arch/i386/kernel/process.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/i386/kernel/process.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   5  *
   6  *  Pentium III FXSR, SSE support
   7  *      Gareth Hughes <gareth@valinux.com>, May 2000
   8  */
   9
  10 /*
  11  * This file handles the architecture-dependent parts of process handling..
  12  */
  13
  14 #include <stdarg.h>
  15
  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/smp_lock.h>
  24 #include <linux/stddef.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26 #include <linux/vmalloc.h>
  27 #include <linux/user.h>
  28 #include <linux/a.out.h>
  29 #include <linux/interrupt.h>
  30 #include <linux/config.h>
  31 #include <linux/version.h>
  32 #include <linux/delay.h>
  33 #include <linux/reboot.h>
  34 #include <linux/init.h>
  35 #include <linux/mc146818rtc.h>
  36 #include <linux/module.h>
  37 #include <linux/kallsyms.h>
  38 #include <linux/ptrace.h>
  39 #include <linux/mman.h>
  40 #include <linux/random.h>
  41
  42 #include <asm/uaccess.h>
  43 #include <asm/pgtable.h>
  44 #include <asm/system.h>
  45 #include <asm/io.h>
  46 #include <asm/ldt.h>
  47 #include <asm/processor.h>
  48 #include <asm/i387.h>
  49 #include <asm/irq.h>
  50 #include <asm/desc.h>
  51 #include <asm/atomic_kmap.h>
  52 #ifdef CONFIG_MATH_EMULATION
  53 #include <asm/math_emu.h>
  54 #endif
  55
  56 #include <linux/irq.h>
  57 #include <linux/err.h>
  58
  59 asmlinkage void ret_from_fork(void) __asm__("ret_from_fork");
  60
  61 int hlt_counter;
  62
  63 /*
  64  * Return saved PC of a blocked thread.
  65  */
  66 unsigned long thread_saved_pc(struct task_struct *tsk)
  67 {
  68         return ((unsigned long *)tsk->thread.esp)[3];
  69 }
  70
  71 /*
  72  * Powermanagement idle function, if any..
  73  */
  74 void (*pm_idle)(void);
  75
  76 void disable_hlt(void)
  77 {
  78         hlt_counter++;
  79 }
  80
  81 EXPORT_SYMBOL(disable_hlt);
  82
  83 void enable_hlt(void)
  84 {
  85         hlt_counter--;
  86 }
  87
  88 EXPORT_SYMBOL(enable_hlt);
  89
  90 /*
  91  * We use this if we don't have any better
  92  * idle routine..
  93  */
  94 void default_idle(void)
  95 {
  96         if (!hlt_counter && current_cpu_data.hlt_works_ok) {
  97                 local_irq_disable();
  98                 if (!need_resched())
  99                         safe_halt();
 100                 else
 101                         local_irq_enable();
 102         }
 103 }
 104
 105 /*
 106  * On SMP it's slightly faster (but much more power-consuming!)
 107  * to poll the ->work.need_resched flag instead of waiting for the
 108  * cross-CPU IPI to arrive. Use this option with caution.
 109  */
 110 static void poll_idle (void)
 111 {
 112         int oldval;
 113
 114         local_irq_enable();
 115
 116         /*
 117          * Deal with another CPU just having chosen a thread to
 118          * run here:
 119          */
 120         oldval = test_and_clear_thread_flag(TIF_NEED_RESCHED);
 121
 122         if (!oldval) {
 123                 set_thread_flag(TIF_POLLING_NRFLAG);
 124                 asm volatile(
 125                         "2:"
 126                         "testl %0, %1;"
 127                         "rep; nop;"
 128                         "je 2b;"
 129                         : : "i"(_TIF_NEED_RESCHED), "m" (current_thread_info()->flags));
 130
 131                 clear_thread_flag(TIF_POLLING_NRFLAG);
 132         } else {
 133                 set_need_resched();
 134         }
 135 }
 136
 137 /*
 138  * The idle thread. There's no useful work to be
 139  * done, so just try to conserve power and have a
 140  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
 141  * somebody to say that they'd like to reschedule)
 142  */
 143 void cpu_idle (void)
 144 {
 145         /* endless idle loop with no priority at all */
 146         while (1) {
 147                 while (!need_resched()) {
 148                         void (*idle)(void) = pm_idle;
 149
 150                         if (!idle)
 151                                 idle = default_idle;
 152
 153                         irq_stat[smp_processor_id()].idle_timestamp = jiffies;
 154                         idle();
 155                 }
 156                 schedule();
 157         }
 158 }
 159
 160 /*
 161  * This uses new MONITOR/MWAIT instructions on P4 processors with PNI,
 162  * which can obviate IPI to trigger checking of need_resched.
 163  * We execute MONITOR against need_resched and enter optimized wait state
 164  * through MWAIT. Whenever someone changes need_resched, we would be woken
 165  * up from MWAIT (without an IPI).
