ia64: fix panic during `modprobe -r xpc'
[linux-2.6.git] / drivers / misc / sgi-gru / grufault.c
1 /*
2  * SN Platform GRU Driver
3  *
4  *              FAULT HANDLER FOR GRU DETECTED TLB MISSES
5  *
6  * This file contains code that handles TLB misses within the GRU.
7  * These misses are reported either via interrupts or user polling of
8  * the user CB.
9  *
10  *  Copyright (c) 2008 Silicon Graphics, Inc.  All Rights Reserved.
11  *
12  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
13  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
14  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
15  *  (at your option) any later version.
16  *
17  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
18  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
19  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
20  *  GNU General Public License for more details.
21  *
22  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
23  *  along with this program; if not, write to the Free Software
24  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
25  */
26
27 #include <linux/kernel.h>
28 #include <linux/errno.h>
29 #include <linux/spinlock.h>
30 #include <linux/mm.h>
31 #include <linux/hugetlb.h>
32 #include <linux/device.h>
33 #include <linux/io.h>
34 #include <linux/uaccess.h>
35 #include <asm/pgtable.h>
36 #include "gru.h"
37 #include "grutables.h"
38 #include "grulib.h"
39 #include "gru_instructions.h"
40 #include <asm/uv/uv_hub.h>
41
42 /*
43  * Test if a physical address is a valid GRU GSEG address
44  */
45 static inline int is_gru_paddr(unsigned long paddr)
46 {
47         return paddr >= gru_start_paddr && paddr < gru_end_paddr;
48 }
49
50 /*
51  * Find the vma of a GRU segment. Caller must hold mmap_sem.
52  */
53 struct vm_area_struct *gru_find_vma(unsigned long vaddr)
54 {
55         struct vm_area_struct *vma;
56
57         vma = find_vma(current->mm, vaddr);
58         if (vma && vma->vm_start <= vaddr && vma->vm_ops == &gru_vm_ops)
59                 return vma;
60         return NULL;
61 }
62
63 /*
64  * Find and lock the gts that contains the specified user vaddr.
65  *
66  * Returns:
67  *      - *gts with the mmap_sem locked for read and the GTS locked.
68  *      - NULL if vaddr invalid OR is not a valid GSEG vaddr.
69  */
70
71 static struct gru_thread_state *gru_find_lock_gts(unsigned long vaddr)
72 {
73         struct mm_struct *mm = current->mm;
74         struct vm_area_struct *vma;
75         struct gru_thread_state *gts = NULL;
76
77         down_read(&mm->mmap_sem);
78         vma = gru_find_vma(vaddr);
79         if (vma)
80                 gts = gru_find_thread_state(vma, TSID(vaddr, vma));
81         if (gts)
82                 mutex_lock(&gts->ts_ctxlock);
83         else
84                 up_read(&mm->mmap_sem);
85         return gts;
86 }
87
88 static struct gru_thread_state *gru_alloc_locked_gts(unsigned long vaddr)
89 {
90         struct mm_struct *mm = current->mm;
91         struct vm_area_struct *vma;
92         struct gru_thread_state *gts = NULL;
93
94         down_write(&mm->mmap_sem);
95         vma = gru_find_vma(vaddr);
96         if (vma)
97                 gts = gru_alloc_thread_state(vma, TSID(vaddr, vma));
98         if (gts) {
99                 mutex_lock(&gts->ts_ctxlock);
100                 downgrade_write(&mm->mmap_sem);
101         } else {
102                 up_write(&mm->mmap_sem);
103         }
104
105         return gts;
106 }
107
108 /*
109  * Unlock a GTS that was previously locked with gru_find_lock_gts().
110  */
111 static void gru_unlock_gts(struct gru_thread_state *gts)
112 {
113         mutex_unlock(&gts->ts_ctxlock);
114         up_read(&current->mm->mmap_sem);
115 }
116
117 /*
118  * Set a CB.istatus to active using a user virtual address. This must be done
119  * just prior to a TFH RESTART. The new cb.istatus is an in-cache status ONLY.
