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/cpu.h>
  17 #include <linux/errno.h>
  18 #include <linux/sched.h>
  19 #include <linux/fs.h>
  20 #include <linux/kernel.h>
  21 #include <linux/mm.h>
  22 #include <linux/elfcore.h>
  23 #include <linux/smp.h>
  24 #include <linux/smp_lock.h>
  25 #include <linux/stddef.h>
  26 #include <linux/slab.h>
  27 #include <linux/vmalloc.h>
  28 #include <linux/user.h>
  29 #include <linux/a.out.h>
  30 #include <linux/interrupt.h>
  31 #include <linux/utsname.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/random.h>
  40 #include <linux/personality.h>
  41 #include <linux/tick.h>
  42
  43 #include <asm/uaccess.h>
  44 #include <asm/pgtable.h>
  45 #include <asm/system.h>
  46 #include <asm/io.h>
  47 #include <asm/ldt.h>
  48 #include <asm/processor.h>
  49 #include <asm/i387.h>
  50 #include <asm/desc.h>
  51 #include <asm/vm86.h>
  52 #include <asm/idle.h>
  53 #ifdef CONFIG_MATH_EMULATION
  54 #include <asm/math_emu.h>
  55 #endif
  56
  57 #include <linux/err.h>
  58
  59 #include <asm/tlbflush.h>
  60 #include <asm/cpu.h>
  61 #include <asm/pda.h>
  62
  63 asmlinkage void ret_from_fork(void) __asm__("ret_from_fork");
  64
  65 static int hlt_counter;
  66
  67 unsigned long boot_option_idle_override = 0;
  68 EXPORT_SYMBOL(boot_option_idle_override);
  69
  70 /*
  71  * Return saved PC of a blocked thread.
  72  */
  73 unsigned long thread_saved_pc(struct task_struct *tsk)
  74 {
  75         return ((unsigned long *)tsk->thread.esp)[3];
  76 }
  77
  78 /*
  79  * Powermanagement idle function, if any..
  80  */
  81 void (*pm_idle)(void);
  82 EXPORT_SYMBOL(pm_idle);
  83 static DEFINE_PER_CPU(unsigned int, cpu_idle_state);
  84
  85 static ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(idle_notifier);
  86
  87 void idle_notifier_register(struct notifier_block *n)
  88 {
  89         atomic_notifier_chain_register(&idle_notifier, n);
  90 }
  91
  92 void idle_notifier_unregister(struct notifier_block *n)
  93 {
  94         atomic_notifier_chain_unregister(&idle_notifier, n);
  95 }
  96
  97 static DEFINE_PER_CPU(volatile unsigned long, idle_state);
  98
  99 void enter_idle(void)
 100 {
 101         /* needs to be atomic w.r.t. interrupts, not against other CPUs */
 102         __set_bit(0, &__get_cpu_var(idle_state));
 103         atomic_notifier_call_chain(&idle_notifier, IDLE_START, NULL);
 104 }
 105
 106 static void __exit_idle(void)
 107 {
 108         /* needs to be atomic w.r.t. interrupts, not against other CPUs */
 109         if (__test_and_clear_bit(0, &__get_cpu_var(idle_state)) == 0)
 110                 return;
 111         atomic_notifier_call_chain(&idle_notifier, IDLE_END, NULL);
 112 }
 113
 114 void exit_idle(void)
 115 {
 116         if (current->pid)
 117                 return;
 118         __exit_idle();
 119 }
 120
 121 void disable_hlt(void)
 122 {
 123         hlt_counter++;
 124 }
 125
 126 EXPORT_SYMBOL(disable_hlt);
 127
 128 void enable_hlt(void)
 129 {
 130         hlt_counter--;
 131 }
 132
 133 EXPORT_SYMBOL(enable_hlt);
 134
 135 /*
 136  * We use this if we don't have any better
 137  * idle routine..
 138  */
 139 void default_idle(void)
 140 {
 141         if (!hlt_counter && boot_cpu_data.hlt_works_ok) {
 142                 current_thread_info()->status &= ~TS_POLLING;
 143                 /*
 144                  * TS_POLLING-cleared state must be visible before we
 145                  * test NEED_RESCHED:
 146                  */
 147                 smp_mb();
 148
 149                 local_irq_disable();
 150                 if (!need_resched())
 151                         safe_halt();    /* enables interrupts racelessly */
 152                 else
 153                         local_irq_enable();
 154                 current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
 155         } else {
 156                 /* loop is done by the caller */
 157                 cpu_relax();
 158         }
 159 }
 160 #ifdef CONFIG_APM_MODULE
 161 EXPORT_SYMBOL(default_idle);
 162 #endif
 163
 164 /*
 165  * On SMP it's slightly faster (but much more power-consuming!)
