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 <linux/kgdb.h>
  15 #include <asm/pda.h>
  16 #include <asm/pgtable.h>
  17 #include <asm/processor.h>
  18 #include <asm/desc.h>
  19 #include <asm/atomic.h>
  20 #include <asm/mmu_context.h>
  21 #include <asm/smp.h>
  22 #include <asm/i387.h>
  23 #include <asm/percpu.h>
  24 #include <asm/proto.h>
  25 #include <asm/sections.h>
  26 #include <asm/setup.h>
  27
  28 #ifndef CONFIG_DEBUG_BOOT_PARAMS
  29 struct boot_params __initdata boot_params;
  30 #else
  31 struct boot_params boot_params;
  32 #endif
  33
  34 cpumask_t cpu_initialized __cpuinitdata = CPU_MASK_NONE;
  35
  36 struct x8664_pda *_cpu_pda[NR_CPUS] __read_mostly;
  37 EXPORT_SYMBOL(_cpu_pda);
  38 struct x8664_pda boot_cpu_pda[NR_CPUS] __cacheline_aligned;
  39
  40 struct desc_ptr idt_descr = { 256 * 16 - 1, (unsigned long) idt_table };
  41
  42 char boot_cpu_stack[IRQSTACKSIZE] __attribute__((section(".bss.page_aligned")));
  43
  44 unsigned long __supported_pte_mask __read_mostly = ~0UL;
  45 EXPORT_SYMBOL_GPL(__supported_pte_mask);
  46
  47 static int do_not_nx __cpuinitdata = 0;
  48
  49 /* noexec=on|off
  50 Control non executable mappings for 64bit processes.
  51
  52 on      Enable(default)
  53 off     Disable
  54 */
  55 static int __init nonx_setup(char *str)
  56 {
  57         if (!str)
  58                 return -EINVAL;
  59         if (!strncmp(str, "on", 2)) {
  60                 __supported_pte_mask |= _PAGE_NX;
  61                 do_not_nx = 0;
  62         } else if (!strncmp(str, "off", 3)) {
  63                 do_not_nx = 1;
  64                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_NX;
  65         }
  66         return 0;
  67 }
  68 early_param("noexec", nonx_setup);
  69
  70 int force_personality32 = 0;
  71
  72 /* noexec32=on|off
  73 Control non executable heap for 32bit processes.
  74 To control the stack too use noexec=off
  75
  76 on      PROT_READ does not imply PROT_EXEC for 32bit processes
  77 off     PROT_READ implies PROT_EXEC (default)
  78 */
  79 static int __init nonx32_setup(char *str)
  80 {
  81         if (!strcmp(str, "on"))
  82                 force_personality32 &= ~READ_IMPLIES_EXEC;
  83         else if (!strcmp(str, "off"))
  84                 force_personality32 |= READ_IMPLIES_EXEC;
  85         return 1;
  86 }
  87 __setup("noexec32=", nonx32_setup);
  88
  89 /*
  90  * Copy data used in early init routines from the initial arrays to the
  91  * per cpu data areas.  These arrays then become expendable and the
  92  * *_early_ptr's are zeroed indicating that the static arrays are gone.
  93  */
  94 static void __init setup_per_cpu_maps(void)
  95 {
  96         int cpu;
  97
  98         for_each_possible_cpu(cpu) {
  99 #ifdef CONFIG_SMP
 100                 if (per_cpu_offset(cpu)) {
 101 #endif
 102                         per_cpu(x86_cpu_to_apicid, cpu) =
 103                                                 x86_cpu_to_apicid_init[cpu];
 104                         per_cpu(x86_bios_cpu_apicid, cpu) =
 105                                                 x86_bios_cpu_apicid_init[cpu];
 106 #ifdef CONFIG_NUMA
 107                         per_cpu(x86_cpu_to_node_map, cpu) =
 108                                                 x86_cpu_to_node_map_init[cpu];
 109 #endif
 110 #ifdef CONFIG_SMP
 111                 }
 112                 else
 113                         printk(KERN_NOTICE "per_cpu_offset zero for cpu %d\n",
 114                                                                         cpu);
 115 #endif
 116         }
 117
 118         /* indicate the early static arrays will soon be gone */
 119         x86_cpu_to_apicid_early_ptr = NULL;
 120         x86_bios_cpu_apicid_early_ptr = NULL;
 121 #ifdef CONFIG_NUMA
 122         x86_cpu_to_node_map_early_ptr = NULL;
 123 #endif
 124 }
 125
 126 /*
 127  * Great future plan:
 128  * Declare PDA itself and support (irqstack,tss,pgd) as per cpu data.
