mm, powerpc: move the RCU page-table freeing into generic code
[linux-2.6.git] / 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 <pzijlstr@redhat.com>
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/swap.h>
19 #include <asm/pgalloc.h>
20 #include <asm/tlbflush.h>
21
22 /*
23  * For UP we don't need to worry about TLB flush
24  * and page free order so much..
25  */
26 #ifdef CONFIG_SMP
27   #define tlb_fast_mode(tlb) ((tlb)->nr == ~0U)
28 #else
29   #define tlb_fast_mode(tlb) 1
30 #endif
31
32 #ifdef CONFIG_HAVE_RCU_TABLE_FREE
33 /*
34  * Semi RCU freeing of the page directories.
35  *
36  * This is needed by some architectures to implement software pagetable walkers.
37  *
38  * gup_fast() and other software pagetable walkers do a lockless page-table
39  * walk and therefore needs some synchronization with the freeing of the page
40  * directories. The chosen means to accomplish that is by disabling IRQs over
41  * the walk.
42  *
43  * Architectures that use IPIs to flush TLBs will then automagically DTRT,
44  * since we unlink the page, flush TLBs, free the page. Since the disabling of
45  * IRQs delays the completion of the TLB flush we can never observe an already
46  * freed page.
47  *
48  * Architectures that do not have this (PPC) need to delay the freeing by some
49  * other means, this is that means.
50  *
51  * What we do is batch the freed directory pages (tables) and RCU free them.
52  * We use the sched RCU variant, as that guarantees that IRQ/preempt disabling
53  * holds off grace periods.
54  *
55  * However, in order to batch these pages we need to allocate storage, this
56  * allocation is deep inside the MM code and can thus easily fail on memory
57  * pressure. To guarantee progress we fall back to single table freeing, see
58  * the implementation of tlb_remove_table_one().
59  *
60  */
61 struct mmu_table_batch {
62         struct rcu_head         rcu;
63         unsigned int            nr;
64         void                    *tables[0];
65 };
66
67 #define MAX_TABLE_BATCH         \
68         ((PAGE_SIZE - sizeof(struct mmu_table_batch)) / sizeof(void *))
69
70 extern void tlb_table_flush(struct mmu_gather *tlb);
71 extern void tlb_remove_table(struct mmu_gather *tlb, void *table);
72
73 #endif
74
75 /*
76  * If we can't allocate a page to make a big batch of page pointers
77  * to work on, then just handle a few from the on-stack structure.
78  */
79 #define MMU_GATHER_BUNDLE       8
80
81 /* struct mmu_gather is an opaque type used by the mm code for passing around
82  * any data needed by arch specific code for tlb_remove_page.
83  */
84 struct mmu_gather {
85         struct mm_struct        *mm;
86 #ifdef CONFIG_HAVE_RCU_TABLE_FREE
87         struct mmu_table_batch  *batch;
88 #endif
89         unsigned int            nr;     /* set to ~0U means fast mode */
90         unsigned int            max;    /* nr < max */
91         unsigned int            need_flush;/* Really unmapped some ptes? */
92         unsigned int            fullmm; /* non-zero means full mm flush */
93         struct page             **pages;
94         struct page             *local[MMU_GATHER_BUNDLE];
95 };
96
97 static inline void __tlb_alloc_page(struct mmu_gather *tlb)
98 {
99         unsigned long addr = __get_free_pages(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN, 0);
100
101         if (addr) {
102                 tlb->pages = (void *)addr;
103                 tlb->max = PAGE_SIZE / sizeof(struct page *);
104         }
105 }
106
107 /* tlb_gather_mmu
108  *      Called to initialize an (on-stack) mmu_gather structure for page-table
109  *      tear-down from @mm. The @fullmm argument is used when @mm is without
110  *      users and we're going to destroy the full address space (exit/execve).
