Merge tag 'hsi-for-6.9' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/sre/linux-hsi
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / x86 / mm / tlb.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/init.h>
3
4 #include <linux/mm.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6 #include <linux/smp.h>
7 #include <linux/interrupt.h>
8 #include <linux/export.h>
9 #include <linux/cpu.h>
10 #include <linux/debugfs.h>
11 #include <linux/sched/smt.h>
12 #include <linux/task_work.h>
13 #include <linux/mmu_notifier.h>
14
15 #include <asm/tlbflush.h>
16 #include <asm/mmu_context.h>
17 #include <asm/nospec-branch.h>
18 #include <asm/cache.h>
19 #include <asm/cacheflush.h>
20 #include <asm/apic.h>
21 #include <asm/perf_event.h>
22
23 #include "mm_internal.h"
24
25 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
26 # define STATIC_NOPV
27 #else
28 # define STATIC_NOPV                    static
29 # define __flush_tlb_local              native_flush_tlb_local
30 # define __flush_tlb_global             native_flush_tlb_global
31 # define __flush_tlb_one_user(addr)     native_flush_tlb_one_user(addr)
32 # define __flush_tlb_multi(msk, info)   native_flush_tlb_multi(msk, info)
33 #endif
34
35 /*
36  *      TLB flushing, formerly SMP-only
37  *              c/o Linus Torvalds.
38  *
39  *      These mean you can really definitely utterly forget about
40  *      writing to user space from interrupts. (Its not allowed anyway).
41  *
42  *      Optimizations Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
43  *
44  *      More scalable flush, from Andi Kleen
45  *
46  *      Implement flush IPI by CALL_FUNCTION_VECTOR, Alex Shi
47  */
48
49 /*
50  * Bits to mangle the TIF_SPEC_* state into the mm pointer which is
51  * stored in cpu_tlb_state.last_user_mm_spec.
52  */
53 #define LAST_USER_MM_IBPB       0x1UL
54 #define LAST_USER_MM_L1D_FLUSH  0x2UL
55 #define LAST_USER_MM_SPEC_MASK  (LAST_USER_MM_IBPB | LAST_USER_MM_L1D_FLUSH)
56
57 /* Bits to set when tlbstate and flush is (re)initialized */
58 #define LAST_USER_MM_INIT       LAST_USER_MM_IBPB
59
60 /*
61  * The x86 feature is called PCID (Process Context IDentifier). It is similar
62  * to what is traditionally called ASID on the RISC processors.
63  *
64  * We don't use the traditional ASID implementation, where each process/mm gets
65  * its own ASID and flush/restart when we run out of ASID space.
66  *
67  * Instead we have a small per-cpu array of ASIDs and cache the last few mm's
68  * that came by on this CPU, allowing cheaper switch_mm between processes on
69  * this CPU.
70  *
71  * We end up with different spaces for different things. To avoid confusion we
72  * use different names for each of them:
73  *
74  * ASID  - [0, TLB_NR_DYN_ASIDS-1]
75  *         the canonical identifier for an mm
76  *
77  * kPCID - [1, TLB_NR_DYN_ASIDS]
78  *         the value we write into the PCID part of CR3; corresponds to the
79  *         ASID+1, because PCID 0 is special.
80  *
81  * uPCID - [2048 + 1, 2048 + TLB_NR_DYN_ASIDS]
82  *         for KPTI each mm has two address spaces and thus needs two
83  *         PCID values, but we can still do with a single ASID denomination
84  *         for each mm. Corresponds to kPCID + 2048.
85  *
86  */
87
88 /* There are 12 bits of space for ASIDS in CR3 */
89 #define CR3_HW_ASID_BITS                12
90
91 /*
92  * When enabled, MITIGATION_PAGE_TABLE_ISOLATION consumes a single bit for
93  * user/kernel switches
94  */
95 #ifdef CONFIG_MITIGATION_PAGE_TABLE_ISOLATION
96 # define PTI_CONSUMED_PCID_BITS 1
97 #else
98 # define PTI_CONSUMED_PCID_BITS 0
99 #endif
100
101 #define CR3_AVAIL_PCID_BITS (X86_CR3_PCID_BITS - PTI_CONSUMED_PCID_BITS)
102
103 /*
104  * ASIDs are zero-based: 0->MAX_AVAIL_ASID are valid.  -1 below to account
105  * for them being zero-based.  Another -1 is because PCID 0 is reserved for
106  * use by non-PCID-aware users.
107  */
108 #define MAX_ASID_AVAILABLE ((1 << CR3_AVAIL_PCID_BITS) - 2)
109
110 /*
111  * Given @asid, compute kPCID
112  */
113 static inline u16 kern_pcid(u16 asid)
114 {
115         VM_WARN_ON_ONCE(asid > MAX_ASID_AVAILABLE);
116
117 #ifdef CONFIG_MITIGATION_PAGE_TABLE_ISOLATION
118         /*
119          * Make sure that the dynamic ASID space does not conflict with the
120          * bit we are using to switch between user and kernel ASIDs.
121          */
122         BUILD_BUG_ON(TLB_NR_DYN_ASIDS >= (1 << X86_CR3_PTI_PCID_USER_BIT));
123
124         /*
125          * The ASID being passed in here should have respected the
126          * MAX_ASID_AVAILABLE and thus never have the switch bit set.
127          */
128         VM_WARN_ON_ONCE(asid & (1 << X86_CR3_PTI_PCID_USER_BIT));
129 #endif
130         /*
131          * The dynamically-assigned ASIDs that get passed in are small
132          * (<TLB_NR_DYN_ASIDS).  They never have the high switch bit set,
133          * so do not bother to clear it.
134          *
135          * If PCID is on, ASID-aware code paths put the ASID+1 into the
136          * PCID bits.  This serves two purposes.  It prevents a nasty
137          * situation in which PCID-unaware code saves CR3, loads some other
138          * value (with PCID == 0), and then restores CR3, thus corrupting
139          * the TLB for ASID 0 if the saved ASID was nonzero.  It also means
140          * that any bugs involving loading a PCID-enabled CR3 with
141          * CR4.PCIDE off will trigger deterministically.