 166  * to poll the ->work.need_resched flag instead of waiting for the
 167  * cross-CPU IPI to arrive. Use this option with caution.
 168  */
 169 static void poll_idle (void)
 170 {
 171         local_irq_enable();
 172         cpu_relax();
 173 }
 174
 175 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 176 #include <asm/nmi.h>
 177 /* We don't actually take CPU down, just spin without interrupts. */
 178 static inline void play_dead(void)
 179 {
 180         /* This must be done before dead CPU ack */
 181         cpu_exit_clear();
 182         wbinvd();
 183         mb();
 184         /* Ack it */
 185         __get_cpu_var(cpu_state) = CPU_DEAD;
 186
 187         /*
 188          * With physical CPU hotplug, we should halt the cpu
 189          */
 190         local_irq_disable();
 191         while (1)
 192                 halt();
 193 }
 194 #else
 195 static inline void play_dead(void)
 196 {
 197         BUG();
 198 }
 199 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 200
 201 /*
 202  * The idle thread. There's no useful work to be
 203  * done, so just try to conserve power and have a
 204  * low exit latency (ie sit in a loop waiting for
 205  * somebody to say that they'd like to reschedule)
 206  */
 207 void cpu_idle(void)
 208 {
 209         int cpu = smp_processor_id();
 210
 211         current_thread_info()->status |= TS_POLLING;
 212
 213         /* endless idle loop with no priority at all */
 214         while (1) {
 215                 tick_nohz_stop_sched_tick();
 216                 while (!need_resched()) {
 217                         void (*idle)(void);
 218
 219                         if (__get_cpu_var(cpu_idle_state))
 220                                 __get_cpu_var(cpu_idle_state) = 0;
 221
 222                         rmb();
 223                         idle = pm_idle;
 224
 225                         if (!idle)
 226                                 idle = default_idle;
 227
 228                         if (cpu_is_offline(cpu))
 229                                 play_dead();
 230
 231                         __get_cpu_var(irq_stat).idle_timestamp = jiffies;
 232
 233                         /*
 234                          * Idle routines should keep interrupts disabled
 235                          * from here on, until they go to idle.
 236                          * Otherwise, idle callbacks can misfire.
 237                          */
 238                         local_irq_disable();
 239                         enter_idle();
 240                         idle();
 241                         __exit_idle();
 242                 }
 243                 tick_nohz_restart_sched_tick();
 244                 preempt_enable_no_resched();
 245                 schedule();
 246                 preempt_disable();
 247         }
 248 }
 249
 250 void cpu_idle_wait(void)
 251 {
 252         unsigned int cpu, this_cpu = get_cpu();
 253         cpumask_t map, tmp = current->cpus_allowed;
 254
 255         set_cpus_allowed(current, cpumask_of_cpu(this_cpu));
 256         put_cpu();
 257
 258         cpus_clear(map);
 259         for_each_online_cpu(cpu) {
 260                 per_cpu(cpu_idle_state, cpu) = 1;
 261                 cpu_set(cpu, map);
 262         }
 263
 264         __get_cpu_var(cpu_idle_state) = 0;
 265
 266         wmb();
 267         do {
 268                 ssleep(1);
 269                 for_each_online_cpu(cpu) {
 270                         if (cpu_isset(cpu, map) && !per_cpu(cpu_idle_state, cpu))
 271                                 cpu_clear(cpu, map);
 272                 }
 273                 cpus_and(map, map, cpu_online_map);
 274         } while (!cpus_empty(map));
 275
 276         set_cpus_allowed(current, tmp);
 277 }
 278 EXPORT_SYMBOL_GPL(cpu_idle_wait);
 279
 280 /*
 281  * This uses new MONITOR/MWAIT instructions on P4 processors with PNI,
 282  * which can obviate IPI to trigger checking of need_resched.
 283  * We execute MONITOR against need_resched and enter optimized wait state
 284  * through MWAIT. Whenever someone changes need_resched, we would be woken
 285  * up from MWAIT (without an IPI).
 286  *
 287  * New with Core Duo processors, MWAIT can take some hints based on CPU
 288  * capability.
