powerpc/64/signal: Balance return predictor stack in signal trampoline
authorNicholas Piggin <npiggin@gmail.com>
Mon, 11 May 2020 10:19:52 +0000 (20:19 +1000)
committerMichael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>
Wed, 15 Jul 2020 01:08:27 +0000 (11:08 +1000)
commit0138ba5783ae0dcc799ad401a1e8ac8333790df9
tree3e7ba7e2e19810a618adb8b003aa6c36d8c811fd
parentb648a5132ca3237a0f1ce5d871fff342b0efcf8a
powerpc/64/signal: Balance return predictor stack in signal trampoline

Returning from an interrupt or syscall to a signal handler currently
begins execution directly at the handler's entry point, with LR set to
the address of the sigreturn trampoline. When the signal handler
function returns, it runs the trampoline. It looks like this:

    # interrupt at user address xyz
    # kernel stuff... signal is raised
    rfid
    # void handler(int sig)
    addis 2,12,.TOC.-.LCF0@ha
    addi 2,2,.TOC.-.LCF0@l
    mflr 0
    std 0,16(1)
    stdu 1,-96(1)
    # handler stuff
    ld 0,16(1)
    mtlr 0
    blr
    # __kernel_sigtramp_rt64
    addi    r1,r1,__SIGNAL_FRAMESIZE
    li      r0,__NR_rt_sigreturn
    sc
    # kernel executes rt_sigreturn
    rfid
    # back to user address xyz

Note the blr with no matching bl. This can corrupt the return
predictor.

Solve this by instead resuming execution at the signal trampoline
which then calls the signal handler. qtrace-tools link_stack checker
confirms the entire user/kernel/vdso cycle is balanced after this
patch, whereas it's not upstream.

Alan confirms the dwarf unwind info still looks good. gdb still
recognises the signal frame and can step into parent frames if it
break inside a signal handler.

Performance is pretty noisy, not a very significant change on a POWER9
here, but branch misses are consistently a lot lower on a
microbenchmark:

 Performance counter stats for './signal':

       13,085.72 msec task-clock                #    1.000 CPUs utilized
  45,024,760,101      cycles                    #    3.441 GHz
  65,102,895,542      instructions              #    1.45  insn per cycle
  11,271,673,787      branches                  #  861.372 M/sec
      59,468,979      branch-misses             #    0.53% of all branches

       12,989.09 msec task-clock                #    1.000 CPUs utilized
  44,692,719,559      cycles                    #    3.441 GHz
  65,109,984,964      instructions              #    1.46  insn per cycle
  11,282,136,057      branches                  #  868.585 M/sec
      39,786,942      branch-misses             #    0.35% of all branches

Signed-off-by: Nicholas Piggin <npiggin@gmail.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>
Link: https://lore.kernel.org/r/20200511101952.1463138-1-npiggin@gmail.com
arch/powerpc/include/asm/ppc-opcode.h
arch/powerpc/kernel/signal_64.c
arch/powerpc/kernel/vdso64/sigtramp.S