120  * If the line is evicted, the status may be lost. The in-cache update
121  * is necessary to prevent the user from seeing a stale cb.istatus that will
122  * change as soon as the TFH restart is complete. Races may cause an
123  * occasional failure to clear the cb.istatus, but that is ok.
124  *
125  * If the cb address is not valid (should not happen, but...), nothing
126  * bad will happen.. The get_user()/put_user() will fail but there
127  * are no bad side-effects.
128  */
129 static void gru_cb_set_istatus_active(unsigned long __user *cb)
130 {
131         union {
132                 struct gru_instruction_bits bits;
133                 unsigned long dw;
134         } u;
135
136         if (cb) {
137                 get_user(u.dw, cb);
138                 u.bits.istatus = CBS_ACTIVE;
139                 put_user(u.dw, cb);
140         }
141 }
142
143 /*
144  * Convert a interrupt IRQ to a pointer to the GRU GTS that caused the
145  * interrupt. Interrupts are always sent to a cpu on the blade that contains the
146  * GRU (except for headless blades which are not currently supported). A blade
147  * has N grus; a block of N consecutive IRQs is assigned to the GRUs. The IRQ
148  * number uniquely identifies the GRU chiplet on the local blade that caused the
149  * interrupt. Always called in interrupt context.
150  */
151 static inline struct gru_state *irq_to_gru(int irq)
152 {
153         return &gru_base[uv_numa_blade_id()]->bs_grus[irq - IRQ_GRU];
154 }
155
156 /*
157  * Read & clear a TFM
158  *
159  * The GRU has an array of fault maps. A map is private to a cpu
160  * Only one cpu will be accessing a cpu's fault map.
161  *
162  * This function scans the cpu-private fault map & clears all bits that
163  * are set. The function returns a bitmap that indicates the bits that
164  * were cleared. Note that sense the maps may be updated asynchronously by
165  * the GRU, atomic operations must be used to clear bits.
166  */
167 static void get_clear_fault_map(struct gru_state *gru,
168                                 struct gru_tlb_fault_map *map)
169 {
170         unsigned long i, k;
171         struct gru_tlb_fault_map *tfm;
172
173         tfm = get_tfm_for_cpu(gru, gru_cpu_fault_map_id());
174         prefetchw(tfm);         /* Helps on hardware, required for emulator */
175         for (i = 0; i < BITS_TO_LONGS(GRU_NUM_CBE); i++) {
176                 k = tfm->fault_bits[i];
177                 if (k)
178                         k = xchg(&tfm->fault_bits[i], 0UL);
179                 map->fault_bits[i] = k;
180         }
181
182         /*
183          * Not functionally required but helps performance. (Required
184          * on emulator)
185          */
186         gru_flush_cache(tfm);
187 }
188
189 /*
190  * Atomic (interrupt context) & non-atomic (user context) functions to
191  * convert a vaddr into a physical address. The size of the page
192  * is returned in pageshift.
193  *      returns:
194  *                0 - successful
195  *              < 0 - error code
196  *                1 - (atomic only) try again in non-atomic context
197  */
198 static int non_atomic_pte_lookup(struct vm_area_struct *vma,
199                                  unsigned long vaddr, int write,
200                                  unsigned long *paddr, int *pageshift)
201 {
202         struct page *page;
203
204         /* ZZZ Need to handle HUGE pages */
205         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
206                 return -EFAULT;
207         *pageshift = PAGE_SHIFT;
208         if (get_user_pages
209             (current, current->mm, vaddr, 1, write, 0, &page, NULL) <= 0)
210                 return -EFAULT;
211         *paddr = page_to_phys(page);
212         put_page(page);
213         return 0;
214 }
215
216 /*
217  *
218  * atomic_pte_lookup
219  *
220  * Convert a user virtual address to a physical address
221  * Only supports Intel large pages (2MB only) on x86_64.