 289  */
 290 void mwait_idle_with_hints(unsigned long eax, unsigned long ecx)
 291 {
 292         if (!need_resched()) {
 293                 __monitor((void *)&current_thread_info()->flags, 0, 0);
 294                 smp_mb();
 295                 if (!need_resched())
 296                         __sti_mwait(eax, ecx);
 297                 else
 298                         local_irq_enable();
 299         } else {
 300                 local_irq_enable();
 301         }
 302 }
 303
 304 /* Default MONITOR/MWAIT with no hints, used for default C1 state */
 305 static void mwait_idle(void)
 306 {
 307         local_irq_enable();
 308         mwait_idle_with_hints(0, 0);
 309 }
 310
 311 void __devinit select_idle_routine(const struct cpuinfo_x86 *c)
 312 {
 313         if (cpu_has(c, X86_FEATURE_MWAIT)) {
 314                 printk("monitor/mwait feature present.\n");
 315                 /*
 316                  * Skip, if setup has overridden idle.
 317                  * One CPU supports mwait => All CPUs supports mwait
 318                  */
 319                 if (!pm_idle) {
 320                         printk("using mwait in idle threads.\n");
 321                         pm_idle = mwait_idle;
 322                 }
 323         }
 324 }
 325
 326 static int __init idle_setup (char *str)
 327 {
 328         if (!strncmp(str, "poll", 4)) {
 329                 printk("using polling idle threads.\n");
 330                 pm_idle = poll_idle;
 331 #ifdef CONFIG_X86_SMP
 332                 if (smp_num_siblings > 1)
 333                         printk("WARNING: polling idle and HT enabled, performance may degrade.\n");
 334 #endif
 335         } else if (!strncmp(str, "halt", 4)) {
 336                 printk("using halt in idle threads.\n");
 337                 pm_idle = default_idle;
 338         }
 339
 340         boot_option_idle_override = 1;
 341         return 1;
 342 }
 343
 344 __setup("idle=", idle_setup);
 345
 346 void show_regs(struct pt_regs * regs)
 347 {
 348         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L;
 349
 350         printk("\n");
 351         printk("Pid: %d, comm: %20s\n", current->pid, current->comm);
 352         printk("EIP: %04x:[<%08lx>] CPU: %d\n",0xffff & regs->xcs,regs->eip, smp_processor_id());
 353         print_symbol("EIP is at %s\n", regs->eip);
 354
 355         if (user_mode_vm(regs))
 356                 printk(" ESP: %04x:%08lx",0xffff & regs->xss,regs->esp);
 357         printk(" EFLAGS: %08lx    %s  (%s %.*s)\n",
 358                regs->eflags, print_tainted(), init_utsname()->release,
 359                (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
 360                init_utsname()->version);
 361         printk("EAX: %08lx EBX: %08lx ECX: %08lx EDX: %08lx\n",
 362                 regs->eax,regs->ebx,regs->ecx,regs->edx);
 363         printk("ESI: %08lx EDI: %08lx EBP: %08lx",
 364                 regs->esi, regs->edi, regs->ebp);
 365         printk(" DS: %04x ES: %04x FS: %04x\n",
 366                0xffff & regs->xds,0xffff & regs->xes, 0xffff & regs->xfs);
 367
 368         cr0 = read_cr0();
 369         cr2 = read_cr2();
 370         cr3 = read_cr3();
 371         cr4 = read_cr4_safe();
 372         printk("CR0: %08lx CR2: %08lx CR3: %08lx CR4: %08lx\n", cr0, cr2, cr3, cr4);
 373         show_trace(NULL, regs, &regs->esp);
 374 }
 375
 376 /*
 377  * This gets run with %ebx containing the
 378  * function to call, and %edx containing
 379  * the "args".
 380  */
 381 extern void kernel_thread_helper(void);
 382
 383 /*
 384  * Create a kernel thread
 385  */
 386 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void * arg, unsigned long flags)
 387 {
 388         struct pt_regs regs;
 389
 390         memset(&regs, 0, sizeof(regs));
 391
 392         regs.ebx = (unsigned long) fn;
 393         regs.edx = (unsigned long) arg;
 394
 395         regs.xds = __USER_DS;
 396         regs.xes = __USER_DS;
 397         regs.xfs = __KERNEL_PDA;
 398         regs.orig_eax = -1;
 399         regs.eip = (unsigned long) kernel_thread_helper;
 400         regs.xcs = __KERNEL_CS | get_kernel_rpl();
 401         regs.eflags = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_SF | X86_EFLAGS_PF | 0x2;
 402
 403         /* Ok, create the new process.. */
 404         return do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, &regs, 0, NULL, NULL);
 405 }
 406 EXPORT_SYMBOL(kernel_thread);
 407
 408 /*
 409  * Free current thread data structures etc..
