arch/um/kernel/irq.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2017 - Cambridge Greys Ltd
   3  * Copyright (C) 2011 - 2014 Cisco Systems Inc
   4  * Copyright (C) 2000 - 2007 Jeff Dike (jdike@{addtoit,linux.intel}.com)
   5  * Licensed under the GPL
   6  * Derived (i.e. mostly copied) from arch/i386/kernel/irq.c:
   7  *      Copyright (C) 1992, 1998 Linus Torvalds, Ingo Molnar
   8  */
   9
  10 #include <linux/cpumask.h>
  11 #include <linux/hardirq.h>
  12 #include <linux/interrupt.h>
  13 #include <linux/kernel_stat.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/sched.h>
  16 #include <linux/seq_file.h>
  17 #include <linux/slab.h>
  18 #include <as-layout.h>
  19 #include <kern_util.h>
  20 #include <os.h>
  21 #include <irq_user.h>
  22
  23
  24 /* When epoll triggers we do not know why it did so
  25  * we can also have different IRQs for read and write.
  26  * This is why we keep a small irq_fd array for each fd -
  27  * one entry per IRQ type
  28  */
  29
  30 struct irq_entry {
  31         struct irq_entry *next;
  32         int fd;
  33         struct irq_fd *irq_array[MAX_IRQ_TYPE + 1];
  34 };
  35
  36 static struct irq_entry *active_fds;
  37
  38 static DEFINE_SPINLOCK(irq_lock);
  39
  40 static void irq_io_loop(struct irq_fd *irq, struct uml_pt_regs *regs)
  41 {
  42 /*
  43  * irq->active guards against reentry
  44  * irq->pending accumulates pending requests
  45  * if pending is raised the irq_handler is re-run
  46  * until pending is cleared
  47  */
  48         if (irq->active) {
  49                 irq->active = false;
  50                 do {
  51                         irq->pending = false;
  52                         do_IRQ(irq->irq, regs);
  53                 } while (irq->pending && (!irq->purge));
  54                 if (!irq->purge)
  55                         irq->active = true;
  56         } else {
  57                 irq->pending = true;
  58         }
  59 }
  60
  61 void sigio_handler(int sig, struct siginfo *unused_si, struct uml_pt_regs *regs)
  62 {
  63         struct irq_entry *irq_entry;
  64         struct irq_fd *irq;
  65
  66         int n, i, j;
  67
  68         while (1) {
  69                 /* This is now lockless - epoll keeps back-referencesto the irqs
  70                  * which have trigger it so there is no need to walk the irq
  71                  * list and lock it every time. We avoid locking by turning off
  72                  * IO for a specific fd by executing os_del_epoll_fd(fd) before
  73                  * we do any changes to the actual data structures
  74                  */
  75                 n = os_waiting_for_events_epoll();
  76
  77                 if (n <= 0) {
  78                         if (n == -EINTR)
  79                                 continue;
  80                         else
  81                                 break;
  82                 }
  83
  84                 for (i = 0; i < n ; i++) {
  85                         /* Epoll back reference is the entry with 3 irq_fd
  86                          * leaves - one for each irq type.
