120c70c5a28a1c45bcad5d9e89161cc45d6f952a
[linux-2.6.git] / drivers / misc / sgi-gru / grumain.c
1 /*
2  * SN Platform GRU Driver
3  *
4  *            DRIVER TABLE MANAGER + GRU CONTEXT LOAD/UNLOAD
5  *
6  *  Copyright (c) 2008 Silicon Graphics, Inc.  All Rights Reserved.
7  *
8  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
10  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
11  *  (at your option) any later version.
12  *
13  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
14  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16  *  GNU General Public License for more details.
17  *
18  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
19  *  along with this program; if not, write to the Free Software
20  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
21  */
22
23 #include <linux/kernel.h>
24 #include <linux/slab.h>
25 #include <linux/mm.h>
26 #include <linux/spinlock.h>
27 #include <linux/sched.h>
28 #include <linux/device.h>
29 #include <linux/list.h>
30 #include <linux/err.h>
31 #include <asm/uv/uv_hub.h>
32 #include "gru.h"
33 #include "grutables.h"
34 #include "gruhandles.h"
35
36 unsigned long gru_options __read_mostly;
37
38 static struct device_driver gru_driver = {
39         .name = "gru"
40 };
41
42 static struct device gru_device = {
43         .init_name = "",
44         .driver = &gru_driver,
45 };
46
47 struct device *grudev = &gru_device;
48
49 /*
50  * Select a gru fault map to be used by the current cpu. Note that
51  * multiple cpus may be using the same map.
52  *      ZZZ should be inline but did not work on emulator
53  */
54 int gru_cpu_fault_map_id(void)
55 {
56         int cpu = smp_processor_id();
57         int id, core;
58
59         core = uv_cpu_core_number(cpu);
60         id = core + UV_MAX_INT_CORES * uv_cpu_socket_number(cpu);
61         return id;
62 }
63
64 /*--------- ASID Management -------------------------------------------
65  *
66  *  Initially, assign asids sequentially from MIN_ASID .. MAX_ASID.
67  *  Once MAX is reached, flush the TLB & start over. However,
68  *  some asids may still be in use. There won't be many (percentage wise) still
69  *  in use. Search active contexts & determine the value of the first
70  *  asid in use ("x"s below). Set "limit" to this value.
71  *  This defines a block of assignable asids.
72  *
73  *  When "limit" is reached, search forward from limit+1 and determine the
74  *  next block of assignable asids.
75  *
76  *  Repeat until MAX_ASID is reached, then start over again.
77  *
78  *  Each time MAX_ASID is reached, increment the asid generation. Since
79  *  the search for in-use asids only checks contexts with GRUs currently
80  *  assigned, asids in some contexts will be missed. Prior to loading
81  *  a context, the asid generation of the GTS asid is rechecked. If it
82  *  doesn't match the current generation, a new asid will be assigned.
83  *
84  *      0---------------x------------x---------------------x----|
85  *        ^-next        ^-limit                                 ^-MAX_ASID
86  *
87  * All asid manipulation & context loading/unloading is protected by the
88  * gs_lock.
89  */
90
91 /* Hit the asid limit. Start over */
92 static int gru_wrap_asid(struct gru_state *gru)
93 {
94         gru_dbg(grudev, "gid %d\n", gru->gs_gid);
95         STAT(asid_wrap);
96         gru->gs_asid_gen++;
97         return MIN_ASID;
98 }
99
100 /* Find the next chunk of unused asids */
101 static int gru_reset_asid_limit(struct gru_state *gru, int asid)
102 {
103         int i, gid, inuse_asid, limit;
104
105         gru_dbg(grudev, "gid %d, asid 0x%x\n", gru->gs_gid, asid);
106         STAT(asid_next);
107         limit = MAX_ASID;
108         if (asid >= limit)
109                 asid = gru_wrap_asid(gru);
110         gru_flush_all_tlb(gru);
111         gid = gru->gs_gid;
112 again:
113         for (i = 0; i < GRU_NUM_CCH; i++) {
114                 if (!gru->gs_gts[i] || is_kernel_context(gru->gs_gts[i]))
115                         continue;
116                 inuse_asid = gru->gs_gts[i]->ts_gms->ms_asids[gid].mt_asid;
117                 gru_dbg(grudev, "gid %d, gts %p, gms %p, inuse 0x%x, cxt %d\n",
118                         gru->gs_gid, gru->gs_gts[i], gru->gs_gts[i]->ts_gms,
119                         inuse_asid, i);
120                 if (inuse_asid == asid) {
121                         asid += ASID_INC;
122                         if (asid >= limit) {
123                                 /*
124                                  * empty range: reset the range limit and
125                                  * start over
126                                  */
127                                 limit = MAX_ASID;
128                                 if (asid >= MAX_ASID)
129                                         asid = gru_wrap_asid(gru);
130                                 goto again;
131                         }
132                 }
133
134                 if ((inuse_asid > asid) && (inuse_asid < limit))
135                         limit = inuse_asid;
136         }
137         gru->gs_asid_limit = limit;
138         gru->gs_asid = asid;
139         gru_dbg(grudev, "gid %d, new asid 0x%x, new_limit 0x%x\n", gru->gs_gid,
140                                         asid, limit);
141         return asid;
142 }
143
144 /* Assign a new ASID to a thread context.  */
145 static int gru_assign_asid(struct gru_state *gru)
146 {
147         int asid;
148
149         gru->gs_asid += ASID_INC;
150         asid = gru->gs_asid;
151         if (asid >= gru->gs_asid_limit)
152                 asid = gru_reset_asid_limit(gru, asid);
153
154         gru_dbg(grudev, "gid %d, asid 0x%x\n", gru->gs_gid, asid);
155         return asid;
156 }
157
158 /*
159  * Clear n bits in a word. Return a word indicating the bits that were cleared.
