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 <asm/pda.h>
  15 #include <asm/pgtable.h>
  16 #include <asm/processor.h>
  17 #include <asm/desc.h>
  18 #include <asm/bitops.h>
  19 #include <asm/atomic.h>
  20 #include <asm/mmu_context.h>
  21 #include <asm/smp.h>
  22 #include <asm/i387.h>
  23 #include <asm/percpu.h>
  24 #include <asm/mtrr.h>
  25 #include <asm/proto.h>
  26 #include <asm/mman.h>
  27 #include <asm/numa.h>
  28
  29 char x86_boot_params[2048] __initdata = {0,};
  30
  31 unsigned long cpu_initialized __initdata = 0;
  32
  33 struct x8664_pda cpu_pda[NR_CPUS] __cacheline_aligned;
  34
  35 extern struct task_struct init_task;
  36
  37 extern unsigned char __per_cpu_start[], __per_cpu_end[];
  38
  39 extern struct desc_ptr cpu_gdt_descr[];
  40 struct desc_ptr idt_descr = { 256 * 16, (unsigned long) idt_table };
  41
  42 char boot_cpu_stack[IRQSTACKSIZE] __attribute__((section(".bss.page_aligned")));
  43
  44 unsigned long __supported_pte_mask = ~0UL;
  45 static int do_not_nx __initdata = 0;
  46 unsigned long vm_stack_flags = __VM_STACK_FLAGS;
  47 unsigned long vm_stack_flags32 = __VM_STACK_FLAGS;
  48 unsigned long vm_data_default_flags = __VM_DATA_DEFAULT_FLAGS;
  49 unsigned long vm_data_default_flags32 = __VM_DATA_DEFAULT_FLAGS;
  50 unsigned long vm_force_exec32 = PROT_EXEC;
  51
  52 /* noexec=on|off
  53 Control non executable mappings for 64bit processes.
  54
  55 on      Enable
  56 off     Disable
  57 noforce (default) Don't enable by default for heap/stack/data,
  58         but allow PROT_EXEC to be effective
  59
  60 */
  61 static int __init nonx_setup(char *str)
  62 {
  63         if (!strncmp(str, "on",3)) {
  64                 __supported_pte_mask |= _PAGE_NX;
  65                 do_not_nx = 0;
  66                 vm_data_default_flags &= ~VM_EXEC;
  67                 vm_stack_flags &= ~VM_EXEC;
  68         } else if (!strncmp(str, "noforce",7) || !strncmp(str,"off",3)) {
  69                 do_not_nx = (str[0] == 'o');
  70                 if (do_not_nx)
  71                         __supported_pte_mask &= ~_PAGE_NX;
  72                 vm_data_default_flags |= VM_EXEC;
  73                 vm_stack_flags |= VM_EXEC;
  74         }
  75         return 1;
  76 }
  77
  78 __setup("noexec=", nonx_setup);
  79
  80 /* noexec32=opt{,opt}
  81
  82 Control the no exec default for 32bit processes. Can be also overwritten
  83 per executable using ELF header flags (e.g. needed for the X server)
  84 Requires noexec=on or noexec=noforce to be effective.
  85
  86 Valid options:
  87    all,on    Heap,stack,data is non executable.
  88    off       (default) Heap,stack,data is executable
  89    stack     Stack is non executable, heap/data is.
  90    force     Don't imply PROT_EXEC for PROT_READ
  91    compat    (default) Imply PROT_EXEC for PROT_READ
  92
  93 */
  94  static int __init nonx32_setup(char *str)
  95  {
  96         char *s;
  97         while ((s = strsep(&str, ",")) != NULL) {
  98                 if (!strcmp(s, "all") || !strcmp(s,"on")) {
  99                         vm_data_default_flags32 &= ~VM_EXEC;
 100                         vm_stack_flags32 &= ~VM_EXEC;
 101                 } else if (!strcmp(s, "off")) {
 102                         vm_data_default_flags32 |= VM_EXEC;
 103                         vm_stack_flags32 |= VM_EXEC;
 104                 } else if (!strcmp(s, "stack")) {
 105                         vm_data_default_flags32 |= VM_EXEC;
 106                         vm_stack_flags32 &= ~VM_EXEC;
 107                 } else if (!strcmp(s, "force")) {
 108                         vm_force_exec32 = 0;
 109                 } else if (!strcmp(s, "compat")) {
 110                         vm_force_exec32 = PROT_EXEC;
 111                 }
 112         }
 113         return 1;
 114 }
 115
 116 __setup("noexec32=", nonx32_setup);
 117
 118 /*
 119  * Great future plan:
 120  * Declare PDA itself and support (irqstack,tss,pml4) as per cpu data.
