 116         x86_cpu_to_apicid_early_ptr = NULL;
 117         x86_bios_cpu_apicid_early_ptr = NULL;
 118 #ifdef CONFIG_NUMA
 119         x86_cpu_to_node_map_early_ptr = NULL;
 120 #endif
 121 }
 122
 123 /*
 124  * Great future plan:
 125  * Declare PDA itself and support (irqstack,tss,pgd) as per cpu data.
 126  * Always point %gs to its beginning
 127  */
 128 void __init setup_per_cpu_areas(void)
 129 {
 130         int i;
 131         unsigned long size;
 132
 133 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 134         prefill_possible_map();
 135 #endif
 136
 137         /* Copy section for each CPU (we discard the original) */
 138         size = PERCPU_ENOUGH_ROOM;
 139
 140         printk(KERN_INFO "PERCPU: Allocating %lu bytes of per cpu data\n", size);
 141         for_each_cpu_mask (i, cpu_possible_map) {
 142                 char *ptr;
 143
 144                 if (!NODE_DATA(early_cpu_to_node(i))) {
 145                         printk("cpu with no node %d, num_online_nodes %d\n",
 146                                i, num_online_nodes());
 147                         ptr = alloc_bootmem_pages(size);
 148                 } else {
 149                         ptr = alloc_bootmem_pages_node(NODE_DATA(early_cpu_to_node(i)), size);
 150                 }
 151                 if (!ptr)
 152                         panic("Cannot allocate cpu data for CPU %d\n", i);
 153                 cpu_pda(i)->data_offset = ptr - __per_cpu_start;
 154                 memcpy(ptr, __per_cpu_start, __per_cpu_end - __per_cpu_start);
 155         }
 156
 157         /* setup percpu data maps early */
 158         setup_per_cpu_maps();
 159 }
 160
 161 void pda_init(int cpu)
 162 {
 163         struct x8664_pda *pda = cpu_pda(cpu);
 164
 165         /* Setup up data that may be needed in __get_free_pages early */
 166         asm volatile("movl %0,%%fs ; movl %0,%%gs" :: "r" (0));
 167         /* Memory clobbers used to order PDA accessed */
 168         mb();
 169         wrmsrl(MSR_GS_BASE, pda);
 170         mb();
 171
 172         pda->cpunumber = cpu;
 173         pda->irqcount = -1;
 174         pda->kernelstack =
 175                 (unsigned long)stack_thread_info() - PDA_STACKOFFSET + THREAD_SIZE;
 176         pda->active_mm = &init_mm;
 177         pda->mmu_state = 0;
 178
 179         if (cpu == 0) {
 180                 /* others are initialized in smpboot.c */
 181                 pda->pcurrent = &init_task;
 182                 pda->irqstackptr = boot_cpu_stack;
 183         } else {
 184                 pda->irqstackptr = (char *)
 185                         __get_free_pages(GFP_ATOMIC, IRQSTACK_ORDER);
 186                 if (!pda->irqstackptr)
 187                         panic("cannot allocate irqstack for cpu %d", cpu);
 188         }
 189
 190
 191         pda->irqstackptr += IRQSTACKSIZE-64;
 192 }
 193
 194 char boot_exception_stacks[(N_EXCEPTION_STACKS - 1) * EXCEPTION_STKSZ + DEBUG_STKSZ]
 195 __attribute__((section(".bss.page_aligned")));
 196
 197 extern asmlinkage void ignore_sysret(void);
 198
 199 /* May not be marked __init: used by software suspend */
 200 void syscall_init(void)
 201 {
 202         /*
 203          * LSTAR and STAR live in a bit strange symbiosis.
 204          * They both write to the same internal register. STAR allows to set CS/DS
 205          * but only a 32bit target. LSTAR sets the 64bit rip.
 206          */
 207         wrmsrl(MSR_STAR,  ((u64)__USER32_CS)<<48  | ((u64)__KERNEL_CS)<<32);
 208         wrmsrl(MSR_LSTAR, system_call);
 209         wrmsrl(MSR_CSTAR, ignore_sysret);
 210
 211 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 212         syscall32_cpu_init ();
 213 #endif
 214
 215         /* Flags to clear on syscall */
 216         wrmsrl(MSR_SYSCALL_MASK,
 217                X86_EFLAGS_TF|X86_EFLAGS_DF|X86_EFLAGS_IF|X86_EFLAGS_IOPL);
 218 }
 219
 220 void __cpuinit check_efer(void)
 221 {
 222         unsigned long efer;
 223
 224         rdmsrl(MSR_EFER, efer);
 225         if (!(efer & EFER_NX) || do_not_nx) {
 226                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_NX;
 227         }
 228 }
 229
 230 unsigned long kernel_eflags;
 231
 232 /*
 233  * Copies of the original ist values from the tss are only accessed during
 234  * debugging, no special alignment required.