160  * Optionally, build an array of chars that contain the bit numbers allocated.
161  */
162 static unsigned long reserve_resources(unsigned long *p, int n, int mmax,
163                                        char *idx)
164 {
165         unsigned long bits = 0;
166         int i;
167
168         while (n--) {
169                 i = find_first_bit(p, mmax);
170                 if (i == mmax)
171                         BUG();
172                 __clear_bit(i, p);
173                 __set_bit(i, &bits);
174                 if (idx)
175                         *idx++ = i;
176         }
177         return bits;
178 }
179
180 unsigned long gru_reserve_cb_resources(struct gru_state *gru, int cbr_au_count,
181                                        char *cbmap)
182 {
183         return reserve_resources(&gru->gs_cbr_map, cbr_au_count, GRU_CBR_AU,
184                                  cbmap);
185 }
186
187 unsigned long gru_reserve_ds_resources(struct gru_state *gru, int dsr_au_count,
188                                        char *dsmap)
189 {
190         return reserve_resources(&gru->gs_dsr_map, dsr_au_count, GRU_DSR_AU,
191                                  dsmap);
192 }
193
194 static void reserve_gru_resources(struct gru_state *gru,
195                                   struct gru_thread_state *gts)
196 {
197         gru->gs_active_contexts++;
198         gts->ts_cbr_map =
199             gru_reserve_cb_resources(gru, gts->ts_cbr_au_count,
200                                      gts->ts_cbr_idx);
201         gts->ts_dsr_map =
202             gru_reserve_ds_resources(gru, gts->ts_dsr_au_count, NULL);
203 }
204
205 static void free_gru_resources(struct gru_state *gru,
206                                struct gru_thread_state *gts)
207 {
208         gru->gs_active_contexts--;
209         gru->gs_cbr_map |= gts->ts_cbr_map;
210         gru->gs_dsr_map |= gts->ts_dsr_map;
211 }
212
213 /*
214  * Check if a GRU has sufficient free resources to satisfy an allocation
215  * request. Note: GRU locks may or may not be held when this is called. If
216  * not held, recheck after acquiring the appropriate locks.
217  *
218  * Returns 1 if sufficient resources, 0 if not
219  */
220 static int check_gru_resources(struct gru_state *gru, int cbr_au_count,
221                                int dsr_au_count, int max_active_contexts)
222 {
223         return hweight64(gru->gs_cbr_map) >= cbr_au_count
224                 && hweight64(gru->gs_dsr_map) >= dsr_au_count
225                 && gru->gs_active_contexts < max_active_contexts;
226 }
227
228 /*
229  * TLB manangment requires tracking all GRU chiplets that have loaded a GSEG
230  * context.
