x86: clean up rdtsc_barrier() use
[linux-2.6.git] / arch / x86 / kernel / vsyscall_64.c
1 /*
2  *  Copyright (C) 2001 Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
3  *  Copyright 2003 Andi Kleen, SuSE Labs.
4  *
5  *  Thanks to hpa@transmeta.com for some useful hint.
6  *  Special thanks to Ingo Molnar for his early experience with
7  *  a different vsyscall implementation for Linux/IA32 and for the name.
8  *
9  *  vsyscall 1 is located at -10Mbyte, vsyscall 2 is located
10  *  at virtual address -10Mbyte+1024bytes etc... There are at max 4
11  *  vsyscalls. One vsyscall can reserve more than 1 slot to avoid
12  *  jumping out of line if necessary. We cannot add more with this
13  *  mechanism because older kernels won't return -ENOSYS.
14  *  If we want more than four we need a vDSO.
15  *
16  *  Note: the concept clashes with user mode linux. If you use UML and
17  *  want per guest time just set the kernel.vsyscall64 sysctl to 0.
18  */
19
20 #include <linux/time.h>
21 #include <linux/init.h>
22 #include <linux/kernel.h>
23 #include <linux/timer.h>
24 #include <linux/seqlock.h>
25 #include <linux/jiffies.h>
26 #include <linux/sysctl.h>
27 #include <linux/clocksource.h>
28 #include <linux/getcpu.h>
29 #include <linux/cpu.h>
30 #include <linux/smp.h>
31 #include <linux/notifier.h>
32
33 #include <asm/vsyscall.h>
34 #include <asm/pgtable.h>
35 #include <asm/page.h>
36 #include <asm/unistd.h>
37 #include <asm/fixmap.h>
38 #include <asm/errno.h>
39 #include <asm/io.h>
40 #include <asm/segment.h>
41 #include <asm/desc.h>
42 #include <asm/topology.h>
43 #include <asm/vgtod.h>
44
45 #define __vsyscall(nr) \
46                 __attribute__ ((unused, __section__(".vsyscall_" #nr))) notrace
47 #define __syscall_clobber "r11","cx","memory"
48
49 /*
50  * vsyscall_gtod_data contains data that is :
51  * - readonly from vsyscalls
52  * - written by timer interrupt or systcl (/proc/sys/kernel/vsyscall64)
53  * Try to keep this structure as small as possible to avoid cache line ping pongs
54  */
55 int __vgetcpu_mode __section_vgetcpu_mode;
56
57 struct vsyscall_gtod_data __vsyscall_gtod_data __section_vsyscall_gtod_data =
58 {
59         .lock = SEQLOCK_UNLOCKED,
60         .sysctl_enabled = 1,
61 };
62
63 void update_vsyscall_tz(void)
64 {
65         unsigned long flags;
66
67         write_seqlock_irqsave(&vsyscall_gtod_data.lock, flags);
68         /* sys_tz has changed */
69         vsyscall_gtod_data.sys_tz = sys_tz;
70         write_sequnlock_irqrestore(&vsyscall_gtod_data.lock, flags);
71 }
72
73 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct clocksource *clock)
74 {
75         unsigned long flags;
76
77         write_seqlock_irqsave(&vsyscall_gtod_data.lock, flags);
78         /* copy vsyscall data */
79         vsyscall_gtod_data.clock.vread = clock->vread;
80         vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last = clock->cycle_last;
81         vsyscall_gtod_data.clock.mask = clock->mask;
82         vsyscall_gtod_data.clock.mult = clock->mult;
83         vsyscall_gtod_data.clock.shift = clock->shift;
84         vsyscall_gtod_data.wall_time_sec = wall_time->tv_sec;
85         vsyscall_gtod_data.wall_time_nsec = wall_time->tv_nsec;
86         vsyscall_gtod_data.wall_to_monotonic = wall_to_monotonic;
87         write_sequnlock_irqrestore(&vsyscall_gtod_data.lock, flags);
88 }
89
90 /* RED-PEN may want to readd seq locking, but then the variable should be
91  * write-once.
