x86, percpu: Collect hot percpu variables into one cacheline
[~shefty/rdma-dev.git] / 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 <linux/stackprotector.h>
13 #include <linux/cpu.h>
14 #include <linux/errno.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/kernel.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/elfcore.h>
20 #include <linux/smp.h>
21 #include <linux/stddef.h>
22 #include <linux/slab.h>
23 #include <linux/vmalloc.h>
24 #include <linux/user.h>
25 #include <linux/interrupt.h>
26 #include <linux/utsname.h>
27 #include <linux/delay.h>
28 #include <linux/reboot.h>
29 #include <linux/init.h>
30 #include <linux/mc146818rtc.h>
31 #include <linux/module.h>
32 #include <linux/kallsyms.h>
33 #include <linux/ptrace.h>
34 #include <linux/personality.h>
35 #include <linux/tick.h>
36 #include <linux/percpu.h>
37 #include <linux/prctl.h>
38 #include <linux/dmi.h>
39 #include <linux/ftrace.h>
40 #include <linux/uaccess.h>
41 #include <linux/io.h>
42 #include <linux/kdebug.h>
43
44 #include <asm/pgtable.h>
45 #include <asm/system.h>
46 #include <asm/ldt.h>
47 #include <asm/processor.h>
48 #include <asm/i387.h>
49 #include <asm/desc.h>
50 #ifdef CONFIG_MATH_EMULATION
51 #include <asm/math_emu.h>
52 #endif
53
54 #include <linux/err.h>
55
56 #include <asm/tlbflush.h>
57 #include <asm/cpu.h>
58 #include <asm/idle.h>
59 #include <asm/syscalls.h>
60 #include <asm/ds.h>
61
62 asmlinkage void ret_from_fork(void) __asm__("ret_from_fork");
63
64 /*
65  * Return saved PC of a blocked thread.
66  */
67 unsigned long thread_saved_pc(struct task_struct *tsk)
68 {
69         return ((unsigned long *)tsk->thread.sp)[3];
70 }
71
72 #ifndef CONFIG_SMP
73 static inline void play_dead(void)
74 {
75         BUG();
76 }
77 #endif
78
79 /*
80  * The idle thread. There's no useful work to be
81  * done, so just try to conserve power and have a
82  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
83  * somebody to say that they'd like to reschedule)
84  */
85 void cpu_idle(void)
86 {
87         int cpu = smp_processor_id();
88
89         /*
90          * If we're the non-boot CPU, nothing set the stack canary up
91          * for us.  CPU0 already has it initialized but no harm in
92          * doing it again.  This is a good place for updating it, as
93          * we wont ever return from this function (so the invalid
94          * canaries already on the stack wont ever trigger).
95          */
96         boot_init_stack_canary();
97
98         current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
99
100         /* endless idle loop with no priority at all */
101         while (1) {
102                 tick_nohz_stop_sched_tick(1);
103                 while (!need_resched()) {
104
105                         check_pgt_cache();
106                         rmb();
107
108                         if (cpu_is_offline(cpu))
109                                 play_dead();
110
111                         local_irq_disable();
112                         /* Don't trace irqs off for idle */
113                         stop_critical_timings();
114                         pm_idle();
115                         start_critical_timings();
116                 }
117                 tick_nohz_restart_sched_tick();
118                 preempt_enable_no_resched();
119                 schedule();
120                 preempt_disable();
121         }
122 }
123
124 void __show_regs(struct pt_regs *regs, int all)
125 {
126         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L;
127         unsigned long d0, d1, d2, d3, d6, d7;
128         unsigned long sp;
129         unsigned short ss, gs;
130         const char *board;
131
132         if (user_mode_vm(regs)) {
133                 sp = regs->sp;
134                 ss = regs->ss & 0xffff;
135                 gs = get_user_gs(regs);
136         } else {
137                 sp = (unsigned long) (&regs->sp);
138                 savesegment(ss, ss);
139                 savesegment(gs, gs);
140         }
141
142         printk("\n");
143
144         board = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);
145         if (!board)
146                 board = "";
147         printk("Pid: %d, comm: %s %s (%s %.*s) %s\n",
148                         task_pid_nr(current), current->comm,
149                         print_tainted(), init_utsname()->release,
150                         (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
151                         init_utsname()->version, board);
152
153         printk("EIP: %04x:[<%08lx>] EFLAGS: %08lx CPU: %d\n",
154                         (u16)regs->cs, regs->ip, regs->flags,
155                         smp_processor_id());
156         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->ip);
157
158         printk("EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
159                 regs->ax, regs->bx, regs->cx, regs->dx);
160         printk("ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx ESP: %08lx\n",
161                 regs->si, regs->di, regs->bp, sp);
162         printk(" DS: %04x ES: %04x FS: %04x GS: %04x SS: %04x\n",
163                (u16)regs->ds, (u16)regs->es, (u16)regs->fs, gs, ss);
164
165         if (!all)
166                 return;
167
168         cr0 = read_cr0();
169         cr2 = read_cr2();
170         cr3 = read_cr3();
171         cr4 = read_cr4_safe();
172         printk("CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n",
173                         cr0, cr2, cr3, cr4);
174
175         get_debugreg(d0, 0);
176         get_debugreg(d1, 1);
177         get_debugreg(d2, 2);
178         get_debugreg(d3, 3);
179         printk("DR0: %08lx DR1: %08lx DR2: %08lx DR3: %08lx\n",
180                         d0, d1, d2, d3);
181
182         get_debugreg(d6, 6);
183         get_debugreg(d7, 7);
184         printk("DR6: %08lx DR7: %08lx\n",
185                         d6, d7);
186 }
187
188 void show_regs(struct pt_regs *regs)
189 {
190         __show_regs(regs, 1);
191         show_trace(NULL, regs, &regs->sp, regs->bp);
192 }
193
194 /*
195  * This gets run with %bx containing the
196  * function to call, and %dx containing
197  * the "args".
