]> www.pilppa.org Git - linux-2.6-omap-h63xx.git/blob - drivers/misc/sgi-gru/grutlbpurge.c
bcfd5425e2e6416ec1b72397c61ea890a7b3eed6
[linux-2.6-omap-h63xx.git] / drivers / misc / sgi-gru / grutlbpurge.c
1 /*
2  * SN Platform GRU Driver
3  *
4  *              MMUOPS callbacks  + TLB flushing
5  *
6  * This file handles emu notifier callbacks from the core kernel. The callbacks
7  * are used to update the TLB in the GRU as a result of changes in the
8  * state of a process address space. This file also handles TLB invalidates
9  * from the GRU driver.
10  *
11  *  Copyright (c) 2008 Silicon Graphics, Inc.  All Rights Reserved.
12  *
13  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
14  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
15  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
16  *  (at your option) any later version.
17  *
18  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
19  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
20  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
21  *  GNU General Public License for more details.
22  *
23  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
24  *  along with this program; if not, write to the Free Software
25  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
26  */
27
28 #include <linux/kernel.h>
29 #include <linux/list.h>
30 #include <linux/spinlock.h>
31 #include <linux/mm.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/device.h>
34 #include <linux/hugetlb.h>
35 #include <linux/delay.h>
36 #include <linux/timex.h>
37 #include <linux/delay.h>
38 #include <linux/srcu.h>
39 #include <asm/processor.h>
40 #include "gru.h"
41 #include "grutables.h"
42 #include <asm/uv/uv_hub.h>
43
44 #define gru_random()    get_cycles()
45
46 /* ---------------------------------- TLB Invalidation functions --------
47  * get_tgh_handle
48  *
49  * Find a TGH to use for issuing a TLB invalidate. For GRUs that are on the
50  * local blade, use a fixed TGH that is a function of the blade-local cpu
51  * number. Normally, this TGH is private to the cpu & no contention occurs for
52  * the TGH. For offblade GRUs, select a random TGH in the range above the
53  * private TGHs. A spinlock is required to access this TGH & the lock must be
54  * released when the invalidate is completes. This sucks, but it is the best we
55  * can do.
56  *
57  * Note that the spinlock is IN the TGH handle so locking does not involve
58  * additional cache lines.
59  *
60  */
61 static inline int get_off_blade_tgh(struct gru_state *gru)
62 {
63         int n;
64
65         n = GRU_NUM_TGH - gru->gs_tgh_first_remote;
66         n = gru_random() % n;
67         n += gru->gs_tgh_first_remote;
68         return n;
69 }
70
71 static inline int get_on_blade_tgh(struct gru_state *gru)
72 {
73         return uv_blade_processor_id() >> gru->gs_tgh_local_shift;
74 }
75
76 static struct gru_tlb_global_handle *get_lock_tgh_handle(struct gru_state
77                                                          *gru)
78 {
79         struct gru_tlb_global_handle *tgh;
80         int n;
81
82         preempt_disable();
83         if (uv_numa_blade_id() == gru->gs_blade_id)
84                 n = get_on_blade_tgh(gru);
85         else
86                 n = get_off_blade_tgh(gru);
87         tgh = get_tgh_by_index(gru, n);
88         lock_tgh_handle(tgh);
89
90         return tgh;
91 }
92
93 static void get_unlock_tgh_handle(struct gru_tlb_global_handle *tgh)
94 {
95         unlock_tgh_handle(tgh);
96         preempt_enable();
97 }
98
99 /*
100  * gru_flush_tlb_range
101  *
102  * General purpose TLB invalidation function. This function scans every GRU in
103  * the ENTIRE system (partition) looking for GRUs where the specified MM has
104  * been accessed by the GRU. For each GRU found, the TLB must be invalidated OR
105  * the ASID invalidated. Invalidating an ASID causes a new ASID to be assigned
106  * on the next fault. This effectively flushes the ENTIRE TLB for the MM at the
107  * cost of (possibly) a large number of future TLBmisses.
