include/asm-generic/tlb.h

   1 /* include/asm-generic/tlb.h
   2  *
   3  *      Generic TLB shootdown code
   4  *
   5  * Copyright 2001 Red Hat, Inc.
   6  * Based on code from mm/memory.c Copyright Linus Torvalds and others.
   7  *
   8  * Copyright 2011 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
   9  *
  10  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  11  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  12  * as published by the Free Software Foundation; either version
  13  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
  14  */
  15 #ifndef _ASM_GENERIC__TLB_H
  16 #define _ASM_GENERIC__TLB_H
  17
  18 #include <linux/mmu_notifier.h>
  19 #include <linux/swap.h>
  20 #include <asm/pgalloc.h>
  21 #include <asm/tlbflush.h>
  22
  23 #ifdef CONFIG_HAVE_RCU_TABLE_FREE
  24 /*
  25  * Semi RCU freeing of the page directories.
  26  *
  27  * This is needed by some architectures to implement software pagetable walkers.
  28  *
  29  * gup_fast() and other software pagetable walkers do a lockless page-table
  30  * walk and therefore needs some synchronization with the freeing of the page
  31  * directories. The chosen means to accomplish that is by disabling IRQs over
  32  * the walk.
  33  *
  34  * Architectures that use IPIs to flush TLBs will then automagically DTRT,
  35  * since we unlink the page, flush TLBs, free the page. Since the disabling of
  36  * IRQs delays the completion of the TLB flush we can never observe an already
  37  * freed page.
  38  *
  39  * Architectures that do not have this (PPC) need to delay the freeing by some
  40  * other means, this is that means.
  41  *
  42  * What we do is batch the freed directory pages (tables) and RCU free them.
  43  * We use the sched RCU variant, as that guarantees that IRQ/preempt disabling
  44  * holds off grace periods.
  45  *
  46  * However, in order to batch these pages we need to allocate storage, this
  47  * allocation is deep inside the MM code and can thus easily fail on memory
  48  * pressure. To guarantee progress we fall back to single table freeing, see
  49  * the implementation of tlb_remove_table_one().
  50  *
  51  */
  52 struct mmu_table_batch {
  53         struct rcu_head         rcu;
  54         unsigned int            nr;
  55         void                    *tables[0];
  56 };
  57
  58 #define MAX_TABLE_BATCH         \
  59         ((PAGE_SIZE - sizeof(struct mmu_table_batch)) / sizeof(void *))
  60
  61 extern void tlb_table_flush(struct mmu_gather *tlb);
  62 extern void tlb_remove_table(struct mmu_gather *tlb, void *table);
  63
  64 #endif
  65
  66 /*
  67  * If we can't allocate a page to make a big batch of page pointers
  68  * to work on, then just handle a few from the on-stack structure.
  69  */
  70 #define MMU_GATHER_BUNDLE       8
  71
  72 struct mmu_gather_batch {
  73         struct mmu_gather_batch *next;
  74         unsigned int            nr;
  75         unsigned int            max;
  76         struct page             *pages[0];
  77 };
  78
  79 #define MAX_GATHER_BATCH        \
  80         ((PAGE_SIZE - sizeof(struct mmu_gather_batch)) / sizeof(void *))
  81
  82 /*
  83  * Limit the maximum number of mmu_gather batches to reduce a risk of soft
  84  * lockups for non-preemptible kernels on huge machines when a lot of memory
  85  * is zapped during unmapping.
  86  * 10K pages freed at once should be safe even without a preemption point.
  87  */
  88 #define MAX_GATHER_BATCH_COUNT  (10000UL/MAX_GATHER_BATCH)
  89
  90 /* struct mmu_gather is an opaque type used by the mm code for passing around
  91  * any data needed by arch specific code for tlb_remove_page.