142          */
143         return asid + 1;
144 }
145
146 /*
147  * Given @asid, compute uPCID
148  */
149 static inline u16 user_pcid(u16 asid)
150 {
151         u16 ret = kern_pcid(asid);
152 #ifdef CONFIG_MITIGATION_PAGE_TABLE_ISOLATION
153         ret |= 1 << X86_CR3_PTI_PCID_USER_BIT;
154 #endif
155         return ret;
156 }
157
158 static inline unsigned long build_cr3(pgd_t *pgd, u16 asid, unsigned long lam)
159 {
160         unsigned long cr3 = __sme_pa(pgd) | lam;
161
162         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_PCID)) {
163                 VM_WARN_ON_ONCE(asid > MAX_ASID_AVAILABLE);
164                 cr3 |= kern_pcid(asid);
165         } else {
166                 VM_WARN_ON_ONCE(asid != 0);
167         }
168
169         return cr3;
170 }
171
172 static inline unsigned long build_cr3_noflush(pgd_t *pgd, u16 asid,
173                                               unsigned long lam)
174 {
175         /*
176          * Use boot_cpu_has() instead of this_cpu_has() as this function
177          * might be called during early boot. This should work even after
178          * boot because all CPU's the have same capabilities:
179          */
180         VM_WARN_ON_ONCE(!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PCID));
181         return build_cr3(pgd, asid, lam) | CR3_NOFLUSH;
182 }
183
184 /*
185  * We get here when we do something requiring a TLB invalidation
186  * but could not go invalidate all of the contexts.  We do the
187  * necessary invalidation by clearing out the 'ctx_id' which
188  * forces a TLB flush when the context is loaded.
189  */
190 static void clear_asid_other(void)
191 {
192         u16 asid;
193
194         /*
195          * This is only expected to be set if we have disabled
196          * kernel _PAGE_GLOBAL pages.
197          */
198         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI)) {
199                 WARN_ON_ONCE(1);
200                 return;
201         }
202
203         for (asid = 0; asid < TLB_NR_DYN_ASIDS; asid++) {
204                 /* Do not need to flush the current asid */
205                 if (asid == this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm_asid))
206                         continue;
207                 /*
208                  * Make sure the next time we go to switch to
209                  * this asid, we do a flush:
210                  */
211                 this_cpu_write(cpu_tlbstate.ctxs[asid].ctx_id, 0);
212         }
213         this_cpu_write(cpu_tlbstate.invalidate_other, false);
214 }
215
216 atomic64_t last_mm_ctx_id = ATOMIC64_INIT(1);
217
218
219 static void choose_new_asid(struct mm_struct *next, u64 next_tlb_gen,
220                             u16 *new_asid, bool *need_flush)
221 {
222         u16 asid;
223
224         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_PCID)) {
225                 *new_asid = 0;
226                 *need_flush = true;
227                 return;
228         }
229
230         if (this_cpu_read(cpu_tlbstate.invalidate_other))
231                 clear_asid_other();
232
233         for (asid = 0; asid < TLB_NR_DYN_ASIDS; asid++) {
234                 if (this_cpu_read(cpu_tlbstate.ctxs[asid].ctx_id) !=
235                     next->context.ctx_id)
236                         continue;
237
238                 *new_asid = asid;
239                 *need_flush = (this_cpu_read(cpu_tlbstate.ctxs[asid].tlb_gen) <
240                                next_tlb_gen);
241                 return;
242         }
243
244         /*
245          * We don't currently own an ASID slot on this CPU.
246          * Allocate a slot.
247          */
248         *new_asid = this_cpu_add_return(cpu_tlbstate.next_asid, 1) - 1;
249         if (*new_asid >= TLB_NR_DYN_ASIDS) {
250                 *new_asid = 0;
251                 this_cpu_write(cpu_tlbstate.next_asid, 1);
252         }
253         *need_flush = true;
254 }
255
256 /*
257  * Given an ASID, flush the corresponding user ASID.  We can delay this
258  * until the next time we switch to it.
259  *
260  * See SWITCH_TO_USER_CR3.
261  */
262 static inline void invalidate_user_asid(u16 asid)
263 {
264         /* There is no user ASID if address space separation is off */
265         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MITIGATION_PAGE_TABLE_ISOLATION))
266                 return;
267
268         /*
269          * We only have a single ASID if PCID is off and the CR3
270          * write will have flushed it.
271          */
272         if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_PCID))
273                 return;
274
275         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
276                 return;
277
278         __set_bit(kern_pcid(asid),
279                   (unsigned long *)this_cpu_ptr(&cpu_tlbstate.user_pcid_flush_mask));
280 }
281
282 static void load_new_mm_cr3(pgd_t *pgdir, u16 new_asid, unsigned long lam,
283                             bool need_flush)
284 {
285         unsigned long new_mm_cr3;
286
287         if (need_flush) {
288                 invalidate_user_asid(new_asid);
289                 new_mm_cr3 = build_cr3(pgdir, new_asid, lam);
290         } else {
291                 new_mm_cr3 = build_cr3_noflush(pgdir, new_asid, lam);
292         }
293
294         /*
295          * Caution: many callers of this function expect
296          * that load_cr3() is serializing and orders TLB
297          * fills with respect to the mm_cpumask writes.
298          */
299         write_cr3(new_mm_cr3);
300 }
301
302 void leave_mm(int cpu)
303 {
304         struct mm_struct *loaded_mm = this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm);
305
306         /*
307          * It's plausible that we're in lazy TLB mode while our mm is init_mm.
308          * If so, our callers still expect us to flush the TLB, but there
309          * aren't any user TLB entries in init_mm to worry about.
310          *
311          * This needs to happen before any other sanity checks due to
312          * intel_idle's shenanigans.
313          */
314         if (loaded_mm == &init_mm)
315                 return;
316
317         /* Warn if we're not lazy. */
318         WARN_ON(!this_cpu_read(cpu_tlbstate_shared.is_lazy));
319
320         switch_mm(NULL, &init_mm, NULL);
321 }
322 EXPORT_SYMBOL_GPL(leave_mm);
323
324 void switch_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next,
325                struct task_struct *tsk)
326 {
327         unsigned long flags;
328
329         local_irq_save(flags);
330         switch_mm_irqs_off(prev, next, tsk);
331         local_irq_restore(flags);
332 }
333
334 /*
335  * Invoked from return to user/guest by a task that opted-in to L1D
336  * flushing but ended up running on an SMT enabled core due to wrong
337  * affinity settings or CPU hotplug. This is part of the paranoid L1D flush
338  * contract which this task requested.
