patch-2_6_7-vs1_9_1_12
[linux-2.6.git] / arch / x86_64 / kernel / process.c
1 /*
2  *  linux/arch/x86-64/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  *  X86-64 port
10  *      Andi Kleen.
11  * 
12  *  $Id: process.c,v 1.38 2002/01/15 10:08:03 ak Exp $
13  */
14
15 /*
16  * This file handles the architecture-dependent parts of process handling..
17  */
18
19 #include <stdarg.h>
20
21 #include <linux/errno.h>
22 #include <linux/sched.h>
23 #include <linux/kernel.h>
24 #include <linux/mm.h>
25 #include <linux/elfcore.h>
26 #include <linux/smp.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/user.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/a.out.h>
31 #include <linux/interrupt.h>
32 #include <linux/delay.h>
33 #include <linux/irq.h>
34 #include <linux/ptrace.h>
35 #include <linux/version.h>
36
37 #include <asm/uaccess.h>
38 #include <asm/pgtable.h>
39 #include <asm/system.h>
40 #include <asm/io.h>
41 #include <asm/processor.h>
42 #include <asm/i387.h>
43 #include <asm/mmu_context.h>
44 #include <asm/pda.h>
45 #include <asm/prctl.h>
46 #include <asm/kdebug.h>
47 #include <asm/desc.h>
48 #include <asm/proto.h>
49 #include <asm/ia32.h>
50
51 asmlinkage extern void ret_from_fork(void);
52
53 unsigned long kernel_thread_flags = CLONE_VM | CLONE_UNTRACED;
54
55 atomic_t hlt_counter = ATOMIC_INIT(0);
56
57 /*
58  * Powermanagement idle function, if any..
59  */
60 void (*pm_idle)(void);
61
62 void disable_hlt(void)
63 {
64         atomic_inc(&hlt_counter);
65 }
66
67 EXPORT_SYMBOL(disable_hlt);
68
69 void enable_hlt(void)
70 {
71         atomic_dec(&hlt_counter);
72 }
73
74 EXPORT_SYMBOL(enable_hlt);
75
76 /*
77  * We use this if we don't have any better
78  * idle routine..
79  */
80 void default_idle(void)
81 {
82         if (!atomic_read(&hlt_counter)) {
83                 local_irq_disable();
84                 if (!need_resched())
85                         safe_halt();
86                 else
87                         local_irq_enable();
88         }
89 }
90
91 /*
92  * On SMP it's slightly faster (but much more power-consuming!)
93  * to poll the ->need_resched flag instead of waiting for the
94  * cross-CPU IPI to arrive. Use this option with caution.
95  */
96 static void poll_idle (void)
97 {
98         int oldval;
99
100         local_irq_enable();
101
102         /*
103          * Deal with another CPU just having chosen a thread to
104          * run here:
105          */
106         oldval = test_and_clear_thread_flag(TIF_NEED_RESCHED);
107
108         if (!oldval) {
109                 set_thread_flag(TIF_POLLING_NRFLAG); 
110                 asm volatile(
111                         "2:"
112                         "testl %0,%1;"
113                         "rep; nop;"
114                         "je 2b;"
115                         : :
116                         "i" (_TIF_NEED_RESCHED), 
117                         "m" (current_thread_info()->flags));
118         } else {
119                 set_need_resched();
120         }
121 }
122
123 /*
124  * The idle thread. There's no useful work to be
125  * done, so just try to conserve power and have a
126  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
127  * somebody to say that they'd like to reschedule)
128  */
129 void cpu_idle (void)
130 {
131         /* endless idle loop with no priority at all */
132         while (1) {
133                 void (*idle)(void) = pm_idle;
134                 if (!idle)
135                         idle = default_idle;
136                 while (!need_resched())
137                         idle();
138                 schedule();
139         }
140 }
141
142 /*
143  * This uses new MONITOR/MWAIT instructions on P4 processors with PNI,
144  * which can obviate IPI to trigger checking of need_resched.