  92  */
  93 struct mmu_gather {
  94         struct mm_struct        *mm;
  95 #ifdef CONFIG_HAVE_RCU_TABLE_FREE
  96         struct mmu_table_batch  *batch;
  97 #endif
  98         unsigned long           start;
  99         unsigned long           end;
 100         /* we are in the middle of an operation to clear
 101          * a full mm and can make some optimizations */
 102         unsigned int            fullmm : 1,
 103         /* we have performed an operation which
 104          * requires a complete flush of the tlb */
 105                                 need_flush_all : 1;
 106
 107         struct mmu_gather_batch *active;
 108         struct mmu_gather_batch local;
 109         struct page             *__pages[MMU_GATHER_BUNDLE];
 110         unsigned int            batch_count;
 111         int page_size;
 112 };
 113
 114 #define HAVE_GENERIC_MMU_GATHER
 115
 116 void arch_tlb_gather_mmu(struct mmu_gather *tlb,
 117         struct mm_struct *mm, unsigned long start, unsigned long end);
 118 void tlb_flush_mmu(struct mmu_gather *tlb);
 119 void arch_tlb_finish_mmu(struct mmu_gather *tlb,
 120                          unsigned long start, unsigned long end, bool force);
 121 void tlb_flush_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, unsigned long address,
 122                          unsigned long size);
 123 extern bool __tlb_remove_page_size(struct mmu_gather *tlb, struct page *page,
 124                                    int page_size);
 125
 126 static inline void __tlb_adjust_range(struct mmu_gather *tlb,
 127                                       unsigned long address,
 128                                       unsigned int range_size)
 129 {
 130         tlb->start = min(tlb->start, address);
 131         tlb->end = max(tlb->end, address + range_size);
 132 }
 133
 134 static inline void __tlb_reset_range(struct mmu_gather *tlb)
 135 {
 136         if (tlb->fullmm) {
 137                 tlb->start = tlb->end = ~0;
 138         } else {
 139                 tlb->start = TASK_SIZE;
 140                 tlb->end = 0;
 141         }
 142 }
 143
 144 static inline void tlb_flush_mmu_tlbonly(struct mmu_gather *tlb)
 145 {
 146         if (!tlb->end)
 147                 return;
 148
 149         tlb_flush(tlb);
 150         mmu_notifier_invalidate_range(tlb->mm, tlb->start, tlb->end);
 151         __tlb_reset_range(tlb);
 152 }
 153
 154 static inline void tlb_remove_page_size(struct mmu_gather *tlb,
 155                                         struct page *page, int page_size)
 156 {
 157         if (__tlb_remove_page_size(tlb, page, page_size))
 158                 tlb_flush_mmu(tlb);
 159 }
 160
 161 static inline bool __tlb_remove_page(struct mmu_gather *tlb, struct page *page)
 162 {
 163         return __tlb_remove_page_size(tlb, page, PAGE_SIZE);
 164 }
 165
 166 /* tlb_remove_page
 167  *      Similar to __tlb_remove_page but will call tlb_flush_mmu() itself when
 168  *      required.
 169  */
 170 static inline void tlb_remove_page(struct mmu_gather *tlb, struct page *page)
 171 {
 172         return tlb_remove_page_size(tlb, page, PAGE_SIZE);
 173 }
 174
 175 #ifndef tlb_remove_check_page_size_change
 176 #define tlb_remove_check_page_size_change tlb_remove_check_page_size_change
 177 static inline void tlb_remove_check_page_size_change(struct mmu_gather *tlb,
 178                                                      unsigned int page_size)
 179 {
 180         /*
 181          * We don't care about page size change, just update
 182          * mmu_gather page size here so that debug checks
 183          * doesn't throw false warning.
 184          */
 185 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 186         tlb->page_size = page_size;
 187 #endif
 188 }
 189 #endif
 190
 191 /*
 192  * In the case of tlb vma handling, we can optimise these away in the
 193  * case where we're doing a full MM flush.  When we're doing a munmap,
 194  * the vmas are adjusted to only cover the region to be torn down.
 195  */
 196 #ifndef tlb_start_vma
 197 #define tlb_start_vma(tlb, vma) do { } while (0)
 198 #endif
 199
 200 #define __tlb_end_vma(tlb, vma)                                 \
 201         do {                                                    \
 202                 if (!tlb->fullmm)                               \
 203                         tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);             \
 204         } while (0)
 205
 206 #ifndef tlb_end_vma
 207 #define tlb_end_vma     __tlb_end_vma
 208 #endif
 209
 210 #ifndef __tlb_remove_tlb_entry
 211 #define __tlb_remove_tlb_entry(tlb, ptep, address) do { } while (0)
 212 #endif
 213
 214 /**
 215  * tlb_remove_tlb_entry - remember a pte unmapping for later tlb invalidation.
 216  *
 217  * Record the fact that pte's were really unmapped by updating the range,
 218  * so we can later optimise away the tlb invalidate.   This helps when
 219  * userspace is unmapping already-unmapped pages, which happens quite a lot.