339  */
340 static void l1d_flush_force_sigbus(struct callback_head *ch)
341 {
342         force_sig(SIGBUS);
343 }
344
345 static void l1d_flush_evaluate(unsigned long prev_mm, unsigned long next_mm,
346                                 struct task_struct *next)
347 {
348         /* Flush L1D if the outgoing task requests it */
349         if (prev_mm & LAST_USER_MM_L1D_FLUSH)
350                 wrmsrl(MSR_IA32_FLUSH_CMD, L1D_FLUSH);
351
352         /* Check whether the incoming task opted in for L1D flush */
353         if (likely(!(next_mm & LAST_USER_MM_L1D_FLUSH)))
354                 return;
355
356         /*
357          * Validate that it is not running on an SMT sibling as this would
358          * make the exercise pointless because the siblings share L1D. If
359          * it runs on a SMT sibling, notify it with SIGBUS on return to
360          * user/guest
361          */
362         if (this_cpu_read(cpu_info.smt_active)) {
363                 clear_ti_thread_flag(&next->thread_info, TIF_SPEC_L1D_FLUSH);
364                 next->l1d_flush_kill.func = l1d_flush_force_sigbus;
365                 task_work_add(next, &next->l1d_flush_kill, TWA_RESUME);
366         }
367 }
368
369 static unsigned long mm_mangle_tif_spec_bits(struct task_struct *next)
370 {
371         unsigned long next_tif = read_task_thread_flags(next);
372         unsigned long spec_bits = (next_tif >> TIF_SPEC_IB) & LAST_USER_MM_SPEC_MASK;
373
374         /*
375          * Ensure that the bit shift above works as expected and the two flags
376          * end up in bit 0 and 1.
377          */
378         BUILD_BUG_ON(TIF_SPEC_L1D_FLUSH != TIF_SPEC_IB + 1);
379
380         return (unsigned long)next->mm | spec_bits;
381 }
382
383 static void cond_mitigation(struct task_struct *next)
384 {
385         unsigned long prev_mm, next_mm;
386
387         if (!next || !next->mm)
388                 return;
389
390         next_mm = mm_mangle_tif_spec_bits(next);
391         prev_mm = this_cpu_read(cpu_tlbstate.last_user_mm_spec);
392
393         /*
394          * Avoid user/user BTB poisoning by flushing the branch predictor
395          * when switching between processes. This stops one process from
396          * doing Spectre-v2 attacks on another.
397          *
398          * Both, the conditional and the always IBPB mode use the mm
399          * pointer to avoid the IBPB when switching between tasks of the
400          * same process. Using the mm pointer instead of mm->context.ctx_id
401          * opens a hypothetical hole vs. mm_struct reuse, which is more or
402          * less impossible to control by an attacker. Aside of that it
403          * would only affect the first schedule so the theoretically
404          * exposed data is not really interesting.
405          */
406         if (static_branch_likely(&switch_mm_cond_ibpb)) {
407                 /*
408                  * This is a bit more complex than the always mode because
409                  * it has to handle two cases:
410                  *
411                  * 1) Switch from a user space task (potential attacker)
412                  *    which has TIF_SPEC_IB set to a user space task
413                  *    (potential victim) which has TIF_SPEC_IB not set.
414                  *
415                  * 2) Switch from a user space task (potential attacker)
416                  *    which has TIF_SPEC_IB not set to a user space task
417                  *    (potential victim) which has TIF_SPEC_IB set.
418                  *
419                  * This could be done by unconditionally issuing IBPB when
420                  * a task which has TIF_SPEC_IB set is either scheduled in
421                  * or out. Though that results in two flushes when:
422                  *
423                  * - the same user space task is scheduled out and later
424                  *   scheduled in again and only a kernel thread ran in
425                  *   between.
426                  *
427                  * - a user space task belonging to the same process is
428                  *   scheduled in after a kernel thread ran in between
429                  *
430                  * - a user space task belonging to the same process is
431                  *   scheduled in immediately.
432                  *
433                  * Optimize this with reasonably small overhead for the
434                  * above cases. Mangle the TIF_SPEC_IB bit into the mm
435                  * pointer of the incoming task which is stored in
436                  * cpu_tlbstate.last_user_mm_spec for comparison.
437                  *
438                  * Issue IBPB only if the mm's are different and one or
439                  * both have the IBPB bit set.
440                  */
441                 if (next_mm != prev_mm &&
442                     (next_mm | prev_mm) & LAST_USER_MM_IBPB)
443                         indirect_branch_prediction_barrier();
444         }
445
446         if (static_branch_unlikely(&switch_mm_always_ibpb)) {
447                 /*
448                  * Only flush when switching to a user space task with a
449                  * different context than the user space task which ran
450                  * last on this CPU.
451                  */
452                 if ((prev_mm & ~LAST_USER_MM_SPEC_MASK) !=
453                                         (unsigned long)next->mm)
454                         indirect_branch_prediction_barrier();
455         }
456
457         if (static_branch_unlikely(&switch_mm_cond_l1d_flush)) {
458                 /*
459                  * Flush L1D when the outgoing task requested it and/or
460                  * check whether the incoming task requested L1D flushing
461                  * and ended up on an SMT sibling.
462                  */
463                 if (unlikely((prev_mm | next_mm) & LAST_USER_MM_L1D_FLUSH))
464                         l1d_flush_evaluate(prev_mm, next_mm, next);
465         }
466
467         this_cpu_write(cpu_tlbstate.last_user_mm_spec, next_mm);
468 }
469
470 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
471 static inline void cr4_update_pce_mm(struct mm_struct *mm)
472 {
473         if (static_branch_unlikely(&rdpmc_always_available_key) ||
474             (!static_branch_unlikely(&rdpmc_never_available_key) &&
475              atomic_read(&mm->context.perf_rdpmc_allowed))) {
476                 /*
477                  * Clear the existing dirty counters to
478                  * prevent the leak for an RDPMC task.
479                  */
480                 perf_clear_dirty_counters();
481                 cr4_set_bits_irqsoff(X86_CR4_PCE);
482         } else
483                 cr4_clear_bits_irqsoff(X86_CR4_PCE);
484 }
485
486 void cr4_update_pce(void *ignored)
487 {
488         cr4_update_pce_mm(this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm));
489 }
490
491 #else
492 static inline void cr4_update_pce_mm(struct mm_struct *mm) { }
493 #endif
494
495 void switch_mm_irqs_off(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next,
496                         struct task_struct *tsk)
497 {
498         struct mm_struct *real_prev = this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm);
499         u16 prev_asid = this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm_asid);
500         unsigned long new_lam = mm_lam_cr3_mask(next);
501         bool was_lazy = this_cpu_read(cpu_tlbstate_shared.is_lazy);
502         unsigned cpu = smp_processor_id();
503         u64 next_tlb_gen;
504         bool need_flush;
505         u16 new_asid;
506
507         /*
508          * NB: The scheduler will call us with prev == next when switching
509          * from lazy TLB mode to normal mode if active_mm isn't changing.
510          * When this happens, we don't assume that CR3 (and hence
511          * cpu_tlbstate.loaded_mm) matches next.
512          *
513          * NB: leave_mm() calls us with prev == NULL and tsk == NULL.