 166  */
 167 static void mwait_idle(void)
 168 {
 169         local_irq_enable();
 170
 171         if (!need_resched()) {
 172                 set_thread_flag(TIF_POLLING_NRFLAG);
 173                 do {
 174                         __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
 175                         if (need_resched())
 176                                 break;
 177                         __mwait(0, 0);
 178                 } while (!need_resched());
 179                 clear_thread_flag(TIF_POLLING_NRFLAG);
 180         }
 181 }
 182
 183 void __init select_idle_routine(const struct cpuinfo_x86 *c)
 184 {
 185         if (cpu_has(c, X86_FEATURE_MWAIT)) {
 186                 printk("monitor/mwait feature present.\n");
 187                 /*
 188                  * Skip, if setup has overridden idle.
 189                  * Also, take care of system with asymmetric CPUs.
 190                  * Use, mwait_idle only if all cpus support it.
 191                  * If not, we fallback to default_idle()
 192                  */
 193                 if (!pm_idle) {
 194                         printk("using mwait in idle threads.\n");
 195                         pm_idle = mwait_idle;
 196                 }
 197                 return;
 198         }
 199         pm_idle = default_idle;
 200         return;
 201 }
 202
 203 static int __init idle_setup (char *str)
 204 {
 205         if (!strncmp(str, "poll", 4)) {
 206                 printk("using polling idle threads.\n");
 207                 pm_idle = poll_idle;
 208 #ifdef CONFIG_X86_SMP
 209                 if (smp_num_siblings > 1)
 210                         printk("WARNING: polling idle and HT enabled, performance may degrade.\n");
 211 #endif
 212         } else if (!strncmp(str, "halt", 4)) {
 213                 printk("using halt in idle threads.\n");
 214                 pm_idle = default_idle;
 215         }
 216
 217         return 1;
 218 }
 219
 220 __setup("idle=", idle_setup);
 221
 222 void show_regs(struct pt_regs * regs)
 223 {
 224         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L;
 225
 226         printk("\n");
 227         printk("Pid: %d, comm: %20s\n", current->pid, current->comm);
 228         printk("EIP: %04x:[<%08lx>] CPU: %d\n",0xffff & regs->xcs,regs->eip, smp_processor_id());
 229         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->eip);
 230
 231         if (regs->xcs & 3)
 232                 printk(" ESP: %04x:%08lx",0xffff & regs->xss,regs->esp);
 233         printk(" EFLAGS: %08lx    %s  (%s)\n",regs->eflags, print_tainted(),UTS_RELEASE);
 234         printk("EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
 235                 regs->eax,regs->ebx,regs->ecx,regs->edx);
 236         printk("ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx",
 237                 regs->esi, regs->edi, regs->ebp);
 238         printk(" DS: %04x ES: %04x\n",
 239                 0xffff & regs->xds,0xffff & regs->xes);
 240
 241         __asm__("movl %%cr0, %0": "=r" (cr0));
 242         __asm__("movl %%cr2, %0": "=r" (cr2));
 243         __asm__("movl %%cr3, %0": "=r" (cr3));
 244         /* This could fault if %cr4 does not exist */
 245         __asm__("1: movl %%cr4, %0              \n"
 246                 "2:                             \n"
 247                 ".section __ex_table,\"a\"      \n"
 248                 ".long 1b,2b                    \n"
 249                 ".previous                      \n"
 250                 : "=r" (cr4): "0" (0));
 251         printk("CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n", cr0, cr2, cr3, cr4);
 252         show_trace(NULL, &regs->esp);
 253 }
 254
 255 EXPORT_SYMBOL_GPL(show_regs);
 256
 257 /*
 258  * This gets run with %ebx containing the
 259  * function to call, and %edx containing
 260  * the "args".
 261  */
 262 extern void kernel_thread_helper(void);
 263 __asm__(".section .text\n"
 264         ".align 4\n"
 265         "kernel_thread_helper:\n\t"
 266         "movl %edx,%eax\n\t"
 267         "pushl %edx\n\t"
 268         "call *%ebx\n\t"
 269         "pushl %eax\n\t"
 270         "call do_exit\n"
 271         ".previous");
 272
 273 /*
 274  * Create a kernel thread
 275  */
 276 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void * arg, unsigned long flags)
 277 {
 278         struct pt_regs regs;
 279
 280         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
 281
 282         regs.ebx = (unsigned long) fn;
 283         regs.edx = (unsigned long) arg;
 284
 285         regs.xds = __USER_DS;
 286         regs.xes = __USER_DS;
 287         regs.orig_eax = -1;
 288         regs.eip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
 289         regs.xcs = __KERNEL_CS;
 290         regs.eflags = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_SF | X86_EFLAGS_PF | 0x2;
 291
 292         /* Ok, create the new process.. */
 293         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
 294 }
 295
 296 /*
 297  * Free current thread data structures etc..