145  * We execute MONITOR against need_resched and enter optimized wait state
146  * through MWAIT. Whenever someone changes need_resched, we would be woken
147  * up from MWAIT (without an IPI).
148  */
149 static void mwait_idle(void)
150 {
151         local_irq_enable();
152
153         if (!need_resched()) {
154                 set_thread_flag(TIF_POLLING_NRFLAG);
155                 do {
156                         __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
157                         if (need_resched())
158                                 break;
159                         __mwait(0, 0);
160                 } while (!need_resched());
161                 clear_thread_flag(TIF_POLLING_NRFLAG);
162         }
163 }
164
165 void __init select_idle_routine(const struct cpuinfo_x86 *c)
166 {
167         static int printed;
168         if (cpu_has(c, X86_FEATURE_MWAIT)) {
169                 /*
170                  * Skip, if setup has overridden idle.
171                  * Also, take care of system with asymmetric CPUs.
172                  * Use, mwait_idle only if all cpus support it.
173                  * If not, we fallback to default_idle()
174                  */
175                 if (!pm_idle) {
176                         if (!printed) {
177                                 printk("using mwait in idle threads.\n");
178                                 printed = 1;
179                         }
180                         pm_idle = mwait_idle;
181                 }
182                 return;
183         }
184         pm_idle = default_idle;
185         return;
186 }
187
188 static int __init idle_setup (char *str)
189 {
190         if (!strncmp(str, "poll", 4)) {
191                 printk("using polling idle threads.\n");
192                 pm_idle = poll_idle;
193         }
194
195         return 1;
196 }
197
198 __setup("idle=", idle_setup);
199
200 /* Prints also some state that isn't saved in the pt_regs */ 
201 void __show_regs(struct pt_regs * regs)
202 {
203         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L, fs, gs, shadowgs;
204         unsigned int fsindex,gsindex;
205         unsigned int ds,cs,es; 
206
207         printk("\n");
208         print_modules();
209         printk("Pid: %d, comm: %.20s %s %s\n", 
210                current->pid, current->comm, print_tainted(), UTS_RELEASE);
211         printk("RIP: %04lx:[<%016lx>] ", regs->cs & 0xffff, regs->rip);
212         printk_address(regs->rip); 
213         printk("\nRSP: %04lx:%016lx  EFLAGS: %08lx\n", regs->ss, regs->rsp, regs->eflags);
214         printk("RAX: %016lx RBX: %016lx RCX: %016lx\n",
215                regs->rax, regs->rbx, regs->rcx);
216         printk("RDX: %016lx RSI: %016lx RDI: %016lx\n",
217                regs->rdx, regs->rsi, regs->rdi); 
218         printk("RBP: %016lx R08: %016lx R09: %016lx\n",
219                regs->rbp, regs->r8, regs->r9); 
220         printk("R10: %016lx R11: %016lx R12: %016lx\n",
221                regs->r10, regs->r11, regs->r12); 
222         printk("R13: %016lx R14: %016lx R15: %016lx\n",
223                regs->r13, regs->r14, regs->r15); 
224
225         asm("movl %%ds,%0" : "=r" (ds)); 
226         asm("movl %%cs,%0" : "=r" (cs)); 
227         asm("movl %%es,%0" : "=r" (es)); 
228         asm("movl %%fs,%0" : "=r" (fsindex));
229         asm("movl %%gs,%0" : "=r" (gsindex));
230
231         rdmsrl(MSR_FS_BASE, fs);
232         rdmsrl(MSR_GS_BASE, gs); 
233         rdmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, shadowgs); 
234
235         asm("movq %%cr0, %0": "=r" (cr0));
236         asm("movq %%cr2, %0": "=r" (cr2));
237         asm("movq %%cr3, %0": "=r" (cr3));
238         asm("movq %%cr4, %0": "=r" (cr4));
239
240         printk("FS:  %016lx(%04x) GS:%016lx(%04x) knlGS:%016lx\n", 
241                fs,fsindex,gs,gsindex,shadowgs); 
242         printk("CS:  %04x DS: %04x ES: %04x CR0: %016lx\n", cs, ds, es, cr0); 
243         printk("CR2: %016lx CR3: %016lx CR4: %016lx\n", cr2, cr3, cr4);
244 }
245
246 void show_regs(struct pt_regs *regs)
247 {
248         __show_regs(regs);
249         show_trace(&regs->rsp);
250 }
251
252 /*
253  * Free current thread data structures etc..