514          */
515
516         /* We don't want flush_tlb_func() to run concurrently with us. */
517         if (IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_LOCKING))
518                 WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
519
520         /*
521          * Verify that CR3 is what we think it is.  This will catch
522          * hypothetical buggy code that directly switches to swapper_pg_dir
523          * without going through leave_mm() / switch_mm_irqs_off() or that
524          * does something like write_cr3(read_cr3_pa()).
525          *
526          * Only do this check if CONFIG_DEBUG_VM=y because __read_cr3()
527          * isn't free.
528          */
529 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
530         if (WARN_ON_ONCE(__read_cr3() != build_cr3(real_prev->pgd, prev_asid,
531                                                    tlbstate_lam_cr3_mask()))) {
532                 /*
533                  * If we were to BUG here, we'd be very likely to kill
534                  * the system so hard that we don't see the call trace.
535                  * Try to recover instead by ignoring the error and doing
536                  * a global flush to minimize the chance of corruption.
537                  *
538                  * (This is far from being a fully correct recovery.
539                  *  Architecturally, the CPU could prefetch something
540                  *  back into an incorrect ASID slot and leave it there
541                  *  to cause trouble down the road.  It's better than
542                  *  nothing, though.)
543                  */
544                 __flush_tlb_all();
545         }
546 #endif
547         if (was_lazy)
548                 this_cpu_write(cpu_tlbstate_shared.is_lazy, false);
549
550         /*
551          * The membarrier system call requires a full memory barrier and
552          * core serialization before returning to user-space, after
553          * storing to rq->curr, when changing mm.  This is because
554          * membarrier() sends IPIs to all CPUs that are in the target mm
555          * to make them issue memory barriers.  However, if another CPU
556          * switches to/from the target mm concurrently with
557          * membarrier(), it can cause that CPU not to receive an IPI
558          * when it really should issue a memory barrier.  Writing to CR3
559          * provides that full memory barrier and core serializing
560          * instruction.
561          */
562         if (real_prev == next) {
563                 /* Not actually switching mm's */
564                 VM_WARN_ON(this_cpu_read(cpu_tlbstate.ctxs[prev_asid].ctx_id) !=
565                            next->context.ctx_id);
566
567                 /*
568                  * If this races with another thread that enables lam, 'new_lam'
569                  * might not match tlbstate_lam_cr3_mask().
570                  */
571
572                 /*
573                  * Even in lazy TLB mode, the CPU should stay set in the
574                  * mm_cpumask. The TLB shootdown code can figure out from
575                  * cpu_tlbstate_shared.is_lazy whether or not to send an IPI.
576                  */
577                 if (WARN_ON_ONCE(real_prev != &init_mm &&
578                                  !cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(next))))
579                         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(next));
580
581                 /*
582                  * If the CPU is not in lazy TLB mode, we are just switching
583                  * from one thread in a process to another thread in the same
584                  * process. No TLB flush required.
585                  */
586                 if (!was_lazy)
587                         return;
588
589                 /*
590                  * Read the tlb_gen to check whether a flush is needed.
591                  * If the TLB is up to date, just use it.
592                  * The barrier synchronizes with the tlb_gen increment in
593                  * the TLB shootdown code.
594                  */
595                 smp_mb();
596                 next_tlb_gen = atomic64_read(&next->context.tlb_gen);
597                 if (this_cpu_read(cpu_tlbstate.ctxs[prev_asid].tlb_gen) ==
598                                 next_tlb_gen)
599                         return;
600
601                 /*
602                  * TLB contents went out of date while we were in lazy
603                  * mode. Fall through to the TLB switching code below.
604                  */
605                 new_asid = prev_asid;
606                 need_flush = true;
607         } else {
608                 /*
609                  * Apply process to process speculation vulnerability
610                  * mitigations if applicable.
611                  */
612                 cond_mitigation(tsk);
613
614                 /*
615                  * Stop remote flushes for the previous mm.
616                  * Skip kernel threads; we never send init_mm TLB flushing IPIs,
617                  * but the bitmap manipulation can cause cache line contention.
618                  */
619                 if (real_prev != &init_mm) {
620                         VM_WARN_ON_ONCE(!cpumask_test_cpu(cpu,
621                                                 mm_cpumask(real_prev)));
622                         cpumask_clear_cpu(cpu, mm_cpumask(real_prev));
623                 }
624
625                 /*
626                  * Start remote flushes and then read tlb_gen.
627                  */
628                 if (next != &init_mm)
629                         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(next));
630                 next_tlb_gen = atomic64_read(&next->context.tlb_gen);
631
632                 choose_new_asid(next, next_tlb_gen, &new_asid, &need_flush);
633
634                 /* Let nmi_uaccess_okay() know that we're changing CR3. */
635                 this_cpu_write(cpu_tlbstate.loaded_mm, LOADED_MM_SWITCHING);
636                 barrier();
637         }
638
639         set_tlbstate_lam_mode(next);
640         if (need_flush) {
641                 this_cpu_write(cpu_tlbstate.ctxs[new_asid].ctx_id, next->context.ctx_id);
642                 this_cpu_write(cpu_tlbstate.ctxs[new_asid].tlb_gen, next_tlb_gen);
643                 load_new_mm_cr3(next->pgd, new_asid, new_lam, true);
644
645                 trace_tlb_flush(TLB_FLUSH_ON_TASK_SWITCH, TLB_FLUSH_ALL);
646         } else {
647                 /* The new ASID is already up to date. */
648                 load_new_mm_cr3(next->pgd, new_asid, new_lam, false);
649
650                 trace_tlb_flush(TLB_FLUSH_ON_TASK_SWITCH, 0);
651         }
652
653         /* Make sure we write CR3 before loaded_mm. */
654         barrier();
655
656         this_cpu_write(cpu_tlbstate.loaded_mm, next);
657         this_cpu_write(cpu_tlbstate.loaded_mm_asid, new_asid);
658
659         if (next != real_prev) {
660                 cr4_update_pce_mm(next);
661                 switch_ldt(real_prev, next);
662         }
663 }
664
665 /*
666  * Please ignore the name of this function.  It should be called
667  * switch_to_kernel_thread().
668  *
669  * enter_lazy_tlb() is a hint from the scheduler that we are entering a
670  * kernel thread or other context without an mm.  Acceptable implementations
671  * include doing nothing whatsoever, switching to init_mm, or various clever
672  * lazy tricks to try to minimize TLB flushes.
673  *
674  * The scheduler reserves the right to call enter_lazy_tlb() several times
675  * in a row.  It will notify us that we're going back to a real mm by
676  * calling switch_mm_irqs_off().