231  */
232 static int gru_load_mm_tracker(struct gru_state *gru,
233                                         struct gru_thread_state *gts)
234 {
235         struct gru_mm_struct *gms = gts->ts_gms;
236         struct gru_mm_tracker *asids = &gms->ms_asids[gru->gs_gid];
237         unsigned short ctxbitmap = (1 << gts->ts_ctxnum);
238         int asid;
239
240         spin_lock(&gms->ms_asid_lock);
241         asid = asids->mt_asid;
242
243         spin_lock(&gru->gs_asid_lock);
244         if (asid == 0 || (asids->mt_ctxbitmap == 0 && asids->mt_asid_gen !=
245                           gru->gs_asid_gen)) {
246                 asid = gru_assign_asid(gru);
247                 asids->mt_asid = asid;
248                 asids->mt_asid_gen = gru->gs_asid_gen;
249                 STAT(asid_new);
250         } else {
251                 STAT(asid_reuse);
252         }
253         spin_unlock(&gru->gs_asid_lock);
254
255         BUG_ON(asids->mt_ctxbitmap & ctxbitmap);
256         asids->mt_ctxbitmap |= ctxbitmap;
257         if (!test_bit(gru->gs_gid, gms->ms_asidmap))
258                 __set_bit(gru->gs_gid, gms->ms_asidmap);
259         spin_unlock(&gms->ms_asid_lock);
260
261         gru_dbg(grudev,
262                 "gid %d, gts %p, gms %p, ctxnum %d, asid 0x%x, asidmap 0x%lx\n",
263                 gru->gs_gid, gts, gms, gts->ts_ctxnum, asid,
264                 gms->ms_asidmap[0]);
265         return asid;
266 }
267
268 static void gru_unload_mm_tracker(struct gru_state *gru,
269                                         struct gru_thread_state *gts)
270 {
271         struct gru_mm_struct *gms = gts->ts_gms;
272         struct gru_mm_tracker *asids;
273         unsigned short ctxbitmap;
274
275         asids = &gms->ms_asids[gru->gs_gid];
276         ctxbitmap = (1 << gts->ts_ctxnum);
277         spin_lock(&gms->ms_asid_lock);
278         spin_lock(&gru->gs_asid_lock);
279         BUG_ON((asids->mt_ctxbitmap & ctxbitmap) != ctxbitmap);
280         asids->mt_ctxbitmap ^= ctxbitmap;
281         gru_dbg(grudev, "gid %d, gts %p, gms %p, ctxnum 0x%d, asidmap 0x%lx\n",
282                 gru->gs_gid, gts, gms, gts->ts_ctxnum, gms->ms_asidmap[0]);
283         spin_unlock(&gru->gs_asid_lock);
284         spin_unlock(&gms->ms_asid_lock);
285 }
286
287 /*
288  * Decrement the reference count on a GTS structure. Free the structure
289  * if the reference count goes to zero.
290  */
291 void gts_drop(struct gru_thread_state *gts)
292 {
293         if (gts && atomic_dec_return(&gts->ts_refcnt) == 0) {
294                 if (gts->ts_gms)
295                         gru_drop_mmu_notifier(gts->ts_gms);
296                 kfree(gts);
297                 STAT(gts_free);
298         }
299 }
300
301 /*
302  * Locate the GTS structure for the current thread.
303  */
304 static struct gru_thread_state *gru_find_current_gts_nolock(struct gru_vma_data
305                             *vdata, int tsid)
306 {
307         struct gru_thread_state *gts;
308
309         list_for_each_entry(gts, &vdata->vd_head, ts_next)
310             if (gts->ts_tsid == tsid)
311                 return gts;
312         return NULL;
313 }
314
315 /*
316  * Allocate a thread state structure.
317  */
318 struct gru_thread_state *gru_alloc_gts(struct vm_area_struct *vma,
319                 int cbr_au_count, int dsr_au_count, int options, int tsid)
320 {
321         struct gru_thread_state *gts;
322         struct gru_mm_struct *gms;
323         int bytes;
324
325         bytes = DSR_BYTES(dsr_au_count) + CBR_BYTES(cbr_au_count);
326         bytes += sizeof(struct gru_thread_state);
327         gts = kmalloc(bytes, GFP_KERNEL);
328         if (!gts)
329                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
330
331         STAT(gts_alloc);
332         memset(gts, 0, sizeof(struct gru_thread_state)); /* zero out header */
333         atomic_set(&gts->ts_refcnt, 1);
334         mutex_init(&gts->ts_ctxlock);
335         gts->ts_cbr_au_count = cbr_au_count;
336         gts->ts_dsr_au_count = dsr_au_count;
337         gts->ts_user_options = options;
338         gts->ts_user_blade_id = -1;
339         gts->ts_user_chiplet_id = -1;
340         gts->ts_tsid = tsid;
341         gts->ts_ctxnum = NULLCTX;
342         gts->ts_tlb_int_select = -1;
343         gts->ts_cch_req_slice = -1;
344         gts->ts_sizeavail = GRU_SIZEAVAIL(PAGE_SHIFT);
345         if (vma) {
346                 gts->ts_mm = current->mm;
347                 gts->ts_vma = vma;
348                 gms = gru_register_mmu_notifier();
349                 if (IS_ERR(gms))
350                         goto err;
351                 gts->ts_gms = gms;
352         }
353
354         gru_dbg(grudev, "alloc gts %p\n", gts);
355         return gts;
356
357 err:
358         gts_drop(gts);
359         return ERR_CAST(gms);
360 }
361
362 /*
363  * Allocate a vma private data structure.