198  */
199 extern void kernel_thread_helper(void);
200
201 /*
202  * Create a kernel thread
203  */
204 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
205 {
206         struct pt_regs regs;
207
208         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
209
210         regs.bx = (unsigned long) fn;
211         regs.dx = (unsigned long) arg;
212
213         regs.ds = __USER_DS;
214         regs.es = __USER_DS;
215         regs.fs = __KERNEL_PERCPU;
216         regs.gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
217         regs.orig_ax = -1;
218         regs.ip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
219         regs.cs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
220         regs.flags = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_SF | X86_EFLAGS_PF | 0x2;
221
222         /* Ok, create the new process.. */
223         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
224 }
225 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
226
227 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
228 {
229         BUG_ON(dead_task->mm);
230         release_vm86_irqs(dead_task);
231 }
232
233 /*
234  * This gets called before we allocate a new thread and copy
235  * the current task into it.
236  */
237 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
238 {
239         unlazy_fpu(tsk);
240 }
241
242 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long sp,
243         unsigned long unused,
244         struct task_struct *p, struct pt_regs *regs)
245 {
246         struct pt_regs *childregs;
247         struct task_struct *tsk;
248         int err;
249
250         childregs = task_pt_regs(p);
251         *childregs = *regs;
252         childregs->ax = 0;
253         childregs->sp = sp;
254
255         p->thread.sp = (unsigned long) childregs;
256         p->thread.sp0 = (unsigned long) (childregs+1);
257
258         p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;
259
260         task_user_gs(p) = get_user_gs(regs);
261
262         tsk = current;
263         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IO_BITMAP))) {
264                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmemdup(tsk->thread.io_bitmap_ptr,
265                                                 IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
266                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
267                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
268                         return -ENOMEM;
269                 }
270                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
271         }
272
273         err = 0;
274
275         /*
276          * Set a new TLS for the child thread?
277          */
278         if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
279                 err = do_set_thread_area(p, -1,
280                         (struct user_desc __user *)childregs->si, 0);
281
282         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
283                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
284                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
285         }
286
287         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DS_AREA_MSR);
288         p->thread.ds_ctx = NULL;
289
290         clear_tsk_thread_flag(p, TIF_DEBUGCTLMSR);
291         p->thread.debugctlmsr = 0;
292
293         return err;
294 }
295
296 void
297 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
298 {
299         set_user_gs(regs, 0);
300         regs->fs                = 0;
301         set_fs(USER_DS);
302         regs->ds                = __USER_DS;
303         regs->es                = __USER_DS;
304         regs->ss                = __USER_DS;
305         regs->cs                = __USER_CS;
306         regs->ip                = new_ip;
307         regs->sp                = new_sp;
308         /*
309          * Free the old FP and other extended state
310          */
311         free_thread_xstate(current);
312 }
313 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
314
315
316 /*
317  *      switch_to(x,yn) should switch tasks from x to y.
318  *
319  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
320  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
321  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
322  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
323  * and UP become the same).
324  *
325  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
326  * reason for not using it any more becomes apparent when you
327  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
328  * valid (stale segment register values in particular). With the
329  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
330  * a reasonable manner.
331  *
332  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
333  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
334  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
335  * so the performance issues may eventually be a valid point.
336  * More important, however, is the fact that this allows us much
337  * more flexibility.