677  */
678 void enter_lazy_tlb(struct mm_struct *mm, struct task_struct *tsk)
679 {
680         if (this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm) == &init_mm)
681                 return;
682
683         this_cpu_write(cpu_tlbstate_shared.is_lazy, true);
684 }
685
686 /*
687  * Call this when reinitializing a CPU.  It fixes the following potential
688  * problems:
689  *
690  * - The ASID changed from what cpu_tlbstate thinks it is (most likely
691  *   because the CPU was taken down and came back up with CR3's PCID
692  *   bits clear.  CPU hotplug can do this.
693  *
694  * - The TLB contains junk in slots corresponding to inactive ASIDs.
695  *
696  * - The CPU went so far out to lunch that it may have missed a TLB
697  *   flush.
698  */
699 void initialize_tlbstate_and_flush(void)
700 {
701         int i;
702         struct mm_struct *mm = this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm);
703         u64 tlb_gen = atomic64_read(&init_mm.context.tlb_gen);
704         unsigned long cr3 = __read_cr3();
705
706         /* Assert that CR3 already references the right mm. */
707         WARN_ON((cr3 & CR3_ADDR_MASK) != __pa(mm->pgd));
708
709         /* LAM expected to be disabled */
710         WARN_ON(cr3 & (X86_CR3_LAM_U48 | X86_CR3_LAM_U57));
711         WARN_ON(mm_lam_cr3_mask(mm));
712
713         /*
714          * Assert that CR4.PCIDE is set if needed.  (CR4.PCIDE initialization
715          * doesn't work like other CR4 bits because it can only be set from
716          * long mode.)
717          */
718         WARN_ON(boot_cpu_has(X86_FEATURE_PCID) &&
719                 !(cr4_read_shadow() & X86_CR4_PCIDE));
720
721         /* Disable LAM, force ASID 0 and force a TLB flush. */
722         write_cr3(build_cr3(mm->pgd, 0, 0));
723
724         /* Reinitialize tlbstate. */
725         this_cpu_write(cpu_tlbstate.last_user_mm_spec, LAST_USER_MM_INIT);
726         this_cpu_write(cpu_tlbstate.loaded_mm_asid, 0);
727         this_cpu_write(cpu_tlbstate.next_asid, 1);
728         this_cpu_write(cpu_tlbstate.ctxs[0].ctx_id, mm->context.ctx_id);
729         this_cpu_write(cpu_tlbstate.ctxs[0].tlb_gen, tlb_gen);
730         set_tlbstate_lam_mode(mm);
731
732         for (i = 1; i < TLB_NR_DYN_ASIDS; i++)
733                 this_cpu_write(cpu_tlbstate.ctxs[i].ctx_id, 0);
734 }
735
736 /*
737  * flush_tlb_func()'s memory ordering requirement is that any
738  * TLB fills that happen after we flush the TLB are ordered after we
739  * read active_mm's tlb_gen.  We don't need any explicit barriers
740  * because all x86 flush operations are serializing and the
741  * atomic64_read operation won't be reordered by the compiler.
742  */
743 static void flush_tlb_func(void *info)
744 {
745         /*
746          * We have three different tlb_gen values in here.  They are:
747          *
748          * - mm_tlb_gen:     the latest generation.
749          * - local_tlb_gen:  the generation that this CPU has already caught
750          *                   up to.
751          * - f->new_tlb_gen: the generation that the requester of the flush
752          *                   wants us to catch up to.
753          */
754         const struct flush_tlb_info *f = info;
755         struct mm_struct *loaded_mm = this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm);
756         u32 loaded_mm_asid = this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm_asid);
757         u64 local_tlb_gen = this_cpu_read(cpu_tlbstate.ctxs[loaded_mm_asid].tlb_gen);
758         bool local = smp_processor_id() == f->initiating_cpu;
759         unsigned long nr_invalidate = 0;
760         u64 mm_tlb_gen;
761
762         /* This code cannot presently handle being reentered. */
763         VM_WARN_ON(!irqs_disabled());
764
765         if (!local) {
766                 inc_irq_stat(irq_tlb_count);
767                 count_vm_tlb_event(NR_TLB_REMOTE_FLUSH_RECEIVED);
768
769                 /* Can only happen on remote CPUs */
770                 if (f->mm && f->mm != loaded_mm)
771                         return;
772         }
773
774         if (unlikely(loaded_mm == &init_mm))
775                 return;
776
777         VM_WARN_ON(this_cpu_read(cpu_tlbstate.ctxs[loaded_mm_asid].ctx_id) !=
778                    loaded_mm->context.ctx_id);
779
780         if (this_cpu_read(cpu_tlbstate_shared.is_lazy)) {
781                 /*
782                  * We're in lazy mode.  We need to at least flush our
783                  * paging-structure cache to avoid speculatively reading
784                  * garbage into our TLB.  Since switching to init_mm is barely
785                  * slower than a minimal flush, just switch to init_mm.
786                  *
787                  * This should be rare, with native_flush_tlb_multi() skipping
788                  * IPIs to lazy TLB mode CPUs.
789                  */
790                 switch_mm_irqs_off(NULL, &init_mm, NULL);
791                 return;
792         }
793
794         if (unlikely(f->new_tlb_gen != TLB_GENERATION_INVALID &&
795                      f->new_tlb_gen <= local_tlb_gen)) {
796                 /*
797                  * The TLB is already up to date in respect to f->new_tlb_gen.
798                  * While the core might be still behind mm_tlb_gen, checking
799                  * mm_tlb_gen unnecessarily would have negative caching effects
800                  * so avoid it.
801                  */
802                 return;
803         }
804
805         /*
806          * Defer mm_tlb_gen reading as long as possible to avoid cache
807          * contention.
808          */
809         mm_tlb_gen = atomic64_read(&loaded_mm->context.tlb_gen);
810
811         if (unlikely(local_tlb_gen == mm_tlb_gen)) {
812                 /*
813                  * There's nothing to do: we're already up to date.  This can
814                  * happen if two concurrent flushes happen -- the first flush to
815                  * be handled can catch us all the way up, leaving no work for
816                  * the second flush.
817                  */
818                 goto done;
819         }
820
821         WARN_ON_ONCE(local_tlb_gen > mm_tlb_gen);
822         WARN_ON_ONCE(f->new_tlb_gen > mm_tlb_gen);
823
824         /*
825          * If we get to this point, we know that our TLB is out of date.
826          * This does not strictly imply that we need to flush (it's
827          * possible that f->new_tlb_gen <= local_tlb_gen), but we're
828          * going to need to flush in the very near future, so we might
829          * as well get it over with.
830          *
831          * The only question is whether to do a full or partial flush.