  87                          */
  88                         irq_entry = (struct irq_entry *)
  89                                 os_epoll_get_data_pointer(i);
  90                         for (j = 0; j < MAX_IRQ_TYPE ; j++) {
  91                                 irq = irq_entry->irq_array[j];
  92                                 if (irq == NULL)
  93                                         continue;
  94                                 if (os_epoll_triggered(i, irq->events) > 0)
  95                                         irq_io_loop(irq, regs);
  96                                 if (irq->purge) {
  97                                         irq_entry->irq_array[j] = NULL;
  98                                         kfree(irq);
  99                                 }
 100                         }
 101                 }
 102         }
 103 }
 104
 105 static int assign_epoll_events_to_irq(struct irq_entry *irq_entry)
 106 {
 107         int i;
 108         int events = 0;
 109         struct irq_fd *irq;
 110
 111         for (i = 0; i < MAX_IRQ_TYPE ; i++) {
 112                 irq = irq_entry->irq_array[i];
 113                 if (irq != NULL)
 114                         events = irq->events | events;
 115         }
 116         if (events > 0) {
 117         /* os_add_epoll will call os_mod_epoll if this already exists */
 118                 return os_add_epoll_fd(events, irq_entry->fd, irq_entry);
 119         }
 120         /* No events - delete */
 121         return os_del_epoll_fd(irq_entry->fd);
 122 }
 123
 124
 125
 126 static int activate_fd(int irq, int fd, int type, void *dev_id)
 127 {
 128         struct irq_fd *new_fd;
 129         struct irq_entry *irq_entry;
 130         int i, err, events;
 131         unsigned long flags;
 132
 133         err = os_set_fd_async(fd);
 134         if (err < 0)
 135                 goto out;
 136
 137         spin_lock_irqsave(&irq_lock, flags);
 138
 139         /* Check if we have an entry for this fd */
 140
 141         err = -EBUSY;
 142         for (irq_entry = active_fds;
 143                 irq_entry != NULL; irq_entry = irq_entry->next) {
 144                 if (irq_entry->fd == fd)
 145                         break;
 146         }
 147
 148         if (irq_entry == NULL) {
 149                 /* This needs to be atomic as it may be called from an
 150                  * IRQ context.
 151                  */
 152                 irq_entry = kmalloc(sizeof(struct irq_entry), GFP_ATOMIC);
 153                 if (irq_entry == NULL) {
 154                         printk(KERN_ERR
 155                                 "Failed to allocate new IRQ entry\n");
 156                         goto out_unlock;
 157                 }
 158                 irq_entry->fd = fd;
 159                 for (i = 0; i < MAX_IRQ_TYPE; i++)
 160                         irq_entry->irq_array[i] = NULL;
 161                 irq_entry->next = active_fds;
 162                 active_fds = irq_entry;
 163         }
 164
 165         /* Check if we are trying to re-register an interrupt for a
 166          * particular fd
 167          */
 168
 169         if (irq_entry->irq_array[type] != NULL) {
 170                 printk(KERN_ERR
 171                         "Trying to reregister IRQ %d FD %d TYPE %d ID %p\n",
 172                         irq, fd, type, dev_id
 173                 );
 174                 goto out_unlock;
 175         } else {
 176                 /* New entry for this fd */
 177
 178                 err = -ENOMEM;
 179                 new_fd = kmalloc(sizeof(struct irq_fd), GFP_ATOMIC);
 180                 if (new_fd == NULL)
 181                         goto out_unlock;
 182
 183                 events = os_event_mask(type);
 184
 185                 *new_fd = ((struct irq_fd) {
 186                         .id             = dev_id,
 187                         .irq            = irq,
 188                         .type           = type,
 189                         .events         = events,
 190                         .active         = true,
 191                         .pending        = false,
 192                         .purge          = false
 193                 });
 194                 /* Turn off any IO on this fd - allows us to
 195                  * avoid locking the IRQ loop
 196                  */
 197                 os_del_epoll_fd(irq_entry->fd);
 198                 irq_entry->irq_array[type] = new_fd;
 199         }
 200
 201         /* Turn back IO on with the correct (new) IO event mask */
 202         assign_epoll_events_to_irq(irq_entry);
 203         spin_unlock_irqrestore(&irq_lock, flags);
 204         maybe_sigio_broken(fd, (type != IRQ_NONE));
 205
 206         return 0;
 207 out_unlock:
 208         spin_unlock_irqrestore(&irq_lock, flags);
 209 out:
 210         return err;
 211 }
 212
 213 /*
 214  * Walk the IRQ list and dispose of any unused entries.
 215  * Should be done under irq_lock.