364  */
365 struct gru_vma_data *gru_alloc_vma_data(struct vm_area_struct *vma, int tsid)
366 {
367         struct gru_vma_data *vdata = NULL;
368
369         vdata = kmalloc(sizeof(*vdata), GFP_KERNEL);
370         if (!vdata)
371                 return NULL;
372
373         INIT_LIST_HEAD(&vdata->vd_head);
374         spin_lock_init(&vdata->vd_lock);
375         gru_dbg(grudev, "alloc vdata %p\n", vdata);
376         return vdata;
377 }
378
379 /*
380  * Find the thread state structure for the current thread.
381  */
382 struct gru_thread_state *gru_find_thread_state(struct vm_area_struct *vma,
383                                         int tsid)
384 {
385         struct gru_vma_data *vdata = vma->vm_private_data;
386         struct gru_thread_state *gts;
387
388         spin_lock(&vdata->vd_lock);
389         gts = gru_find_current_gts_nolock(vdata, tsid);
390         spin_unlock(&vdata->vd_lock);
391         gru_dbg(grudev, "vma %p, gts %p\n", vma, gts);
392         return gts;
393 }
394
395 /*
396  * Allocate a new thread state for a GSEG. Note that races may allow
397  * another thread to race to create a gts.
398  */
399 struct gru_thread_state *gru_alloc_thread_state(struct vm_area_struct *vma,
400                                         int tsid)
401 {
402         struct gru_vma_data *vdata = vma->vm_private_data;
403         struct gru_thread_state *gts, *ngts;
404
405         gts = gru_alloc_gts(vma, vdata->vd_cbr_au_count, vdata->vd_dsr_au_count,
406                             vdata->vd_user_options, tsid);
407         if (IS_ERR(gts))
408                 return gts;
409
410         spin_lock(&vdata->vd_lock);
411         ngts = gru_find_current_gts_nolock(vdata, tsid);
412         if (ngts) {
413                 gts_drop(gts);
414                 gts = ngts;
415                 STAT(gts_double_allocate);
416         } else {
417                 list_add(&gts->ts_next, &vdata->vd_head);
418         }
419         spin_unlock(&vdata->vd_lock);
420         gru_dbg(grudev, "vma %p, gts %p\n", vma, gts);
421         return gts;
422 }
423
424 /*
425  * Free the GRU context assigned to the thread state.
426  */
427 static void gru_free_gru_context(struct gru_thread_state *gts)
428 {
429         struct gru_state *gru;
430
431         gru = gts->ts_gru;
432         gru_dbg(grudev, "gts %p, gid %d\n", gts, gru->gs_gid);
433
434         spin_lock(&gru->gs_lock);
435         gru->gs_gts[gts->ts_ctxnum] = NULL;
436         free_gru_resources(gru, gts);
437         BUG_ON(test_bit(gts->ts_ctxnum, &gru->gs_context_map) == 0);
438         __clear_bit(gts->ts_ctxnum, &gru->gs_context_map);
439         gts->ts_ctxnum = NULLCTX;
440         gts->ts_gru = NULL;
441         gts->ts_blade = -1;
442         spin_unlock(&gru->gs_lock);
443
444         gts_drop(gts);
445         STAT(free_context);
446 }
447
448 /*
449  * Prefetching cachelines help hardware performance.
450  * (Strictly a performance enhancement. Not functionally required).
451  */
452 static void prefetch_data(void *p, int num, int stride)
453 {
454         while (num-- > 0) {
455                 prefetchw(p);
456                 p += stride;
457         }
458 }
459
460 static inline long gru_copy_handle(void *d, void *s)
461 {
462         memcpy(d, s, GRU_HANDLE_BYTES);
463         return GRU_HANDLE_BYTES;
464 }
465
466 static void gru_prefetch_context(void *gseg, void *cb, void *cbe,
467                                 unsigned long cbrmap, unsigned long length)
468 {
469         int i, scr;
470
471         prefetch_data(gseg + GRU_DS_BASE, length / GRU_CACHE_LINE_BYTES,
472                       GRU_CACHE_LINE_BYTES);
473
474         for_each_cbr_in_allocation_map(i, &cbrmap, scr) {
475                 prefetch_data(cb, 1, GRU_CACHE_LINE_BYTES);
476                 prefetch_data(cbe + i * GRU_HANDLE_STRIDE, 1,
477                               GRU_CACHE_LINE_BYTES);
