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 extern bool __tlb_remove_page_size(struct mmu_gather *tlb, struct page *page,
 122                                    int page_size);
 123
 124 static inline void __tlb_adjust_range(struct mmu_gather *tlb,
 125                                       unsigned long address,
 126                                       unsigned int range_size)
 127 {
 128         tlb->start = min(tlb->start, address);
 129         tlb->end = max(tlb->end, address + range_size);
 130 }
 131
 132 static inline void __tlb_reset_range(struct mmu_gather *tlb)
 133 {
 134         if (tlb->fullmm) {
 135                 tlb->start = tlb->end = ~0;
 136         } else {
 137                 tlb->start = TASK_SIZE;
 138                 tlb->end = 0;
 139         }
 140 }
 141
 142 static inline void tlb_flush_mmu_tlbonly(struct mmu_gather *tlb)
 143 {
 144         if (!tlb->end)
 145                 return;
 146
 147         tlb_flush(tlb);
 148         mmu_notifier_invalidate_range(tlb->mm, tlb->start, tlb->end);
 149         __tlb_reset_range(tlb);
 150 }
 151
 152 static inline void tlb_remove_page_size(struct mmu_gather *tlb,
 153                                         struct page *page, int page_size)
 154 {
 155         if (__tlb_remove_page_size(tlb, page, page_size))
 156                 tlb_flush_mmu(tlb);
 157 }
 158
 159 static inline bool __tlb_remove_page(struct mmu_gather *tlb, struct page *page)
 160 {
 161         return __tlb_remove_page_size(tlb, page, PAGE_SIZE);
 162 }
 163
 164 /* tlb_remove_page
 165  *      Similar to __tlb_remove_page but will call tlb_flush_mmu() itself when
 166  *      required.
 167  */
 168 static inline void tlb_remove_page(struct mmu_gather *tlb, struct page *page)
 169 {
 170         return tlb_remove_page_size(tlb, page, PAGE_SIZE);
 171 }
 172
 173 #ifndef tlb_remove_check_page_size_change
 174 #define tlb_remove_check_page_size_change tlb_remove_check_page_size_change
 175 static inline void tlb_remove_check_page_size_change(struct mmu_gather *tlb,
 176                                                      unsigned int page_size)
 177 {
 178         /*
 179          * We don't care about page size change, just update
 180          * mmu_gather page size here so that debug checks
 181          * doesn't throw false warning.
 182          */
 183 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 184         tlb->page_size = page_size;
 185 #endif
 186 }
 187 #endif
 188
 189 /*
 190  * In the case of tlb vma handling, we can optimise these away in the
 191  * case where we're doing a full MM flush.  When we're doing a munmap,
 192  * the vmas are adjusted to only cover the region to be torn down.
 193  */
 194 #ifndef tlb_start_vma
 195 #define tlb_start_vma(tlb, vma) do { } while (0)
 196 #endif
 197
 198 #define __tlb_end_vma(tlb, vma)                                 \
 199         do {                                                    \
 200                 if (!tlb->fullmm)                               \
 201                         tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);             \
 202         } while (0)
 203
 204 #ifndef tlb_end_vma
 205 #define tlb_end_vma     __tlb_end_vma
 206 #endif
 207
 208 #ifndef __tlb_remove_tlb_entry
 209 #define __tlb_remove_tlb_entry(tlb, ptep, address) do { } while (0)
 210 #endif
 211
 212 /**
 213  * tlb_remove_tlb_entry - remember a pte unmapping for later tlb invalidation.
 214  *
 215  * Record the fact that pte's were really unmapped by updating the range,
 216  * so we can later optimise away the tlb invalidate.   This helps when
 217  * userspace is unmapping already-unmapped pages, which happens quite a lot.
 218  */
 219 #define tlb_remove_tlb_entry(tlb, ptep, address)                \
 220         do {                                                    \
 221                 __tlb_adjust_range(tlb, address, PAGE_SIZE);    \
 222                 __tlb_remove_tlb_entry(tlb, ptep, address);     \
 223         } while (0)
 224
 225 #define tlb_remove_huge_tlb_entry(h, tlb, ptep, address)             \
 226         do {                                                         \
 227                 __tlb_adjust_range(tlb, address, huge_page_size(h)); \
 228                 __tlb_remove_tlb_entry(tlb, ptep, address);          \
 229         } while (0)
 230
 231 /**
 232  * tlb_remove_pmd_tlb_entry - remember a pmd mapping for later tlb invalidation
 233  * This is a nop so far, because only x86 needs it.