 410  */
 411 void exit_thread(void)
 412 {
 413         /* The process may have allocated an io port bitmap... nuke it. */
 414         if (unlikely(test_thread_flag(TIF_IO_BITMAP))) {
 415                 struct task_struct *tsk = current;
 416                 struct thread_struct *t = &tsk->thread;
 417                 int cpu = get_cpu();
 418                 struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
 419
 420                 kfree(t->io_bitmap_ptr);
 421                 t->io_bitmap_ptr = NULL;
 422                 clear_thread_flag(TIF_IO_BITMAP);
 423                 /*
 424                  * Careful, clear this in the TSS too:
 425                  */
 426                 memset(tss->io_bitmap, 0xff, tss->io_bitmap_max);
 427                 t->io_bitmap_max = 0;
 428                 tss->io_bitmap_owner = NULL;
 429                 tss->io_bitmap_max = 0;
 430                 tss->io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET;
 431                 put_cpu();
 432         }
 433 }
 434
 435 void flush_thread(void)
 436 {
 437         struct task_struct *tsk = current;
 438
 439         memset(tsk->thread.debugreg, 0, sizeof(unsigned long)*8);
 440         memset(tsk->thread.tls_array, 0, sizeof(tsk->thread.tls_array));
 441         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_DEBUG);
 442         /*
 443          * Forget coprocessor state..
 444          */
 445         clear_fpu(tsk);
 446         clear_used_math();
 447 }
 448
 449 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
 450 {
 451         BUG_ON(dead_task->mm);
 452         release_vm86_irqs(dead_task);
 453 }
 454
 455 /*
 456  * This gets called before we allocate a new thread and copy
 457  * the current task into it.
 458  */
 459 void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk)
 460 {
 461         unlazy_fpu(tsk);
 462 }
 463
 464 int copy_thread(int nr, unsigned long clone_flags, unsigned long esp,
 465         unsigned long unused,
 466         struct task_struct * p, struct pt_regs * regs)
 467 {
 468         struct pt_regs * childregs;
 469         struct task_struct *tsk;
 470         int err;
 471
 472         childregs = task_pt_regs(p);
 473         *childregs = *regs;
 474         childregs->eax = 0;
 475         childregs->esp = esp;
 476
 477         p->thread.esp = (unsigned long) childregs;
 478         p->thread.esp0 = (unsigned long) (childregs+1);
 479
 480         p->thread.eip = (unsigned long) ret_from_fork;
 481
 482         savesegment(gs,p->thread.gs);
 483
 484         tsk = current;
 485         if (unlikely(test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_IO_BITMAP))) {
 486                 p->thread.io_bitmap_ptr = kmemdup(tsk->thread.io_bitmap_ptr,
 487                                                 IO_BITMAP_BYTES, GFP_KERNEL);
 488                 if (!p->thread.io_bitmap_ptr) {
 489                         p->thread.io_bitmap_max = 0;
 490                         return -ENOMEM;
 491                 }
 492                 set_tsk_thread_flag(p, TIF_IO_BITMAP);
 493         }
 494
 495         /*
 496          * Set a new TLS for the child thread?
 497          */
 498         if (clone_flags & CLONE_SETTLS) {
 499                 struct desc_struct *desc;
 500                 struct user_desc info;
 501                 int idx;
 502
 503                 err = -EFAULT;
 504                 if (copy_from_user(&info, (void __user *)childregs->esi, sizeof(info)))
 505                         goto out;
 506                 err = -EINVAL;
 507                 if (LDT_empty(&info))
 508                         goto out;
 509
 510                 idx = info.entry_number;
 511                 if (idx < GDT_ENTRY_TLS_MIN || idx > GDT_ENTRY_TLS_MAX)
 512                         goto out;
 513
 514                 desc = p->thread.tls_array + idx - GDT_ENTRY_TLS_MIN;
 515                 desc->a = LDT_entry_a(&info);
 516                 desc->b = LDT_entry_b(&info);
 517         }
 518
 519         err = 0;
 520  out:
 521         if (err && p->thread.io_bitmap_ptr) {
 522                 kfree(p->thread.io_bitmap_ptr);
 523                 p->thread.io_bitmap_max = 0;
 524         }
 525         return err;
 526 }
 527
 528 /*
 529  * fill in the user structure for a core dump..