222  *      ZZZ - hugepage support is incomplete
223  */
224 static int atomic_pte_lookup(struct vm_area_struct *vma, unsigned long vaddr,
225         int write, unsigned long *paddr, int *pageshift)
226 {
227         pgd_t *pgdp;
228         pmd_t *pmdp;
229         pud_t *pudp;
230         pte_t pte;
231
232         WARN_ON(irqs_disabled());               /* ZZZ debug */
233
234         local_irq_disable();
235         pgdp = pgd_offset(vma->vm_mm, vaddr);
236         if (unlikely(pgd_none(*pgdp)))
237                 goto err;
238
239         pudp = pud_offset(pgdp, vaddr);
240         if (unlikely(pud_none(*pudp)))
241                 goto err;
242
243         pmdp = pmd_offset(pudp, vaddr);
244         if (unlikely(pmd_none(*pmdp)))
245                 goto err;
246 #ifdef CONFIG_X86_64
247         if (unlikely(pmd_large(*pmdp)))
248                 pte = *(pte_t *) pmdp;
249         else
250 #endif
251                 pte = *pte_offset_kernel(pmdp, vaddr);
252
253         local_irq_enable();
254
255         if (unlikely(!pte_present(pte) ||
256                      (write && (!pte_write(pte) || !pte_dirty(pte)))))
257                 return 1;
258
259         *paddr = pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
260         *pageshift = is_vm_hugetlb_page(vma) ? HPAGE_SHIFT : PAGE_SHIFT;
261         return 0;
262
263 err:
264         local_irq_enable();
265         return 1;
266 }
267
268 /*
269  * Drop a TLB entry into the GRU. The fault is described by info in an TFH.
270  *      Input:
271  *              cb    Address of user CBR. Null if not running in user context
272  *      Return:
273  *                0 = dropin, exception, or switch to UPM successful
274  *                1 = range invalidate active
275  *              < 0 = error code
276  *
277  */
278 static int gru_try_dropin(struct gru_thread_state *gts,
279                           struct gru_tlb_fault_handle *tfh,
280                           unsigned long __user *cb)
281 {
282         struct mm_struct *mm = gts->ts_mm;
283         struct vm_area_struct *vma;
284         int pageshift, asid, write, ret;
285         unsigned long paddr, gpa, vaddr;
286
287         /*
288          * NOTE: The GRU contains magic hardware that eliminates races between
289          * TLB invalidates and TLB dropins. If an invalidate occurs
290          * in the window between reading the TFH and the subsequent TLB dropin,
291          * the dropin is ignored. This eliminates the need for additional locks.
292          */
293
294         /*
295          * Error if TFH state is IDLE or FMM mode & the user issuing a UPM call.
296          * Might be a hardware race OR a stupid user. Ignore FMM because FMM
297          * is a transient state.
298          */
299         if (tfh->state == TFHSTATE_IDLE)
300                 goto failidle;
301         if (tfh->state == TFHSTATE_MISS_FMM && cb)
302                 goto failfmm;
303
304         write = (tfh->cause & TFHCAUSE_TLB_MOD) != 0;
305         vaddr = tfh->missvaddr;
306         asid = tfh->missasid;
307         if (asid == 0)
308                 goto failnoasid;
309
310         rmb();  /* TFH must be cache resident before reading ms_range_active */
311
312         /*
313          * TFH is cache resident - at least briefly. Fail the dropin
314          * if a range invalidate is active.
315          */
316         if (atomic_read(&gts->ts_gms->ms_range_active))
317                 goto failactive;
318
319         vma = find_vma(mm, vaddr);
320         if (!vma)
321                 goto failinval;
322
323         /*
324          * Atomic lookup is faster & usually works even if called in non-atomic
325          * context.
