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 #include <asm/debugreg.h>
  65 #include <asm/hw_breakpoint.h>
  66
  67 asmlinkage void ret_from_fork(void) __asm__("ret_from_fork");
  68
  69 DEFINE_PER_CPU(struct task_struct *, current_task) = &init_task;
  70 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(current_task);
  71
  72 /*
  73  * Return saved PC of a blocked thread.
  74  */
  75 unsigned long thread_saved_pc(struct task_struct *tsk)
  76 {
  77         return ((unsigned long *)tsk->thread.sp)[3];
  78 }
  79
  80 #ifndef CONFIG_SMP
  81 static inline void play_dead(void)
  82 {
  83         BUG();
  84 }
  85 #endif
  86
  87 /*
  88  * The idle thread. There's no useful work to be
  89  * done, so just try to conserve power and have a
  90  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
  91  * somebody to say that they'd like to reschedule)
  92  */
  93 void cpu_idle(void)
  94 {
  95         int cpu = smp_processor_id();
  96
  97         /*
  98          * If we're the non-boot CPU, nothing set the stack canary up
  99          * for us.  CPU0 already has it initialized but no harm in
 100          * doing it again.  This is a good place for updating it, as
 101          * we wont ever return from this function (so the invalid
 102          * canaries already on the stack wont ever trigger).
 103          */
 104         boot_init_stack_canary();
 105
 106         current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
 107
 108         /* endless idle loop with no priority at all */
 109         while (1) {
 110                 tick_nohz_stop_sched_tick(1);
 111                 while (!need_resched()) {
 112
 113                         check_pgt_cache();
 114                         rmb();
 115
 116                         if (cpu_is_offline(cpu))
 117                                 play_dead();
 118
 119                         local_irq_disable();
 120                         /* Don't trace irqs off for idle */
 121                         stop_critical_timings();
 122                         pm_idle();
 123                         start_critical_timings();
 124                 }
 125                 tick_nohz_restart_sched_tick();
 126                 preempt_enable_no_resched();
 127                 schedule();
 128                 preempt_disable();
 129         }
 130 }
 131
 132 void __show_regs(struct pt_regs *regs, int all)
 133 {
 134         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L;
 135         unsigned long d0, d1, d2, d3, d6, d7;
 136         unsigned long sp;
 137         unsigned short ss, gs;
 138         const char *board;
 139
 140         if (user_mode_vm(regs)) {
 141                 sp = regs->sp;
 142                 ss = regs->ss & 0xffff;
 143                 gs = get_user_gs(regs);
 144         } else {
 145                 sp = (unsigned long) (&regs->sp);
 146                 savesegment(ss, ss);
 147                 savesegment(gs, gs);
 148         }
 149
 150         printk("\n");
 151
 152         board = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
 153         if (!board)
 154                 board = "";
 155         printk("Pid: %d, comm: %s %s (%s %.*s) %s\n",
 156                         task_pid_nr(current), current->comm,
 157                         print_tainted(), init_utsname()->release,
 158                         (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
 159                         init_utsname()->version, board);
 160
 161         printk("EIP: %04x:[<%08lx>] EFLAGS: %08lx CPU: %d\n",
 162                         (u16)regs->cs, regs->ip, regs->flags,
 163                         smp_processor_id());
 164         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->ip);
 165
 166         printk("EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
 167                 regs->ax, regs->bx, regs->cx, regs->dx);
 168         printk("ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx ESP: %08lx\n",
 169                 regs->si, regs->di, regs->bp, sp);
 170         printk(" DS: %04x ES: %04x FS: %04x GS: %04x SS: %04x\n",
 171                (u16)regs->ds, (u16)regs->es, (u16)regs->fs, gs, ss);
 172
 173         if (!all)
 174                 return;
 175
 176         cr0 = read_cr0();
 177         cr2 = read_cr2();
 178         cr3 = read_cr3();
 179         cr4 = read_cr4_safe();
 180         printk("CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n",
 181                         cr0, cr2, cr3, cr4);
 182
 183         get_debugreg(d0, 0);
 184         get_debugreg(d1, 1);
 185         get_debugreg(d2, 2);
 186         get_debugreg(d3, 3);
 187         printk("DR0: %08lx DR1: %08lx DR2: %08lx DR3: %08lx\n",
 188                         d0, d1, d2, d3);
 189
 190         get_debugreg(d6, 6);
 191         get_debugreg(d7, 7);
 192         printk("DR6: %08lx DR7: %08lx\n",
 193                         d6, d7);
 194 }
 195
 196 void show_regs(struct pt_regs *regs)
 197 {
 198         __show_regs(regs, 1);
 199         show_trace(NULL, regs, &regs->sp, regs->bp);
 200 }
 201
 202 /*
 203  * This gets run with %bx containing the
 204  * function to call, and %dx containing
 205  * the "args".