 129  * Always point %gs to its beginning
 130  */
 131 void __init setup_per_cpu_areas(void)
 132 {
 133         int i;
 134         unsigned long size;
 135
 136 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 137         prefill_possible_map();
 138 #endif
 139
 140         /* Copy section for each CPU (we discard the original) */
 141         size = PERCPU_ENOUGH_ROOM;
 142
 143         printk(KERN_INFO "PERCPU: Allocating %lu bytes of per cpu data\n", size);
 144         for_each_cpu_mask (i, cpu_possible_map) {
 145                 char *ptr;
 146 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 147                 ptr = alloc_bootmem_pages(size);
 148 #else
 149                 int node = early_cpu_to_node(i);
 150
 151                 if (!node_online(node) || !NODE_DATA(node))
 152                         ptr = alloc_bootmem_pages(size);
 153                 else
 154                         ptr = alloc_bootmem_pages_node(NODE_DATA(node), size);
 155 #endif
 156                 if (!ptr)
 157                         panic("Cannot allocate cpu data for CPU %d\n", i);
 158                 cpu_pda(i)->data_offset = ptr - __per_cpu_start;
 159                 memcpy(ptr, __per_cpu_start, __per_cpu_end - __per_cpu_start);
 160         }
 161
 162         /* setup percpu data maps early */
 163         setup_per_cpu_maps();
 164 }
 165
 166 void pda_init(int cpu)
 167 {
 168         struct x8664_pda *pda = cpu_pda(cpu);
 169
 170         /* Setup up data that may be needed in __get_free_pages early */
 171         asm volatile("movl %0,%%fs ; movl %0,%%gs" :: "r" (0));
 172         /* Memory clobbers used to order PDA accessed */
 173         mb();
 174         wrmsrl(MSR_GS_BASE, pda);
 175         mb();
 176
 177         pda->cpunumber = cpu;
 178         pda->irqcount = -1;
 179         pda->kernelstack =
 180                 (unsigned long)stack_thread_info() - PDA_STACKOFFSET + THREAD_SIZE;
 181         pda->active_mm = &init_mm;
 182         pda->mmu_state = 0;
 183
 184         if (cpu == 0) {
 185                 /* others are initialized in smpboot.c */
 186                 pda->pcurrent = &init_task;
 187                 pda->irqstackptr = boot_cpu_stack;
 188         } else {
 189                 pda->irqstackptr = (char *)
 190                         __get_free_pages(GFP_ATOMIC, IRQSTACK_ORDER);
 191                 if (!pda->irqstackptr)
 192                         panic("cannot allocate irqstack for cpu %d", cpu);
 193         }
 194
 195
 196         pda->irqstackptr += IRQSTACKSIZE-64;
 197 }
 198
 199 char boot_exception_stacks[(N_EXCEPTION_STACKS - 1) * EXCEPTION_STKSZ + DEBUG_STKSZ]
 200 __attribute__((section(".bss.page_aligned")));
 201
 202 extern asmlinkage void ignore_sysret(void);
 203
 204 /* May not be marked __init: used by software suspend */
 205 void syscall_init(void)
 206 {
 207         /*
 208          * LSTAR and STAR live in a bit strange symbiosis.
 209          * They both write to the same internal register. STAR allows to set CS/DS
 210          * but only a 32bit target. LSTAR sets the 64bit rip.
 211          */
 212         wrmsrl(MSR_STAR,  ((u64)__USER32_CS)<<48  | ((u64)__KERNEL_CS)<<32);
 213         wrmsrl(MSR_LSTAR, system_call);
 214         wrmsrl(MSR_CSTAR, ignore_sysret);
 215
 216 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 217         syscall32_cpu_init ();
 218 #endif
 219
 220         /* Flags to clear on syscall */
 221         wrmsrl(MSR_SYSCALL_MASK,
 222                X86_EFLAGS_TF|X86_EFLAGS_DF|X86_EFLAGS_IF|X86_EFLAGS_IOPL);
 223 }
 224
 225 void __cpuinit check_efer(void)
 226 {
 227         unsigned long efer;
 228
 229         rdmsrl(MSR_EFER, efer);
 230         if (!(efer & EFER_NX) || do_not_nx) {
 231                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_NX;
 232         }
 233 }
 234
 235 unsigned long kernel_eflags;
 236
 237 /*
 238  * Copies of the original ist values from the tss are only accessed during
 239  * debugging, no special alignment required.
 240  */
 241 DEFINE_PER_CPU(struct orig_ist, orig_ist);
 242
 243 /*
 244  * cpu_init() initializes state that is per-CPU. Some data is already
 245  * initialized (naturally) in the bootstrap process, such as the GDT
 246  * and IDT. We reload them nevertheless, this function acts as a
 247  * 'CPU state barrier', nothing should get across.