 298  */
 299 void exit_thread(void)
 300 {
 301         struct task_struct *tsk = current;
 302
 303         /* The process may have allocated an io port bitmap... nuke it. */
 304         if (unlikely(NULL != tsk->thread.io_bitmap_ptr)) {
 305                 int cpu = get_cpu();
 306                 struct tss_struct *tss = init_tss + cpu;
 307                 kfree(tsk->thread.io_bitmap_ptr);
 308                 tsk->thread.io_bitmap_ptr = NULL;
 309                 tss->io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET;
 310                 put_cpu();
 311         }
 312 }
 313
 314 void flush_thread(void)
 315 {
 316         struct task_struct *tsk = current;
 317
 318         memset(tsk->thread.debugreg, 0, sizeof(unsigned long)*8);
 319 #ifdef CONFIG_X86_HIGH_ENTRY
 320         clear_thread_flag(TIF_DB7);
 321 #endif
 322         memset(tsk->thread.tls_array, 0, sizeof(tsk->thread.tls_array));
 323         /*
 324          * Forget coprocessor state..
 325          */
 326         clear_fpu(tsk);
 327         tsk->used_math = 0;
 328 }
 329
 330 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
 331 {
 332         if (dead_task->mm) {
 333                 // temporary debugging check
 334                 if (dead_task->mm->context.size) {
 335                         printk("WARNING: dead process %8s still has LDT? <%d>\n",
 336                                         dead_task->comm,
 337                                         dead_task->mm->context.size);
 338                         BUG();
 339                 }
 340         }
 341
 342         release_x86_irqs(dead_task);
 343 }
 344
 345 /*
 346  * This gets called before we allocate a new thread and copy
 347  * the current task into it.
 348  */
 349 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
 350 {
 351         unlazy_fpu(tsk);
 352 }
 353
 354 int copy_thread(int nr, unsigned long clone_flags, unsigned long esp,
 355         unsigned long unused,
 356         struct task_struct * p, struct pt_regs * regs)
 357 {
 358         struct pt_regs * childregs;
 359         struct task_struct *tsk;
 360         int err, i;
 361
 362         childregs = ((struct pt_regs *) (THREAD_SIZE + (unsigned long) p->thread_info)) - 1;
 363         *childregs = *regs;
 364         childregs->eax = 0;
 365         childregs->esp = esp;
 366         p->set_child_tid = p->clear_child_tid = NULL;
 367
 368         p->thread.esp = (unsigned long) childregs;
 369         p->thread.esp0 = (unsigned long) (childregs+1);
 370
 371         /*
 372          * get the two stack pages, for the virtual stack.
 373          *
 374          * IMPORTANT: this code relies on the fact that the task
 375          * structure is an THREAD_SIZE aligned piece of physical memory.
 376          */
 377         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(p->thread.stack_page); i++)
 378                 p->thread.stack_page[i] =
 379                                 virt_to_page((unsigned long)p->thread_info + (i*PAGE_SIZE));
 380
 381         p->thread.eip = (unsigned long) ret_from_fork;
 382         p->thread_info->real_stack = p->thread_info;
 383
 384         savesegment(fs,p->thread.fs);
 385         savesegment(gs,p->thread.gs);
 386
 387         tsk = current;
 388         if (unlikely(NULL != tsk->thread.io_bitmap_ptr)) {
 389                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmalloc(IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
 390                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr)
 391                         return -ENOMEM;
 392                 memcpy(p->thread.io_bitmap_ptr, tsk->thread.io_bitmap_ptr,
 393                         IO_BITMAP_BYTES);
 394         }
 395
 396         /*
 397          * Set a new TLS for the child thread?
 398          */
 399         if (clone_flags & CLONE_SETTLS) {
 400                 struct desc_struct *desc;
 401                 struct user_desc info;
 402                 int idx;
 403
 404                 err = -EFAULT;
 405                 if (copy_from_user(&info, (void __user *)childregs->esi, sizeof(info)))
 406                         goto out;
 407                 err = -EINVAL;
 408                 if (LDT_empty(&info))
 409                         goto out;
 410
 411                 idx = info.entry_number;
 412                 if (idx < GDT_ENTRY_TLS_MIN || idx > GDT_ENTRY_TLS_MAX)
 413                         goto out;
 414
 415                 desc = p->thread.tls_array + idx - GDT_ENTRY_TLS_MIN;
 416                 desc->a = LDT_entry_a(&info);
 417                 desc->b = LDT_entry_b(&info);
 418         }
 419
 420         err = 0;
 421  out:
 422         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr)
 423                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
 424         return err;
 425 }
 426
 427 /*
 428  * fill in the user structure for a core dump..