 216  */
 217
 218 static void garbage_collect_irq_entries(void)
 219 {
 220         int i;
 221         bool reap;
 222         struct irq_entry *walk;
 223         struct irq_entry *previous = NULL;
 224         struct irq_entry *to_free;
 225
 226         if (active_fds == NULL)
 227                 return;
 228         walk = active_fds;
 229         while (walk != NULL) {
 230                 reap = true;
 231                 for (i = 0; i < MAX_IRQ_TYPE ; i++) {
 232                         if (walk->irq_array[i] != NULL) {
 233                                 reap = false;
 234                                 break;
 235                         }
 236                 }
 237                 if (reap) {
 238                         if (previous == NULL)
 239                                 active_fds = walk->next;
 240                         else
 241                                 previous->next = walk->next;
 242                         to_free = walk;
 243                 } else {
 244                         to_free = NULL;
 245                 }
 246                 walk = walk->next;
 247                 kfree(to_free);
 248         }
 249 }
 250
 251 /*
 252  * Walk the IRQ list and get the descriptor for our FD
 253  */
 254
 255 static struct irq_entry *get_irq_entry_by_fd(int fd)
 256 {
 257         struct irq_entry *walk = active_fds;
 258
 259         while (walk != NULL) {
 260                 if (walk->fd == fd)
 261                         return walk;
 262                 walk = walk->next;
 263         }
 264         return NULL;
 265 }
 266
 267
 268 /*
 269  * Walk the IRQ list and dispose of an entry for a specific
 270  * device, fd and number. Note - if sharing an IRQ for read
 271  * and writefor the same FD it will be disposed in either case.
 272  * If this behaviour is undesirable use different IRQ ids.
 273  */
 274
 275 #define IGNORE_IRQ 1
 276 #define IGNORE_DEV (1<<1)
 277
 278 static void do_free_by_irq_and_dev(
 279         struct irq_entry *irq_entry,
 280         unsigned int irq,
 281         void *dev,
 282         int flags
 283 )
 284 {
 285         int i;
 286         struct irq_fd *to_free;
 287
 288         for (i = 0; i < MAX_IRQ_TYPE ; i++) {
 289                 if (irq_entry->irq_array[i] != NULL) {
 290                         if (
 291                         ((flags & IGNORE_IRQ) ||
 292                                 (irq_entry->irq_array[i]->irq == irq)) &&
 293                         ((flags & IGNORE_DEV) ||
 294                                 (irq_entry->irq_array[i]->id == dev))
 295                         ) {
 296                                 /* Turn off any IO on this fd - allows us to
 297                                  * avoid locking the IRQ loop
 298                                  */
 299                                 os_del_epoll_fd(irq_entry->fd);
 300                                 to_free = irq_entry->irq_array[i];
 301                                 irq_entry->irq_array[i] = NULL;
 302                                 assign_epoll_events_to_irq(irq_entry);
 303                                 if (to_free->active)
 304                                         to_free->purge = true;
 305                                 else
 306                                         kfree(to_free);
 307                         }
 308                 }
 309         }
 310 }
 311
 312 void free_irq_by_fd(int fd)
 313 {
 314         struct irq_entry *to_free;
 315         unsigned long flags;
 316
 317         spin_lock_irqsave(&irq_lock, flags);
 318         to_free = get_irq_entry_by_fd(fd);
 319         if (to_free != NULL) {
 320                 do_free_by_irq_and_dev(
 321                         to_free,
 322                         -1,
 323                         NULL,
 324                         IGNORE_IRQ | IGNORE_DEV
 325                 );
 326         }
 327         garbage_collect_irq_entries();
 328         spin_unlock_irqrestore(&irq_lock, flags);
 329 }
 330 EXPORT_SYMBOL(free_irq_by_fd);
 331
 332 static void free_irq_by_irq_and_dev(unsigned int irq, void *dev)
 333 {
 334         struct irq_entry *to_free;
 335         unsigned long flags;
 336
 337         spin_lock_irqsave(&irq_lock, flags);
 338         to_free = active_fds;
 339         while (to_free != NULL) {
 340                 do_free_by_irq_and_dev(
 341                         to_free,
 342                         irq,
 343                         dev,
 344                         0
 345                 );
 346                 to_free = to_free->next;
 347         }
 348         garbage_collect_irq_entries();
 349         spin_unlock_irqrestore(&irq_lock, flags);
 350 }
 351
 352
 353 void deactivate_fd(int fd, int irqnum)
 354 {
 355         struct irq_entry *to_free;
 356         unsigned long flags;
 357
 358         os_del_epoll_fd(fd);
 359         spin_lock_irqsave(&irq_lock, flags);
 360         to_free = get_irq_entry_by_fd(fd);
 361         if (to_free != NULL) {
 362                 do_free_by_irq_and_dev(
 363                         to_free,
 364                         irqnum,
 365                         NULL,
 366                         IGNORE_DEV
 367                 );
 368         }
 369         garbage_collect_irq_entries();
 370         spin_unlock_irqrestore(&irq_lock, flags);
 371         ignore_sigio_fd(fd);
 372 }
 373 EXPORT_SYMBOL(deactivate_fd);
 374
 375 /*
 376  * Called just before shutdown in order to provide a clean exec
 377  * environment in case the system is rebooting.  No locking because
 378  * that would cause a pointless shutdown hang if something hadn't
 379  * released the lock.
