arch/arm64/kernel/process.c

   1 /*
   2  * Based on arch/arm/kernel/process.c
   3  *
   4  * Original Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   5  * Copyright (C) 1996-2000 Russell King - Converted to ARM.
   6  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  10  * published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  */
  20
  21 #include <stdarg.h>
  22
  23 #include <linux/compat.h>
  24 #include <linux/efi.h>
  25 #include <linux/export.h>
  26 #include <linux/sched.h>
  27 #include <linux/kernel.h>
  28 #include <linux/mm.h>
  29 #include <linux/stddef.h>
  30 #include <linux/unistd.h>
  31 #include <linux/user.h>
  32 #include <linux/delay.h>
  33 #include <linux/reboot.h>
  34 #include <linux/interrupt.h>
  35 #include <linux/kallsyms.h>
  36 #include <linux/init.h>
  37 #include <linux/cpu.h>
  38 #include <linux/elfcore.h>
  39 #include <linux/pm.h>
  40 #include <linux/tick.h>
  41 #include <linux/utsname.h>
  42 #include <linux/uaccess.h>
  43 #include <linux/random.h>
  44 #include <linux/hw_breakpoint.h>
  45 #include <linux/personality.h>
  46 #include <linux/notifier.h>
  47 #include <trace/events/power.h>
  48
  49 #include <asm/alternative.h>
  50 #include <asm/compat.h>
  51 #include <asm/cacheflush.h>
  52 #include <asm/exec.h>
  53 #include <asm/fpsimd.h>
  54 #include <asm/mmu_context.h>
  55 #include <asm/processor.h>
  56 #include <asm/stacktrace.h>
  57
  58 #ifdef CONFIG_CC_STACKPROTECTOR
  59 #include <linux/stackprotector.h>
  60 unsigned long __stack_chk_guard __read_mostly;
  61 EXPORT_SYMBOL(__stack_chk_guard);
  62 #endif
  63
  64 /*
  65  * Function pointers to optional machine specific functions
  66  */
  67 void (*pm_power_off)(void);
  68 EXPORT_SYMBOL_GPL(pm_power_off);
  69
  70 void (*arm_pm_restart)(enum reboot_mode reboot_mode, const char *cmd);
  71
  72 /*
  73  * This is our default idle handler.
  74  */
  75 void arch_cpu_idle(void)
  76 {
  77         /*
  78          * This should do all the clock switching and wait for interrupt
  79          * tricks
  80          */
  81         trace_cpu_idle_rcuidle(1, smp_processor_id());
  82         cpu_do_idle();
  83         local_irq_enable();
  84         trace_cpu_idle_rcuidle(PWR_EVENT_EXIT, smp_processor_id());
  85 }
  86
  87 void arch_cpu_idle_enter(void)
  88 {
  89         idle_notifier_call_chain(IDLE_START);
  90 }
  91
  92 void arch_cpu_idle_exit(void)
  93 {
  94         idle_notifier_call_chain(IDLE_END);
  95 }
  96
  97 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
  98 void arch_cpu_idle_dead(void)
  99 {
 100        cpu_die();
 101 }
 102 #endif
 103
 104 /*
 105  * Called by kexec, immediately prior to machine_kexec().
 106  *
 107  * This must completely disable all secondary CPUs; simply causing those CPUs
 108  * to execute e.g. a RAM-based pin loop is not sufficient. This allows the
 109  * kexec'd kernel to use any and all RAM as it sees fit, without having to
 110  * avoid any code or data used by any SW CPU pin loop. The CPU hotplug
 111  * functionality embodied in disable_nonboot_cpus() to achieve this.
 112  */
 113 void machine_shutdown(void)
 114 {
 115         disable_nonboot_cpus();
 116 }
 117
 118 /*
 119  * Halting simply requires that the secondary CPUs stop performing any
 120  * activity (executing tasks, handling interrupts). smp_send_stop()
 121  * achieves this.