326          */
327         ret = atomic_pte_lookup(vma, vaddr, write, &paddr, &pageshift);
328         if (ret) {
329                 if (!cb)
330                         goto failupm;
331                 if (non_atomic_pte_lookup(vma, vaddr, write, &paddr,
332                                           &pageshift))
333                         goto failinval;
334         }
335         if (is_gru_paddr(paddr))
336                 goto failinval;
337
338         paddr = paddr & ~((1UL << pageshift) - 1);
339         gpa = uv_soc_phys_ram_to_gpa(paddr);
340         gru_cb_set_istatus_active(cb);
341         tfh_write_restart(tfh, gpa, GAA_RAM, vaddr, asid, write,
342                           GRU_PAGESIZE(pageshift));
343         STAT(tlb_dropin);
344         gru_dbg(grudev,
345                 "%s: tfh 0x%p, vaddr 0x%lx, asid 0x%x, ps %d, gpa 0x%lx\n",
346                 ret ? "non-atomic" : "atomic", tfh, vaddr, asid,
347                 pageshift, gpa);
348         return 0;
349
350 failnoasid:
351         /* No asid (delayed unload). */
352         STAT(tlb_dropin_fail_no_asid);
353         gru_dbg(grudev, "FAILED no_asid tfh: 0x%p, vaddr 0x%lx\n", tfh, vaddr);
354         if (!cb)
355                 tfh_user_polling_mode(tfh);
356         else
357                 gru_flush_cache(tfh);
358         return -EAGAIN;
359
360 failupm:
361         /* Atomic failure switch CBR to UPM */
362         tfh_user_polling_mode(tfh);
363         STAT(tlb_dropin_fail_upm);
364         gru_dbg(grudev, "FAILED upm tfh: 0x%p, vaddr 0x%lx\n", tfh, vaddr);
365         return 1;
366
367 failfmm:
368         /* FMM state on UPM call */
369         STAT(tlb_dropin_fail_fmm);
370         gru_dbg(grudev, "FAILED fmm tfh: 0x%p, state %d\n", tfh, tfh->state);
371         return 0;
372
373 failidle:
374         /* TFH was idle  - no miss pending */
375         gru_flush_cache(tfh);
376         if (cb)
377                 gru_flush_cache(cb);
378         STAT(tlb_dropin_fail_idle);
379         gru_dbg(grudev, "FAILED idle tfh: 0x%p, state %d\n", tfh, tfh->state);
380         return 0;
381
382 failinval:
383         /* All errors (atomic & non-atomic) switch CBR to EXCEPTION state */
384         tfh_exception(tfh);
385         STAT(tlb_dropin_fail_invalid);
386         gru_dbg(grudev, "FAILED inval tfh: 0x%p, vaddr 0x%lx\n", tfh, vaddr);
387         return -EFAULT;
388
389 failactive:
390         /* Range invalidate active. Switch to UPM iff atomic */
391         if (!cb)
392                 tfh_user_polling_mode(tfh);
393         else
394                 gru_flush_cache(tfh);
395         STAT(tlb_dropin_fail_range_active);
396         gru_dbg(grudev, "FAILED range active: tfh 0x%p, vaddr 0x%lx\n",
397                 tfh, vaddr);
398         return 1;
399 }
400
401 /*
402  * Process an external interrupt from the GRU. This interrupt is
403  * caused by a TLB miss.
404  * Note that this is the interrupt handler that is registered with linux
405  * interrupt handlers.