832          *
833          * We do a partial flush if requested and two extra conditions
834          * are met:
835          *
836          * 1. f->new_tlb_gen == local_tlb_gen + 1.  We have an invariant that
837          *    we've always done all needed flushes to catch up to
838          *    local_tlb_gen.  If, for example, local_tlb_gen == 2 and
839          *    f->new_tlb_gen == 3, then we know that the flush needed to bring
840          *    us up to date for tlb_gen 3 is the partial flush we're
841          *    processing.
842          *
843          *    As an example of why this check is needed, suppose that there
844          *    are two concurrent flushes.  The first is a full flush that
845          *    changes context.tlb_gen from 1 to 2.  The second is a partial
846          *    flush that changes context.tlb_gen from 2 to 3.  If they get
847          *    processed on this CPU in reverse order, we'll see
848          *     local_tlb_gen == 1, mm_tlb_gen == 3, and end != TLB_FLUSH_ALL.
849          *    If we were to use __flush_tlb_one_user() and set local_tlb_gen to
850          *    3, we'd be break the invariant: we'd update local_tlb_gen above
851          *    1 without the full flush that's needed for tlb_gen 2.
852          *
853          * 2. f->new_tlb_gen == mm_tlb_gen.  This is purely an optimization.
854          *    Partial TLB flushes are not all that much cheaper than full TLB
855          *    flushes, so it seems unlikely that it would be a performance win
856          *    to do a partial flush if that won't bring our TLB fully up to
857          *    date.  By doing a full flush instead, we can increase
858          *    local_tlb_gen all the way to mm_tlb_gen and we can probably
859          *    avoid another flush in the very near future.
860          */
861         if (f->end != TLB_FLUSH_ALL &&
862             f->new_tlb_gen == local_tlb_gen + 1 &&
863             f->new_tlb_gen == mm_tlb_gen) {
864                 /* Partial flush */
865                 unsigned long addr = f->start;
866
867                 /* Partial flush cannot have invalid generations */
868                 VM_WARN_ON(f->new_tlb_gen == TLB_GENERATION_INVALID);
869
870                 /* Partial flush must have valid mm */
871                 VM_WARN_ON(f->mm == NULL);
872
873                 nr_invalidate = (f->end - f->start) >> f->stride_shift;
874
875                 while (addr < f->end) {
876                         flush_tlb_one_user(addr);
877                         addr += 1UL << f->stride_shift;
878                 }
879                 if (local)
880                         count_vm_tlb_events(NR_TLB_LOCAL_FLUSH_ONE, nr_invalidate);
881         } else {
882                 /* Full flush. */
883                 nr_invalidate = TLB_FLUSH_ALL;
884
885                 flush_tlb_local();
886                 if (local)
887                         count_vm_tlb_event(NR_TLB_LOCAL_FLUSH_ALL);
888         }
889
890         /* Both paths above update our state to mm_tlb_gen. */
891         this_cpu_write(cpu_tlbstate.ctxs[loaded_mm_asid].tlb_gen, mm_tlb_gen);
892
893         /* Tracing is done in a unified manner to reduce the code size */
894 done:
895         trace_tlb_flush(!local ? TLB_REMOTE_SHOOTDOWN :
896                                 (f->mm == NULL) ? TLB_LOCAL_SHOOTDOWN :
897                                                   TLB_LOCAL_MM_SHOOTDOWN,
898                         nr_invalidate);
899 }
900
901 static bool tlb_is_not_lazy(int cpu, void *data)
902 {
903         return !per_cpu(cpu_tlbstate_shared.is_lazy, cpu);
904 }
905
906 DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct tlb_state_shared, cpu_tlbstate_shared);
907 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(cpu_tlbstate_shared);
908
909 STATIC_NOPV void native_flush_tlb_multi(const struct cpumask *cpumask,
910                                          const struct flush_tlb_info *info)
911 {
912         /*
913          * Do accounting and tracing. Note that there are (and have always been)
914          * cases in which a remote TLB flush will be traced, but eventually
915          * would not happen.
916          */
917         count_vm_tlb_event(NR_TLB_REMOTE_FLUSH);
918         if (info->end == TLB_FLUSH_ALL)
919                 trace_tlb_flush(TLB_REMOTE_SEND_IPI, TLB_FLUSH_ALL);
920         else
921                 trace_tlb_flush(TLB_REMOTE_SEND_IPI,
922                                 (info->end - info->start) >> PAGE_SHIFT);
923
924         /*
925          * If no page tables were freed, we can skip sending IPIs to
926          * CPUs in lazy TLB mode. They will flush the CPU themselves
927          * at the next context switch.
928          *
929          * However, if page tables are getting freed, we need to send the
930          * IPI everywhere, to prevent CPUs in lazy TLB mode from tripping
931          * up on the new contents of what used to be page tables, while
932          * doing a speculative memory access.
933          */
934         if (info->freed_tables)
935                 on_each_cpu_mask(cpumask, flush_tlb_func, (void *)info, true);
936         else
937                 on_each_cpu_cond_mask(tlb_is_not_lazy, flush_tlb_func,
938                                 (void *)info, 1, cpumask);
939 }
940
941 void flush_tlb_multi(const struct cpumask *cpumask,
942                       const struct flush_tlb_info *info)
943 {
944         __flush_tlb_multi(cpumask, info);
945 }
946
947 /*
948  * See Documentation/arch/x86/tlb.rst for details.  We choose 33
949  * because it is large enough to cover the vast majority (at
950  * least 95%) of allocations, and is small enough that we are
951  * confident it will not cause too much overhead.  Each single
952  * flush is about 100 ns, so this caps the maximum overhead at
953  * _about_ 3,000 ns.
954  *
955  * This is in units of pages.
956  */
957 unsigned long tlb_single_page_flush_ceiling __read_mostly = 33;
958
959 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct flush_tlb_info, flush_tlb_info);
960
961 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
962 static DEFINE_PER_CPU(unsigned int, flush_tlb_info_idx);
963 #endif
964
965 static struct flush_tlb_info *get_flush_tlb_info(struct mm_struct *mm,
966                         unsigned long start, unsigned long end,
967                         unsigned int stride_shift, bool freed_tables,
968                         u64 new_tlb_gen)
969 {
970         struct flush_tlb_info *info = this_cpu_ptr(&flush_tlb_info);
971
972 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
973         /*
974          * Ensure that the following code is non-reentrant and flush_tlb_info
975          * is not overwritten. This means no TLB flushing is initiated by
976          * interrupt handlers and machine-check exception handlers.
