]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blobdiff - arch/arm64/mm/context.c
Merge remote-tracking branch 'ext4/dev'
[karo-tx-linux.git] / arch / arm64 / mm / context.c
index d70ff14dbdbdd33ef4ed65b75caa4fa575c6497b..f636a2639f031dd03d0b5058ccf378721d67dbf4 100644 (file)
  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  */
 
-#include <linux/init.h>
+#include <linux/bitops.h>
 #include <linux/sched.h>
+#include <linux/slab.h>
 #include <linux/mm.h>
-#include <linux/smp.h>
-#include <linux/percpu.h>
 
+#include <asm/cpufeature.h>
 #include <asm/mmu_context.h>
 #include <asm/tlbflush.h>
-#include <asm/cachetype.h>
 
-#define asid_bits(reg) \
-       (((read_cpuid(ID_AA64MMFR0_EL1) & 0xf0) >> 2) + 8)
+static u32 asid_bits;
+static DEFINE_RAW_SPINLOCK(cpu_asid_lock);
 
-#define ASID_FIRST_VERSION     (1 << MAX_ASID_BITS)
+static atomic64_t asid_generation;
+static unsigned long *asid_map;
 
-static DEFINE_RAW_SPINLOCK(cpu_asid_lock);
-unsigned int cpu_last_asid = ASID_FIRST_VERSION;
+static DEFINE_PER_CPU(atomic64_t, active_asids);
+static DEFINE_PER_CPU(u64, reserved_asids);
+static cpumask_t tlb_flush_pending;
 
-/*
- * We fork()ed a process, and we need a new context for the child to run in.
- */
-void __init_new_context(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm)
-{
-       mm->context.id = 0;
-       raw_spin_lock_init(&mm->context.id_lock);
-}
+#define ASID_MASK              (~GENMASK(asid_bits - 1, 0))
+#define ASID_FIRST_VERSION     (1UL << asid_bits)
+#define NUM_USER_ASIDS         ASID_FIRST_VERSION
 
-static void flush_context(void)
+static void flush_context(unsigned int cpu)
 {
-       /* set the reserved TTBR0 before flushing the TLB */
-       cpu_set_reserved_ttbr0();
-       flush_tlb_all();
-       if (icache_is_aivivt())
-               __flush_icache_all();
-}
+       int i;
+       u64 asid;
 
-static void set_mm_context(struct mm_struct *mm, unsigned int asid)
-{
-       unsigned long flags;
+       /* Update the list of reserved ASIDs and the ASID bitmap. */
+       bitmap_clear(asid_map, 0, NUM_USER_ASIDS);
 
        /*
-        * Locking needed for multi-threaded applications where the same
-        * mm->context.id could be set from different CPUs during the
-        * broadcast. This function is also called via IPI so the
-        * mm->context.id_lock has to be IRQ-safe.
+        * Ensure the generation bump is observed before we xchg the
+        * active_asids.
         */
-       raw_spin_lock_irqsave(&mm->context.id_lock, flags);
-       if (likely((mm->context.id ^ cpu_last_asid) >> MAX_ASID_BITS)) {
+       smp_wmb();
+
+       for_each_possible_cpu(i) {
+               asid = atomic64_xchg_relaxed(&per_cpu(active_asids, i), 0);
                /*
-                * Old version of ASID found. Set the new one and reset
-                * mm_cpumask(mm).
+                * If this CPU has already been through a
+                * rollover, but hasn't run another task in
+                * the meantime, we must preserve its reserved
+                * ASID, as this is the only trace we have of
+                * the process it is still running.
                 */
-               mm->context.id = asid;
-               cpumask_clear(mm_cpumask(mm));
+               if (asid == 0)
+                       asid = per_cpu(reserved_asids, i);
+               __set_bit(asid & ~ASID_MASK, asid_map);
+               per_cpu(reserved_asids, i) = asid;
        }
-       raw_spin_unlock_irqrestore(&mm->context.id_lock, flags);
 
-       /*
-        * Set the mm_cpumask(mm) bit for the current CPU.
-        */
-       cpumask_set_cpu(smp_processor_id(), mm_cpumask(mm));
+       /* Queue a TLB invalidate and flush the I-cache if necessary. */
+       cpumask_setall(&tlb_flush_pending);
+
+       if (icache_is_aivivt())
+               __flush_icache_all();
 }
 
-/*
- * Reset the ASID on the current CPU. This function call is broadcast from the
- * CPU handling the ASID rollover and holding cpu_asid_lock.
- */
-static void reset_context(void *info)
+static int is_reserved_asid(u64 asid)
+{
+       int cpu;
+       for_each_possible_cpu(cpu)
+               if (per_cpu(reserved_asids, cpu) == asid)
+                       return 1;
+       return 0;
+}
+
+static u64 new_context(struct mm_struct *mm, unsigned int cpu)
 {
-       unsigned int asid;
-       unsigned int cpu = smp_processor_id();
-       struct mm_struct *mm = current->active_mm;
+       static u32 cur_idx = 1;
+       u64 asid = atomic64_read(&mm->context.id);
+       u64 generation = atomic64_read(&asid_generation);
+
+       if (asid != 0) {
+               /*
+                * If our current ASID was active during a rollover, we
+                * can continue to use it and this was just a false alarm.
+                */
+               if (is_reserved_asid(asid))
+                       return generation | (asid & ~ASID_MASK);
+
+               /*
+                * We had a valid ASID in a previous life, so try to re-use
+                * it if possible.
+                */
+               asid &= ~ASID_MASK;
+               if (!__test_and_set_bit(asid, asid_map))
+                       goto bump_gen;
+       }
 