406  */
407 irqreturn_t gru_intr(int irq, void *dev_id)
408 {
409         struct gru_state *gru;
410         struct gru_tlb_fault_map map;
411         struct gru_thread_state *gts;
412         struct gru_tlb_fault_handle *tfh = NULL;
413         int cbrnum, ctxnum;
414
415         STAT(intr);
416
417         gru = irq_to_gru(irq);
418         if (!gru) {
419                 dev_err(grudev, "GRU: invalid interrupt: cpu %d, irq %d\n",
420                         raw_smp_processor_id(), irq);
421                 return IRQ_NONE;
422         }
423         get_clear_fault_map(gru, &map);
424         gru_dbg(grudev, "irq %d, gru %x, map 0x%lx\n", irq, gru->gs_gid,
425                 map.fault_bits[0]);
426
427         for_each_cbr_in_tfm(cbrnum, map.fault_bits) {
428                 tfh = get_tfh_by_index(gru, cbrnum);
429                 prefetchw(tfh); /* Helps on hdw, required for emulator */
430
431                 /*
432                  * When hardware sets a bit in the faultmap, it implicitly
433                  * locks the GRU context so that it cannot be unloaded.
434                  * The gts cannot change until a TFH start/writestart command
435                  * is issued.
436                  */
437                 ctxnum = tfh->ctxnum;
438                 gts = gru->gs_gts[ctxnum];
439
440                 /*
441                  * This is running in interrupt context. Trylock the mmap_sem.
442                  * If it fails, retry the fault in user context.
443                  */
444                 if (down_read_trylock(&gts->ts_mm->mmap_sem)) {
445                         gru_try_dropin(gts, tfh, NULL);
446                         up_read(&gts->ts_mm->mmap_sem);
447                 } else {
448                         tfh_user_polling_mode(tfh);
449                 }
450         }
451         return IRQ_HANDLED;
452 }
453
454
455 static int gru_user_dropin(struct gru_thread_state *gts,
456                            struct gru_tlb_fault_handle *tfh,
457                            unsigned long __user *cb)
458 {
459         struct gru_mm_struct *gms = gts->ts_gms;
460         int ret;
461
462         while (1) {
463                 wait_event(gms->ms_wait_queue,
464                            atomic_read(&gms->ms_range_active) == 0);
465                 prefetchw(tfh); /* Helps on hdw, required for emulator */
466                 ret = gru_try_dropin(gts, tfh, cb);
467                 if (ret <= 0)
468                         return ret;
469                 STAT(call_os_wait_queue);
470         }
471 }
472
473 /*
474  * This interface is called as a result of a user detecting a "call OS" bit
475  * in a user CB. Normally means that a TLB fault has occurred.
476  *      cb - user virtual address of the CB
477  */
478 int gru_handle_user_call_os(unsigned long cb)
479 {
480         struct gru_tlb_fault_handle *tfh;
481         struct gru_thread_state *gts;
482         unsigned long __user *cbp;
483         int ucbnum, cbrnum, ret = -EINVAL;
484
485         STAT(call_os);
486         gru_dbg(grudev, "address 0x%lx\n", cb);
487
488         /* sanity check the cb pointer */
489         ucbnum = get_cb_number((void *)cb);
490         if ((cb & (GRU_HANDLE_STRIDE - 1)) || ucbnum >= GRU_NUM_CB)
491                 return -EINVAL;
492         cbp = (unsigned long *)cb;
493
494         gts = gru_find_lock_gts(cb);
495         if (!gts)
496                 return -EINVAL;
497
498         if (ucbnum >= gts->ts_cbr_au_count * GRU_CBR_AU_SIZE) {
499                 ret = -EINVAL;
500                 goto exit;
501         }
502
503         /*
504          * If force_unload is set, the UPM TLB fault is phony. The task
505          * has migrated to another node and the GSEG must be moved. Just
506          * unload the context. The task will page fault and assign a new
507          * context.
508          */
509         ret = -EAGAIN;
510         cbrnum = thread_cbr_number(gts, ucbnum);
511         if (gts->ts_force_unload) {
512                 gru_unload_context(gts, 1);
513         } else if (gts->ts_gru) {
514                 tfh = get_tfh_by_index(gts->ts_gru, cbrnum);
515                 ret = gru_user_dropin(gts, tfh, cbp);
516         }
517 exit:
518         gru_unlock_gts(gts);
519         return ret;
520 }
521
522 /*
523  * Fetch the exception detail information for a CB that terminated with
524  * an exception.