977          */
978         BUG_ON(this_cpu_inc_return(flush_tlb_info_idx) != 1);
979 #endif
980
981         info->start             = start;
982         info->end               = end;
983         info->mm                = mm;
984         info->stride_shift      = stride_shift;
985         info->freed_tables      = freed_tables;
986         info->new_tlb_gen       = new_tlb_gen;
987         info->initiating_cpu    = smp_processor_id();
988
989         return info;
990 }
991
992 static void put_flush_tlb_info(void)
993 {
994 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
995         /* Complete reentrancy prevention checks */
996         barrier();
997         this_cpu_dec(flush_tlb_info_idx);
998 #endif
999 }
1000
1001 void flush_tlb_mm_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1002                                 unsigned long end, unsigned int stride_shift,
1003                                 bool freed_tables)
1004 {
1005         struct flush_tlb_info *info;
1006         u64 new_tlb_gen;
1007         int cpu;
1008
1009         cpu = get_cpu();
1010
1011         /* Should we flush just the requested range? */
1012         if ((end == TLB_FLUSH_ALL) ||
1013             ((end - start) >> stride_shift) > tlb_single_page_flush_ceiling) {
1014                 start = 0;
1015                 end = TLB_FLUSH_ALL;
1016         }
1017
1018         /* This is also a barrier that synchronizes with switch_mm(). */
1019         new_tlb_gen = inc_mm_tlb_gen(mm);
1020
1021         info = get_flush_tlb_info(mm, start, end, stride_shift, freed_tables,
1022                                   new_tlb_gen);
1023
1024         /*
1025          * flush_tlb_multi() is not optimized for the common case in which only
1026          * a local TLB flush is needed. Optimize this use-case by calling
1027          * flush_tlb_func_local() directly in this case.
1028          */
1029         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), cpu) < nr_cpu_ids) {
1030                 flush_tlb_multi(mm_cpumask(mm), info);
1031         } else if (mm == this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm)) {
1032                 lockdep_assert_irqs_enabled();
1033                 local_irq_disable();
1034                 flush_tlb_func(info);
1035                 local_irq_enable();
1036         }
1037
1038         put_flush_tlb_info();
1039         put_cpu();
1040         mmu_notifier_arch_invalidate_secondary_tlbs(mm, start, end);
1041 }
1042
1043
1044 static void do_flush_tlb_all(void *info)
1045 {
1046         count_vm_tlb_event(NR_TLB_REMOTE_FLUSH_RECEIVED);
1047         __flush_tlb_all();
1048 }
1049
1050 void flush_tlb_all(void)
1051 {
1052         count_vm_tlb_event(NR_TLB_REMOTE_FLUSH);
1053         on_each_cpu(do_flush_tlb_all, NULL, 1);
1054 }
1055
1056 static void do_kernel_range_flush(void *info)
1057 {
1058         struct flush_tlb_info *f = info;
1059         unsigned long addr;
1060
1061         /* flush range by one by one 'invlpg' */
1062         for (addr = f->start; addr < f->end; addr += PAGE_SIZE)
1063                 flush_tlb_one_kernel(addr);
1064 }
1065
1066 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
1067 {
1068         /* Balance as user space task's flush, a bit conservative */
1069         if (end == TLB_FLUSH_ALL ||
1070             (end - start) > tlb_single_page_flush_ceiling << PAGE_SHIFT) {
1071                 on_each_cpu(do_flush_tlb_all, NULL, 1);
1072         } else {
1073                 struct flush_tlb_info *info;
1074
1075                 preempt_disable();
1076                 info = get_flush_tlb_info(NULL, start, end, 0, false,
1077                                           TLB_GENERATION_INVALID);
1078
1079                 on_each_cpu(do_kernel_range_flush, info, 1);
1080
1081                 put_flush_tlb_info();
1082                 preempt_enable();
1083         }
1084 }
1085
1086 /*
1087  * This can be used from process context to figure out what the value of
1088  * CR3 is without needing to do a (slow) __read_cr3().
1089  *
1090  * It's intended to be used for code like KVM that sneakily changes CR3
1091  * and needs to restore it.  It needs to be used very carefully.
1092  */
1093 unsigned long __get_current_cr3_fast(void)
1094 {
1095         unsigned long cr3 =
1096                 build_cr3(this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm)->pgd,
1097                           this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm_asid),
1098                           tlbstate_lam_cr3_mask());
1099
1100         /* For now, be very restrictive about when this can be called. */
1101         VM_WARN_ON(in_nmi() || preemptible());
1102
1103         VM_BUG_ON(cr3 != __read_cr3());
1104         return cr3;
1105 }
1106 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_current_cr3_fast);
1107
1108 /*
1109  * Flush one page in the kernel mapping
1110  */
1111 void flush_tlb_one_kernel(unsigned long addr)
1112 {
1113         count_vm_tlb_event(NR_TLB_LOCAL_FLUSH_ONE);
1114
1115         /*
1116          * If PTI is off, then __flush_tlb_one_user() is just INVLPG or its
1117          * paravirt equivalent.  Even with PCID, this is sufficient: we only
1118          * use PCID if we also use global PTEs for the kernel mapping, and
1119          * INVLPG flushes global translations across all address spaces.
1120          *
1121          * If PTI is on, then the kernel is mapped with non-global PTEs, and
1122          * __flush_tlb_one_user() will flush the given address for the current
1123          * kernel address space and for its usermode counterpart, but it does
1124          * not flush it for other address spaces.
1125          */
1126         flush_tlb_one_user(addr);
1127
1128         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
1129                 return;
1130
1131         /*
1132          * See above.  We need to propagate the flush to all other address
1133          * spaces.  In principle, we only need to propagate it to kernelmode
1134          * address spaces, but the extra bookkeeping we would need is not
1135          * worth it.
1136          */
1137         this_cpu_write(cpu_tlbstate.invalidate_other, true);
1138 }
1139
1140 /*
1141  * Flush one page in the user mapping
1142  */
1143 STATIC_NOPV void native_flush_tlb_one_user(unsigned long addr)
1144 {
1145         u32 loaded_mm_asid;
1146         bool cpu_pcide;
1147
1148         /* Flush 'addr' from the kernel PCID: */
1149         asm volatile("invlpg (%0)" ::"r" (addr) : "memory");
1150
1151         /* If PTI is off there is no user PCID and nothing to flush. */
1152         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
1153                 return;
1154
1155         loaded_mm_asid = this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm_asid);
1156         cpu_pcide      = this_cpu_read(cpu_tlbstate.cr4) & X86_CR4_PCIDE;
1157
1158         /*
1159          * invpcid_flush_one(pcid>0) will #GP if CR4.PCIDE==0.  Check
1160          * 'cpu_pcide' to ensure that *this* CPU will not trigger those
1161          * #GP's even if called before CR4.PCIDE has been initialized.