 429  */
 430 void dump_thread(struct pt_regs * regs, struct user * dump)
 431 {
 432         int i;
 433
 434 /* changed the size calculations - should hopefully work better. lbt */
 435         dump->magic = CMAGIC;
 436         dump->start_code = 0;
 437         dump->start_stack = regs->esp & ~(PAGE_SIZE - 1);
 438         dump->u_tsize = ((unsigned long) current->mm->end_code) >> PAGE_SHIFT;
 439         dump->u_dsize = ((unsigned long) (current->mm->brk + (PAGE_SIZE-1))) >> PAGE_SHIFT;
 440         dump->u_dsize -= dump->u_tsize;
 441         dump->u_ssize = 0;
 442         for (i = 0; i < 8; i++)
 443                 dump->u_debugreg[i] = current->thread.debugreg[i];
 444
 445         if (dump->start_stack < TASK_SIZE)
 446                 dump->u_ssize = ((unsigned long) (TASK_SIZE - dump->start_stack)) >> PAGE_SHIFT;
 447
 448         dump->regs.ebx = regs->ebx;
 449         dump->regs.ecx = regs->ecx;
 450         dump->regs.edx = regs->edx;
 451         dump->regs.esi = regs->esi;
 452         dump->regs.edi = regs->edi;
 453         dump->regs.ebp = regs->ebp;
 454         dump->regs.eax = regs->eax;
 455         dump->regs.ds = regs->xds;
 456         dump->regs.es = regs->xes;
 457         savesegment(fs,dump->regs.fs);
 458         savesegment(gs,dump->regs.gs);
 459         dump->regs.orig_eax = regs->orig_eax;
 460         dump->regs.eip = regs->eip;
 461         dump->regs.cs = regs->xcs;
 462         dump->regs.eflags = regs->eflags;
 463         dump->regs.esp = regs->esp;
 464         dump->regs.ss = regs->xss;
 465
 466         dump->u_fpvalid = dump_fpu (regs, &dump->i387);
 467 }
 468
 469 /*
 470  * Capture the user space registers if the task is not running (in user space)
 471  */
 472 int dump_task_regs(struct task_struct *tsk, elf_gregset_t *regs)
 473 {
 474         struct pt_regs ptregs;
 475
 476         ptregs = *(struct pt_regs *)
 477                 ((unsigned long)tsk->thread_info+THREAD_SIZE - sizeof(ptregs));
 478         ptregs.xcs &= 0xffff;
 479         ptregs.xds &= 0xffff;
 480         ptregs.xes &= 0xffff;
 481         ptregs.xss &= 0xffff;
 482
 483         elf_core_copy_regs(regs, &ptregs);
 484
 485         return 1;
 486 }
 487
 488 /*
 489  * This special macro can be used to load a debugging register
 490  */
 491 #define loaddebug(thread,register) \
 492                 __asm__("movl %0,%%db" #register  \
 493                         : /* no output */ \
 494                         :"r" (thread->debugreg[register]))
 495
 496 /*
 497  *      switch_to(x,yn) should switch tasks from x to y.
 498  *
 499  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
 500  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
 501  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
 502  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
 503  * and UP become the same).
 504  *
 505  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
 506  * reason for not using it any more becomes apparent when you
 507  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
 508  * valid (stale segment register values in particular). With the
 509  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
 510  * a reasonable manner.
 511  *
 512  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
 513  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
 514  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
 515  * so the performance issues may eventually be a valid point.
 516  * More important, however, is the fact that this allows us much
 517  * more flexibility.
 518  *
 519  * The return value (in %eax) will be the "prev" task after
 520  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
 521  * for example.
 522  */
 523 struct task_struct fastcall * __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
 524 {
 525         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
 526                                  *next = &next_p->thread;
 527         int cpu = smp_processor_id();
 528         struct tss_struct *tss = init_tss + cpu;
 529
 530         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
 531
 532         __unlazy_fpu(prev_p);
 533         if (next_p->mm)
 534                 load_user_cs_desc(cpu, next_p->mm);
 535
 536 #ifdef CONFIG_X86_HIGH_ENTRY
 537 {
 538         int i;
 539         /*
 540          * Set the ptes of the virtual stack. (NOTE: a one-page TLB flush is
 541          * needed because otherwise NMIs could interrupt the
 542          * user-return code with a virtual stack and stale TLBs.)
 543          */
 544         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(next->stack_page); i++) {
 545                 __kunmap_atomic_type(KM_VSTACK_TOP-i);
 546                 __kmap_atomic(next->stack_page[i], KM_VSTACK_TOP-i);
 547         }
 548         /*
 549          * NOTE: here we rely on the task being the stack as well
 550          */
 551         next_p->thread_info->virtual_stack =
 552                         (void *)__kmap_atomic_vaddr(KM_VSTACK_TOP);
 553 }
 554 #if defined(CONFIG_PREEMPT) && defined(CONFIG_SMP)
 555         /*
 556          * If next was preempted on entry from userspace to kernel,
 557          * and now it's on a different cpu, we need to adjust %esp.
 558          * This assumes that entry.S does not copy %esp while on the
 559          * virtual stack (with interrupts enabled): which is so,
 560          * except within __SWITCH_KERNELSPACE itself.
 561          */
 562         if (unlikely(next->esp >= TASK_SIZE)) {
 563                 next->esp &= THREAD_SIZE - 1;
 564                 next->esp |= (unsigned long) next_p->thread_info->virtual_stack;
 565         }
 566 #endif
 567 #endif
 568         /*
 569          * Reload esp0, LDT and the page table pointer:
 570          */
 571         load_virtual_esp0(tss, next_p);
 572
 573         /*
 574          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
 575          */
 576         load_TLS(next, cpu);
 577
 578         /*
 579          * Save away %fs and %gs. No need to save %es and %ds, as
 580          * those are always kernel segments while inside the kernel.