108  *
109  * The current algorithm is optimized based on the following (somewhat true)
110  * assumptions:
111  *      - GRU contexts are not loaded into a GRU unless a reference is made to
112  *        the data segment or control block (this is true, not an assumption).
113  *        If a DS/CB is referenced, the user will also issue instructions that
114  *        cause TLBmisses. It is not necessary to optimize for the case where
115  *        contexts are loaded but no instructions cause TLB misses. (I know
116  *        this will happen but I'm not optimizing for it).
117  *      - GRU instructions to invalidate TLB entries are SLOOOOWWW - normally
118  *        a few usec but in unusual cases, it could be longer. Avoid if
119  *        possible.
120  *      - intrablade process migration between cpus is not frequent but is
121  *        common.
122  *      - a GRU context is not typically migrated to a different GRU on the
123  *        blade because of intrablade migration
124  *      - interblade migration is rare. Processes migrate their GRU context to
125  *        the new blade.
126  *      - if interblade migration occurs, migration back to the original blade
127  *        is very very rare (ie., no optimization for this case)
128  *      - most GRU instruction operate on a subset of the user REGIONS. Code
129  *        & shared library regions are not likely targets of GRU instructions.
130  *
131  * To help improve the efficiency of TLB invalidation, the GMS data
132  * structure is maintained for EACH address space (MM struct). The GMS is
133  * also the structure that contains the pointer to the mmu callout
134  * functions. This structure is linked to the mm_struct for the address space
135  * using the mmu "register" function. The mmu interfaces are used to
136  * provide the callbacks for TLB invalidation. The GMS contains:
137  *
138  *      - asid[maxgrus] array. ASIDs are assigned to a GRU when a context is
139  *        loaded into the GRU.
140  *      - asidmap[maxgrus]. bitmap to make it easier to find non-zero asids in
141  *        the above array
142  *      - ctxbitmap[maxgrus]. Indicates the contexts that are currently active
143  *        in the GRU for the address space. This bitmap must be passed to the
144  *        GRU to do an invalidate.
145  *
146  * The current algorithm for invalidating TLBs is:
147  *      - scan the asidmap for GRUs where the context has been loaded, ie,
148  *        asid is non-zero.
149  *      - for each gru found:
150  *              - if the ctxtmap is non-zero, there are active contexts in the
151  *                GRU. TLB invalidate instructions must be issued to the GRU.
152  *              - if the ctxtmap is zero, no context is active. Set the ASID to
153  *                zero to force a full TLB invalidation. This is fast but will
154  *                cause a lot of TLB misses if the context is reloaded onto the
155  *                GRU
156  *
157  */
158
159 void gru_flush_tlb_range(struct gru_mm_struct *gms, unsigned long start,
160                          unsigned long len)
161 {
162         struct gru_state *gru;
163         struct gru_mm_tracker *asids;
164         struct gru_tlb_global_handle *tgh;
165         unsigned long num;
166         int grupagesize, pagesize, pageshift, gid, asid;
167
168         /* ZZZ TODO - handle huge pages */
169         pageshift = PAGE_SHIFT;
170         pagesize = (1UL << pageshift);
171         grupagesize = GRU_PAGESIZE(pageshift);
172         num = min(((len + pagesize - 1) >> pageshift), GRUMAXINVAL);
173
174         STAT(flush_tlb);
175         gru_dbg(grudev, "gms %p, start 0x%lx, len 0x%lx, asidmap 0x%lx\n", gms,
176                 start, len, gms->ms_asidmap[0]);
177
178         spin_lock(&gms->ms_asid_lock);
179         for_each_gru_in_bitmap(gid, gms->ms_asidmap) {
180                 STAT(flush_tlb_gru);
181                 gru = GID_TO_GRU(gid);
182                 asids = gms->ms_asids + gid;
183                 asid = asids->mt_asid;
184                 if (asids->mt_ctxbitmap && asid) {
185                         STAT(flush_tlb_gru_tgh);
186                         asid = GRUASID(asid, start);
187                         gru_dbg(grudev,
188         "  FLUSH gruid %d, asid 0x%x, num %ld, cbmap 0x%x\n",
189                                 gid, asid, num, asids->mt_ctxbitmap);
190                         tgh = get_lock_tgh_handle(gru);
191                         tgh_invalidate(tgh, start, 0, asid, grupagesize, 0,
192                                        num - 1, asids->mt_ctxbitmap);
193                         get_unlock_tgh_handle(tgh);
194                 } else {
195                         STAT(flush_tlb_gru_zero_asid);
196                         asids->mt_asid = 0;
197                         __clear_bit(gru->gs_gid, gms->ms_asidmap);
198                         gru_dbg(grudev,
199         "  CLEARASID gruid %d, asid 0x%x, cbtmap 0x%x, asidmap 0x%lx\n",
200                                 gid, asid, asids->mt_ctxbitmap,
201                                 gms->ms_asidmap[0]);
202                 }
203         }
204         spin_unlock(&gms->ms_asid_lock);
205 }
206
207 /*
208  * Flush the entire TLB on a chiplet.