 530  */
 531 void dump_thread(struct pt_regs * regs, struct user * dump)
 532 {
 533         int i;
 534
 535 /* changed the size calculations - should hopefully work better. lbt */
 536         dump->magic = CMAGIC;
 537         dump->start_code = 0;
 538         dump->start_stack = regs->esp & ~(PAGE_SIZE - 1);
 539         dump->u_tsize = ((unsigned long) current->mm->end_code) >> PAGE_SHIFT;
 540         dump->u_dsize = ((unsigned long) (current->mm->brk + (PAGE_SIZE-1))) >> PAGE_SHIFT;
 541         dump->u_dsize -= dump->u_tsize;
 542         dump->u_ssize = 0;
 543         for (i = 0; i < 8; i++)
 544                 dump->u_debugreg[i] = current->thread.debugreg[i];
 545
 546         if (dump->start_stack < TASK_SIZE)
 547                 dump->u_ssize = ((unsigned long) (TASK_SIZE - dump->start_stack)) >> PAGE_SHIFT;
 548
 549         dump->regs.ebx = regs->ebx;
 550         dump->regs.ecx = regs->ecx;
 551         dump->regs.edx = regs->edx;
 552         dump->regs.esi = regs->esi;
 553         dump->regs.edi = regs->edi;
 554         dump->regs.ebp = regs->ebp;
 555         dump->regs.eax = regs->eax;
 556         dump->regs.ds = regs->xds;
 557         dump->regs.es = regs->xes;
 558         dump->regs.fs = regs->xfs;
 559         savesegment(gs,dump->regs.gs);
 560         dump->regs.orig_eax = regs->orig_eax;
 561         dump->regs.eip = regs->eip;
 562         dump->regs.cs = regs->xcs;
 563         dump->regs.eflags = regs->eflags;
 564         dump->regs.esp = regs->esp;
 565         dump->regs.ss = regs->xss;
 566
 567         dump->u_fpvalid = dump_fpu (regs, &dump->i387);
 568 }
 569 EXPORT_SYMBOL(dump_thread);
 570
 571 /*
 572  * Capture the user space registers if the task is not running (in user space)
 573  */
 574 int dump_task_regs(struct task_struct *tsk, elf_gregset_t *regs)
 575 {
 576         struct pt_regs ptregs = *task_pt_regs(tsk);
 577         ptregs.xcs &= 0xffff;
 578         ptregs.xds &= 0xffff;
 579         ptregs.xes &= 0xffff;
 580         ptregs.xss &= 0xffff;
 581
 582         elf_core_copy_regs(regs, &ptregs);
 583
 584         return 1;
 585 }
 586
 587 static noinline void __switch_to_xtra(struct task_struct *next_p,
 588                                     struct tss_struct *tss)
 589 {
 590         struct thread_struct *next;
 591
 592         next = &next_p->thread;
 593
 594         if (test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_DEBUG)) {
 595                 set_debugreg(next->debugreg[0], 0);
 596                 set_debugreg(next->debugreg[1], 1);
 597                 set_debugreg(next->debugreg[2], 2);
 598                 set_debugreg(next->debugreg[3], 3);
 599                 /* no 4 and 5 */
 600                 set_debugreg(next->debugreg[6], 6);
 601                 set_debugreg(next->debugreg[7], 7);
 602         }
 603
 604         if (!test_tsk_thread_flag(next_p, TIF_IO_BITMAP)) {
 605                 /*
 606                  * Disable the bitmap via an invalid offset. We still cache
 607                  * the previous bitmap owner and the IO bitmap contents:
 608                  */
 609                 tss->io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET;
 610                 return;
 611         }
 612
 613         if (likely(next == tss->io_bitmap_owner)) {
 614                 /*
 615                  * Previous owner of the bitmap (hence the bitmap content)
 616                  * matches the next task, we dont have to do anything but
 617                  * to set a valid offset in the TSS:
 618                  */
 619                 tss->io_bitmap_base = IO_BITMAP_OFFSET;
 620                 return;
 621         }
 622         /*
 623          * Lazy TSS's I/O bitmap copy. We set an invalid offset here
 624          * and we let the task to get a GPF in case an I/O instruction
 625          * is performed.  The handler of the GPF will verify that the
 626          * faulting task has a valid I/O bitmap and, it true, does the
 627          * real copy and restart the instruction.  This will save us
 628          * redundant copies when the currently switched task does not
 629          * perform any I/O during its timeslice.