 380  */
 381 int deactivate_all_fds(void)
 382 {
 383         unsigned long flags;
 384         struct irq_entry *to_free;
 385
 386         spin_lock_irqsave(&irq_lock, flags);
 387         /* Stop IO. The IRQ loop has no lock so this is our
 388          * only way of making sure we are safe to dispose
 389          * of all IRQ handlers
 390          */
 391         os_set_ioignore();
 392         to_free = active_fds;
 393         while (to_free != NULL) {
 394                 do_free_by_irq_and_dev(
 395                         to_free,
 396                         -1,
 397                         NULL,
 398                         IGNORE_IRQ | IGNORE_DEV
 399                 );
 400                 to_free = to_free->next;
 401         }
 402         garbage_collect_irq_entries();
 403         spin_unlock_irqrestore(&irq_lock, flags);
 404         os_close_epoll_fd();
 405         return 0;
 406 }
 407
 408 /*
 409  * do_IRQ handles all normal device IRQs (the special
 410  * SMP cross-CPU interrupts have their own specific
 411  * handlers).
 412  */
 413 unsigned int do_IRQ(int irq, struct uml_pt_regs *regs)
 414 {
 415         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs((struct pt_regs *)regs);
 416         irq_enter();
 417         generic_handle_irq(irq);
 418         irq_exit();
 419         set_irq_regs(old_regs);
 420         return 1;
 421 }
 422
 423 void um_free_irq(unsigned int irq, void *dev)
 424 {
 425         free_irq_by_irq_and_dev(irq, dev);
 426         free_irq(irq, dev);
 427 }
 428 EXPORT_SYMBOL(um_free_irq);
 429
 430 int um_request_irq(unsigned int irq, int fd, int type,
 431                    irq_handler_t handler,
 432                    unsigned long irqflags, const char * devname,
 433                    void *dev_id)
 434 {
 435         int err;
 436
 437         if (fd != -1) {
 438                 err = activate_fd(irq, fd, type, dev_id);
 439                 if (err)
 440                         return err;
 441         }
 442
 443         return request_irq(irq, handler, irqflags, devname, dev_id);
 444 }
 445
 446 EXPORT_SYMBOL(um_request_irq);
 447
 448 /*
 449  * irq_chip must define at least enable/disable and ack when
 450  * the edge handler is used.
 451  */
 452 static void dummy(struct irq_data *d)
 453 {
 454 }
 455
 456 /* This is used for everything else than the timer. */
 457 static struct irq_chip normal_irq_type = {
 458         .name = "SIGIO",
 459         .irq_disable = dummy,
 460         .irq_enable = dummy,
 461         .irq_ack = dummy,
 462         .irq_mask = dummy,
 463         .irq_unmask = dummy,
 464 };
 465
 466 static struct irq_chip SIGVTALRM_irq_type = {
 467         .name = "SIGVTALRM",
 468         .irq_disable = dummy,
 469         .irq_enable = dummy,
 470         .irq_ack = dummy,
 471         .irq_mask = dummy,
 472         .irq_unmask = dummy,
 473 };
 474
 475 void __init init_IRQ(void)
 476 {
 477         int i;
 478
 479         irq_set_chip_and_handler(TIMER_IRQ, &SIGVTALRM_irq_type, handle_edge_irq);
 480
 481
 482         for (i = 1; i < LAST_IRQ; i++)
 483                 irq_set_chip_and_handler(i, &normal_irq_type, handle_edge_irq);
 484         /* Initialize EPOLL Loop */
 485         os_setup_epoll();
 486 }
 487
 488 /*
 489  * IRQ stack entry and exit:
 490  *
 491  * Unlike i386, UML doesn't receive IRQs on the normal kernel stack
 492  * and switch over to the IRQ stack after some preparation.  We use
 493  * sigaltstack to receive signals on a separate stack from the start.