254  */
255 void exit_thread(void)
256 {
257         struct task_struct *me = current;
258         if (me->thread.io_bitmap_ptr) { 
259                 struct tss_struct *tss = init_tss + get_cpu();
260                 kfree(me->thread.io_bitmap_ptr); 
261                 me->thread.io_bitmap_ptr = NULL;
262                 tss->io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET;
263                 put_cpu();
264         }
265 }
266
267 void flush_thread(void)
268 {
269         struct task_struct *tsk = current;
270         struct thread_info *t = current_thread_info();
271
272         if (t->flags & _TIF_ABI_PENDING)
273                 t->flags ^= (_TIF_ABI_PENDING | _TIF_IA32);
274
275         tsk->thread.debugreg0 = 0;
276         tsk->thread.debugreg1 = 0;
277         tsk->thread.debugreg2 = 0;
278         tsk->thread.debugreg3 = 0;
279         tsk->thread.debugreg6 = 0;
280         tsk->thread.debugreg7 = 0;
281         memset(tsk->thread.tls_array, 0, sizeof(tsk->thread.tls_array));        
282         /*
283          * Forget coprocessor state..
284          */
285         clear_fpu(tsk);
286         tsk->used_math = 0;
287 }
288
289 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
290 {
291         if (dead_task->mm) {
292                 if (dead_task->mm->context.size) {
293                         printk("WARNING: dead process %8s still has LDT? <%p/%d>\n",
294                                         dead_task->comm,
295                                         dead_task->mm->context.ldt,
296                                         dead_task->mm->context.size);
297                         BUG();
298                 }
299         }
300 }
301
302 static inline void set_32bit_tls(struct task_struct *t, int tls, u32 addr)
303 {
304         struct user_desc ud = { 
305                 .base_addr = addr,
306                 .limit = 0xfffff,
307                 .seg_32bit = 1,
308                 .limit_in_pages = 1,
309                 .useable = 1,
310         };
311         struct n_desc_struct *desc = (void *)t->thread.tls_array;
312         desc += tls;
313         desc->a = LDT_entry_a(&ud); 
314         desc->b = LDT_entry_b(&ud); 
315 }
316
317 static inline u32 read_32bit_tls(struct task_struct *t, int tls)
318 {
319         struct desc_struct *desc = (void *)t->thread.tls_array;
320         desc += tls;
321         return desc->base0 | 
322                 (((u32)desc->base1) << 16) | 
323                 (((u32)desc->base2) << 24);
324 }
325
326 /*
327  * This gets called before we allocate a new thread and copy
328  * the current task into it.
329  */
330 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
331 {
332         unlazy_fpu(tsk);
333 }
334
335 int copy_thread(int nr, unsigned long clone_flags, unsigned long rsp, 
336                 unsigned long unused,
337         struct task_struct * p, struct pt_regs * regs)
338 {
339         int err;
340         struct pt_regs * childregs;
341         struct task_struct *me = current;
342
343         childregs = ((struct pt_regs *) (THREAD_SIZE + (unsigned long) p->thread_info)) - 1;
344
345         *childregs = *regs;
346
347         childregs->rax = 0;
348         childregs->rsp = rsp;
349         if (rsp == ~0UL) {
350                 childregs->rsp = (unsigned long)childregs;
351         }
352         p->set_child_tid = p->clear_child_tid = NULL;
353
354         p->thread.rsp = (unsigned long) childregs;
355         p->thread.rsp0 = (unsigned long) (childregs+1);
356         p->thread.userrsp = me->thread.userrsp; 
357
358         set_ti_thread_flag(p->thread_info, TIF_FORK);
359
360         p->thread.fs = me->thread.fs;
361         p->thread.gs = me->thread.gs;
362
363         asm("movl %%gs,%0" : "=m" (p->thread.gsindex));
364         asm("movl %%fs,%0" : "=m" (p->thread.fsindex));
365         asm("movl %%es,%0" : "=m" (p->thread.es));
366         asm("movl %%ds,%0" : "=m" (p->thread.ds));
367
368         if (unlikely(me->thread.io_bitmap_ptr != NULL)) { 
369                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmalloc(IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
370                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) 
371                         return -ENOMEM;
372                 memcpy(p->thread.io_bitmap_ptr, me->thread.io_bitmap_ptr, IO_BITMAP_BYTES);
373         } 
374
375         /*
376          * Set a new TLS for the child thread?