92  */
93 static __always_inline void do_get_tz(struct timezone * tz)
94 {
95         *tz = __vsyscall_gtod_data.sys_tz;
96 }
97
98 static __always_inline int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz)
99 {
100         int ret;
101         asm volatile("syscall"
102                 : "=a" (ret)
103                 : "0" (__NR_gettimeofday),"D" (tv),"S" (tz)
104                 : __syscall_clobber );
105         return ret;
106 }
107
108 static __always_inline long time_syscall(long *t)
109 {
110         long secs;
111         asm volatile("syscall"
112                 : "=a" (secs)
113                 : "0" (__NR_time),"D" (t) : __syscall_clobber);
114         return secs;
115 }
116
117 static __always_inline void do_vgettimeofday(struct timeval * tv)
118 {
119         cycle_t now, base, mask, cycle_delta;
120         unsigned seq;
121         unsigned long mult, shift, nsec;
122         cycle_t (*vread)(void);
123         do {
124                 seq = read_seqbegin(&__vsyscall_gtod_data.lock);
125
126                 vread = __vsyscall_gtod_data.clock.vread;
127                 if (unlikely(!__vsyscall_gtod_data.sysctl_enabled || !vread)) {
128                         gettimeofday(tv,NULL);
129                         return;
130                 }
131
132                 /*
133                  * Surround the RDTSC by barriers, to make sure it's not
134                  * speculated to outside the seqlock critical section and
135                  * does not cause time warps:
136                  */
137                 rdtsc_barrier();
138                 now = vread();
139                 rdtsc_barrier();
140
141                 base = __vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last;
142                 mask = __vsyscall_gtod_data.clock.mask;
143                 mult = __vsyscall_gtod_data.clock.mult;
144                 shift = __vsyscall_gtod_data.clock.shift;
145
146                 tv->tv_sec = __vsyscall_gtod_data.wall_time_sec;
147                 nsec = __vsyscall_gtod_data.wall_time_nsec;
148         } while (read_seqretry(&__vsyscall_gtod_data.lock, seq));
149
150         /* calculate interval: */
151         cycle_delta = (now - base) & mask;
152         /* convert to nsecs: */
153         nsec += (cycle_delta * mult) >> shift;
154
155         while (nsec >= NSEC_PER_SEC) {
156                 tv->tv_sec += 1;
157                 nsec -= NSEC_PER_SEC;
158         }
159         tv->tv_usec = nsec / NSEC_PER_USEC;
160 }
161
162 int __vsyscall(0) vgettimeofday(struct timeval * tv, struct timezone * tz)
163 {
164         if (tv)
165                 do_vgettimeofday(tv);
166         if (tz)
167                 do_get_tz(tz);
168         return 0;
169 }
170
171 /* This will break when the xtime seconds get inaccurate, but that is
172  * unlikely */
173 time_t __vsyscall(1) vtime(time_t *t)
174 {
175         struct timeval tv;
176         time_t result;
177         if (unlikely(!__vsyscall_gtod_data.sysctl_enabled))
178                 return time_syscall(t);
179
180         vgettimeofday(&tv, NULL);
181         result = tv.tv_sec;
182         if (t)
183                 *t = result;
184         return result;
185 }
186
187 /* Fast way to get current CPU and node.
188    This helps to do per node and per CPU caches in user space.
189    The result is not guaranteed without CPU affinity, but usually
190    works out because the scheduler tries to keep a thread on the same
191    CPU.
192
193    tcache must point to a two element sized long array.
194    All arguments can be NULL. */
195 long __vsyscall(2)
196 vgetcpu(unsigned *cpu, unsigned *node, struct getcpu_cache *tcache)
197 {
198         unsigned int p;
199         unsigned long j = 0;
200
201         /* Fast cache - only recompute value once per jiffies and avoid
202            relatively costly rdtscp/cpuid otherwise.
203            This works because the scheduler usually keeps the process
204            on the same CPU and this syscall doesn't guarantee its
205            results anyways.
206            We do this here because otherwise user space would do it on
207            its own in a likely inferior way (no access to jiffies).