 494  * These two functions make sure the rest of the kernel won't be too
 495  * upset by being on a different stack.  The IRQ stack has a
 496  * thread_info structure at the bottom so that current et al continue
 497  * to work.
 498  *
 499  * to_irq_stack copies the current task's thread_info to the IRQ stack
 500  * thread_info and sets the tasks's stack to point to the IRQ stack.
 501  *
 502  * from_irq_stack copies the thread_info struct back (flags may have
 503  * been modified) and resets the task's stack pointer.
 504  *
 505  * Tricky bits -
 506  *
 507  * What happens when two signals race each other?  UML doesn't block
 508  * signals with sigprocmask, SA_DEFER, or sa_mask, so a second signal
 509  * could arrive while a previous one is still setting up the
 510  * thread_info.
 511  *
 512  * There are three cases -
 513  *     The first interrupt on the stack - sets up the thread_info and
 514  * handles the interrupt
 515  *     A nested interrupt interrupting the copying of the thread_info -
 516  * can't handle the interrupt, as the stack is in an unknown state
 517  *     A nested interrupt not interrupting the copying of the
 518  * thread_info - doesn't do any setup, just handles the interrupt
 519  *
 520  * The first job is to figure out whether we interrupted stack setup.
 521  * This is done by xchging the signal mask with thread_info->pending.
 522  * If the value that comes back is zero, then there is no setup in
 523  * progress, and the interrupt can be handled.  If the value is
 524  * non-zero, then there is stack setup in progress.  In order to have
 525  * the interrupt handled, we leave our signal in the mask, and it will
 526  * be handled by the upper handler after it has set up the stack.
 527  *
 528  * Next is to figure out whether we are the outer handler or a nested
 529  * one.  As part of setting up the stack, thread_info->real_thread is
 530  * set to non-NULL (and is reset to NULL on exit).  This is the
 531  * nesting indicator.  If it is non-NULL, then the stack is already
 532  * set up and the handler can run.
 533  */
 534
 535 static unsigned long pending_mask;
 536
 537 unsigned long to_irq_stack(unsigned long *mask_out)
 538 {
 539         struct thread_info *ti;
 540         unsigned long mask, old;
 541         int nested;
 542
 543         mask = xchg(&pending_mask, *mask_out);
 544         if (mask != 0) {
 545                 /*
 546                  * If any interrupts come in at this point, we want to
 547                  * make sure that their bits aren't lost by our
 548                  * putting our bit in.  So, this loop accumulates bits
 549                  * until xchg returns the same value that we put in.
 550                  * When that happens, there were no new interrupts,
 551                  * and pending_mask contains a bit for each interrupt
 552                  * that came in.
 553                  */
 554                 old = *mask_out;
 555                 do {
 556                         old |= mask;
 557                         mask = xchg(&pending_mask, old);
 558                 } while (mask != old);
 559                 return 1;
 560         }
 561
 562         ti = current_thread_info();
 563         nested = (ti->real_thread != NULL);
 564         if (!nested) {
 565                 struct task_struct *task;
 566                 struct thread_info *tti;
 567
 568                 task = cpu_tasks[ti->cpu].task;
 569                 tti = task_thread_info(task);
 570
 571                 *ti = *tti;
 572                 ti->real_thread = tti;
 573                 task->stack = ti;
 574         }
 575
 576         mask = xchg(&pending_mask, 0);
 577         *mask_out |= mask | nested;
 578         return 0;
 579 }
 580
 581 unsigned long from_irq_stack(int nested)
 582 {
 583         struct thread_info *ti, *to;
 584         unsigned long mask;
 585
 586         ti = current_thread_info();
 587
 588         pending_mask = 1;
 589
 590         to = ti->real_thread;
 591         current->stack = to;
 592         ti->real_thread = NULL;
 593         *to = *ti;
 594
 595         mask = xchg(&pending_mask, 0);
 596         return mask & ~1;
 597 }
 598