377          */
378         if (clone_flags & CLONE_SETTLS) {
379 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
380                 if (test_thread_flag(TIF_IA32))
381                         err = ia32_child_tls(p, childregs); 
382                 else                    
383 #endif   
384                         err = do_arch_prctl(p, ARCH_SET_FS, childregs->r8); 
385                 if (err) 
386                         goto out;
387         }
388         err = 0;
389 out:
390         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr)
391                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
392         return err;
393 }
394
395 /*
396  * This special macro can be used to load a debugging register
397  */
398 #define loaddebug(thread,r) set_debug(thread->debugreg ## r, r)
399
400 /*
401  *      switch_to(x,y) should switch tasks from x to y.
402  *
403  * This could still be optimized: 
404  * - fold all the options into a flag word and test it with a single test.
405  * - could test fs/gs bitsliced
406  */
407 struct task_struct *__switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
408 {
409         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
410                                  *next = &next_p->thread;
411         int cpu = smp_processor_id();  
412         struct tss_struct *tss = init_tss + cpu;
413
414         unlazy_fpu(prev_p);
415
416         /*
417          * Reload esp0, LDT and the page table pointer:
418          */
419         tss->rsp0 = next->rsp0;
420
421         /* 
422          * Switch DS and ES.
423          * This won't pick up thread selector changes, but I guess that is ok.
424          */
425         asm volatile("movl %%es,%0" : "=m" (prev->es)); 
426         if (unlikely(next->es | prev->es))
427                 loadsegment(es, next->es); 
428         
429         asm volatile ("movl %%ds,%0" : "=m" (prev->ds)); 
430         if (unlikely(next->ds | prev->ds))
431                 loadsegment(ds, next->ds);
432
433         load_TLS(next, cpu);
434
435         /* 
436          * Switch FS and GS.
437          */
438         { 
439                 unsigned fsindex;
440                 asm volatile("movl %%fs,%0" : "=g" (fsindex)); 
441                 /* segment register != 0 always requires a reload. 
442                    also reload when it has changed. 
443                    when prev process used 64bit base always reload
444                    to avoid an information leak. */
445                 if (unlikely(fsindex | next->fsindex | prev->fs)) {
446                         loadsegment(fs, next->fsindex);
447                         /* check if the user used a selector != 0
448                          * if yes clear 64bit base, since overloaded base
449                          * is always mapped to the Null selector
450                          */
451                         if (fsindex)
452                         prev->fs = 0;                           
453                 }
454                 /* when next process has a 64bit base use it */
455                 if (next->fs) 
456                         wrmsrl(MSR_FS_BASE, next->fs); 
457                 prev->fsindex = fsindex;
458         }
459         { 
460                 unsigned gsindex;
461                 asm volatile("movl %%gs,%0" : "=g" (gsindex)); 
462                 if (unlikely(gsindex | next->gsindex | prev->gs)) {
463                         load_gs_index(next->gsindex);
464                         if (gsindex)
465                         prev->gs = 0;                           
466                 }
467                 if (next->gs)
468                         wrmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, next->gs); 
469                 prev->gsindex = gsindex;
470         }
471
472         /* 
473          * Switch the PDA context.
