arch/x86_64/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  * $Id: setup64.c,v 1.12 2002/03/21 10:09:17 ak Exp $
   7  */
   8 #include <linux/config.h>
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/string.h>
  13 #include <linux/bootmem.h>
  14 #include <linux/bitops.h>
  15 #include <asm/bootsetup.h>
  16 #include <asm/pda.h>
  17 #include <asm/pgtable.h>
  18 #include <asm/processor.h>
  19 #include <asm/desc.h>
  20 #include <asm/atomic.h>
  21 #include <asm/mmu_context.h>
  22 #include <asm/smp.h>
  23 #include <asm/i387.h>
  24 #include <asm/percpu.h>
  25 #include <asm/mtrr.h>
  26 #include <asm/proto.h>
  27 #include <asm/mman.h>
  28 #include <asm/numa.h>
  29
  30 char x86_boot_params[BOOT_PARAM_SIZE] __initdata = {0,};
  31
  32 cpumask_t cpu_initialized __initdata = CPU_MASK_NONE;
  33
  34 struct x8664_pda cpu_pda[NR_CPUS] __cacheline_aligned;
  35
  36 extern struct task_struct init_task;
  37
  38 extern unsigned char __per_cpu_start[], __per_cpu_end[];
  39
  40 extern struct desc_ptr cpu_gdt_descr[];
  41 struct desc_ptr idt_descr = { 256 * 16, (unsigned long) idt_table };
  42
  43 char boot_cpu_stack[IRQSTACKSIZE] __attribute__((section(".bss.page_aligned")));
  44
  45 unsigned long __supported_pte_mask = ~0UL;
  46 static int do_not_nx __initdata = 0;
  47
  48 /* noexec=on|off
  49 Control non executable mappings for 64bit processes.
  50
  51 on      Enable(default)
  52 off     Disable
  53 */
  54 void __init nonx_setup(const char *str)
  55 {
  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 }
  64
  65 /*
  66  * Great future plan:
  67  * Declare PDA itself and support (irqstack,tss,pgd) as per cpu data.
  68  * Always point %gs to its beginning
  69  */
  70 void __init setup_per_cpu_areas(void)
  71 {
  72         int i;
  73         unsigned long size;
  74
  75         /* Copy section for each CPU (we discard the original) */
  76         size = ALIGN(__per_cpu_end - __per_cpu_start, SMP_CACHE_BYTES);
  77 #ifdef CONFIG_MODULES
  78         if (size < PERCPU_ENOUGH_ROOM)
  79                 size = PERCPU_ENOUGH_ROOM;
  80 #endif
  81
  82         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
  83                 unsigned char *ptr;
  84
  85                 if (!NODE_DATA(cpu_to_node(i))) {
  86                         printk("cpu with no node %d, num_online_nodes %d\n",
  87                                i, num_online_nodes());
  88                         ptr = alloc_bootmem(size);
  89                 } else {
  90                         ptr = alloc_bootmem_node(NODE_DATA(cpu_to_node(i)), size);
  91                 }
  92                 if (!ptr)
  93                         panic("Cannot allocate cpu data for CPU %d\n", i);
  94                 cpu_pda[i].data_offset = ptr - __per_cpu_start;
  95                 memcpy(ptr, __per_cpu_start, __per_cpu_end - __per_cpu_start);
  96         }
  97 }
  98
  99 void pda_init(int cpu)
 100 {
 101         struct x8664_pda *pda = &cpu_pda[cpu];
 102
 103         /* Setup up data that may be needed in __get_free_pages early */
 104         asm volatile("movl %0,%%fs ; movl %0,%%gs" :: "r" (0));
 105         wrmsrl(MSR_GS_BASE, cpu_pda + cpu);
 106
 107         pda->me = pda;
 108         pda->cpunumber = cpu;
 109         pda->irqcount = -1;
 110         pda->kernelstack =
 111                 (unsigned long)stack_thread_info() - PDA_STACKOFFSET + THREAD_SIZE;
 112         pda->active_mm = &init_mm;
 113         pda->mmu_state = 0;
 114
 115         if (cpu == 0) {
 116                 /* others are initialized in smpboot.c */
 117                 pda->pcurrent = &init_task;
 118                 pda->irqstackptr = boot_cpu_stack;
 119         } else {
 120                 pda->irqstackptr = (char *)
 121                         __get_free_pages(GFP_ATOMIC, IRQSTACK_ORDER);
 122                 if (!pda->irqstackptr)
 123                         panic("cannot allocate irqstack for cpu %d", cpu);
 124         }
 125
 126         asm volatile("movq %0,%%cr3" :: "r" (__pa_symbol(&init_level4_pgt)));
 127
 128         pda->irqstackptr += IRQSTACKSIZE-64;
 129 }
 130
 131 char boot_exception_stacks[N_EXCEPTION_STACKS * EXCEPTION_STKSZ]
 132 __attribute__((section(".bss.page_aligned")));
 133
 134 /* May not be marked __init: used by software suspend */
 135 void syscall_init(void)
 136 {
 137         /*
 138          * LSTAR and STAR live in a bit strange symbiosis.