 122  */
 123 void machine_halt(void)
 124 {
 125         local_irq_disable();
 126         smp_send_stop();
 127         while (1);
 128 }
 129
 130 /*
 131  * Power-off simply requires that the secondary CPUs stop performing any
 132  * activity (executing tasks, handling interrupts). smp_send_stop()
 133  * achieves this. When the system power is turned off, it will take all CPUs
 134  * with it.
 135  */
 136 void machine_power_off(void)
 137 {
 138         local_irq_disable();
 139         smp_send_stop();
 140         if (pm_power_off)
 141                 pm_power_off();
 142 }
 143
 144 /*
 145  * Restart requires that the secondary CPUs stop performing any activity
 146  * while the primary CPU resets the system. Systems with multiple CPUs must
 147  * provide a HW restart implementation, to ensure that all CPUs reset at once.
 148  * This is required so that any code running after reset on the primary CPU
 149  * doesn't have to co-ordinate with other CPUs to ensure they aren't still
 150  * executing pre-reset code, and using RAM that the primary CPU's code wishes
 151  * to use. Implementing such co-ordination would be essentially impossible.
 152  */
 153 void machine_restart(char *cmd)
 154 {
 155         /* Disable interrupts first */
 156         local_irq_disable();
 157         smp_send_stop();
 158
 159         /*
 160          * UpdateCapsule() depends on the system being reset via
 161          * ResetSystem().
 162          */
 163         if (efi_enabled(EFI_RUNTIME_SERVICES))
 164                 efi_reboot(reboot_mode, NULL);
 165
 166         /* Now call the architecture specific reboot code. */
 167         if (arm_pm_restart)
 168                 arm_pm_restart(reboot_mode, cmd);
 169         else
 170                 do_kernel_restart(cmd);
 171
 172         /*
 173          * Whoops - the architecture was unable to reboot.
 174          */
 175         printk("Reboot failed -- System halted\n");
 176         while (1);
 177 }
 178
 179 /*
 180  * dump a block of kernel memory from around the given address
 181  */
 182 static void show_data(unsigned long addr, int nbytes, const char *name)
 183 {
 184         int     i, j;
 185         int     nlines;
 186         u32     *p;
 187
 188         /*
 189          * don't attempt to dump non-kernel addresses or
 190          * values that are probably just small negative numbers
 191          */
 192         if (addr < KIMAGE_VADDR || addr > -256UL)
 193                 return;
 194
 195         printk("\n%s: %#lx:\n", name, addr);
 196
 197         /*
 198          * round address down to a 32 bit boundary
 199          * and always dump a multiple of 32 bytes
 200          */
 201         p = (u32 *)(addr & ~(sizeof(u32) - 1));
 202         nbytes += (addr & (sizeof(u32) - 1));
 203         nlines = (nbytes + 31) / 32;
 204
 205
 206         for (i = 0; i < nlines; i++) {
 207                 /*
 208                  * just display low 16 bits of address to keep
 209                  * each line of the dump < 80 characters
 210                  */
 211                 printk("%04lx ", (unsigned long)p & 0xffff);
 212                 for (j = 0; j < 8; j++) {
 213                         u32     data;
 214                         if (probe_kernel_address(p, data)) {
 215                                 printk(" ********");
 216                         } else {
 217                                 pr_cont(" %08x", data);
 218                         }
 219                         ++p;
 220                 }
 221                 pr_cont("\n");
 222         }
 223 }
 224
 225 static void show_extra_register_data(struct pt_regs *regs, int nbytes)
 226 {
 227         mm_segment_t fs;
 228
 229         fs = get_fs();
 230         set_fs(KERNEL_DS);
 231         show_data(regs->pc - nbytes, nbytes * 2, "PC");
 232         show_data(regs->regs[30] - nbytes, nbytes * 2, "LR");