478                 cb += GRU_HANDLE_STRIDE;
479         }
480 }
481
482 static void gru_load_context_data(void *save, void *grubase, int ctxnum,
483                                   unsigned long cbrmap, unsigned long dsrmap,
484                                   int data_valid)
485 {
486         void *gseg, *cb, *cbe;
487         unsigned long length;
488         int i, scr;
489
490         gseg = grubase + ctxnum * GRU_GSEG_STRIDE;
491         cb = gseg + GRU_CB_BASE;
492         cbe = grubase + GRU_CBE_BASE;
493         length = hweight64(dsrmap) * GRU_DSR_AU_BYTES;
494         gru_prefetch_context(gseg, cb, cbe, cbrmap, length);
495
496         for_each_cbr_in_allocation_map(i, &cbrmap, scr) {
497                 if (data_valid) {
498                         save += gru_copy_handle(cb, save);
499                         save += gru_copy_handle(cbe + i * GRU_HANDLE_STRIDE,
500                                                 save);
501                 } else {
502                         memset(cb, 0, GRU_CACHE_LINE_BYTES);
503                         memset(cbe + i * GRU_HANDLE_STRIDE, 0,
504                                                 GRU_CACHE_LINE_BYTES);
505                 }
506                 /* Flush CBE to hide race in context restart */
507                 mb();
508                 gru_flush_cache(cbe + i * GRU_HANDLE_STRIDE);
509                 cb += GRU_HANDLE_STRIDE;
510         }
511
512         if (data_valid)
513                 memcpy(gseg + GRU_DS_BASE, save, length);
514         else
515                 memset(gseg + GRU_DS_BASE, 0, length);
516 }
517
518 static void gru_unload_context_data(void *save, void *grubase, int ctxnum,
519                                     unsigned long cbrmap, unsigned long dsrmap)
520 {
521         void *gseg, *cb, *cbe;
522         unsigned long length;
523         int i, scr;
524
525         gseg = grubase + ctxnum * GRU_GSEG_STRIDE;
526         cb = gseg + GRU_CB_BASE;
527         cbe = grubase + GRU_CBE_BASE;
528         length = hweight64(dsrmap) * GRU_DSR_AU_BYTES;
529
530         /* CBEs may not be coherent. Flush them from cache */
531         for_each_cbr_in_allocation_map(i, &cbrmap, scr)
532                 gru_flush_cache(cbe + i * GRU_HANDLE_STRIDE);
533         mb();           /* Let the CL flush complete */
534
535         gru_prefetch_context(gseg, cb, cbe, cbrmap, length);
536
537         for_each_cbr_in_allocation_map(i, &cbrmap, scr) {
538                 save += gru_copy_handle(save, cb);
539                 save += gru_copy_handle(save, cbe + i * GRU_HANDLE_STRIDE);
540                 cb += GRU_HANDLE_STRIDE;
541         }
542         memcpy(save, gseg + GRU_DS_BASE, length);
543 }
544
545 void gru_unload_context(struct gru_thread_state *gts, int savestate)
546 {
547         struct gru_state *gru = gts->ts_gru;
548         struct gru_context_configuration_handle *cch;
549         int ctxnum = gts->ts_ctxnum;
550
551         if (!is_kernel_context(gts))
552                 zap_vma_ptes(gts->ts_vma, UGRUADDR(gts), GRU_GSEG_PAGESIZE);
553         cch = get_cch(gru->gs_gru_base_vaddr, ctxnum);
554
555         gru_dbg(grudev, "gts %p\n", gts);
556         lock_cch_handle(cch);
557         if (cch_interrupt_sync(cch))
558                 BUG();
559
560         if (!is_kernel_context(gts))
561                 gru_unload_mm_tracker(gru, gts);
562         if (savestate) {
563                 gru_unload_context_data(gts->ts_gdata, gru->gs_gru_base_vaddr,
564                                         ctxnum, gts->ts_cbr_map,
565                                         gts->ts_dsr_map);
566                 gts->ts_data_valid = 1;
567         }
568
569         if (cch_deallocate(cch))
570                 BUG();
571         unlock_cch_handle(cch);
572
573         gru_free_gru_context(gts);
574 }
575
576 /*
577  * Load a GRU context by copying it from the thread data structure in memory
578  * to the GRU.
