i387: move TS_USEDFPU flag from thread_info to task_struct
authorLinus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Sat, 18 Feb 2012 05:48:54 +0000 (21:48 -0800)
committerLinus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Sat, 18 Feb 2012 18:19:41 +0000 (10:19 -0800)
This moves the bit that indicates whether a thread has ownership of the
FPU from the TS_USEDFPU bit in thread_info->status to a word of its own
(called 'has_fpu') in task_struct->thread.has_fpu.

This fixes two independent bugs at the same time:

 - changing 'thread_info->status' from the scheduler causes nasty
   problems for the other users of that variable, since it is defined to
   be thread-synchronous (that's what the "TS_" part of the naming was
   supposed to indicate).

   So perfectly valid code could (and did) do

ti->status |= TS_RESTORE_SIGMASK;

   and the compiler was free to do that as separate load, or and store
   instructions.  Which can cause problems with preemption, since a task
   switch could happen in between, and change the TS_USEDFPU bit. The
   change to TS_USEDFPU would be overwritten by the final store.

   In practice, this seldom happened, though, because the 'status' field
   was seldom used more than once, so gcc would generally tend to
   generate code that used a read-modify-write instruction and thus
   happened to avoid this problem - RMW instructions are naturally low
   fat and preemption-safe.

 - On x86-32, the current_thread_info() pointer would, during interrupts
   and softirqs, point to a *copy* of the real thread_info, because
   x86-32 uses %esp to calculate the thread_info address, and thus the
   separate irq (and softirq) stacks would cause these kinds of odd
   thread_info copy aliases.

   This is normally not a problem, since interrupts aren't supposed to
   look at thread information anyway (what thread is running at
   interrupt time really isn't very well-defined), but it confused the
   heck out of irq_fpu_usable() and the code that tried to squirrel
   away the FPU state.

   (It also caused untold confusion for us poor kernel developers).

It also turns out that using 'task_struct' is actually much more natural
for most of the call sites that care about the FPU state, since they
tend to work with the task struct for other reasons anyway (ie
scheduling).  And the FPU data that we are going to save/restore is
found there too.

Thanks to Arjan Van De Ven <arjan@linux.intel.com> for pointing us to
the %esp issue.

Cc: Arjan van de Ven <arjan@linux.intel.com>
Reported-and-tested-by: Raphael Prevost <raphael@buro.asia>
Acked-and-tested-by: Suresh Siddha <suresh.b.siddha@intel.com>
Tested-by: Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Signed-off-by: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
arch/x86/include/asm/i387.h
arch/x86/include/asm/processor.h
arch/x86/include/asm/thread_info.h
arch/x86/kernel/traps.c
arch/x86/kernel/xsave.c
arch/x86/kvm/vmx.c

index 01b115d86770a8e69f4ea2dbbc42c25776bee6b5..f5376676f89c70a85051cad01f7acf3c66819e4b 100644 (file)
@@ -264,21 +264,21 @@ static inline int restore_fpu_checking(struct task_struct *tsk)
  * be preemption protection *and* they need to be
  * properly paired with the CR0.TS changes!
  */
-static inline int __thread_has_fpu(struct thread_info *ti)
+static inline int __thread_has_fpu(struct task_struct *tsk)
 {
-       return ti->status & TS_USEDFPU;
+       return tsk->thread.has_fpu;
 }
 
 /* Must be paired with an 'stts' after! */
-static inline void __thread_clear_has_fpu(struct thread_info *ti)
+static inline void __thread_clear_has_fpu(struct task_struct *tsk)
 {
-       ti->status &= ~TS_USEDFPU;
+       tsk->thread.has_fpu = 0;
 }
 
 /* Must be paired with a 'clts' before! */
-static inline void __thread_set_has_fpu(struct thread_info *ti)
+static inline void __thread_set_has_fpu(struct task_struct *tsk)
 {
-       ti->status |= TS_USEDFPU;
+       tsk->thread.has_fpu = 1;
 }
 