 233         show_data(regs->sp - nbytes, nbytes * 2, "SP");
 234         set_fs(fs);
 235 }
 236
 237 void __show_regs(struct pt_regs *regs)
 238 {
 239         int i, top_reg;
 240         u64 lr, sp;
 241
 242         if (compat_user_mode(regs)) {
 243                 lr = regs->compat_lr;
 244                 sp = regs->compat_sp;
 245                 top_reg = 12;
 246         } else {
 247                 lr = regs->regs[30];
 248                 sp = regs->sp;
 249                 top_reg = 29;
 250         }
 251
 252         show_regs_print_info(KERN_DEFAULT);
 253         print_symbol("PC is at %s\n", instruction_pointer(regs));
 254         print_symbol("LR is at %s\n", lr);
 255         printk("pc : [<%016llx>] lr : [<%016llx>] pstate: %08llx\n",
 256                regs->pc, lr, regs->pstate);
 257         printk("sp : %016llx\n", sp);
 258         for (i = top_reg; i >= 0; i--) {
 259                 printk("x%-2d: %016llx ", i, regs->regs[i]);
 260                 if (i % 2 == 0)
 261                         printk("\n");
 262         }
 263         if (!user_mode(regs))
 264                 show_extra_register_data(regs, 64);
 265         printk("\n");
 266 }
 267
 268 void show_regs(struct pt_regs * regs)
 269 {
 270         printk("\n");
 271         __show_regs(regs);
 272 }
 273
 274 /*
 275  * Free current thread data structures etc..
 276  */
 277 void exit_thread(void)
 278 {
 279 }
 280
 281 static void tls_thread_flush(void)
 282 {
 283         asm ("msr tpidr_el0, xzr");
 284
 285         if (is_compat_task()) {
 286                 current->thread.tp_value = 0;
 287
 288                 /*
 289                  * We need to ensure ordering between the shadow state and the
 290                  * hardware state, so that we don't corrupt the hardware state
 291                  * with a stale shadow state during context switch.
 292                  */
 293                 barrier();
 294                 asm ("msr tpidrro_el0, xzr");
 295         }
 296 }
 297
 298 void flush_thread(void)
 299 {
 300         fpsimd_flush_thread();
 301         tls_thread_flush();
 302         flush_ptrace_hw_breakpoint(current);
 303 }
 304
 305 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
 306 {
 307 }
 308
 309 int arch_dup_task_struct(struct task_struct *dst, struct task_struct *src)
 310 {
 311         if (current->mm)
 312                 fpsimd_preserve_current_state();
 313         *dst = *src;
 314         return 0;
 315 }
 316
 317 asmlinkage void ret_from_fork(void) asm("ret_from_fork");
 318
 319 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long stack_start,
 320                 unsigned long stk_sz, struct task_struct *p)
 321 {
 322         struct pt_regs *childregs = task_pt_regs(p);
 323
 324         memset(&p->thread.cpu_context, 0, sizeof(struct cpu_context));
 325
 326         if (likely(!(p->flags & PF_KTHREAD))) {
 327                 *childregs = *current_pt_regs();
 328                 childregs->regs[0] = 0;
 329
 330                 /*
 331                  * Read the current TLS pointer from tpidr_el0 as it may be
 332                  * out-of-sync with the saved value.
 333                  */
 334                 asm("mrs %0, tpidr_el0" : "=r" (*task_user_tls(p)));
 335
 336                 if (stack_start) {
 337                         if (is_compat_thread(task_thread_info(p)))
 338                                 childregs->compat_sp = stack_start;
 339                         /* 16-byte aligned stack mandatory on AArch64 */
 340                         else if (stack_start & 15)
 341                                 return -EINVAL;
 342                         else
 343                                 childregs->sp = stack_start;
 344                 }
 345
 346                 /*
 347                  * If a TLS pointer was passed to clone (4th argument), use it
 348                  * for the new thread.