208            If you don't like it pass NULL. */
209         if (tcache && tcache->blob[0] == (j = __jiffies)) {
210                 p = tcache->blob[1];
211         } else if (__vgetcpu_mode == VGETCPU_RDTSCP) {
212                 /* Load per CPU data from RDTSCP */
213                 native_read_tscp(&p);
214         } else {
215                 /* Load per CPU data from GDT */
216                 asm("lsl %1,%0" : "=r" (p) : "r" (__PER_CPU_SEG));
217         }
218         if (tcache) {
219                 tcache->blob[0] = j;
220                 tcache->blob[1] = p;
221         }
222         if (cpu)
223                 *cpu = p & 0xfff;
224         if (node)
225                 *node = p >> 12;
226         return 0;
227 }
228
229 static long __vsyscall(3) venosys_1(void)
230 {
231         return -ENOSYS;
232 }
233
234 #ifdef CONFIG_SYSCTL
235
236 static int
237 vsyscall_sysctl_change(ctl_table *ctl, int write, struct file * filp,
238                        void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
239 {
240         return proc_dointvec(ctl, write, filp, buffer, lenp, ppos);
241 }
242
243 static ctl_table kernel_table2[] = {
244         { .procname = "vsyscall64",
245           .data = &vsyscall_gtod_data.sysctl_enabled, .maxlen = sizeof(int),
246           .mode = 0644,
247           .proc_handler = vsyscall_sysctl_change },
248         {}
249 };
250
251 static ctl_table kernel_root_table2[] = {
252         { .ctl_name = CTL_KERN, .procname = "kernel", .mode = 0555,
253           .child = kernel_table2 },
254         {}
255 };
256 #endif
257
258 /* Assume __initcall executes before all user space. Hopefully kmod
259    doesn't violate that. We'll find out if it does. */
260 static void __cpuinit vsyscall_set_cpu(int cpu)
261 {
262         unsigned long d;
263         unsigned long node = 0;
264 #ifdef CONFIG_NUMA
265         node = cpu_to_node(cpu);
266 #endif
267         if (cpu_has(&cpu_data(cpu), X86_FEATURE_RDTSCP))
268                 write_rdtscp_aux((node << 12) | cpu);
269
270         /* Store cpu number in limit so that it can be loaded quickly
271            in user space in vgetcpu.
272            12 bits for the CPU and 8 bits for the node. */
273         d = 0x0f40000000000ULL;
274         d |= cpu;
275         d |= (node & 0xf) << 12;
276         d |= (node >> 4) << 48;
277         write_gdt_entry(get_cpu_gdt_table(cpu), GDT_ENTRY_PER_CPU, &d, DESCTYPE_S);
278 }
279
280 static void __cpuinit cpu_vsyscall_init(void *arg)
281 {
282         /* preemption should be already off */
283         vsyscall_set_cpu(raw_smp_processor_id());
284 }
285
286 static int __cpuinit
287 cpu_vsyscall_notifier(struct notifier_block *n, unsigned long action, void *arg)
288 {
289         long cpu = (long)arg;
290         if (action == CPU_ONLINE || action == CPU_ONLINE_FROZEN)
291                 smp_call_function_single(cpu, cpu_vsyscall_init, NULL, 1);
292         return NOTIFY_DONE;
293 }
294
295 void __init map_vsyscall(void)
296 {
297         extern char __vsyscall_0;
298         unsigned long physaddr_page0 = __pa_symbol(&__vsyscall_0);
299
300         /* Note that VSYSCALL_MAPPED_PAGES must agree with the code below. */
301         __set_fixmap(VSYSCALL_FIRST_PAGE, physaddr_page0, PAGE_KERNEL_VSYSCALL);
302 }
303
304 static int __init vsyscall_init(void)
305 {
306         BUG_ON(((unsigned long) &vgettimeofday !=
307                         VSYSCALL_ADDR(__NR_vgettimeofday)));
308         BUG_ON((unsigned long) &vtime != VSYSCALL_ADDR(__NR_vtime));
309         BUG_ON((VSYSCALL_ADDR(0) != __fix_to_virt(VSYSCALL_FIRST_PAGE)));
310         BUG_ON((unsigned long) &vgetcpu != VSYSCALL_ADDR(__NR_vgetcpu));
311 #ifdef CONFIG_SYSCTL
312         register_sysctl_table(kernel_root_table2);
313 #endif
314         on_each_cpu(cpu_vsyscall_init, NULL, 1);
315         hotcpu_notifier(cpu_vsyscall_notifier, 0);
316         return 0;
317 }
318
319 __initcall(vsyscall_init);