 581          */
 582         asm volatile("movl %%fs,%0":"=m" (*(int *)&prev->fs));
 583         asm volatile("movl %%gs,%0":"=m" (*(int *)&prev->gs));
 584
 585         /*
 586          * Restore %fs and %gs if needed.
 587          */
 588         if (unlikely(prev->fs | prev->gs | next->fs | next->gs)) {
 589                 loadsegment(fs, next->fs);
 590                 loadsegment(gs, next->gs);
 591         }
 592
 593         /*
 594          * Now maybe reload the debug registers
 595          */
 596         if (unlikely(next->debugreg[7])) {
 597                 loaddebug(next, 0);
 598                 loaddebug(next, 1);
 599                 loaddebug(next, 2);
 600                 loaddebug(next, 3);
 601                 /* no 4 and 5 */
 602                 loaddebug(next, 6);
 603                 loaddebug(next, 7);
 604         }
 605
 606         if (unlikely(prev->io_bitmap_ptr || next->io_bitmap_ptr)) {
 607                 if (next->io_bitmap_ptr) {
 608                         /*
 609                          * 4 cachelines copy ... not good, but not that
 610                          * bad either. Anyone got something better?
 611                          * This only affects processes which use ioperm().
 612                          * [Putting the TSSs into 4k-tlb mapped regions
 613                          * and playing VM tricks to switch the IO bitmap
 614                          * is not really acceptable.]
 615                          */
 616                         memcpy(tss->io_bitmap, next->io_bitmap_ptr,
 617                                 IO_BITMAP_BYTES);
 618                         tss->io_bitmap_base = IO_BITMAP_OFFSET;
 619                 } else
 620                         /*
 621                          * a bitmap offset pointing outside of the TSS limit
 622                          * causes a nicely controllable SIGSEGV if a process
 623                          * tries to use a port IO instruction. The first
 624                          * sys_ioperm() call sets up the bitmap properly.
 625                          */
 626                         tss->io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET;
 627         }
 628         return prev_p;
 629 }
 630
 631 asmlinkage int sys_fork(struct pt_regs regs)
 632 {
 633         return do_fork(SIGCHLD, regs.esp, &regs, 0, NULL, NULL);
 634 }
 635
 636 asmlinkage int sys_clone(struct pt_regs regs)
 637 {
 638         unsigned long clone_flags;
 639         unsigned long newsp;
 640         int __user *parent_tidptr, *child_tidptr;
 641
 642         clone_flags = regs.ebx;
 643         newsp = regs.ecx;
 644         parent_tidptr = (int __user *)regs.edx;
 645         child_tidptr = (int __user *)regs.edi;
 646         if (!newsp)
 647                 newsp = regs.esp;
 648         return do_fork(clone_flags & ~CLONE_IDLETASK, newsp, &regs, 0, parent_tidptr, child_tidptr);
 649 }
 650
 651 /*
 652  * This is trivial, and on the face of it looks like it
 653  * could equally well be done in user mode.
 654  *
 655  * Not so, for quite unobvious reasons - register pressure.
 656  * In user mode vfork() cannot have a stack frame, and if
 657  * done by calling the "clone()" system call directly, you
 658  * do not have enough call-clobbered registers to hold all
 659  * the information you need.
 660  */
 661 asmlinkage int sys_vfork(struct pt_regs regs)
 662 {
 663         return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs.esp, &regs, 0, NULL, NULL);
 664 }
 665
 666 /*
 667  * sys_execve() executes a new program.
 668  */
 669 asmlinkage int sys_execve(struct pt_regs regs)
 670 {
 671         int error;
 672         char * filename;
 673
 674         filename = getname((char __user *) regs.ebx);
 675         error = PTR_ERR(filename);
 676         if (IS_ERR(filename))
 677                 goto out;
 678         error = do_execve(filename,
 679                         (char __user * __user *) regs.ecx,
 680                         (char __user * __user *) regs.edx,
 681                         &regs);
 682         if (error == 0) {
 683                 current->ptrace &= ~PT_DTRACE;
 684                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
 685                 set_thread_flag(TIF_IRET);
 686         }
 687         putname(filename);
 688 out:
 689         return error;
 690 }
 691
 692 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
 693 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
 694
 695 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
 696 {
 697         unsigned long ebp, esp, eip;
 698         unsigned long stack_page;
 699         int count = 0;
 700         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
 701                 return 0;
 702         stack_page = (unsigned long)p->thread_info;
 703         esp = p->thread.esp;
 704         if (!stack_page || esp < stack_page || esp > top_esp+stack_page)
 705                 return 0;
 706         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes ebp last. */
 707         ebp = *(unsigned long *) esp;
 708         do {
 709                 if (ebp < stack_page || ebp > top_ebp+stack_page)
 710                         return 0;
 711                 eip = *(unsigned long *) (ebp+4);
 712                 if (!in_sched_functions(eip))
 713                         return eip;
 714                 ebp = *(unsigned long *) ebp;
 715         } while (count++ < 16);
 716         return 0;
 717 }
 718
 719 /*
 720  * sys_alloc_thread_area: get a yet unused TLS descriptor index.