 121  * Always point %gs to its beginning
 122  */
 123 void __init setup_per_cpu_areas(void)
 124 {
 125         int i;
 126         unsigned long size;
 127
 128         /* Copy section for each CPU (we discard the original) */
 129         size = ALIGN(__per_cpu_end - __per_cpu_start, SMP_CACHE_BYTES);
 130 #ifdef CONFIG_MODULES
 131         if (size < PERCPU_ENOUGH_ROOM)
 132                 size = PERCPU_ENOUGH_ROOM;
 133 #endif
 134
 135         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
 136                 unsigned char *ptr;
 137                 /* If possible allocate on the node of the CPU.
 138                    In case it doesn't exist round-robin nodes. */
 139                 if (!NODE_DATA(i % numnodes)) {
 140                         printk("cpu with no node %d, numnodes %d\n", i, numnodes);
 141                         ptr = alloc_bootmem(size);
 142                 } else {
 143                         ptr = alloc_bootmem_node(NODE_DATA(i % numnodes), size);
 144                 }
 145                 if (!ptr)
 146                         panic("Cannot allocate cpu data for CPU %d\n", i);
 147                 cpu_pda[i].data_offset = ptr - __per_cpu_start;
 148                 memcpy(ptr, __per_cpu_start, __per_cpu_end - __per_cpu_start);
 149         }
 150 }
 151
 152 void pda_init(int cpu)
 153 {
 154         pml4_t *level4;
 155         struct x8664_pda *pda = &cpu_pda[cpu];
 156
 157         /* Setup up data that may be needed in __get_free_pages early */
 158         asm volatile("movl %0,%%fs ; movl %0,%%gs" :: "r" (0));
 159         wrmsrl(MSR_GS_BASE, cpu_pda + cpu);
 160
 161         pda->me = pda;
 162         pda->cpunumber = cpu;
 163         pda->irqcount = -1;
 164         pda->kernelstack =
 165                 (unsigned long)stack_thread_info() - PDA_STACKOFFSET + THREAD_SIZE;
 166         pda->active_mm = &init_mm;
 167         pda->mmu_state = 0;
 168
 169         if (cpu == 0) {
 170                 /* others are initialized in smpboot.c */
 171                 pda->pcurrent = &init_task;
 172                 pda->irqstackptr = boot_cpu_stack;
 173                 level4 = init_level4_pgt;
 174         } else {
 175                 level4 = (pml4_t *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC, 0);
 176                 if (!level4)
 177                         panic("Cannot allocate top level page for cpu %d", cpu);
 178                 pda->irqstackptr = (char *)
 179                         __get_free_pages(GFP_ATOMIC, IRQSTACK_ORDER);
 180                 if (!pda->irqstackptr)
 181                         panic("cannot allocate irqstack for cpu %d", cpu);
 182         }
 183
 184         pda->level4_pgt = (unsigned long *)level4;
 185         if (level4 != init_level4_pgt)
 186                 memcpy(level4, &init_level4_pgt, PAGE_SIZE);
 187         set_pml4(level4 + 510, mk_kernel_pml4(__pa_symbol(boot_vmalloc_pgt)));
 188         asm volatile("movq %0,%%cr3" :: "r" (__pa(level4)));
 189
 190         pda->irqstackptr += IRQSTACKSIZE-64;
 191 }
 192
 193 char boot_exception_stacks[N_EXCEPTION_STACKS * EXCEPTION_STKSZ]
 194 __attribute__((section(".bss.page_aligned")));
 195
 196 void __init syscall_init(void)
 197 {
 198         /*
 199          * LSTAR and STAR live in a bit strange symbiosis.
 200          * They both write to the same internal register. STAR allows to set CS/DS
 201          * but only a 32bit target. LSTAR sets the 64bit rip.