 248  * A lot of state is already set up in PDA init.
 249  */
 250 void __cpuinit cpu_init (void)
 251 {
 252         int cpu = stack_smp_processor_id();
 253         struct tss_struct *t = &per_cpu(init_tss, cpu);
 254         struct orig_ist *orig_ist = &per_cpu(orig_ist, cpu);
 255         unsigned long v;
 256         char *estacks = NULL;
 257         struct task_struct *me;
 258         int i;
 259
 260         /* CPU 0 is initialised in head64.c */
 261         if (cpu != 0) {
 262                 pda_init(cpu);
 263         } else
 264                 estacks = boot_exception_stacks;
 265
 266         me = current;
 267
 268         if (cpu_test_and_set(cpu, cpu_initialized))
 269                 panic("CPU#%d already initialized!\n", cpu);
 270
 271         printk("Initializing CPU#%d\n", cpu);
 272
 273         clear_in_cr4(X86_CR4_VME|X86_CR4_PVI|X86_CR4_TSD|X86_CR4_DE);
 274
 275         /*
 276          * Initialize the per-CPU GDT with the boot GDT,
 277          * and set up the GDT descriptor:
 278          */
 279         if (cpu)
 280                 memcpy(get_cpu_gdt_table(cpu), cpu_gdt_table, GDT_SIZE);
 281
 282         cpu_gdt_descr[cpu].size = GDT_SIZE;
 283         load_gdt((const struct desc_ptr *)&cpu_gdt_descr[cpu]);
 284         load_idt((const struct desc_ptr *)&idt_descr);
 285
 286         memset(me->thread.tls_array, 0, GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES * 8);
 287         syscall_init();
 288
 289         wrmsrl(MSR_FS_BASE, 0);
 290         wrmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, 0);
 291         barrier();
 292
 293         check_efer();
 294
 295         /*
 296          * set up and load the per-CPU TSS
 297          */
 298         for (v = 0; v < N_EXCEPTION_STACKS; v++) {
 299                 static const unsigned int order[N_EXCEPTION_STACKS] = {
 300                         [0 ... N_EXCEPTION_STACKS - 1] = EXCEPTION_STACK_ORDER,
 301                         [DEBUG_STACK - 1] = DEBUG_STACK_ORDER
 302                 };
 303                 if (cpu) {
 304                         estacks = (char *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC, order[v]);
 305                         if (!estacks)
 306                                 panic("Cannot allocate exception stack %ld %d\n",
 307                                       v, cpu);
 308                 }
 309                 estacks += PAGE_SIZE << order[v];
 310                 orig_ist->ist[v] = t->x86_tss.ist[v] = (unsigned long)estacks;
 311         }
 312
 313         t->x86_tss.io_bitmap_base = offsetof(struct tss_struct, io_bitmap);
 314         /*
 315          * <= is required because the CPU will access up to
 316          * 8 bits beyond the end of the IO permission bitmap.
 317          */
 318         for (i = 0; i <= IO_BITMAP_LONGS; i++)
 319                 t->io_bitmap[i] = ~0UL;
 320
 321         atomic_inc(&init_mm.mm_count);
 322         me->active_mm = &init_mm;
 323         if (me->mm)
 324                 BUG();
 325         enter_lazy_tlb(&init_mm, me);
 326
 327         set_tss_desc(cpu, t);
 328         load_TR_desc();
 329         load_LDT(&init_mm.context);
 330
 331 #ifdef CONFIG_KGDB
 332         /*
 333          * If the kgdb is connected no debug regs should be altered.  This
 334          * is only applicable when KGDB and a KGDB I/O module are built
 335          * into the kernel and you are using early debugging with
 336          * kgdbwait. KGDB will control the kernel HW breakpoint registers.
 337          */
 338         if (kgdb_connected && arch_kgdb_ops.correct_hw_break)
 339                 arch_kgdb_ops.correct_hw_break();
 340         else {
 341 #endif
 342         /*
 343          * Clear all 6 debug registers:
 344          */
 345
 346         set_debugreg(0UL, 0);
 347         set_debugreg(0UL, 1);
 348         set_debugreg(0UL, 2);
 349         set_debugreg(0UL, 3);
 350         set_debugreg(0UL, 6);
 351         set_debugreg(0UL, 7);
 352 #ifdef CONFIG_KGDB
 353         /* If the kgdb is connected no debug regs should be altered. */
 354         }
 355 #endif
 356
 357         fpu_init();
 358
 359         raw_local_save_flags(kernel_eflags);
 360 }