579  */
580 void gru_load_context(struct gru_thread_state *gts)
581 {
582         struct gru_state *gru = gts->ts_gru;
583         struct gru_context_configuration_handle *cch;
584         int i, err, asid, ctxnum = gts->ts_ctxnum;
585
586         gru_dbg(grudev, "gts %p\n", gts);
587         cch = get_cch(gru->gs_gru_base_vaddr, ctxnum);
588
589         lock_cch_handle(cch);
590         cch->tfm_fault_bit_enable =
591             (gts->ts_user_options == GRU_OPT_MISS_FMM_POLL
592              || gts->ts_user_options == GRU_OPT_MISS_FMM_INTR);
593         cch->tlb_int_enable = (gts->ts_user_options == GRU_OPT_MISS_FMM_INTR);
594         if (cch->tlb_int_enable) {
595                 gts->ts_tlb_int_select = gru_cpu_fault_map_id();
596                 cch->tlb_int_select = gts->ts_tlb_int_select;
597         }
598         if (gts->ts_cch_req_slice >= 0) {
599                 cch->req_slice_set_enable = 1;
600                 cch->req_slice = gts->ts_cch_req_slice;
601         } else {
602                 cch->req_slice_set_enable =0;
603         }
604         cch->tfm_done_bit_enable = 0;
605         cch->dsr_allocation_map = gts->ts_dsr_map;
606         cch->cbr_allocation_map = gts->ts_cbr_map;
607
608         if (is_kernel_context(gts)) {
609                 cch->unmap_enable = 1;
610                 cch->tfm_done_bit_enable = 1;
611                 cch->cb_int_enable = 1;
612                 cch->tlb_int_select = 0;        /* For now, ints go to cpu 0 */
613         } else {
614                 cch->unmap_enable = 0;
615                 cch->tfm_done_bit_enable = 0;
616                 cch->cb_int_enable = 0;
617                 asid = gru_load_mm_tracker(gru, gts);
618                 for (i = 0; i < 8; i++) {
619                         cch->asid[i] = asid + i;
620                         cch->sizeavail[i] = gts->ts_sizeavail;
621                 }
622         }
623
624         err = cch_allocate(cch);
625         if (err) {
626                 gru_dbg(grudev,
627                         "err %d: cch %p, gts %p, cbr 0x%lx, dsr 0x%lx\n",
628                         err, cch, gts, gts->ts_cbr_map, gts->ts_dsr_map);
629                 BUG();
630         }
631
632         gru_load_context_data(gts->ts_gdata, gru->gs_gru_base_vaddr, ctxnum,
633                         gts->ts_cbr_map, gts->ts_dsr_map, gts->ts_data_valid);
634
635         if (cch_start(cch))
636                 BUG();
637         unlock_cch_handle(cch);
638 }
639
640 /*
641  * Update fields in an active CCH:
642  *      - retarget interrupts on local blade
643  *      - update sizeavail mask
644  */
645 int gru_update_cch(struct gru_thread_state *gts)
646 {
647         struct gru_context_configuration_handle *cch;
648         struct gru_state *gru = gts->ts_gru;
649         int i, ctxnum = gts->ts_ctxnum, ret = 0;
650
651         cch = get_cch(gru->gs_gru_base_vaddr, ctxnum);
652
653         lock_cch_handle(cch);
654         if (cch->state == CCHSTATE_ACTIVE) {
655                 if (gru->gs_gts[gts->ts_ctxnum] != gts)
656                         goto exit;
657                 if (cch_interrupt(cch))
658                         BUG();
659                 for (i = 0; i < 8; i++)
660                         cch->sizeavail[i] = gts->ts_sizeavail;
661                 gts->ts_tlb_int_select = gru_cpu_fault_map_id();
662                 cch->tlb_int_select = gru_cpu_fault_map_id();
663                 cch->tfm_fault_bit_enable =
664                   (gts->ts_user_options == GRU_OPT_MISS_FMM_POLL
665                     || gts->ts_user_options == GRU_OPT_MISS_FMM_INTR);
666                 if (cch_start(cch))
667                         BUG();
668                 ret = 1;
669         }
670 exit:
671         unlock_cch_handle(cch);
672         return ret;
673 }
674
675 /*
676  * Update CCH tlb interrupt select. Required when all the following is true:
677  *      - task's GRU context is loaded into a GRU
678  *      - task is using interrupt notification for TLB faults
679  *      - task has migrated to a different cpu on the same blade where
680  *        it was previously running.
681  */
682 static int gru_retarget_intr(struct gru_thread_state *gts)
683 {
684         if (gts->ts_tlb_int_select < 0
685             || gts->ts_tlb_int_select == gru_cpu_fault_map_id())
686                 return 0;
687
688         gru_dbg(grudev, "retarget from %d to %d\n", gts->ts_tlb_int_select,
689                 gru_cpu_fault_map_id());
690         return gru_update_cch(gts);
691 }
692
693 /*
694  * Unload the gru context if it is not assigned to the correct blade or
695  * chiplet. Misassignment can occur if the process migrates to a different
696  * blade or if the user changes the selected blade/chiplet.
697  *      Return 0 if  context correct placed, otherwise 1
698  */
699 void gru_check_context_placement(struct gru_thread_state *gts)
700 {
701         struct gru_state *gru;
702         int blade_id, chiplet_id;
703
704         /*
705          * If the current task is the context owner, verify that the
706          * context is correctly placed. This test is skipped for non-owner
707          * references. Pthread apps use non-owner references to the CBRs.