 /*
@@ -288,16 +288,16 @@ static inline void __thread_set_has_fpu(struct thread_info *ti)
  * These generally need preemption protection to work,
  * do try to avoid using these on their own.
  */
-static inline void __thread_fpu_end(struct thread_info *ti)
+static inline void __thread_fpu_end(struct task_struct *tsk)
 {
-       __thread_clear_has_fpu(ti);
+       __thread_clear_has_fpu(tsk);
        stts();
 }
 
-static inline void __thread_fpu_begin(struct thread_info *ti)
+static inline void __thread_fpu_begin(struct task_struct *tsk)
 {
        clts();
-       __thread_set_has_fpu(ti);
+       __thread_set_has_fpu(tsk);
 }
 
 /*
@@ -308,21 +308,21 @@ extern int restore_i387_xstate(void __user *buf);
 
 static inline void __unlazy_fpu(struct task_struct *tsk)
 {
-       if (__thread_has_fpu(task_thread_info(tsk))) {
+       if (__thread_has_fpu(tsk)) {
                __save_init_fpu(tsk);
-               __thread_fpu_end(task_thread_info(tsk));
+               __thread_fpu_end(tsk);
        } else
                tsk->fpu_counter = 0;
 }
 
 static inline void __clear_fpu(struct task_struct *tsk)
 {
-       if (__thread_has_fpu(task_thread_info(tsk))) {
+       if (__thread_has_fpu(tsk)) {
                /* Ignore delayed exceptions from user space */
                asm volatile("1: fwait\n"
                             "2:\n"
                             _ASM_EXTABLE(1b, 2b));
-               __thread_fpu_end(task_thread_info(tsk));
+               __thread_fpu_end(tsk);
        }
 }
 
@@ -337,7 +337,7 @@ static inline void __clear_fpu(struct task_struct *tsk)
  */
 static inline bool interrupted_kernel_fpu_idle(void)
 {
-       return !__thread_has_fpu(current_thread_info()) &&
+       return !__thread_has_fpu(current) &&
                (read_cr0() & X86_CR0_TS);
 }
 
@@ -371,12 +371,12 @@ static inline bool irq_fpu_usable(void)
 
 static inline void kernel_fpu_begin(void)
 {
-       struct thread_info *me = current_thread_info();
+       struct task_struct *me = current;
 
        WARN_ON_ONCE(!irq_fpu_usable());
        preempt_disable();
        if (__thread_has_fpu(me)) {
-               __save_init_fpu(me->task);
+               __save_init_fpu(me);
                __thread_clear_has_fpu(me);
                /* We do 'stts()' in kernel_fpu_end() */
        } else
@@ -441,13 +441,13 @@ static inline void irq_ts_restore(int TS_state)
  */
 static inline int user_has_fpu(void)
 {
-       return __thread_has_fpu(current_thread_info());
+       return __thread_has_fpu(current);
 }
 
 static inline void user_fpu_end(void)
 {
        preempt_disable();
-       __thread_fpu_end(current_thread_info());
+       __thread_fpu_end(current);
        preempt_enable();
 }
 
@@ -455,7 +455,7 @@ static inline void user_fpu_begin(void)
 {
        preempt_disable();
        if (!user_has_fpu())
-               __thread_fpu_begin(current_thread_info());
+               __thread_fpu_begin(current);
        preempt_enable();
 }
 