474          */
475         prev->userrsp = read_pda(oldrsp); 
476         write_pda(oldrsp, next->userrsp); 
477         write_pda(pcurrent, next_p); 
478         write_pda(kernelstack, (unsigned long)next_p->thread_info + THREAD_SIZE - PDA_STACKOFFSET);
479
480         /*
481          * Now maybe reload the debug registers
482          */
483         if (unlikely(next->debugreg7)) {
484                 loaddebug(next, 0);
485                 loaddebug(next, 1);
486                 loaddebug(next, 2);
487                 loaddebug(next, 3);
488                 /* no 4 and 5 */
489                 loaddebug(next, 6);
490                 loaddebug(next, 7);
491         }
492
493
494         /* 
495          * Handle the IO bitmap 
496          */ 
497         if (unlikely(prev->io_bitmap_ptr || next->io_bitmap_ptr)) {
498                 if (next->io_bitmap_ptr) {
499                         /*
500                          * 2 cachelines copy ... not good, but not that
501                          * bad either. Anyone got something better?
502                          * This only affects processes which use ioperm().
503                          */
504                         memcpy(tss->io_bitmap, next->io_bitmap_ptr, IO_BITMAP_BYTES);
505                         tss->io_bitmap_base = IO_BITMAP_OFFSET;
506                 } else {
507                         /*
508                          * a bitmap offset pointing outside of the TSS limit
509                          * causes a nicely controllable SIGSEGV if a process
510                          * tries to use a port IO instruction. The first
511                          * sys_ioperm() call sets up the bitmap properly.
512                          */
513                         tss->io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET;
514                 }
515         }
516
517         return prev_p;
518 }
519
520 /*
521  * sys_execve() executes a new program.
522  */
523 asmlinkage 
524 long sys_execve(char __user *name, char __user * __user *argv,
525                 char __user * __user *envp, struct pt_regs regs)
526 {
527         long error;
528         char * filename;
529
530         filename = getname(name);
531         error = PTR_ERR(filename);
532         if (IS_ERR(filename)) 
533                 return error;
534         error = do_execve(filename, argv, envp, &regs); 
535         if (error == 0)
536                 current->ptrace &= ~PT_DTRACE;
537         putname(filename);
538         return error;
539 }
540
541 void set_personality_64bit(void)
542 {
543         /* inherit personality from parent */
544
545         /* Make sure to be in 64bit mode */
546         clear_thread_flag(TIF_IA32); 
547 }
548
549 asmlinkage long sys_fork(struct pt_regs regs)
550 {
551         return do_fork(SIGCHLD, regs.rsp, &regs, 0, NULL, NULL);
552 }
553
554 asmlinkage long sys_clone(unsigned long clone_flags, unsigned long newsp, void __user *parent_tid, void __user *child_tid, struct pt_regs regs)
555 {
556         if (!newsp)
557                 newsp = regs.rsp;
558         return do_fork(clone_flags & ~CLONE_IDLETASK, newsp, &regs, 0, 
559                     parent_tid, child_tid);
560 }
561
562 /*
563  * This is trivial, and on the face of it looks like it
564  * could equally well be done in user mode.
565  *
566  * Not so, for quite unobvious reasons - register pressure.
567  * In user mode vfork() cannot have a stack frame, and if
568  * done by calling the "clone()" system call directly, you
569  * do not have enough call-clobbered registers to hold all
570  * the information you need.
