Merge tag 'gfs2-for-5.12' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/gfs2/linux...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / mmu_gather.c
1 #include <linux/gfp.h>
2 #include <linux/highmem.h>
3 #include <linux/kernel.h>
4 #include <linux/mmdebug.h>
5 #include <linux/mm_types.h>
6 #include <linux/pagemap.h>
7 #include <linux/rcupdate.h>
8 #include <linux/smp.h>
9 #include <linux/swap.h>
10
11 #include <asm/pgalloc.h>
12 #include <asm/tlb.h>
13
14 #ifndef CONFIG_MMU_GATHER_NO_GATHER
15
16 static bool tlb_next_batch(struct mmu_gather *tlb)
17 {
18         struct mmu_gather_batch *batch;
19
20         batch = tlb->active;
21         if (batch->next) {
22                 tlb->active = batch->next;
23                 return true;
24         }
25
26         if (tlb->batch_count == MAX_GATHER_BATCH_COUNT)
27                 return false;
28
29         batch = (void *)__get_free_pages(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN, 0);
30         if (!batch)
31                 return false;
32
33         tlb->batch_count++;
34         batch->next = NULL;
35         batch->nr   = 0;
36         batch->max  = MAX_GATHER_BATCH;
37
38         tlb->active->next = batch;
39         tlb->active = batch;
40
41         return true;
42 }
43
44 static void tlb_batch_pages_flush(struct mmu_gather *tlb)
45 {
46         struct mmu_gather_batch *batch;
47
48         for (batch = &tlb->local; batch && batch->nr; batch = batch->next) {
49                 free_pages_and_swap_cache(batch->pages, batch->nr);
50                 batch->nr = 0;
51         }
52         tlb->active = &tlb->local;
53 }
54
55 static void tlb_batch_list_free(struct mmu_gather *tlb)
56 {
57         struct mmu_gather_batch *batch, *next;
58
59         for (batch = tlb->local.next; batch; batch = next) {
60                 next = batch->next;
61                 free_pages((unsigned long)batch, 0);
62         }
63         tlb->local.next = NULL;
64 }
65
66 bool __tlb_remove_page_size(struct mmu_gather *tlb, struct page *page, int page_size)
67 {
68         struct mmu_gather_batch *batch;
69
70         VM_BUG_ON(!tlb->end);
71
72 #ifdef CONFIG_MMU_GATHER_PAGE_SIZE
73         VM_WARN_ON(tlb->page_size != page_size);
74 #endif
75
76         batch = tlb->active;
77         /*
78          * Add the page and check if we are full. If so
79          * force a flush.
80          */
81         batch->pages[batch->nr++] = page;
82         if (batch->nr == batch->max) {
83                 if (!tlb_next_batch(tlb))
84                         return true;
85                 batch = tlb->active;
86         }
87         VM_BUG_ON_PAGE(batch->nr > batch->max, page);
88
89         return false;
90 }
91
92 #endif /* MMU_GATHER_NO_GATHER */
93
94 #ifdef CONFIG_MMU_GATHER_TABLE_FREE
95
96 static void __tlb_remove_table_free(struct mmu_table_batch *batch)
97 {
98         int i;
99
100         for (i = 0; i < batch->nr; i++)
101                 __tlb_remove_table(batch->tables[i]);
102
103         free_page((unsigned long)batch);
104 }
105
106 #ifdef CONFIG_MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE
107
108 /*
109  * Semi RCU freeing of the page directories.
110  *
111  * This is needed by some architectures to implement software pagetable walkers.
112  *
113  * gup_fast() and other software pagetable walkers do a lockless page-table
114  * walk and therefore needs some synchronization with the freeing of the page
115  * directories. The chosen means to accomplish that is by disabling IRQs over
116  * the walk.
117  *
118  * Architectures that use IPIs to flush TLBs will then automagically DTRT,
119  * since we unlink the page, flush TLBs, free the page. Since the disabling of
120  * IRQs delays the completion of the TLB flush we can never observe an already
121  * freed page.
122  *
123  * Architectures that do not have this (PPC) need to delay the freeing by some
124  * other means, this is that means.
125  *
126  * What we do is batch the freed directory pages (tables) and RCU free them.
127  * We use the sched RCU variant, as that guarantees that IRQ/preempt disabling
128  * holds off grace periods.
129  *
130  * However, in order to batch these pages we need to allocate storage, this
131  * allocation is deep inside the MM code and can thus easily fail on memory
132  * pressure. To guarantee progress we fall back to single table freeing, see
133  * the implementation of tlb_remove_table_one().
134  *
135  */
136
137 static void tlb_remove_table_smp_sync(void *arg)
138 {
139         /* Simply deliver the interrupt */
140 }
141
142 static void tlb_remove_table_sync_one(void)
143 {
144         /*
145          * This isn't an RCU grace period and hence the page-tables cannot be
146          * assumed to be actually RCU-freed.
147          *
148          * It is however sufficient for software page-table walkers that rely on
149          * IRQ disabling.
150          */
151         smp_call_function(tlb_remove_table_smp_sync, NULL, 1);
152 }
153
154 static void tlb_remove_table_rcu(struct rcu_head *head)
155 {
156         __tlb_remove_table_free(container_of(head, struct mmu_table_batch, rcu));
157 }
158
159 static void tlb_remove_table_free(struct mmu_table_batch *batch)
160 {
161         call_rcu(&batch->rcu, tlb_remove_table_rcu);
162 }
163
164 #else /* !CONFIG_MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE */
165
166 static void tlb_remove_table_sync_one(void) { }
167
168 static void tlb_remove_table_free(struct mmu_table_batch *batch)
169 {
170         __tlb_remove_table_free(batch);
171 }
172
173 #endif /* CONFIG_MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE */
174
175 /*
176  * If we want tlb_remove_table() to imply TLB invalidates.