 206  */
 207 extern void kernel_thread_helper(void);
 208
 209 /*
 210  * Create a kernel thread
 211  */
 212 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
 213 {
 214         struct pt_regs regs;
 215
 216         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
 217
 218         regs.bx = (unsigned long) fn;
 219         regs.dx = (unsigned long) arg;
 220
 221         regs.ds = __USER_DS;
 222         regs.es = __USER_DS;
 223         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
 224         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
 225         regs.orig_ax = -1;
 226         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
 227         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
 228         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_SF | X86_EFLAGS_PF | 0x2;
 229
 230         /* Ok, create the new process.. */
 231         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
 232 }
 233 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
 234
 235 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
 236 {
 237         BUG_ON(dead_task->mm);
 238         release_vm86_irqs(dead_task);
 239 }
 240
 241 /*
 242  * This gets called before we allocate a new thread and copy
 243  * the current task into it.
 244  */
 245 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
 246 {
 247         unlazy_fpu(tsk);
 248 }
 249
 250 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
 251         unsigned long unused,
 252         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
 253 {
 254         struct pt_regs *childregs;
 255         struct task_struct *tsk;
 256         int err;
 257
 258         childregs = task_pt_regs(p);
 259         *childregs = *regs;
 260         childregs->ax = 0;
 261         childregs->sp = sp;
 262
 263         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
 264         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
 265
 266         p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;
 267
 268         task_user_gs(p) = get_user_gs(regs);
 269
 270         p->thread.io_bitmap_ptr = NULL;
 271         tsk = current;
 272         err = -ENOMEM;
 273         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_DEBUG)))
 274                 if (copy_thread_hw_breakpoint(tsk, p, clone_flags))
 275                         goto out;
 276
 277         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IO_BITMAP))) {
 278                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmemdup(tsk->thread.io_bitmap_ptr,
 279                                                 IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
 280                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
 281                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
 282                         return -ENOMEM;
 283                 }
 284                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
 285         }
 286
 287         err = 0;
 288
 289         /*
 290          * Set a new TLS for the child thread?
 291          */
 292         if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
 293                 err = do_set_thread_area(p, -1,
 294                         (struct user_desc __user *)childregs->si, 0);
 295
 296 out:
 297         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
 298                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
 299                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
 300         }
 301         if (err)
 302                 flush_thread_hw_breakpoint(p);
 303
 304         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DS_AREA_MSR);
 305         p->thread.ds_ctx = NULL;
 306
 307         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DEBUGCTLMSR);
 308         p->thread.debugctlmsr = 0;
 309
 310         return err;
 311 }
 312
 313 void
 314 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
 315 {
 316         set_user_gs(regs, 0);
 317         regs->fs                = 0;
 318         set_fs(USER_DS);
 319         regs->ds                = __USER_DS;
 320         regs->es                = __USER_DS;
 321         regs->ss                = __USER_DS;
 322         regs->cs                = __USER_CS;
 323         regs->ip                = new_ip;
 324         regs->sp                = new_sp;
 325         /*
 326          * Free the old FP and other extended state
 327          */
 328         free_thread_xstate(current);
 329 }
 330 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
 331
 332
 333 /*
 334  *      switch_to(x,yn) should switch tasks from x to y.
 335  *
 336  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
 337  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
 338  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
 339  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
 340  * and UP become the same).
 341  *
 342  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
 343  * reason for not using it any more becomes apparent when you
 344  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
 345  * valid (stale segment register values in particular). With the
 346  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
 347  * a reasonable manner.
 348  *
 349  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
 350  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
 351  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
 352  * so the performance issues may eventually be a valid point.
 353  * More important, however, is the fact that this allows us much
 354  * more flexibility.
 355  *
 356  * The return value (in %ax) will be the "prev" task after
 357  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
 358  * for example.
 359  */
 360 __notrace_funcgraph struct task_struct *
 361 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
 362 {
 363         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
 364                                  *next = &next_p->thread;
 365         int cpu = smp_processor_id();
 366         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
 367
 368         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
 369
 370         __unlazy_fpu(prev_p);
 371
 372
 373         /* we're going to use this soon, after a few expensive things */
 374         if (next_p->fpu_counter > 5)
 375                 prefetch(next->xstate);
 376
 377         /*
 378          * Reload esp0.
 379          */
 380         load_sp0(tss, next);
 381
 382         /*
 383          * Save away %gs. No need to save %fs, as it was saved on the
 384          * stack on entry.  No need to save %es and %ds, as those are
 385          * always kernel segments while inside the kernel.  Doing this
 386          * before setting the new TLS descriptors avoids the situation
 387          * where we temporarily have non-reloadable segments in %fs
 388          * and %gs.  This could be an issue if the NMI handler ever
 389          * used %fs or %gs (it does not today), or if the kernel is
 390          * running inside of a hypervisor layer.