 721  */
 722 static int get_free_idx(void)
 723 {
 724         struct thread_struct *t = &current->thread;
 725         int idx;
 726
 727         for (idx = 0; idx < GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES; idx++)
 728                 if (desc_empty(t->tls_array + idx))
 729                         return idx + GDT_ENTRY_TLS_MIN;
 730         return -ESRCH;
 731 }
 732
 733 /*
 734  * Set a given TLS descriptor:
 735  */
 736 asmlinkage int sys_set_thread_area(struct user_desc __user *u_info)
 737 {
 738         struct thread_struct *t = &current->thread;
 739         struct user_desc info;
 740         struct desc_struct *desc;
 741         int cpu, idx;
 742
 743         if (copy_from_user(&info, u_info, sizeof(info)))
 744                 return -EFAULT;
 745         idx = info.entry_number;
 746
 747         /*
 748          * index -1 means the kernel should try to find and
 749          * allocate an empty descriptor:
 750          */
 751         if (idx == -1) {
 752                 idx = get_free_idx();
 753                 if (idx < 0)
 754                         return idx;
 755                 if (put_user(idx, &u_info->entry_number))
 756                         return -EFAULT;
 757         }
 758
 759         if (idx < GDT_ENTRY_TLS_MIN || idx > GDT_ENTRY_TLS_MAX)
 760                 return -EINVAL;
 761
 762         desc = t->tls_array + idx - GDT_ENTRY_TLS_MIN;
 763
 764         /*
 765          * We must not get preempted while modifying the TLS.
 766          */
 767         cpu = get_cpu();
 768
 769         if (LDT_empty(&info)) {
 770                 desc->a = 0;
 771                 desc->b = 0;
 772         } else {
 773                 desc->a = LDT_entry_a(&info);
 774                 desc->b = LDT_entry_b(&info);
 775         }
 776         load_TLS(t, cpu);
 777
 778         put_cpu();
 779
 780         return 0;
 781 }
 782
 783 /*
 784  * Get the current Thread-Local Storage area:
 785  */
 786
 787 #define GET_BASE(desc) ( \
 788         (((desc)->a >> 16) & 0x0000ffff) | \
 789         (((desc)->b << 16) & 0x00ff0000) | \
 790         ( (desc)->b        & 0xff000000)   )
 791
 792 #define GET_LIMIT(desc) ( \
 793         ((desc)->a & 0x0ffff) | \
 794          ((desc)->b & 0xf0000) )
 795
 796 #define GET_32BIT(desc)         (((desc)->b >> 22) & 1)
 797 #define GET_CONTENTS(desc)      (((desc)->b >> 10) & 3)
 798 #define GET_WRITABLE(desc)      (((desc)->b >>  9) & 1)
 799 #define GET_LIMIT_PAGES(desc)   (((desc)->b >> 23) & 1)
 800 #define GET_PRESENT(desc)       (((desc)->b >> 15) & 1)
 801 #define GET_USEABLE(desc)       (((desc)->b >> 20) & 1)
 802
 803 asmlinkage int sys_get_thread_area(struct user_desc __user *u_info)
 804 {
 805         struct user_desc info;
 806         struct desc_struct *desc;
 807         int idx;
 808
 809         if (get_user(idx, &u_info->entry_number))
 810                 return -EFAULT;
 811         if (idx < GDT_ENTRY_TLS_MIN || idx > GDT_ENTRY_TLS_MAX)
 812                 return -EINVAL;
 813
 814         desc = current->thread.tls_array + idx - GDT_ENTRY_TLS_MIN;
 815
 816         info.entry_number = idx;
 817         info.base_addr = GET_BASE(desc);
 818         info.limit = GET_LIMIT(desc);
 819         info.seg_32bit = GET_32BIT(desc);
 820         info.contents = GET_CONTENTS(desc);
 821         info.read_exec_only = !GET_WRITABLE(desc);
 822         info.limit_in_pages = GET_LIMIT_PAGES(desc);
 823         info.seg_not_present = !GET_PRESENT(desc);
 824         info.useable = GET_USEABLE(desc);
 825
 826         if (copy_to_user(u_info, &info, sizeof(info)))
 827                 return -EFAULT;
 828         return 0;
 829 }
 830
 831 /*
 832  * Get a random word:
 833  */
 834 static inline unsigned int get_random_int(void)
 835 {
 836         unsigned int val = 0;
 837
 838         if (!exec_shield_randomize)
 839                 return 0;
 840
 841 #ifdef CONFIG_X86_HAS_TSC
 842         rdtscl(val);
 843 #endif
 844         val += current->pid + jiffies + (int)&val;
 845
 846         /*
 847          * Use IP's RNG. It suits our purpose perfectly: it re-keys itself
 848          * every second, from the entropy pool (and thus creates a limited
 849          * drain on it), and uses halfMD4Transform within the second. We
 850          * also spice it with the TSC (if available), jiffies, PID and the
 851          * stack address:
 852          */
 853         return secure_ip_id(val);
 854 }
 855
 856 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
 857 {
 858         if (current->flags & PF_RELOCEXEC)
 859                 sp -= ((get_random_int() % 65536) << 4);
 860         return sp & ~0xf;
 861 }
 862
 863 #if SHLIB_BASE >= 0x01000000
 864 # error SHLIB_BASE must be under 16MB!