1162          */
1163         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_INVPCID) && cpu_pcide)
1164                 invpcid_flush_one(user_pcid(loaded_mm_asid), addr);
1165         else
1166                 invalidate_user_asid(loaded_mm_asid);
1167 }
1168
1169 void flush_tlb_one_user(unsigned long addr)
1170 {
1171         __flush_tlb_one_user(addr);
1172 }
1173
1174 /*
1175  * Flush everything
1176  */
1177 STATIC_NOPV void native_flush_tlb_global(void)
1178 {
1179         unsigned long flags;
1180
1181         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_INVPCID)) {
1182                 /*
1183                  * Using INVPCID is considerably faster than a pair of writes
1184                  * to CR4 sandwiched inside an IRQ flag save/restore.
1185                  *
1186                  * Note, this works with CR4.PCIDE=0 or 1.
1187                  */
1188                 invpcid_flush_all();
1189                 return;
1190         }
1191
1192         /*
1193          * Read-modify-write to CR4 - protect it from preemption and
1194          * from interrupts. (Use the raw variant because this code can
1195          * be called from deep inside debugging code.)
1196          */
1197         raw_local_irq_save(flags);
1198
1199         __native_tlb_flush_global(this_cpu_read(cpu_tlbstate.cr4));
1200
1201         raw_local_irq_restore(flags);
1202 }
1203
1204 /*
1205  * Flush the entire current user mapping
1206  */
1207 STATIC_NOPV void native_flush_tlb_local(void)
1208 {
1209         /*
1210          * Preemption or interrupts must be disabled to protect the access
1211          * to the per CPU variable and to prevent being preempted between
1212          * read_cr3() and write_cr3().
1213          */
1214         WARN_ON_ONCE(preemptible());
1215
1216         invalidate_user_asid(this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm_asid));
1217
1218         /* If current->mm == NULL then the read_cr3() "borrows" an mm */
1219         native_write_cr3(__native_read_cr3());
1220 }
1221
1222 void flush_tlb_local(void)
1223 {
1224         __flush_tlb_local();
1225 }
1226
1227 /*
1228  * Flush everything
1229  */
1230 void __flush_tlb_all(void)
1231 {
1232         /*
1233          * This is to catch users with enabled preemption and the PGE feature
1234          * and don't trigger the warning in __native_flush_tlb().
1235          */
1236         VM_WARN_ON_ONCE(preemptible());
1237
1238         if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_PGE)) {
1239                 __flush_tlb_global();
1240         } else {
1241                 /*
1242                  * !PGE -> !PCID (setup_pcid()), thus every flush is total.
1243                  */
1244                 flush_tlb_local();
1245         }
1246 }
1247 EXPORT_SYMBOL_GPL(__flush_tlb_all);
1248
1249 void arch_tlbbatch_flush(struct arch_tlbflush_unmap_batch *batch)
1250 {
1251         struct flush_tlb_info *info;
1252
1253         int cpu = get_cpu();
1254
1255         info = get_flush_tlb_info(NULL, 0, TLB_FLUSH_ALL, 0, false,
1256                                   TLB_GENERATION_INVALID);
1257         /*
1258          * flush_tlb_multi() is not optimized for the common case in which only
1259          * a local TLB flush is needed. Optimize this use-case by calling
1260          * flush_tlb_func_local() directly in this case.
1261          */
1262         if (cpumask_any_but(&batch->cpumask, cpu) < nr_cpu_ids) {
1263                 flush_tlb_multi(&batch->cpumask, info);
1264         } else if (cpumask_test_cpu(cpu, &batch->cpumask)) {
1265                 lockdep_assert_irqs_enabled();
1266                 local_irq_disable();
1267                 flush_tlb_func(info);
1268                 local_irq_enable();
1269         }
1270
1271         cpumask_clear(&batch->cpumask);
1272
1273         put_flush_tlb_info();
1274         put_cpu();
1275 }
1276
1277 /*
1278  * Blindly accessing user memory from NMI context can be dangerous
1279  * if we're in the middle of switching the current user task or
1280  * switching the loaded mm.  It can also be dangerous if we
1281  * interrupted some kernel code that was temporarily using a
1282  * different mm.
1283  */
1284 bool nmi_uaccess_okay(void)
1285 {
1286         struct mm_struct *loaded_mm = this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm);
1287         struct mm_struct *current_mm = current->mm;
1288
1289         VM_WARN_ON_ONCE(!loaded_mm);
1290
1291         /*
1292          * The condition we want to check is
1293          * current_mm->pgd == __va(read_cr3_pa()).  This may be slow, though,
1294          * if we're running in a VM with shadow paging, and nmi_uaccess_okay()
1295          * is supposed to be reasonably fast.
1296          *
1297          * Instead, we check the almost equivalent but somewhat conservative
1298          * condition below, and we rely on the fact that switch_mm_irqs_off()
1299          * sets loaded_mm to LOADED_MM_SWITCHING before writing to CR3.
1300          */
1301         if (loaded_mm != current_mm)
1302                 return false;
1303
1304         VM_WARN_ON_ONCE(current_mm->pgd != __va(read_cr3_pa()));
1305
1306         return true;
1307 }
1308
1309 static ssize_t tlbflush_read_file(struct file *file, char __user *user_buf,
1310                              size_t count, loff_t *ppos)
1311 {
1312         char buf[32];
1313         unsigned int len;
1314
1315         len = sprintf(buf, "%ld\n", tlb_single_page_flush_ceiling);
1316         return simple_read_from_buffer(user_buf, count, ppos, buf, len);
1317 }
1318
1319 static ssize_t tlbflush_write_file(struct file *file,
1320                  const char __user *user_buf, size_t count, loff_t *ppos)
1321 {
1322         char buf[32];
1323         ssize_t len;
1324         int ceiling;
1325
1326         len = min(count, sizeof(buf) - 1);
1327         if (copy_from_user(buf, user_buf, len))
1328                 return -EFAULT;
1329
1330         buf[len] = '\0';
1331         if (kstrtoint(buf, 0, &ceiling))
1332                 return -EINVAL;
1333
1334         if (ceiling < 0)
1335                 return -EINVAL;
1336
1337         tlb_single_page_flush_ceiling = ceiling;
1338         return count;
1339 }
1340
1341 static const struct file_operations fops_tlbflush = {
1342         .read = tlbflush_read_file,
1343         .write = tlbflush_write_file,
1344         .llseek = default_llseek,
1345 };
1346
1347 static int __init create_tlb_single_page_flush_ceiling(void)
1348 {
1349         debugfs_create_file("tlb_single_page_flush_ceiling", S_IRUSR | S_IWUSR,
1350                             arch_debugfs_dir, NULL, &fops_tlbflush);
1351         return 0;
1352 }
1353 late_initcall(create_tlb_single_page_flush_ceiling);