708          */
709         gru = gts->ts_gru;
710         if (!gru || gts->ts_tgid_owner != current->tgid)
711                 return;
712
713         blade_id = gts->ts_user_blade_id;
714         if (blade_id < 0)
715                 blade_id = uv_numa_blade_id();
716
717         chiplet_id = gts->ts_user_chiplet_id;
718         if (gru->gs_blade_id != blade_id ||
719             (chiplet_id >= 0 && chiplet_id != gru->gs_chiplet_id)) {
720                 STAT(check_context_unload);
721                 gru_unload_context(gts, 1);
722         } else if (gru_retarget_intr(gts)) {
723                 STAT(check_context_retarget_intr);
724         }
725 }
726
727
728 /*
729  * Insufficient GRU resources available on the local blade. Steal a context from
730  * a process. This is a hack until a _real_ resource scheduler is written....
731  */
732 #define next_ctxnum(n)  ((n) <  GRU_NUM_CCH - 2 ? (n) + 1 : 0)
733 #define next_gru(b, g)  (((g) < &(b)->bs_grus[GRU_CHIPLETS_PER_BLADE - 1]) ?  \
734                                  ((g)+1) : &(b)->bs_grus[0])
735
736 static int is_gts_stealable(struct gru_thread_state *gts,
737                 struct gru_blade_state *bs)
738 {
739         if (is_kernel_context(gts))
740                 return down_write_trylock(&bs->bs_kgts_sema);
741         else
742                 return mutex_trylock(&gts->ts_ctxlock);
743 }
744
745 static void gts_stolen(struct gru_thread_state *gts,
746                 struct gru_blade_state *bs)
747 {
748         if (is_kernel_context(gts)) {
749                 up_write(&bs->bs_kgts_sema);
750                 STAT(steal_kernel_context);
751         } else {
752                 mutex_unlock(&gts->ts_ctxlock);
753                 STAT(steal_user_context);
754         }
755 }
756
757 void gru_steal_context(struct gru_thread_state *gts)
758 {
759         struct gru_blade_state *blade;
760         struct gru_state *gru, *gru0;
761         struct gru_thread_state *ngts = NULL;
762         int ctxnum, ctxnum0, flag = 0, cbr, dsr;
763         int blade_id = gts->ts_user_blade_id;
764         int chiplet_id = gts->ts_user_chiplet_id;
765
766         if (blade_id < 0)
767                 blade_id = uv_numa_blade_id();
768         cbr = gts->ts_cbr_au_count;
769         dsr = gts->ts_dsr_au_count;
770
771         blade = gru_base[blade_id];
772         spin_lock(&blade->bs_lock);
773
774         ctxnum = next_ctxnum(blade->bs_lru_ctxnum);
775         gru = blade->bs_lru_gru;
776         if (ctxnum == 0)
777                 gru = next_gru(blade, gru);
778         blade->bs_lru_gru = gru;
779         blade->bs_lru_ctxnum = ctxnum;
780         ctxnum0 = ctxnum;
781         gru0 = gru;
782         while (1) {
783                 if (chiplet_id < 0 || chiplet_id == gru->gs_chiplet_id) {
784                         if (check_gru_resources(gru, cbr, dsr, GRU_NUM_CCH))
785                                 break;
786                         spin_lock(&gru->gs_lock);
787                         for (; ctxnum < GRU_NUM_CCH; ctxnum++) {
788                                 if (flag && gru == gru0 && ctxnum == ctxnum0)
789                                         break;
790                                 ngts = gru->gs_gts[ctxnum];
791                                 /*
792                                 * We are grabbing locks out of order, so trylock is
793                                 * needed. GTSs are usually not locked, so the odds of
794                                 * success are high. If trylock fails, try to steal a
795                                 * different GSEG.
796                                 */
797                                 if (ngts && is_gts_stealable(ngts, blade))
798                                         break;
799                                 ngts = NULL;
800                         }
801                         spin_unlock(&gru->gs_lock);
802                         if (ngts || (flag && gru == gru0 && ctxnum == ctxnum0))
803                                 break;
804                 }
805                 if (flag && gru == gru0)
806                         break;
807                 flag = 1;
808                 ctxnum = 0;
809                 gru = next_gru(blade, gru);
810         }
811         spin_unlock(&blade->bs_lock);
812
813         if (ngts) {
814                 gts->ustats.context_stolen++;
815                 ngts->ts_steal_jiffies = jiffies;
816                 gru_unload_context(ngts, is_kernel_context(ngts) ? 0 : 1);
817                 gts_stolen(ngts, blade);
818         } else {
819                 STAT(steal_context_failed);
820         }
821         gru_dbg(grudev,
822                 "stole gid %d, ctxnum %d from gts %p. Need cb %d, ds %d;"
823                 " avail cb %ld, ds %ld\n",
824                 gru->gs_gid, ctxnum, ngts, cbr, dsr, hweight64(gru->gs_cbr_map),
825                 hweight64(gru->gs_dsr_map));
826 }
827
828 /*
829  * Assign a gru context.