        /*
-        * current->active_mm could be init_mm for the idle thread immediately
-        * after secondary CPU boot or hotplug. TTBR0_EL1 is already set to
-        * the reserved value, so no need to reset any context.
+        * Allocate a free ASID. If we can't find one, take a note of the
+        * currently active ASIDs and mark the TLBs as requiring flushes.
+        * We always count from ASID #1, as we use ASID #0 when setting a
+        * reserved TTBR0 for the init_mm.
         */
-       if (mm == &init_mm)
-               return;
+       asid = find_next_zero_bit(asid_map, NUM_USER_ASIDS, cur_idx);
+       if (asid != NUM_USER_ASIDS)
+               goto set_asid;
 
-       smp_rmb();
-       asid = cpu_last_asid + cpu;
+       /* We're out of ASIDs, so increment the global generation count */
+       generation = atomic64_add_return_relaxed(ASID_FIRST_VERSION,
+                                                &asid_generation);
+       flush_context(cpu);
 
-       flush_context();
-       set_mm_context(mm, asid);
+       /* We have at least 1 ASID per CPU, so this will always succeed */
+       asid = find_next_zero_bit(asid_map, NUM_USER_ASIDS, 1);
 
-       /* set the new ASID */
-       cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
+set_asid:
+       __set_bit(asid, asid_map);
+       cur_idx = asid;
+
+bump_gen:
+       asid |= generation;
+       return asid;
 }
 
-void __new_context(struct mm_struct *mm)
+void check_and_switch_context(struct mm_struct *mm, unsigned int cpu)
 {
-       unsigned int asid;
-       unsigned int bits = asid_bits();
+       unsigned long flags;
+       u64 asid;
+
+       asid = atomic64_read(&mm->context.id);
 
-       raw_spin_lock(&cpu_asid_lock);
        /*
-        * Check the ASID again, in case the change was broadcast from another
-        * CPU before we acquired the lock.
+        * The memory ordering here is subtle. We rely on the control
+        * dependency between the generation read and the update of
+        * active_asids to ensure that we are synchronised with a
+        * parallel rollover (i.e. this pairs with the smp_wmb() in
+        * flush_context).
         */
-       if (!unlikely((mm->context.id ^ cpu_last_asid) >> MAX_ASID_BITS)) {
-               cpumask_set_cpu(smp_processor_id(), mm_cpumask(mm));
-               raw_spin_unlock(&cpu_asid_lock);
-               return;
+       if (!((asid ^ atomic64_read(&asid_generation)) >> asid_bits)
+           && atomic64_xchg_relaxed(&per_cpu(active_asids, cpu), asid))
+               goto switch_mm_fastpath;
+
+       raw_spin_lock_irqsave(&cpu_asid_lock, flags);
+       /* Check that our ASID belongs to the current generation. */
+       asid = atomic64_read(&mm->context.id);
+       if ((asid ^ atomic64_read(&asid_generation)) >> asid_bits) {
+               asid = new_context(mm, cpu);
+               atomic64_set(&mm->context.id, asid);
        }
-       /*
-        * At this point, it is guaranteed that the current mm (with an old
-        * ASID) isn't active on any other CPU since the ASIDs are changed
-        * simultaneously via IPI.
-        */
-       asid = ++cpu_last_asid;
 
-       /*
-        * If we've used up all our ASIDs, we need to start a new version and
-        * flush the TLB.
-        */
-       if (unlikely((asid & ((1 << bits) - 1)) == 0)) {
-               /* increment the ASID version */
-               cpu_last_asid += (1 << MAX_ASID_BITS) - (1 << bits);
-               if (cpu_last_asid == 0)
-                       cpu_last_asid = ASID_FIRST_VERSION;
-               asid = cpu_last_asid + smp_processor_id();
-               flush_context();
-               smp_wmb();
-               smp_call_function(reset_context, NULL, 1);
-               cpu_last_asid += NR_CPUS - 1;
+       if (cpumask_test_and_clear_cpu(cpu, &tlb_flush_pending))
+               local_flush_tlb_all();
+
+       atomic64_set(&per_cpu(active_asids, cpu), asid);
+       raw_spin_unlock_irqrestore(&cpu_asid_lock, flags);
+
+switch_mm_fastpath:
+       cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
+}
+
+static int asids_init(void)
+{
+       int fld = cpuid_feature_extract_field(read_cpuid(ID_AA64MMFR0_EL1), 4);
+
+       switch (fld) {
+       default:
+               pr_warn("Unknown ASID size (%d); assuming 8-bit\n", fld);
+               /* Fallthrough */
+       case 0:
+               asid_bits = 8;
+               break;
+       case 2:
+               asid_bits = 16;
        }
 
-       set_mm_context(mm, asid);
-       raw_spin_unlock(&cpu_asid_lock);
+       /* If we end up with more CPUs than ASIDs, expect things to crash */
+       WARN_ON(NUM_USER_ASIDS < num_possible_cpus());
+       atomic64_set(&asid_generation, ASID_FIRST_VERSION);
+       asid_map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(NUM_USER_ASIDS) * sizeof(*asid_map),
+                          GFP_KERNEL);
+       if (!asid_map)
+               panic("Failed to allocate bitmap for %lu ASIDs\n",
+                     NUM_USER_ASIDS);
+
+       pr_info("ASID allocator initialised with %lu entries\n", NUM_USER_ASIDS);
+       return 0;
 }
+early_initcall(asids_init);