 630          */
 631         tss->io_bitmap_base = INVALID_IO_BITMAP_OFFSET_LAZY;
 632 }
 633
 634 /*
 635  * This function selects if the context switch from prev to next
 636  * has to tweak the TSC disable bit in the cr4.
 637  */
 638 static inline void disable_tsc(struct task_struct *prev_p,
 639                                struct task_struct *next_p)
 640 {
 641         struct thread_info *prev, *next;
 642
 643         /*
 644          * gcc should eliminate the ->thread_info dereference if
 645          * has_secure_computing returns 0 at compile time (SECCOMP=n).
 646          */
 647         prev = task_thread_info(prev_p);
 648         next = task_thread_info(next_p);
 649
 650         if (has_secure_computing(prev) || has_secure_computing(next)) {
 651                 /* slow path here */
 652                 if (has_secure_computing(prev) &&
 653                     !has_secure_computing(next)) {
 654                         write_cr4(read_cr4() & ~X86_CR4_TSD);
 655                 } else if (!has_secure_computing(prev) &&
 656                            has_secure_computing(next))
 657                         write_cr4(read_cr4() | X86_CR4_TSD);
 658         }
 659 }
 660
 661 /*
 662  *      switch_to(x,yn) should switch tasks from x to y.
 663  *
 664  * We fsave/fwait so that an exception goes off at the right time
 665  * (as a call from the fsave or fwait in effect) rather than to
 666  * the wrong process. Lazy FP saving no longer makes any sense
 667  * with modern CPU's, and this simplifies a lot of things (SMP
 668  * and UP become the same).
 669  *
 670  * NOTE! We used to use the x86 hardware context switching. The
 671  * reason for not using it any more becomes apparent when you
 672  * try to recover gracefully from saved state that is no longer
 673  * valid (stale segment register values in particular). With the
 674  * hardware task-switch, there is no way to fix up bad state in
 675  * a reasonable manner.
 676  *
 677  * The fact that Intel documents the hardware task-switching to
 678  * be slow is a fairly red herring - this code is not noticeably
 679  * faster. However, there _is_ some room for improvement here,
 680  * so the performance issues may eventually be a valid point.
 681  * More important, however, is the fact that this allows us much
 682  * more flexibility.
 683  *
 684  * The return value (in %eax) will be the "prev" task after
 685  * the task-switch, and shows up in ret_from_fork in entry.S,
 686  * for example.
 687  */
 688 struct task_struct fastcall * __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
 689 {
 690         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread,
 691                                  *next = &next_p->thread;
 692         int cpu = smp_processor_id();
 693         struct tss_struct *tss = &per_cpu(init_tss, cpu);
 694
 695         /* never put a printk in __switch_to... printk() calls wake_up*() indirectly */
 696
 697         __unlazy_fpu(prev_p);
 698
 699
 700         /* we're going to use this soon, after a few expensive things */
 701         if (next_p->fpu_counter > 5)
 702                 prefetch(&next->i387.fxsave);
 703
 704         /*
 705          * Reload esp0.
 706          */
 707         load_esp0(tss, next);
 708
 709         /*
 710          * Save away %gs. No need to save %fs, as it was saved on the
 711          * stack on entry.  No need to save %es and %ds, as those are
 712          * always kernel segments while inside the kernel.  Doing this
 713          * before setting the new TLS descriptors avoids the situation
 714          * where we temporarily have non-reloadable segments in %fs
 715          * and %gs.  This could be an issue if the NMI handler ever
 716          * used %fs or %gs (it does not today), or if the kernel is
 717          * running inside of a hypervisor layer.
 718          */
 719         savesegment(gs, prev->gs);
 720
 721         /*
 722          * Load the per-thread Thread-Local Storage descriptor.
 723          */
 724         load_TLS(next, cpu);
 725
 726         /*
 727          * Restore IOPL if needed.  In normal use, the flags restore
 728          * in the switch assembly will handle this.  But if the kernel
 729          * is running virtualized at a non-zero CPL, the popf will
 730          * not restore flags, so it must be done in a separate step.