209  */
210 void gru_flush_all_tlb(struct gru_state *gru)
211 {
212         struct gru_tlb_global_handle *tgh;
213
214         gru_dbg(grudev, "gru %p, gid %d\n", gru, gru->gs_gid);
215         tgh = get_lock_tgh_handle(gru);
216         tgh_invalidate(tgh, 0, ~0, 0, 1, 1, GRUMAXINVAL - 1, 0);
217         get_unlock_tgh_handle(tgh);
218         preempt_enable();
219 }
220
221 /*
222  * MMUOPS notifier callout functions
223  */
224 static void gru_invalidate_range_start(struct mmu_notifier *mn,
225                                        struct mm_struct *mm,
226                                        unsigned long start, unsigned long end)
227 {
228         struct gru_mm_struct *gms = container_of(mn, struct gru_mm_struct,
229                                                  ms_notifier);
230
231         STAT(mmu_invalidate_range);
232         atomic_inc(&gms->ms_range_active);
233         gru_dbg(grudev, "gms %p, start 0x%lx, end 0x%lx, act %d\n", gms,
234                 start, end, atomic_read(&gms->ms_range_active));
235         gru_flush_tlb_range(gms, start, end - start);
236 }
237
238 static void gru_invalidate_range_end(struct mmu_notifier *mn,
239                                      struct mm_struct *mm, unsigned long start,
240                                      unsigned long end)
241 {
242         struct gru_mm_struct *gms = container_of(mn, struct gru_mm_struct,
243                                                  ms_notifier);
244
245         /* ..._and_test() provides needed barrier */
246         (void)atomic_dec_and_test(&gms->ms_range_active);
247
248         wake_up_all(&gms->ms_wait_queue);
249         gru_dbg(grudev, "gms %p, start 0x%lx, end 0x%lx\n", gms, start, end);
250 }
251
252 static void gru_invalidate_page(struct mmu_notifier *mn, struct mm_struct *mm,
253                                 unsigned long address)
254 {
255         struct gru_mm_struct *gms = container_of(mn, struct gru_mm_struct,
256                                                  ms_notifier);
257
258         STAT(mmu_invalidate_page);
259         gru_flush_tlb_range(gms, address, PAGE_SIZE);
260         gru_dbg(grudev, "gms %p, address 0x%lx\n", gms, address);
261 }
262
263 static void gru_release(struct mmu_notifier *mn, struct mm_struct *mm)
264 {
265         struct gru_mm_struct *gms = container_of(mn, struct gru_mm_struct,
266                                                  ms_notifier);
267
268         gms->ms_released = 1;
269         gru_dbg(grudev, "gms %p\n", gms);
270 }
271
272
273 static const struct mmu_notifier_ops gru_mmuops = {
274         .invalidate_page        = gru_invalidate_page,
275         .invalidate_range_start = gru_invalidate_range_start,
276         .invalidate_range_end   = gru_invalidate_range_end,
277         .release                = gru_release,
278 };
279
280 /* Move this to the basic mmu_notifier file. But for now... */
281 static struct mmu_notifier *mmu_find_ops(struct mm_struct *mm,
282                         const struct mmu_notifier_ops *ops)
283 {
284         struct mmu_notifier *mn, *gru_mn = NULL;
285         struct hlist_node *n;
286
287         if (mm->mmu_notifier_mm) {
288                 rcu_read_lock();