830  */
831 static int gru_assign_context_number(struct gru_state *gru)
832 {
833         int ctxnum;
834
835         ctxnum = find_first_zero_bit(&gru->gs_context_map, GRU_NUM_CCH);
836         __set_bit(ctxnum, &gru->gs_context_map);
837         return ctxnum;
838 }
839
840 /*
841  * Scan the GRUs on the local blade & assign a GRU context.
842  */
843 struct gru_state *gru_assign_gru_context(struct gru_thread_state *gts)
844 {
845         struct gru_state *gru, *grux;
846         int i, max_active_contexts;
847         int blade_id = gts->ts_user_blade_id;
848         int chiplet_id = gts->ts_user_chiplet_id;
849
850         if (blade_id < 0)
851                 blade_id = uv_numa_blade_id();
852 again:
853         gru = NULL;
854         max_active_contexts = GRU_NUM_CCH;
855         for_each_gru_on_blade(grux, blade_id, i) {
856                 if (chiplet_id >= 0 && chiplet_id != grux->gs_chiplet_id)
857                         continue;
858                 if (check_gru_resources(grux, gts->ts_cbr_au_count,
859                                         gts->ts_dsr_au_count,
860                                         max_active_contexts)) {
861                         gru = grux;
862                         max_active_contexts = grux->gs_active_contexts;
863                         if (max_active_contexts == 0)
864                                 break;
865                 }
866         }
867
868         if (gru) {
869                 spin_lock(&gru->gs_lock);
870                 if (!check_gru_resources(gru, gts->ts_cbr_au_count,
871                                          gts->ts_dsr_au_count, GRU_NUM_CCH)) {
872                         spin_unlock(&gru->gs_lock);
873                         goto again;
874                 }
875                 reserve_gru_resources(gru, gts);
876                 gts->ts_gru = gru;
877                 gts->ts_blade = gru->gs_blade_id;
878                 gts->ts_ctxnum = gru_assign_context_number(gru);
879                 atomic_inc(&gts->ts_refcnt);
880                 gru->gs_gts[gts->ts_ctxnum] = gts;
881                 spin_unlock(&gru->gs_lock);
882
883                 STAT(assign_context);
884                 gru_dbg(grudev,
885                         "gseg %p, gts %p, gid %d, ctx %d, cbr %d, dsr %d\n",
886                         gseg_virtual_address(gts->ts_gru, gts->ts_ctxnum), gts,
887                         gts->ts_gru->gs_gid, gts->ts_ctxnum,
888                         gts->ts_cbr_au_count, gts->ts_dsr_au_count);
889         } else {
890                 gru_dbg(grudev, "failed to allocate a GTS %s\n", "");
891                 STAT(assign_context_failed);
892         }
893
894         return gru;
895 }
896
897 /*
898  * gru_nopage
899  *
900  * Map the user's GRU segment
901  *
902  *      Note: gru segments alway mmaped on GRU_GSEG_PAGESIZE boundaries.
903  */
904 int gru_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
905 {
906         struct gru_thread_state *gts;
907         unsigned long paddr, vaddr;
908
909         vaddr = (unsigned long)vmf->virtual_address;
910         gru_dbg(grudev, "vma %p, vaddr 0x%lx (0x%lx)\n",
911                 vma, vaddr, GSEG_BASE(vaddr));
912         STAT(nopfn);
913
914         /* The following check ensures vaddr is a valid address in the VMA */
915         gts = gru_find_thread_state(vma, TSID(vaddr, vma));
916         if (!gts)
917                 return VM_FAULT_SIGBUS;
918
919 again:
920         mutex_lock(&gts->ts_ctxlock);
921         preempt_disable();
922
923         gru_check_context_placement(gts);
924
925         if (!gts->ts_gru) {
926                 STAT(load_user_context);
927                 if (!gru_assign_gru_context(gts)) {
928                         preempt_enable();
929                         mutex_unlock(&gts->ts_ctxlock);
930                         set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
931                         schedule_timeout(GRU_ASSIGN_DELAY);  /* true hack ZZZ */
932                         if (gts->ts_steal_jiffies + GRU_STEAL_DELAY < jiffies)
933                                 gru_steal_context(gts);
934                         goto again;
935                 }
936                 gru_load_context(gts);
937                 paddr = gseg_physical_address(gts->ts_gru, gts->ts_ctxnum);
938                 remap_pfn_range(vma, vaddr & ~(GRU_GSEG_PAGESIZE - 1),
939                                 paddr >> PAGE_SHIFT, GRU_GSEG_PAGESIZE,
940                                 vma->vm_page_prot);
941         }
942
943         preempt_enable();
944         mutex_unlock(&gts->ts_ctxlock);
945
946         return VM_FAULT_NOPAGE;
947 }
948