 234  */
 235 #ifndef __tlb_remove_pmd_tlb_entry
 236 #define __tlb_remove_pmd_tlb_entry(tlb, pmdp, address) do {} while (0)
 237 #endif
 238
 239 #define tlb_remove_pmd_tlb_entry(tlb, pmdp, address)                    \
 240         do {                                                            \
 241                 __tlb_adjust_range(tlb, address, HPAGE_PMD_SIZE);       \
 242                 __tlb_remove_pmd_tlb_entry(tlb, pmdp, address);         \
 243         } while (0)
 244
 245 /**
 246  * tlb_remove_pud_tlb_entry - remember a pud mapping for later tlb
 247  * invalidation. This is a nop so far, because only x86 needs it.
 248  */
 249 #ifndef __tlb_remove_pud_tlb_entry
 250 #define __tlb_remove_pud_tlb_entry(tlb, pudp, address) do {} while (0)
 251 #endif
 252
 253 #define tlb_remove_pud_tlb_entry(tlb, pudp, address)                    \
 254         do {                                                            \
 255                 __tlb_adjust_range(tlb, address, HPAGE_PUD_SIZE);       \
 256                 __tlb_remove_pud_tlb_entry(tlb, pudp, address);         \
 257         } while (0)
 258
 259 /*
 260  * For things like page tables caches (ie caching addresses "inside" the
 261  * page tables, like x86 does), for legacy reasons, flushing an
 262  * individual page had better flush the page table caches behind it. This
 263  * is definitely how x86 works, for example. And if you have an
 264  * architected non-legacy page table cache (which I'm not aware of
 265  * anybody actually doing), you're going to have some architecturally
 266  * explicit flushing for that, likely *separate* from a regular TLB entry
 267  * flush, and thus you'd need more than just some range expansion..
 268  *
 269  * So if we ever find an architecture
 270  * that would want something that odd, I think it is up to that
 271  * architecture to do its own odd thing, not cause pain for others
 272  * http://lkml.kernel.org/r/CA+55aFzBggoXtNXQeng5d_mRoDnaMBE5Y+URs+PHR67nUpMtaw@mail.gmail.com
 273  *
 274  * For now w.r.t page table cache, mark the range_size as PAGE_SIZE
 275  */
 276
 277 #ifndef pte_free_tlb
 278 #define pte_free_tlb(tlb, ptep, address)                        \
 279         do {                                                    \
 280                 __tlb_adjust_range(tlb, address, PAGE_SIZE);    \
 281                 __pte_free_tlb(tlb, ptep, address);             \
 282         } while (0)
 283 #endif
 284
 285 #ifndef pmd_free_tlb
 286 #define pmd_free_tlb(tlb, pmdp, address)                        \
 287         do {                                                    \
 288                 __tlb_adjust_range(tlb, address, PAGE_SIZE);            \
 289                 __pmd_free_tlb(tlb, pmdp, address);             \
 290         } while (0)
 291 #endif
 292
 293 #ifndef __ARCH_HAS_4LEVEL_HACK
 294 #ifndef pud_free_tlb
 295 #define pud_free_tlb(tlb, pudp, address)                        \
 296         do {                                                    \
 297                 __tlb_adjust_range(tlb, address, PAGE_SIZE);    \
 298                 __pud_free_tlb(tlb, pudp, address);             \
 299         } while (0)
 300 #endif
 301 #endif
 302
 303 #ifndef __ARCH_HAS_5LEVEL_HACK
 304 #ifndef p4d_free_tlb
 305 #define p4d_free_tlb(tlb, pudp, address)                        \
 306         do {                                                    \
 307                 __tlb_adjust_range(tlb, address, PAGE_SIZE);            \
 308                 __p4d_free_tlb(tlb, pudp, address);             \
 309         } while (0)
 310 #endif
 311 #endif
 312
 313 #define tlb_migrate_finish(mm) do {} while (0)
 314
 315 #endif /* _ASM_GENERIC__TLB_H */