@@ -464,10 +464,10 @@ static inline void user_fpu_begin(void)
  */
 static inline void save_init_fpu(struct task_struct *tsk)
 {
-       WARN_ON_ONCE(!__thread_has_fpu(task_thread_info(tsk)));
+       WARN_ON_ONCE(!__thread_has_fpu(tsk));
        preempt_disable();
        __save_init_fpu(tsk);
-       __thread_fpu_end(task_thread_info(tsk));
+       __thread_fpu_end(tsk);
        preempt_enable();
 }
 
index aa9088c26931ae349c0bc6fbfece5fe0b10edfb9..f7c89e231c6c0ad74502946955dfe2d45cfc7c2f 100644 (file)
@@ -454,6 +454,7 @@ struct thread_struct {
        unsigned long           trap_no;
        unsigned long           error_code;
        /* floating point and extended processor state */
+       unsigned long           has_fpu;
        struct fpu              fpu;
 #ifdef CONFIG_X86_32
        /* Virtual 86 mode info */
index bc817cd8b44359b615e34f9b08aa67a61425cf29..cfd8144d552742bcd12ac1b42f0d7b45adc5c2fb 100644 (file)
@@ -247,8 +247,6 @@ static inline struct thread_info *current_thread_info(void)
  * ever touches our thread-synchronous status, so we don't
  * have to worry about atomic accesses.
  */
-#define TS_USEDFPU             0x0001  /* FPU was used by this task
-                                          this quantum (SMP) */
 #define TS_COMPAT              0x0002  /* 32bit syscall active (64BIT)*/
 #define TS_POLLING             0x0004  /* idle task polling need_resched,
                                           skip sending interrupt */
index 4d42300dcd2ced5f50570520d3a58a68296df465..ad25e51f40c40b82886c5d93b31e9a34a80c410e 100644 (file)
@@ -582,12 +582,11 @@ asmlinkage void __attribute__((weak)) smp_threshold_interrupt(void)
  */
 void math_state_restore(void)
 {
-       struct thread_info *thread = current_thread_info();
-       struct task_struct *tsk = thread->task;
+       struct task_struct *tsk = current;
 
        /* We need a safe address that is cheap to find and that is already
-          in L1. We just brought in "thread->task", so use that */
-#define safe_address (thread->task)
+          in L1. We're just bringing in "tsk->thread.has_fpu", so use that */
+#define safe_address (tsk->thread.has_fpu)
 
        if (!tsk_used_math(tsk)) {
                local_irq_enable();
@@ -604,7 +603,7 @@ void math_state_restore(void)
                local_irq_disable();
        }
 
-       __thread_fpu_begin(thread);
+       __thread_fpu_begin(tsk);
 
        /* AMD K7/K8 CPUs don't save/restore FDP/FIP/FOP unless an exception
           is pending.  Clear the x87 state here by setting it to fixed
@@ -620,7 +619,7 @@ void math_state_restore(void)
         * Paranoid restore. send a SIGSEGV if we fail to restore the state.
         */
        if (unlikely(restore_fpu_checking(tsk))) {
-               __thread_fpu_end(thread);
+               __thread_fpu_end(tsk);
                force_sig(SIGSEGV, tsk);
                return;
        }
index a0bcd0dbc95173731267e2093ffc9bddd61323a1..711091114119532a1c9d2dff819da9c41e8a39b9 100644 (file)
@@ -47,7 +47,7 @@ void __sanitize_i387_state(struct task_struct *tsk)
        if (!fx)
                return;
 
-       BUG_ON(__thread_has_fpu(task_thread_info(tsk)));
+       BUG_ON(__thread_has_fpu(tsk));
 
        xstate_bv = tsk->thread.fpu.state->xsave.xsave_hdr.xstate_bv;
 
index 36091dd04b4b42db0529e2c117a006be2408db04..3b4c8d8ad906917070e2ef730090903860f49276 100644 (file)
@@ -1457,7 +1457,7 @@ static void __vmx_load_host_state(struct vcpu_vmx *vmx)
 #ifdef CONFIG_X86_64
        wrmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, vmx->msr_host_kernel_gs_base);
 #endif
-       if (__thread_has_fpu(current_thread_info()))
+       if (__thread_has_fpu(current))
                clts();
        load_gdt(&__get_cpu_var(host_gdt));
 }