289                 hlist_for_each_entry_rcu(mn, n, &mm->mmu_notifier_mm->list,
290                                          hlist)
291                     if (mn->ops == ops) {
292                         gru_mn = mn;
293                         break;
294                 }
295                 rcu_read_unlock();
296         }
297         return gru_mn;
298 }
299
300 struct gru_mm_struct *gru_register_mmu_notifier(void)
301 {
302         struct gru_mm_struct *gms;
303         struct mmu_notifier *mn;
304
305         mn = mmu_find_ops(current->mm, &gru_mmuops);
306         if (mn) {
307                 gms = container_of(mn, struct gru_mm_struct, ms_notifier);
308                 atomic_inc(&gms->ms_refcnt);
309         } else {
310                 gms = kzalloc(sizeof(*gms), GFP_KERNEL);
311                 if (gms) {
312                         spin_lock_init(&gms->ms_asid_lock);
313                         gms->ms_notifier.ops = &gru_mmuops;
314                         atomic_set(&gms->ms_refcnt, 1);
315                         init_waitqueue_head(&gms->ms_wait_queue);
316                         __mmu_notifier_register(&gms->ms_notifier, current->mm);
317                 }
318         }
319         gru_dbg(grudev, "gms %p, refcnt %d\n", gms,
320                 atomic_read(&gms->ms_refcnt));
321         return gms;
322 }
323
324 void gru_drop_mmu_notifier(struct gru_mm_struct *gms)
325 {
326         gru_dbg(grudev, "gms %p, refcnt %d, released %d\n", gms,
327                 atomic_read(&gms->ms_refcnt), gms->ms_released);
328         if (atomic_dec_return(&gms->ms_refcnt) == 0) {
329                 if (!gms->ms_released)
330                         mmu_notifier_unregister(&gms->ms_notifier, current->mm);
331                 kfree(gms);
332         }
333 }
334
335 /*
336  * Setup TGH parameters. There are:
337  *      - 24 TGH handles per GRU chiplet
338  *      - a portion (MAX_LOCAL_TGH) of the handles are reserved for
339  *        use by blade-local cpus
340  *      - the rest are used by off-blade cpus. This usage is
341  *        less frequent than blade-local usage.
342  *
343  * For now, use 16 handles for local flushes, 8 for remote flushes. If the blade
344  * has less tan or equal to 16 cpus, each cpu has a unique handle that it can
345  * use.
346  */
347 #define MAX_LOCAL_TGH   16
348
349 void gru_tgh_flush_init(struct gru_state *gru)
350 {
351         int cpus, shift = 0, n;
352
353         cpus = uv_blade_nr_possible_cpus(gru->gs_blade_id);
354
355         /* n = cpus rounded up to next power of 2 */
356         if (cpus) {
357                 n = 1 << fls(cpus - 1);
358
359                 /*
360                  * shift count for converting local cpu# to TGH index
361                  *      0 if cpus <= MAX_LOCAL_TGH,
362                  *      1 if cpus <= 2*MAX_LOCAL_TGH,
363                  *      etc
364                  */
365                 shift = max(0, fls(n - 1) - fls(MAX_LOCAL_TGH - 1));
366         }
367         gru->gs_tgh_local_shift = shift;
368
369         /* first starting TGH index to use for remote purges */
370         gru->gs_tgh_first_remote = (cpus + (1 << shift) - 1) >> shift;
371
372 }