177  */
178 static inline void tlb_table_invalidate(struct mmu_gather *tlb)
179 {
180         if (tlb_needs_table_invalidate()) {
181                 /*
182                  * Invalidate page-table caches used by hardware walkers. Then
183                  * we still need to RCU-sched wait while freeing the pages
184                  * because software walkers can still be in-flight.
185                  */
186                 tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);
187         }
188 }
189
190 static void tlb_remove_table_one(void *table)
191 {
192         tlb_remove_table_sync_one();
193         __tlb_remove_table(table);
194 }
195
196 static void tlb_table_flush(struct mmu_gather *tlb)
197 {
198         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
199
200         if (*batch) {
201                 tlb_table_invalidate(tlb);
202                 tlb_remove_table_free(*batch);
203                 *batch = NULL;
204         }
205 }
206
207 void tlb_remove_table(struct mmu_gather *tlb, void *table)
208 {
209         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
210
211         if (*batch == NULL) {
212                 *batch = (struct mmu_table_batch *)__get_free_page(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
213                 if (*batch == NULL) {
214                         tlb_table_invalidate(tlb);
215                         tlb_remove_table_one(table);
216                         return;
217                 }
218                 (*batch)->nr = 0;
219         }
220
221         (*batch)->tables[(*batch)->nr++] = table;
222         if ((*batch)->nr == MAX_TABLE_BATCH)
223                 tlb_table_flush(tlb);
224 }
225
226 static inline void tlb_table_init(struct mmu_gather *tlb)
227 {
228         tlb->batch = NULL;
229 }
230
231 #else /* !CONFIG_MMU_GATHER_TABLE_FREE */
232
233 static inline void tlb_table_flush(struct mmu_gather *tlb) { }
234 static inline void tlb_table_init(struct mmu_gather *tlb) { }
235
236 #endif /* CONFIG_MMU_GATHER_TABLE_FREE */
237
238 static void tlb_flush_mmu_free(struct mmu_gather *tlb)
239 {
240         tlb_table_flush(tlb);
241 #ifndef CONFIG_MMU_GATHER_NO_GATHER
242         tlb_batch_pages_flush(tlb);
243 #endif
244 }
245
246 void tlb_flush_mmu(struct mmu_gather *tlb)
247 {
248         tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);
249         tlb_flush_mmu_free(tlb);
250 }
251
252 /**
253  * tlb_gather_mmu - initialize an mmu_gather structure for page-table tear-down
254  * @tlb: the mmu_gather structure to initialize
255  * @mm: the mm_struct of the target address space
256  * @fullmm: @mm is without users and we're going to destroy the full address
257  *          space (exit/execve)
258  *
259  * Called to initialize an (on-stack) mmu_gather structure for page-table
260  * tear-down from @mm.
261  */
262 static void __tlb_gather_mmu(struct mmu_gather *tlb, struct mm_struct *mm,
263                              bool fullmm)
264 {
265         tlb->mm = mm;
266         tlb->fullmm = fullmm;
267
268 #ifndef CONFIG_MMU_GATHER_NO_GATHER
269         tlb->need_flush_all = 0;
270         tlb->local.next = NULL;
271         tlb->local.nr   = 0;
272         tlb->local.max  = ARRAY_SIZE(tlb->__pages);
273         tlb->active     = &tlb->local;
274         tlb->batch_count = 0;
275 #endif
276
277         tlb_table_init(tlb);
278 #ifdef CONFIG_MMU_GATHER_PAGE_SIZE
279         tlb->page_size = 0;
280 #endif
281
282         __tlb_reset_range(tlb);
283         inc_tlb_flush_pending(tlb->mm);
284 }
285
286 void tlb_gather_mmu(struct mmu_gather *tlb, struct mm_struct *mm)
287 {
288         __tlb_gather_mmu(tlb, mm, false);
289 }
290
291 void tlb_gather_mmu_fullmm(struct mmu_gather *tlb, struct mm_struct *mm)
292 {
293         __tlb_gather_mmu(tlb, mm, true);
294 }
295
296 /**
297  * tlb_finish_mmu - finish an mmu_gather structure
298  * @tlb: the mmu_gather structure to finish
299  *
300  * Called at the end of the shootdown operation to free up any resources that
301  * were required.
302  */
303 void tlb_finish_mmu(struct mmu_gather *tlb)
304 {
305         /*
306          * If there are parallel threads are doing PTE changes on same range
307          * under non-exclusive lock (e.g., mmap_lock read-side) but defer TLB
308          * flush by batching, one thread may end up seeing inconsistent PTEs
309          * and result in having stale TLB entries.  So flush TLB forcefully
310          * if we detect parallel PTE batching threads.
311          *
312          * However, some syscalls, e.g. munmap(), may free page tables, this
313          * needs force flush everything in the given range. Otherwise this
314          * may result in having stale TLB entries for some architectures,
315          * e.g. aarch64, that could specify flush what level TLB.
316          */
317         if (mm_tlb_flush_nested(tlb->mm)) {
318                 /*
319                  * The aarch64 yields better performance with fullmm by
320                  * avoiding multiple CPUs spamming TLBI messages at the
321                  * same time.
322                  *
323                  * On x86 non-fullmm doesn't yield significant difference
324                  * against fullmm.
325                  */
326                 tlb->fullmm = 1;
327                 __tlb_reset_range(tlb);
328                 tlb->freed_tables = 1;
329         }
330
331         tlb_flush_mmu(tlb);
332
333 #ifndef CONFIG_MMU_GATHER_NO_GATHER
334         tlb_batch_list_free(tlb);
335 #endif
336         dec_tlb_flush_pending(tlb->mm);
337 }