 202          */
 203         wrmsrl(MSR_STAR,  ((u64)__USER32_CS)<<48  | ((u64)__KERNEL_CS)<<32);
 204         wrmsrl(MSR_LSTAR, system_call);
 205
 206 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 207         syscall32_cpu_init ();
 208 #endif
 209
 210         /* Flags to clear on syscall */
 211         wrmsrl(MSR_SYSCALL_MASK, EF_TF|EF_DF|EF_IE|0x3000);
 212 }
 213
 214 void __init check_efer(void)
 215 {
 216         unsigned long efer;
 217
 218         rdmsrl(MSR_EFER, efer);
 219         if (!(efer & EFER_NX) || do_not_nx) {
 220                 __supported_pte_mask &= ~_PAGE_NX;
 221         }
 222 }
 223
 224 /*
 225  * cpu_init() initializes state that is per-CPU. Some data is already
 226  * initialized (naturally) in the bootstrap process, such as the GDT
 227  * and IDT. We reload them nevertheless, this function acts as a
 228  * 'CPU state barrier', nothing should get across.
 229  * A lot of state is already set up in PDA init.
 230  */
 231 void __init cpu_init (void)
 232 {
 233 #ifdef CONFIG_SMP
 234         int cpu = stack_smp_processor_id();
 235 #else
 236         int cpu = smp_processor_id();
 237 #endif
 238         struct tss_struct * t = &init_tss[cpu];
 239         unsigned long v;
 240         char *estacks = NULL;
 241         struct task_struct *me;
 242
 243         /* CPU 0 is initialised in head64.c */
 244         if (cpu != 0) {
 245                 pda_init(cpu);
 246         } else
 247                 estacks = boot_exception_stacks;
 248
 249         me = current;
 250
 251         if (test_and_set_bit(cpu, &cpu_initialized))
 252                 panic("CPU#%d already initialized!\n", cpu);
 253
 254         printk("Initializing CPU#%d\n", cpu);
 255
 256                 clear_in_cr4(X86_CR4_VME|X86_CR4_PVI|X86_CR4_TSD|X86_CR4_DE);
 257
 258         /*
 259          * Initialize the per-CPU GDT with the boot GDT,
 260          * and set up the GDT descriptor:
 261          */
 262         if (cpu) {
 263                 memcpy(cpu_gdt_table[cpu], cpu_gdt_table[0], GDT_SIZE);
 264         }
 265
 266         cpu_gdt_descr[cpu].size = GDT_SIZE;
 267         cpu_gdt_descr[cpu].address = (unsigned long)cpu_gdt_table[cpu];
 268         __asm__ __volatile__("lgdt %0": "=m" (cpu_gdt_descr[cpu]));
 269         __asm__ __volatile__("lidt %0": "=m" (idt_descr));
 270
 271         memcpy(me->thread.tls_array, cpu_gdt_table[cpu], GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES * 8);
 272
 273         /*
 274          * Delete NT
 275          */
 276
 277         asm volatile("pushfq ; popq %%rax ; btr $14,%%rax ; pushq %%rax ; popfq" ::: "eax");
 278
 279         if (cpu == 0)
 280                 early_identify_cpu(&boot_cpu_data);
 281
 282         syscall_init();
 283
 284         wrmsrl(MSR_FS_BASE, 0);
 285         wrmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, 0);
 286         barrier();
 287
 288         check_efer();
 289
 290         /*
 291          * set up and load the per-CPU TSS
 292          */
 293         for (v = 0; v < N_EXCEPTION_STACKS; v++) {
 294                 if (cpu) {
 295                         estacks = (char *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC,
 296                                                    EXCEPTION_STACK_ORDER);
 297                         if (!estacks)
 298                                 panic("Cannot allocate exception stack %ld %d\n",
 299                                       v, cpu);
 300                 }
 301                 estacks += EXCEPTION_STKSZ;
 302                 t->ist[v] = (unsigned long)estacks;
 303         }
 304
 305         t->io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET;
 306         /*
 307          * This is required because the CPU will access up to
 308          * 8 bits beyond the end of the IO permission bitmap.
 309          */
 310         t->io_bitmap[IO_BITMAP_LONGS] = ~0UL;
 311
 312         atomic_inc(&init_mm.mm_count);
 313         me->active_mm = &init_mm;
 314         if (me->mm)
 315                 BUG();
 316         enter_lazy_tlb(&init_mm, me);
 317
 318         set_tss_desc(cpu, t);
 319         load_TR_desc();
 320         load_LDT(&init_mm.context);
 321
 322         /*
 323          * Clear all 6 debug registers:
 324          */
 325
 326         set_debug(0UL, 0);
 327         set_debug(0UL, 1);
 328         set_debug(0UL, 2);
 329         set_debug(0UL, 3);
 330         set_debug(0UL, 6);
 331         set_debug(0UL, 7);
 332
 333         fpu_init();
 334
 335 #ifdef CONFIG_NUMA
 336         numa_add_cpu(cpu);
 337 #endif
 338 }