 731          */
 732         if (get_kernel_rpl() && unlikely(prev->iopl != next->iopl))
 733                 set_iopl_mask(next->iopl);
 734
 735         /*
 736          * Now maybe handle debug registers and/or IO bitmaps
 737          */
 738         if (unlikely((task_thread_info(next_p)->flags & _TIF_WORK_CTXSW)
 739             || test_tsk_thread_flag(prev_p, TIF_IO_BITMAP)))
 740                 __switch_to_xtra(next_p, tss);
 741
 742         disable_tsc(prev_p, next_p);
 743
 744         /*
 745          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.
 746          * This must be done before restoring TLS segments so
 747          * the GDT and LDT are properly updated, and must be
 748          * done before math_state_restore, so the TS bit is up
 749          * to date.
 750          */
 751         arch_leave_lazy_cpu_mode();
 752
 753         /* If the task has used fpu the last 5 timeslices, just do a full
 754          * restore of the math state immediately to avoid the trap; the
 755          * chances of needing FPU soon are obviously high now
 756          */
 757         if (next_p->fpu_counter > 5)
 758                 math_state_restore();
 759
 760         /*
 761          * Restore %gs if needed (which is common)
 762          */
 763         if (prev->gs | next->gs)
 764                 loadsegment(gs, next->gs);
 765
 766         write_pda(pcurrent, next_p);
 767
 768         return prev_p;
 769 }
 770
 771 asmlinkage int sys_fork(struct pt_regs regs)
 772 {
 773         return do_fork(SIGCHLD, regs.esp, &regs, 0, NULL, NULL);
 774 }
 775
 776 asmlinkage int sys_clone(struct pt_regs regs)
 777 {
 778         unsigned long clone_flags;
 779         unsigned long newsp;
 780         int __user *parent_tidptr, *child_tidptr;
 781
 782         clone_flags = regs.ebx;
 783         newsp = regs.ecx;
 784         parent_tidptr = (int __user *)regs.edx;
 785         child_tidptr = (int __user *)regs.edi;
 786         if (!newsp)
 787                 newsp = regs.esp;
 788         return do_fork(clone_flags, newsp, &regs, 0, parent_tidptr, child_tidptr);
 789 }
 790
 791 /*
 792  * This is trivial, and on the face of it looks like it
 793  * could equally well be done in user mode.
 794  *
 795  * Not so, for quite unobvious reasons - register pressure.
 796  * In user mode vfork() cannot have a stack frame, and if
 797  * done by calling the "clone()" system call directly, you
 798  * do not have enough call-clobbered registers to hold all
 799  * the information you need.
 800  */
 801 asmlinkage int sys_vfork(struct pt_regs regs)
 802 {
 803         return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs.esp, &regs, 0, NULL, NULL);
 804 }
 805
 806 /*
 807  * sys_execve() executes a new program.
 808  */
 809 asmlinkage int sys_execve(struct pt_regs regs)
 810 {
 811         int error;
 812         char * filename;
 813
 814         filename = getname((char __user *) regs.ebx);
 815         error = PTR_ERR(filename);
 816         if (IS_ERR(filename))
 817                 goto out;
 818         error = do_execve(filename,
 819                         (char __user * __user *) regs.ecx,
 820                         (char __user * __user *) regs.edx,
 821                         &regs);
 822         if (error == 0) {
 823                 task_lock(current);
 824                 current->ptrace &= ~PT_DTRACE;
 825                 task_unlock(current);
 826                 /* Make sure we don't return using sysenter.. */
 827                 set_thread_flag(TIF_IRET);
 828         }
 829         putname(filename);
 830 out:
 831         return error;
 832 }
 833
 834 #define top_esp                (THREAD_SIZE - sizeof(unsigned long))
 835 #define top_ebp                (THREAD_SIZE - 2*sizeof(unsigned long))
 836
 837 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
 838 {
 839         unsigned long ebp, esp, eip;
 840         unsigned long stack_page;
 841         int count = 0;
 842         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
 843                 return 0;
 844         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
 845         esp = p->thread.esp;
 846         if (!stack_page || esp < stack_page || esp > top_esp+stack_page)
 847                 return 0;
 848         /* include/asm-i386/system.h:switch_to() pushes ebp last. */
 849         ebp = *(unsigned long *) esp;
 850         do {
 851                 if (ebp < stack_page || ebp > top_ebp+stack_page)
 852                         return 0;
 853                 eip = *(unsigned long *) (ebp+4);
 854                 if (!in_sched_functions(eip))
 855                         return eip;
 856                 ebp = *(unsigned long *) ebp;
 857         } while (count++ < 16);
 858         return 0;
 859 }
 860
 861 /*
 862  * sys_alloc_thread_area: get a yet unused TLS descriptor index.