525  */
526 int gru_get_exception_detail(unsigned long arg)
527 {
528         struct control_block_extended_exc_detail excdet;
529         struct gru_control_block_extended *cbe;
530         struct gru_thread_state *gts;
531         int ucbnum, cbrnum, ret;
532
533         STAT(user_exception);
534         if (copy_from_user(&excdet, (void __user *)arg, sizeof(excdet)))
535                 return -EFAULT;
536
537         gru_dbg(grudev, "address 0x%lx\n", excdet.cb);
538         gts = gru_find_lock_gts(excdet.cb);
539         if (!gts)
540                 return -EINVAL;
541
542         if (gts->ts_gru) {
543                 ucbnum = get_cb_number((void *)excdet.cb);
544                 cbrnum = thread_cbr_number(gts, ucbnum);
545                 cbe = get_cbe_by_index(gts->ts_gru, cbrnum);
546                 excdet.opc = cbe->opccpy;
547                 excdet.exopc = cbe->exopccpy;
548                 excdet.ecause = cbe->ecause;
549                 excdet.exceptdet0 = cbe->idef1upd;
550                 excdet.exceptdet1 = cbe->idef3upd;
551                 ret = 0;
552         } else {
553                 ret = -EAGAIN;
554         }
555         gru_unlock_gts(gts);
556
557         gru_dbg(grudev, "address 0x%lx, ecause 0x%x\n", excdet.cb,
558                 excdet.ecause);
559         if (!ret && copy_to_user((void __user *)arg, &excdet, sizeof(excdet)))
560                 ret = -EFAULT;
561         return ret;
562 }
563
564 /*
565  * User request to unload a context. Content is saved for possible reload.
566  */
567 int gru_user_unload_context(unsigned long arg)
568 {
569         struct gru_thread_state *gts;
570         struct gru_unload_context_req req;
571
572         STAT(user_unload_context);
573         if (copy_from_user(&req, (void __user *)arg, sizeof(req)))
574                 return -EFAULT;
575
576         gru_dbg(grudev, "gseg 0x%lx\n", req.gseg);
577
578         gts = gru_find_lock_gts(req.gseg);
579         if (!gts)
580                 return -EINVAL;
581
582         if (gts->ts_gru)
583                 gru_unload_context(gts, 1);
584         gru_unlock_gts(gts);
585
586         return 0;
587 }
588
589 /*
590  * User request to flush a range of virtual addresses from the GRU TLB
591  * (Mainly for testing).
592  */
593 int gru_user_flush_tlb(unsigned long arg)
594 {
595         struct gru_thread_state *gts;
596         struct gru_flush_tlb_req req;
597
598         STAT(user_flush_tlb);
599         if (copy_from_user(&req, (void __user *)arg, sizeof(req)))
600                 return -EFAULT;
601
602         gru_dbg(grudev, "gseg 0x%lx, vaddr 0x%lx, len 0x%lx\n", req.gseg,
603                 req.vaddr, req.len);
604
605         gts = gru_find_lock_gts(req.gseg);
606         if (!gts)
607                 return -EINVAL;
608
609         gru_flush_tlb_range(gts->ts_gms, req.vaddr, req.vaddr + req.len);
610         gru_unlock_gts(gts);
611
612         return 0;
613 }
614
615 /*
616  * Register the current task as the user of the GSEG slice.
617  * Needed for TLB fault interrupt targeting.
618  */
619 int gru_set_task_slice(long address)
620 {
621         struct gru_thread_state *gts;
622
623         STAT(set_task_slice);
624         gru_dbg(grudev, "address 0x%lx\n", address);
625         gts = gru_alloc_locked_gts(address);
626         if (!gts)
627                 return -EINVAL;
628
629         gts->ts_tgid_owner = current->tgid;
630         gru_unlock_gts(gts);
631
632         return 0;
633 }