 865 #endif
 866
 867 static unsigned long
 868 arch_get_unmapped_nonexecutable_area(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned long len)
 869 {
 870         struct vm_area_struct *vma, *prev_vma;
 871         unsigned long stack_limit;
 872         int first_time = 1;
 873
 874         if (!mm->mmap_top) {
 875                 printk("hm, %s:%d, !mmap_top.\n", current->comm, current->pid);
 876                 mm->mmap_top = mmap_top();
 877         }
 878         stack_limit = mm->mmap_top;
 879
 880         /* requested length too big for entire address space */
 881         if (len > TASK_SIZE)
 882                 return -ENOMEM;
 883
 884         /* dont allow allocations above current stack limit */
 885         if (mm->non_executable_cache > stack_limit)
 886                 mm->non_executable_cache = stack_limit;
 887
 888         /* requesting a specific address */
 889         if (addr) {
 890                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 891                 vma = find_vma(mm, addr);
 892                 if (TASK_SIZE - len >= addr &&
 893                     (!vma || addr + len <= vma->vm_start))
 894                         return addr;
 895         }
 896
 897         /* make sure it can fit in the remaining address space */
 898         if (mm->non_executable_cache < len)
 899                 return -ENOMEM;
 900
 901         /* either no address requested or cant fit in requested address hole */
 902 try_again:
 903         addr = (mm->non_executable_cache - len)&PAGE_MASK;
 904         do {
 905                 if (!(vma = find_vma_prev(mm, addr, &prev_vma)))
 906                         return -ENOMEM;
 907
 908                 /* new region fits between prev_vma->vm_end and vma->vm_start, use it */
 909                 if (addr+len <= vma->vm_start && (!prev_vma || (addr >= prev_vma->vm_end))) {
 910                         /* remember the address as a hint for next time */
 911                         mm->non_executable_cache = addr;
 912                         return addr;
 913
 914                 /* pull non_executable_cache down to the first hole */
 915                 } else if (mm->non_executable_cache == vma->vm_end)
 916                                 mm->non_executable_cache = vma->vm_start;
 917
 918                 /* try just below the current vma->vm_start */
 919                 addr = vma->vm_start-len;
 920         } while (len <= vma->vm_start);
 921         /* if hint left us with no space for the requested mapping try again */
 922         if (first_time) {
 923                 first_time = 0;
 924                 mm->non_executable_cache = stack_limit;
 925                 goto try_again;
 926         }
 927         return -ENOMEM;
 928 }
 929
 930 static unsigned long randomize_range(unsigned long start, unsigned long end, unsigned long len)
 931 {
 932         unsigned long range = end - len - start;
 933         if (end <= start + len)
 934                 return 0;
 935         return PAGE_ALIGN(get_random_int() % range + start);
 936 }
 937
 938 static inline unsigned long
 939 stock_arch_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr,
 940                 unsigned long len, unsigned long pgoff, unsigned long flags)
 941 {
 942         struct mm_struct *mm = current->mm;
 943         struct vm_area_struct *vma;
 944         unsigned long start_addr;
 945
 946         if (len > TASK_SIZE)
 947                 return -ENOMEM;
 948
 949         if (addr) {
 950                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 951                 vma = find_vma(mm, addr);
 952                 if (TASK_SIZE - len >= addr &&
 953                     (!vma || addr + len <= vma->vm_start))
 954                         return addr;
 955         }
 956         start_addr = addr = mm->free_area_cache;
 957
 958 full_search:
 959         for (vma = find_vma(mm, addr); ; vma = vma->vm_next) {
 960                 /* At this point:  (!vma || addr < vma->vm_end). */
 961                 if (TASK_SIZE - len < addr) {
 962                         /*
 963                          * Start a new search - just in case we missed
 964                          * some holes.