 391          */
 392         lazy_save_gs(prev->gs);
 393
 394         /*
 395          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
 396          */
 397         load_TLS(next, cpu);
 398
 399         /*
 400          * Restore IOPL if needed.  In normal use, the flags restore
 401          * in the switch assembly will handle this.  But if the kernel
 402          * is running virtualized at a non-zero CPL, the popf will
 403          * not restore flags, so it must be done in a separate step.
 404          */
 405         if (get_kernel_rpl() && unlikely(prev->iopl != next->iopl))
 406                 set_iopl_mask(next->iopl);
 407
 408         /*
 409          * Now maybe handle debug registers and/or IO bitmaps
 410          */
 411         if (unlikely(task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV ||
 412                      task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT))
 413                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p, tss);
 414
 415         /*
 416          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
 417          * This must be done before restoring TLS segments so
 418          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
 419          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
 420          * to date.
 421          */
 422         arch_leave_lazy_cpu_mode();
 423
 424         /* If the task has used fpu the last 5 timeslices, just do a full
 425          * restore of the math state immediately to avoid the trap; the
 426          * chances of needing FPU soon are obviously high now
 427          *
 428          * tsk_used_math() checks prevent calling math_state_restore(),
 429          * which can sleep in the case of !tsk_used_math()
 430          */
 431         if (tsk_used_math(next_p) && next_p->fpu_counter > 5)
 432                 math_state_restore();
 433
 434         /*
 435          * Restore %gs if needed (which is common)
 436          */
 437         if (prev->gs | next->gs)
 438                 lazy_load_gs(next->gs);
 439
 440         percpu_write(current_task, next_p);
 441         /*
 442          * There's a problem with moving the arch_install_thread_hw_breakpoint()
 443          * call before current is updated.  Suppose a kernel breakpoint is
 444          * triggered in between the two, the hw-breakpoint handler will see that
 445          * the 'current' task does not have TIF_DEBUG flag set and will think it
 446          * is leftover from an old task (lazy switching) and will erase it. Then
 447          * until the next context switch, no user-breakpoints will be installed.
 448          *
 449          * The real problem is that it's impossible to update both current and
 450          * physical debug registers at the same instant, so there will always be
 451          * a window in which they disagree and a breakpoint might get triggered.
 452          * Since we use lazy switching, we are forced to assume that a
 453          * disagreement means that current is correct and the exception is due
 454          * to lazy debug register switching.
 455          */
 456         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_DEBUG)))
 457                 arch_install_thread_hw_breakpoint(next_p);
 458
 459         return prev_p;
 460 }
 461
 462 int sys_clone(struct pt_regs *regs)
 463 {
 464         unsigned long clone_flags;
 465         unsigned long newsp;
 466         int __user *parent_tidptr, *child_tidptr;
 467
 468         clone_flags = regs->bx;
 469         newsp = regs->cx;
 470         parent_tidptr = (int __user *)regs->dx;
 471         child_tidptr = (int __user *)regs->di;
 472         if (!newsp)
 473                 newsp = regs->sp;
 474         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tidptr, child_tidptr);
 475 }
 476
 477 /*
 478  * sys_execve() executes a new program.
 479  */
 480 int sys_execve(struct pt_regs *regs)
 481 {
 482         int error;
 483         char *filename;
 484
 485         filename = getname((char __user *) regs->bx);
 486         error = PTR_ERR(filename);
 487         if (IS_ERR(filename))
 488                 goto out;
 489         error = do_execve(filename,
 490                         (char __user * __user *) regs->cx,
 491                         (char __user * __user *) regs->dx,
 492                         regs);
 493         if (error == 0) {
 494                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
 495                 set_thread_flag(TIF_IRET);
 496         }
 497         putname(filename);
 498 out:
 499         return error;
 500 }
 501
 502 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
 503 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
 504
 505 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
 506 {
 507         unsigned long bp, sp, ip;
 508         unsigned long stack_page;
 509         int count = 0;
 510         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
 511                 return 0;
 512         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
 513         sp = p->thread.sp;
 514         if (!stack_page || sp < stack_page || sp > top_esp+stack_page)
 515                 return 0;
 516         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes bp last. */
 517         bp = *(unsigned long *) sp;
 518         do {
 519                 if (bp < stack_page || bp > top_ebp+stack_page)
 520                         return 0;
 521                 ip = *(unsigned long *) (bp+4);
 522                 if (!in_sched_functions(ip))
 523                         return ip;
 524                 bp = *(unsigned long *) bp;
 525         } while (count++ < 16);
 526         return 0;
 527 }
 528
 529 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
 530 {
 531         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
 532                 sp -= get_random_int() % 8192;
 533         return sp & ~0xf;
 534 }
 535
 536 unsigned long arch_randomize_brk(struct mm_struct *mm)
 537 {
 538         unsigned long range_end = mm->brk + 0x02000000;
 539         return randomize_range(mm->brk, range_end, 0) ? : mm->brk;
 540 }