 863  */
 864 static int get_free_idx(void)
 865 {
 866         struct thread_struct *t = &current->thread;
 867         int idx;
 868
 869         for (idx = 0; idx < GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES; idx++)
 870                 if (desc_empty(t->tls_array + idx))
 871                         return idx + GDT_ENTRY_TLS_MIN;
 872         return -ESRCH;
 873 }
 874
 875 /*
 876  * Set a given TLS descriptor:
 877  */
 878 asmlinkage int sys_set_thread_area(struct user_desc __user *u_info)
 879 {
 880         struct thread_struct *t = &current->thread;
 881         struct user_desc info;
 882         struct desc_struct *desc;
 883         int cpu, idx;
 884
 885         if (copy_from_user(&info, u_info, sizeof(info)))
 886                 return -EFAULT;
 887         idx = info.entry_number;
 888
 889         /*
 890          * index -1 means the kernel should try to find and
 891          * allocate an empty descriptor:
 892          */
 893         if (idx == -1) {
 894                 idx = get_free_idx();
 895                 if (idx < 0)
 896                         return idx;
 897                 if (put_user(idx, &u_info->entry_number))
 898                         return -EFAULT;
 899         }
 900
 901         if (idx < GDT_ENTRY_TLS_MIN || idx > GDT_ENTRY_TLS_MAX)
 902                 return -EINVAL;
 903
 904         desc = t->tls_array + idx - GDT_ENTRY_TLS_MIN;
 905
 906         /*
 907          * We must not get preempted while modifying the TLS.
 908          */
 909         cpu = get_cpu();
 910
 911         if (LDT_empty(&info)) {
 912                 desc->a = 0;
 913                 desc->b = 0;
 914         } else {
 915                 desc->a = LDT_entry_a(&info);
 916                 desc->b = LDT_entry_b(&info);
 917         }
 918         load_TLS(t, cpu);
 919
 920         put_cpu();
 921
 922         return 0;
 923 }
 924
 925 /*
 926  * Get the current Thread-Local Storage area:
 927  */
 928
 929 #define GET_BASE(desc) ( \
 930         (((desc)->a >> 16) & 0x0000ffff) | \
 931         (((desc)->b << 16) & 0x00ff0000) | \
 932         ( (desc)->b        & 0xff000000)   )
 933
 934 #define GET_LIMIT(desc) ( \
 935         ((desc)->a & 0x0ffff) | \
 936          ((desc)->b & 0xf0000) )
 937
 938 #define GET_32BIT(desc)         (((desc)->b >> 22) & 1)
 939 #define GET_CONTENTS(desc)      (((desc)->b >> 10) & 3)
 940 #define GET_WRITABLE(desc)      (((desc)->b >>  9) & 1)
 941 #define GET_LIMIT_PAGES(desc)   (((desc)->b >> 23) & 1)
 942 #define GET_PRESENT(desc)       (((desc)->b >> 15) & 1)
 943 #define GET_USEABLE(desc)       (((desc)->b >> 20) & 1)
 944
 945 asmlinkage int sys_get_thread_area(struct user_desc __user *u_info)
 946 {
 947         struct user_desc info;
 948         struct desc_struct *desc;
 949         int idx;
 950
 951         if (get_user(idx, &u_info->entry_number))
 952                 return -EFAULT;
 953         if (idx < GDT_ENTRY_TLS_MIN || idx > GDT_ENTRY_TLS_MAX)
 954                 return -EINVAL;
 955
 956         memset(&info, 0, sizeof(info));
 957
 958         desc = current->thread.tls_array + idx - GDT_ENTRY_TLS_MIN;
 959
 960         info.entry_number = idx;
 961         info.base_addr = GET_BASE(desc);
 962         info.limit = GET_LIMIT(desc);
 963         info.seg_32bit = GET_32BIT(desc);
 964         info.contents = GET_CONTENTS(desc);
 965         info.read_exec_only = !GET_WRITABLE(desc);
 966         info.limit_in_pages = GET_LIMIT_PAGES(desc);
 967         info.seg_not_present = !GET_PRESENT(desc);
 968         info.useable = GET_USEABLE(desc);
 969
 970         if (copy_to_user(u_info, &info, sizeof(info)))
 971                 return -EFAULT;
 972         return 0;
 973 }
 974
 975 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
 976 {
 977         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
 978                 sp -= get_random_int() % 8192;
 979         return sp & ~0xf;
 980 }