111  */
112 static inline void
113 tlb_gather_mmu(struct mmu_gather *tlb, struct mm_struct *mm, bool fullmm)
114 {
115         tlb->mm = mm;
116
117         tlb->max = ARRAY_SIZE(tlb->local);
118         tlb->pages = tlb->local;
119
120         if (num_online_cpus() > 1) {
121                 tlb->nr = 0;
122                 __tlb_alloc_page(tlb);
123         } else /* Use fast mode if only one CPU is online */
124                 tlb->nr = ~0U;
125
126         tlb->fullmm = fullmm;
127
128 #ifdef CONFIG_HAVE_RCU_TABLE_FREE
129         tlb->batch = NULL;
130 #endif
131 }
132
133 static inline void
134 tlb_flush_mmu(struct mmu_gather *tlb)
135 {
136         if (!tlb->need_flush)
137                 return;
138         tlb->need_flush = 0;
139         tlb_flush(tlb);
140 #ifdef CONFIG_HAVE_RCU_TABLE_FREE
141         tlb_table_flush(tlb);
142 #endif
143         if (!tlb_fast_mode(tlb)) {
144                 free_pages_and_swap_cache(tlb->pages, tlb->nr);
145                 tlb->nr = 0;
146                 /*
147                  * If we are using the local on-stack array of pages for MMU
148                  * gather, try allocating an off-stack array again as we have
149                  * recently freed pages.
150                  */
151                 if (tlb->pages == tlb->local)
152                         __tlb_alloc_page(tlb);
153         }
154 }
155
156 /* tlb_finish_mmu
157  *      Called at the end of the shootdown operation to free up any resources
158  *      that were required.
159  */
160 static inline void
161 tlb_finish_mmu(struct mmu_gather *tlb, unsigned long start, unsigned long end)
162 {
163         tlb_flush_mmu(tlb);
164
165         /* keep the page table cache within bounds */
166         check_pgt_cache();
167
168         if (tlb->pages != tlb->local)
169                 free_pages((unsigned long)tlb->pages, 0);
170 }
171
172 /* __tlb_remove_page
173  *      Must perform the equivalent to __free_pte(pte_get_and_clear(ptep)), while
174  *      handling the additional races in SMP caused by other CPUs caching valid
175  *      mappings in their TLBs. Returns the number of free page slots left.
176  *      When out of page slots we must call tlb_flush_mmu().
177  */
178 static inline int __tlb_remove_page(struct mmu_gather *tlb, struct page *page)
179 {
180         tlb->need_flush = 1;
181         if (tlb_fast_mode(tlb)) {
182                 free_page_and_swap_cache(page);
183                 return 1; /* avoid calling tlb_flush_mmu() */
184         }
185         tlb->pages[tlb->nr++] = page;
186         VM_BUG_ON(tlb->nr > tlb->max);
187
188         return tlb->max - tlb->nr;
189 }
190
191 /* tlb_remove_page
192  *      Similar to __tlb_remove_page but will call tlb_flush_mmu() itself when
193  *      required.
194  */
195 static inline void tlb_remove_page(struct mmu_gather *tlb, struct page *page)
196 {
197         if (!__tlb_remove_page(tlb, page))
198                 tlb_flush_mmu(tlb);
199 }
200
201 /**
202  * tlb_remove_tlb_entry - remember a pte unmapping for later tlb invalidation.
203  *
204  * Record the fact that pte's were really umapped in ->need_flush, so we can
205  * later optimise away the tlb invalidate.   This helps when userspace is
206  * unmapping already-unmapped pages, which happens quite a lot.
207  */
208 #define tlb_remove_tlb_entry(tlb, ptep, address)                \
209         do {                                                    \
210                 tlb->need_flush = 1;                            \
211                 __tlb_remove_tlb_entry(tlb, ptep, address);     \
212         } while (0)
213
214 #define pte_free_tlb(tlb, ptep, address)                        \
215         do {                                                    \
216                 tlb->need_flush = 1;                            \
217                 __pte_free_tlb(tlb, ptep, address);             \
218         } while (0)
219
220 #ifndef __ARCH_HAS_4LEVEL_HACK
221 #define pud_free_tlb(tlb, pudp, address)                        \
222         do {                                                    \
223                 tlb->need_flush = 1;                            \
224                 __pud_free_tlb(tlb, pudp, address);             \
225         } while (0)
226 #endif
227
228 #define pmd_free_tlb(tlb, pmdp, address)                        \
229         do {                                                    \
230                 tlb->need_flush = 1;                            \
231                 __pmd_free_tlb(tlb, pmdp, address);             \
232         } while (0)
233
234 #define tlb_migrate_finish(mm) do {} while (0)
235
236 #endif /* _ASM_GENERIC__TLB_H */