 220  */
 221 #define tlb_remove_tlb_entry(tlb, ptep, address)                \
 222         do {                                                    \
 223                 __tlb_adjust_range(tlb, address, PAGE_SIZE);    \
 224                 __tlb_remove_tlb_entry(tlb, ptep, address);     \
 225         } while (0)
 226
 227 #define tlb_remove_huge_tlb_entry(h, tlb, ptep, address)             \
 228         do {                                                         \
 229                 __tlb_adjust_range(tlb, address, huge_page_size(h)); \
 230                 __tlb_remove_tlb_entry(tlb, ptep, address);          \
 231         } while (0)
 232
 233 /**
 234  * tlb_remove_pmd_tlb_entry - remember a pmd mapping for later tlb invalidation
 235  * This is a nop so far, because only x86 needs it.
 236  */
 237 #ifndef __tlb_remove_pmd_tlb_entry
 238 #define __tlb_remove_pmd_tlb_entry(tlb, pmdp, address) do {} while (0)
 239 #endif
 240
 241 #define tlb_remove_pmd_tlb_entry(tlb, pmdp, address)                    \
 242         do {                                                            \
 243                 __tlb_adjust_range(tlb, address, HPAGE_PMD_SIZE);       \
 244                 __tlb_remove_pmd_tlb_entry(tlb, pmdp, address);         \
 245         } while (0)
 246
 247 /**
 248  * tlb_remove_pud_tlb_entry - remember a pud mapping for later tlb
 249  * invalidation. This is a nop so far, because only x86 needs it.
 250  */
 251 #ifndef __tlb_remove_pud_tlb_entry
 252 #define __tlb_remove_pud_tlb_entry(tlb, pudp, address) do {} while (0)
 253 #endif
 254
 255 #define tlb_remove_pud_tlb_entry(tlb, pudp, address)                    \
 256         do {                                                            \
 257                 __tlb_adjust_range(tlb, address, HPAGE_PUD_SIZE);       \
 258                 __tlb_remove_pud_tlb_entry(tlb, pudp, address);         \
 259         } while (0)
 260
 261 /*
 262  * For things like page tables caches (ie caching addresses "inside" the
 263  * page tables, like x86 does), for legacy reasons, flushing an
 264  * individual page had better flush the page table caches behind it. This
 265  * is definitely how x86 works, for example. And if you have an
 266  * architected non-legacy page table cache (which I'm not aware of
 267  * anybody actually doing), you're going to have some architecturally
 268  * explicit flushing for that, likely *separate* from a regular TLB entry
 269  * flush, and thus you'd need more than just some range expansion..
 270  *
 271  * So if we ever find an architecture
 272  * that would want something that odd, I think it is up to that
 273  * architecture to do its own odd thing, not cause pain for others
 274  * http://lkml.kernel.org/r/CA+55aFzBggoXtNXQeng5d_mRoDnaMBE5Y+URs+PHR67nUpMtaw@mail.gmail.com
 275  *
 276  * For now w.r.t page table cache, mark the range_size as PAGE_SIZE
 277  */
 278
 279 #ifndef pte_free_tlb
 280 #define pte_free_tlb(tlb, ptep, address)                        \
 281         do {                                                    \
 282                 __tlb_adjust_range(tlb, address, PAGE_SIZE);    \
 283                 __pte_free_tlb(tlb, ptep, address);             \
 284         } while (0)
 285 #endif
 286
 287 #ifndef pmd_free_tlb
 288 #define pmd_free_tlb(tlb, pmdp, address)                        \
 289         do {                                                    \
 290                 __tlb_adjust_range(tlb, address, PAGE_SIZE);            \
 291                 __pmd_free_tlb(tlb, pmdp, address);             \
 292         } while (0)
 293 #endif
 294
 295 #ifndef __ARCH_HAS_4LEVEL_HACK
 296 #ifndef pud_free_tlb
 297 #define pud_free_tlb(tlb, pudp, address)                        \
 298         do {                                                    \
 299                 __tlb_adjust_range(tlb, address, PAGE_SIZE);    \
 300                 __pud_free_tlb(tlb, pudp, address);             \
 301         } while (0)
 302 #endif
 303 #endif
 304
 305 #ifndef __ARCH_HAS_5LEVEL_HACK
 306 #ifndef p4d_free_tlb
 307 #define p4d_free_tlb(tlb, pudp, address)                        \
 308         do {                                                    \
 309                 __tlb_adjust_range(tlb, address, PAGE_SIZE);            \
 310                 __p4d_free_tlb(tlb, pudp, address);             \
 311         } while (0)
 312 #endif
 313 #endif
 314
 315 #define tlb_migrate_finish(mm) do {} while (0)
 316
 317 #endif /* _ASM_GENERIC__TLB_H */