 349                  */
 350                 if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
 351                         p->thread.tp_value = childregs->regs[3];
 352         } else {
 353                 memset(childregs, 0, sizeof(struct pt_regs));
 354                 childregs->pstate = PSR_MODE_EL1h;
 355                 if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_UAO) &&
 356                     cpus_have_cap(ARM64_HAS_UAO))
 357                         childregs->pstate |= PSR_UAO_BIT;
 358                 p->thread.cpu_context.x19 = stack_start;
 359                 p->thread.cpu_context.x20 = stk_sz;
 360         }
 361         p->thread.cpu_context.pc = (unsigned long)ret_from_fork;
 362         p->thread.cpu_context.sp = (unsigned long)childregs;
 363
 364         ptrace_hw_copy_thread(p);
 365
 366         return 0;
 367 }
 368
 369 static void tls_thread_switch(struct task_struct *next)
 370 {
 371         unsigned long tpidr, tpidrro;
 372
 373         asm("mrs %0, tpidr_el0" : "=r" (tpidr));
 374         *task_user_tls(current) = tpidr;
 375
 376         tpidr = *task_user_tls(next);
 377         tpidrro = is_compat_thread(task_thread_info(next)) ?
 378                   next->thread.tp_value : 0;
 379
 380         asm(
 381         "       msr     tpidr_el0, %0\n"
 382         "       msr     tpidrro_el0, %1"
 383         : : "r" (tpidr), "r" (tpidrro));
 384 }
 385
 386 /* Restore the UAO state depending on next's addr_limit */
 387 void uao_thread_switch(struct task_struct *next)
 388 {
 389         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_UAO)) {
 390                 if (task_thread_info(next)->addr_limit == KERNEL_DS)
 391                         asm(ALTERNATIVE("nop", SET_PSTATE_UAO(1), ARM64_HAS_UAO));
 392                 else
 393                         asm(ALTERNATIVE("nop", SET_PSTATE_UAO(0), ARM64_HAS_UAO));
 394         }
 395 }
 396
 397 /*
 398  * Thread switching.
 399  */
 400 struct task_struct *__switch_to(struct task_struct *prev,
 401                                 struct task_struct *next)
 402 {
 403         struct task_struct *last;
 404
 405         fpsimd_thread_switch(next);
 406         tls_thread_switch(next);
 407         hw_breakpoint_thread_switch(next);
 408         contextidr_thread_switch(next);
 409         uao_thread_switch(next);
 410
 411         /*
 412          * Complete any pending TLB or cache maintenance on this CPU in case
 413          * the thread migrates to a different CPU.
 414          */
 415         dsb(ish);
 416
 417         /* the actual thread switch */
 418         last = cpu_switch_to(prev, next);
 419
 420         return last;
 421 }
 422
 423 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
 424 {
 425         struct stackframe frame;
 426         unsigned long stack_page;
 427         int count = 0;
 428         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
 429                 return 0;
 430
 431         frame.fp = thread_saved_fp(p);
 432         frame.sp = thread_saved_sp(p);
 433         frame.pc = thread_saved_pc(p);
 434 #ifdef CONFIG_FUNCTION_GRAPH_TRACER
 435         frame.graph = p->curr_ret_stack;
 436 #endif
 437         stack_page = (unsigned long)task_stack_page(p);
 438         do {
 439                 if (frame.sp < stack_page ||
 440                     frame.sp >= stack_page + THREAD_SIZE ||
 441                     unwind_frame(p, &frame))
 442                         return 0;
 443                 if (!in_sched_functions(frame.pc))
 444                         return frame.pc;
 445         } while (count ++ < 16);
 446         return 0;
 447 }
 448
 449 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
 450 {
 451         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
 452                 sp -= get_random_int() & ~PAGE_MASK;
 453         return sp & ~0xf;
 454 }
 455
 456 static unsigned long randomize_base(unsigned long base)
 457 {
 458         unsigned long range_end = base + (STACK_RND_MASK << PAGE_SHIFT) + 1;
 459         return randomize_range(base, range_end, 0) ? : base;
 460 }
 461
 462 unsigned long arch_randomize_brk(struct mm_struct *mm)
 463 {
 464         return randomize_base(mm->brk);
 465 }