571  */
572 asmlinkage long sys_vfork(struct pt_regs regs)
573 {
574         return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs.rsp, &regs, 0, 
575                     NULL, NULL);
576 }
577
578 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
579 {
580         unsigned long stack;
581         u64 fp,rip;
582         int count = 0;
583
584         if (!p || p == current || p->state==TASK_RUNNING)
585                 return 0; 
586         stack = (unsigned long)p->thread_info; 
587         if (p->thread.rsp < stack || p->thread.rsp > stack+THREAD_SIZE)
588                 return 0;
589         fp = *(u64 *)(p->thread.rsp);
590         do { 
591                 if (fp < (unsigned long)stack || fp > (unsigned long)stack+THREAD_SIZE)
592                         return 0; 
593                 rip = *(u64 *)(fp+8); 
594                 if (!in_sched_functions(rip))
595                         return rip; 
596                 fp = *(u64 *)fp; 
597         } while (count++ < 16); 
598         return 0;
599 }
600
601 long do_arch_prctl(struct task_struct *task, int code, unsigned long addr)
602
603         int ret = 0; 
604         int doit = task == current;
605         int cpu;
606
607         switch (code) { 
608         case ARCH_SET_GS:
609                 if (addr >= TASK_SIZE) 
610                         return -EPERM; 
611                 cpu = get_cpu();
612                 /* handle small bases via the GDT because that's faster to 
613                    switch. */
614                 if (addr <= 0xffffffff) {  
615                         set_32bit_tls(task, GS_TLS, addr); 
616                         if (doit) { 
617                                 load_TLS(&task->thread, cpu);
618                                 load_gs_index(GS_TLS_SEL); 
619                         }
620                         task->thread.gsindex = GS_TLS_SEL; 
621                         task->thread.gs = 0;
622                 } else { 
623                         task->thread.gsindex = 0;
624                         task->thread.gs = addr;
625                         if (doit) {
626                 load_gs_index(0);
627                 ret = checking_wrmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, addr); 
628                         } 
629                 }
630                 put_cpu();
631                 break;
632         case ARCH_SET_FS:
633                 /* Not strictly needed for fs, but do it for symmetry
634                    with gs */
635                 if (addr >= TASK_SIZE)
636                         return -EPERM; 
637                 cpu = get_cpu();
638                 /* handle small bases via the GDT because that's faster to 
639                    switch. */
640                 if (addr <= 0xffffffff) { 
641                         set_32bit_tls(task, FS_TLS, addr);
642                         if (doit) { 
643                                 load_TLS(&task->thread, cpu); 
644                                 asm volatile("movl %0,%%fs" :: "r" (FS_TLS_SEL));
645                         }
646                         task->thread.fsindex = FS_TLS_SEL;
647                         task->thread.fs = 0;
648                 } else { 
649                         task->thread.fsindex = 0;
650                         task->thread.fs = addr;
651                         if (doit) {
652                                 /* set the selector to 0 to not confuse
653                                    __switch_to */
654                 asm volatile("movl %0,%%fs" :: "r" (0));
655                 ret = checking_wrmsrl(MSR_FS_BASE, addr); 
656                         }
657                 }
658                 put_cpu();
659                 break;
660         case ARCH_GET_FS: { 
661                 unsigned long base; 
662                 if (task->thread.fsindex == FS_TLS_SEL)
663                         base = read_32bit_tls(task, FS_TLS);
664                 else if (doit) {
665                         rdmsrl(MSR_FS_BASE, base);
666                 } else
667                         base = task->thread.fs;
668                 ret = put_user(base, (unsigned long __user *)addr); 
669                 break; 
670         }
671         case ARCH_GET_GS: { 
672                 unsigned long base;
673                 if (task->thread.gsindex == GS_TLS_SEL)
674                         base = read_32bit_tls(task, GS_TLS);
675                 else if (doit) {
676                         rdmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, base);
677                 } else
678                         base = task->thread.gs;
679                 ret = put_user(base, (unsigned long __user *)addr); 
680                 break;
681         }
682
683         default:
684                 ret = -EINVAL;
685                 break;
686         } 
687
688         return ret;     
689
690
691 long sys_arch_prctl(int code, unsigned long addr)
692 {
693         return do_arch_prctl(current, code, addr);
694
695
696 /* 
697  * Capture the user space registers if the task is not running (in user space)
698  */
699 int dump_task_regs(struct task_struct *tsk, elf_gregset_t *regs)
700 {
701         struct pt_regs *pp, ptregs;
702
703         pp = (struct pt_regs *)(tsk->thread.rsp0);
704         --pp; 
705
706         ptregs = *pp; 
707         ptregs.cs &= 0xffff;
708         ptregs.ss &= 0xffff;
709
710         elf_core_copy_regs(regs, &ptregs);
711  
712         return 1;
713 }