 235  */
 236 DEFINE_PER_CPU(struct orig_ist, orig_ist);
 237
 238 /*
 239  * cpu_init() initializes state that is per-CPU. Some data is already
 240  * initialized (naturally) in the bootstrap process, such as the GDT
 241  * and IDT. We reload them nevertheless, this function acts as a
 242  * 'CPU state barrier', nothing should get across.
 243  * A lot of state is already set up in PDA init.
 244  */
 245 void __cpuinit cpu_init (void)
 246 {
 247         int cpu = stack_smp_processor_id();
 248         struct tss_struct *t = &per_cpu(init_tss, cpu);
 249         struct orig_ist *orig_ist = &per_cpu(orig_ist, cpu);
 250         unsigned long v;
 251         char *estacks = NULL;
 252         struct task_struct *me;
 253         int i;
 254
 255         /* CPU 0 is initialised in head64.c */
 256         if (cpu != 0) {
 257                 pda_init(cpu);
 258         } else
 259                 estacks = boot_exception_stacks;
 260
 261         me = current;
 262
 263         if (cpu_test_and_set(cpu, cpu_initialized))
 264                 panic("CPU#%d already initialized!\n", cpu);
 265
 266         printk("Initializing CPU#%d\n", cpu);
 267
 268         clear_in_cr4(X86_CR4_VME|X86_CR4_PVI|X86_CR4_TSD|X86_CR4_DE);
 269
 270         /*
 271          * Initialize the per-CPU GDT with the boot GDT,
 272          * and set up the GDT descriptor:
 273          */
 274         if (cpu)
 275                 memcpy(get_cpu_gdt_table(cpu), cpu_gdt_table, GDT_SIZE);
 276
 277         cpu_gdt_descr[cpu].size = GDT_SIZE;
 278         load_gdt((const struct desc_ptr *)&cpu_gdt_descr[cpu]);
 279         load_idt((const struct desc_ptr *)&idt_descr);
 280
 281         memset(me->thread.tls_array, 0, GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES * 8);
 282         syscall_init();
 283
 284         wrmsrl(MSR_FS_BASE, 0);
 285         wrmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, 0);
 286         barrier();
 287
 288         check_efer();
 289
 290         /*
 291          * set up and load the per-CPU TSS
 292          */
 293         for (v = 0; v < N_EXCEPTION_STACKS; v++) {
 294                 static const unsigned int order[N_EXCEPTION_STACKS] = {
 295                         [0 ... N_EXCEPTION_STACKS - 1] = EXCEPTION_STACK_ORDER,
 296                         [DEBUG_STACK - 1] = DEBUG_STACK_ORDER
 297                 };
 298                 if (cpu) {
 299                         estacks = (char *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC, order[v]);
 300                         if (!estacks)
 301                                 panic("Cannot allocate exception stack %ld %d\n",
 302                                       v, cpu);
 303                 }
 304                 estacks += PAGE_SIZE << order[v];
 305                 orig_ist->ist[v] = t->x86_tss.ist[v] = (unsigned long)estacks;
 306         }
 307
 308         t->x86_tss.io_bitmap_base = offsetof(struct tss_struct, io_bitmap);
 309         /*
 310          * <= is required because the CPU will access up to
 311          * 8 bits beyond the end of the IO permission bitmap.
 312          */
 313         for (i = 0; i <= IO_BITMAP_LONGS; i++)
 314                 t->io_bitmap[i] = ~0UL;
 315
 316         atomic_inc(&init_mm.mm_count);
 317         me->active_mm = &init_mm;
 318         if (me->mm)
 319                 BUG();
 320         enter_lazy_tlb(&init_mm, me);
 321
 322         set_tss_desc(cpu, t);
 323         load_TR_desc();
 324         load_LDT(&init_mm.context);
 325
 326         /*
 327          * Clear all 6 debug registers:
 328          */
 329
 330         set_debugreg(0UL, 0);
 331         set_debugreg(0UL, 1);
 332         set_debugreg(0UL, 2);
 333         set_debugreg(0UL, 3);
 334         set_debugreg(0UL, 6);
 335         set_debugreg(0UL, 7);
 336
 337         fpu_init();
 338
 339         raw_local_save_flags(kernel_eflags);
 340 }