338  *
339  * The return value (in %ax) will be the "prev" task after
340  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
341  * for example.
342  */
343 __notrace_funcgraph struct task_struct *
344 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
345 {
346         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
347                                  *next = &next_p->thread;
348         int cpu = smp_processor_id();
349         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
350
351         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
352
353         __unlazy_fpu(prev_p);
354
355
356         /* we're going to use this soon, after a few expensive things */
357         if (next_p->fpu_counter > 5)
358                 prefetch(next->xstate);
359
360         /*
361          * Reload esp0.
362          */
363         load_sp0(tss, next);
364
365         /*
366          * Save away %gs. No need to save %fs, as it was saved on the
367          * stack on entry.  No need to save %es and %ds, as those are
368          * always kernel segments while inside the kernel.  Doing this
369          * before setting the new TLS descriptors avoids the situation
370          * where we temporarily have non-reloadable segments in %fs
371          * and %gs.  This could be an issue if the NMI handler ever
372          * used %fs or %gs (it does not today), or if the kernel is
373          * running inside of a hypervisor layer.
374          */
375         lazy_save_gs(prev->gs);
376
377         /*
378          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
379          */
380         load_TLS(next, cpu);
381
382         /*
383          * Restore IOPL if needed.  In normal use, the flags restore
384          * in the switch assembly will handle this.  But if the kernel
385          * is running virtualized at a non-zero CPL, the popf will
386          * not restore flags, so it must be done in a separate step.
387          */
388         if (get_kernel_rpl() && unlikely(prev->iopl != next->iopl))
389                 set_iopl_mask(next->iopl);
390
391         /*
392          * Now maybe handle debug registers and/or IO bitmaps
393          */
394         if (unlikely(task_thread_info(prev_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_PREV ||
395                      task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW_NEXT))
396                 __switch_to_xtra(prev_p, next_p, tss);
397
398         /*
399          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
400          * This must be done before restoring TLS segments so
401          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
402          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
403          * to date.
404          */
405         arch_end_context_switch(next_p);
406
407         /* If the task has used fpu the last 5 timeslices, just do a full
408          * restore of the math state immediately to avoid the trap; the
409          * chances of needing FPU soon are obviously high now
410          *
411          * tsk_used_math() checks prevent calling math_state_restore(),
412          * which can sleep in the case of !tsk_used_math()
413          */
414         if (tsk_used_math(next_p) && next_p->fpu_counter > 5)
415                 math_state_restore();
416
417         /*
418          * Restore %gs if needed (which is common)
419          */
420         if (prev->gs | next->gs)
421                 lazy_load_gs(next->gs);
422
423         percpu_write(current_task, next_p);
424
425         return prev_p;
426 }
427
428 int sys_clone(struct pt_regs *regs)
429 {
430         unsigned long clone_flags;
431         unsigned long newsp;
432         int __user *parent_tidptr, *child_tidptr;
433
434         clone_flags = regs->bx;
435         newsp = regs->cx;
436         parent_tidptr = (int __user *)regs->dx;
437         child_tidptr = (int __user *)regs->di;
438         if (!newsp)
439                 newsp = regs->sp;
440         return do_fork(clone_flags, newsp, regs, 0, parent_tidptr, child_tidptr);
441 }
442
443 /*
444  * sys_execve() executes a new program.
445  */
446 int sys_execve(struct pt_regs *regs)
447 {
448         int error;
449         char *filename;
450
451         filename = getname((char __user *) regs->bx);
452         error = PTR_ERR(filename);
453         if (IS_ERR(filename))
454                 goto out;
455         error = do_execve(filename,
456                         (char __user * __user *) regs->cx,
457                         (char __user * __user *) regs->dx,
458                         regs);
459         if (error == 0) {
460                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
461                 set_thread_flag(TIF_IRET);
462         }
463         putname(filename);
464 out:
465         return error;
466 }
467
468 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
469 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
470
471 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
472 {
473         unsigned long bp, sp, ip;
474         unsigned long stack_page;
475         int count = 0;
476         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
477                 return 0;
478         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
479         sp = p->thread.sp;
480         if (!stack_page || sp < stack_page || sp > top_esp+stack_page)
481                 return 0;
482         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes bp last. */
483         bp = *(unsigned long *) sp;
484         do {
485                 if (bp < stack_page || bp > top_ebp+stack_page)
486                         return 0;
487                 ip = *(unsigned long *) (bp+4);
488                 if (!in_sched_functions(ip))
489                         return ip;
490                 bp = *(unsigned long *) bp;
491         } while (count++ < 16);
492         return 0;
493 }
494