 139          * They both write to the same internal register. STAR allows to set CS/DS
 140          * but only a 32bit target. LSTAR sets the 64bit rip.
 141          */
 142         wrmsrl(MSR_STAR,  ((u64)__USER32_CS)<<48  | ((u64)__KERNEL_CS)<<32);
 143         wrmsrl(MSR_LSTAR, system_call);
 144
 145 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 146         syscall32_cpu_init ();
 147 #endif
 148
 149         /* Flags to clear on syscall */
 150         wrmsrl(MSR_SYSCALL_MASK, EF_TF|EF_DF|EF_IE|0x3000);
 151 }
 152
 153 void __init check_efer(void)
 154 {
 155         unsigned long efer;
 156
 157         rdmsrl(MSR_EFER, efer);
 158         if (!(efer & EFER_NX) || do_not_nx) {
 159                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_NX;
 160         }
 161 }
 162
 163 /*
 164  * cpu_init() initializes state that is per-CPU. Some data is already
 165  * initialized (naturally) in the bootstrap process, such as the GDT
 166  * and IDT. We reload them nevertheless, this function acts as a
 167  * 'CPU state barrier', nothing should get across.
 168  * A lot of state is already set up in PDA init.
 169  */
 170 void __init cpu_init (void)
 171 {
 172 #ifdef CONFIG_SMP
 173         int cpu = stack_smp_processor_id();
 174 #else
 175         int cpu = smp_processor_id();
 176 #endif
 177         struct tss_struct *t = &per_cpu(init_tss, cpu);
 178         unsigned long v;
 179         char *estacks = NULL;
 180         struct task_struct *me;
 181         int i;
 182
 183         /* CPU 0 is initialised in head64.c */
 184         if (cpu != 0) {
 185                 pda_init(cpu);
 186         } else
 187                 estacks = boot_exception_stacks;
 188
 189         me = current;
 190
 191         if (cpu_test_and_set(cpu, cpu_initialized))
 192                 panic("CPU#%d already initialized!\n", cpu);
 193
 194         printk("Initializing CPU#%d\n", cpu);
 195
 196                 clear_in_cr4(X86_CR4_VME|X86_CR4_PVI|X86_CR4_TSD|X86_CR4_DE);
 197
 198         /*
 199          * Initialize the per-CPU GDT with the boot GDT,
 200          * and set up the GDT descriptor:
 201          */
 202         if (cpu) {
 203                 memcpy(cpu_gdt_table[cpu], cpu_gdt_table[0], GDT_SIZE);
 204         }
 205
 206         cpu_gdt_descr[cpu].size = GDT_SIZE;
 207         cpu_gdt_descr[cpu].address = (unsigned long)cpu_gdt_table[cpu];
 208         asm volatile("lgdt %0" :: "m" (cpu_gdt_descr[cpu]));
 209         asm volatile("lidt %0" :: "m" (idt_descr));
 210
 211         memcpy(me->thread.tls_array, cpu_gdt_table[cpu], GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES * 8);
 212
 213         /*
 214          * Delete NT
 215          */
 216
 217         asm volatile("pushfq ; popq %%rax ; btr $14,%%rax ; pushq %%rax ; popfq" ::: "eax");
 218
 219         syscall_init();
 220
 221         wrmsrl(MSR_FS_BASE, 0);
 222         wrmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, 0);
 223         barrier();
 224
 225         check_efer();
 226
 227         /*
 228          * set up and load the per-CPU TSS
 229          */
 230         for (v = 0; v < N_EXCEPTION_STACKS; v++) {
 231                 if (cpu) {
 232                         estacks = (char *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC,
 233                                                    EXCEPTION_STACK_ORDER);
 234                         if (!estacks)
 235                                 panic("Cannot allocate exception stack %ld %d\n",
 236                                       v, cpu);
 237                 }
 238                 estacks += EXCEPTION_STKSZ;
 239                 t->ist[v] = (unsigned long)estacks;
 240         }
 241
 242         t->io_bitmap_base = offsetof(struct tss_struct, io_bitmap);
 243         /*
 244          * <= is required because the CPU will access up to
 245          * 8 bits beyond the end of the IO permission bitmap.
 246          */
 247         for (i = 0; i <= IO_BITMAP_LONGS; i++)
 248                 t->io_bitmap[i] = ~0UL;
 249
 250         atomic_inc(&init_mm.mm_count);
 251         me->active_mm = &init_mm;
 252         if (me->mm)
 253                 BUG();
 254         enter_lazy_tlb(&init_mm, me);
 255
 256         set_tss_desc(cpu, t);
 257         load_TR_desc();
 258         load_LDT(&init_mm.context);
 259
 260         /*
 261          * Clear all 6 debug registers:
 262          */
 263
 264         set_debug(0UL, 0);
 265         set_debug(0UL, 1);
 266         set_debug(0UL, 2);
 267         set_debug(0UL, 3);
 268         set_debug(0UL, 6);
 269         set_debug(0UL, 7);
 270
 271         fpu_init();
 272 }