 965                          */
 966                         if (start_addr != TASK_UNMAPPED_BASE) {
 967                                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
 968                                 goto full_search;
 969                         }
 970                         return -ENOMEM;
 971                 }
 972                 if (!vma || addr + len <= vma->vm_start) {
 973                         /*
 974                          * Remember the place where we stopped the search:
 975                          */
 976                         mm->free_area_cache = addr + len;
 977                         return addr;
 978                 }
 979                 addr = vma->vm_end;
 980         }
 981 }
 982
 983 unsigned long arch_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr0,
 984                 unsigned long len0, unsigned long pgoff, unsigned long flags,
 985                 unsigned long prot)
 986 {
 987         unsigned long addr = addr0, len = len0;
 988         struct mm_struct *mm = current->mm;
 989         struct vm_area_struct *vma;
 990         int ascii_shield = 0;
 991         unsigned long tmp;
 992
 993         /*
 994          * Fall back to the old layout:
 995          */
 996         if (!(current->flags & PF_RELOCEXEC))
 997                return stock_arch_get_unmapped_area(filp, addr0, len0, pgoff, flags);
 998         if (len > TASK_SIZE)
 999                 return -ENOMEM;
1000
1001         if (!addr && (prot & PROT_EXEC) && !(flags & MAP_FIXED))
1002                 addr = randomize_range(SHLIB_BASE, 0x01000000, len);
1003
1004         if (addr) {
1005                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
1006                 vma = find_vma(mm, addr);
1007                 if (TASK_SIZE - len >= addr &&
1008                     (!vma || addr + len <= vma->vm_start)) {
1009                         return addr;
1010                 }
1011         }
1012
1013         if (prot & PROT_EXEC) {
1014                 ascii_shield = 1;
1015                 addr = SHLIB_BASE;
1016         } else {
1017                 /* this can fail if the stack was unlimited */
1018                 if ((tmp = arch_get_unmapped_nonexecutable_area(mm, addr, len)) != -ENOMEM)
1019                         return tmp;
1020 search_upper:
1021                 addr = PAGE_ALIGN(arch_align_stack(TASK_UNMAPPED_BASE));
1022         }
1023
1024         for (vma = find_vma(mm, addr); ; vma = vma->vm_next) {
1025                 /* At this point:  (!vma || addr < vma->vm_end). */
1026                 if (TASK_SIZE - len < addr) {
1027                         return -ENOMEM;
1028                 }
1029                 if (!vma || addr + len <= vma->vm_start) {
1030                         /*
1031                          * Must not let a PROT_EXEC mapping get into the
1032                          * brk area:
1033                          */
1034                         if (ascii_shield && (addr + len > mm->brk)) {
1035                                 ascii_shield = 0;
1036                                 goto search_upper;
1037                         }
1038                         /*
1039                          * Up until the brk area we randomize addresses
1040                          * as much as possible:
1041                          */
1042                         if (ascii_shield && (addr >= 0x01000000)) {
1043                                 tmp = randomize_range(0x01000000, mm->brk, len);
1044                                 vma = find_vma(mm, tmp);
1045                                 if (TASK_SIZE - len >= tmp &&
1046                                     (!vma || tmp + len <= vma->vm_start))
1047                                         return tmp;
1048                         }
1049                         /*
1050                          * Ok, randomization didnt work out - return
1051                          * the result of the linear search:
1052                          */
1053                         return addr;
1054                 }
1055                 addr = vma->vm_end;
1056         }
1057 }
1058
1059 void arch_add_exec_range(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
1060 {
1061         if (limit > mm->context.exec_limit) {
1062                 mm->context.exec_limit = limit;
1063                 set_user_cs(&mm->context.user_cs, limit);
1064                 if (mm == current->mm)
1065                         load_user_cs_desc(smp_processor_id(), mm);
1066         }
1067 }
1068
1069 void arch_remove_exec_range(struct mm_struct *mm, unsigned long old_end)
1070 {
1071         struct vm_area_struct *vma;
1072         unsigned long limit = 0;
1073
1074         if (old_end == mm->context.exec_limit) {
1075                 for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next)
1076                         if ((vma->vm_flags & VM_EXEC) && (vma->vm_end > limit))
1077                                 limit = vma->vm_end;
1078
1079                 mm->context.exec_limit = limit;
1080                 set_user_cs(&mm->context.user_cs, limit);
1081                 if (mm == current->mm)
1082                         load_user_cs_desc(smp_processor_id(), mm);
1083         }
1084 }
1085
1086 void arch_flush_exec_range(struct mm_struct *mm)
1087 {
1088         mm->context.exec_limit = 0;
1089         set_user_cs(&mm->context.user_cs, 0);
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Generate random brk address between 128MB and 196MB. (if the layout
1094  * allows it.)
1095  */
1096 void randomize_brk(unsigned long old_brk)
1097 {
1098         unsigned long new_brk, range_start, range_end;
1099
1100         range_start = 0x08000000;
1101         if (current->mm->brk >= range_start)
1102                 range_start = current->mm->brk;
1103         range_end = range_start + 0x02000000;
1104         new_brk = randomize_range(range_start, range_end, 0);
1105         if (new_brk)
1106                 current->mm->brk = new_brk;
1107 }
1108
1109 /*
1110  * Top of mmap area (just below the process stack).
1111  * leave an at least ~128 MB hole. Randomize it.
1112  */
1113 #define MIN_GAP (128*1024*1024)
1114 #define MAX_GAP (TASK_SIZE/6*5)
1115
1116 unsigned long mmap_top(void)
1117 {
1118         unsigned long gap = 0;
1119
1120         gap = current->rlim[RLIMIT_STACK].rlim_cur;
1121         if (gap < MIN_GAP)
1122                 gap = MIN_GAP;
1123         else if (gap > MAX_GAP)
1124                 gap = MAX_GAP;
1125
1126         gap = arch_align_stack(gap) & PAGE_MASK;
1127
1128         return TASK_SIZE - gap;
1129 }
1130