x86/mm: Use/Fix PCID to optimize user/kernel switches
[muen/linux.git] / arch / x86 / include / asm / tlbflush.h
index 490a706fdba810ae50c3e85df7522871fcd768f6..5dcc38b16604d9da0f33db9d697e566670f58b11 100644 (file)
@@ -10,6 +10,8 @@
 #include <asm/special_insns.h>
 #include <asm/smp.h>
 #include <asm/invpcid.h>
+#include <asm/pti.h>
+#include <asm/processor-flags.h>
 
 static inline u64 inc_mm_tlb_gen(struct mm_struct *mm)
 {
@@ -24,24 +26,54 @@ static inline u64 inc_mm_tlb_gen(struct mm_struct *mm)
 
 /* There are 12 bits of space for ASIDS in CR3 */
 #define CR3_HW_ASID_BITS               12
+
 /*
  * When enabled, PAGE_TABLE_ISOLATION consumes a single bit for
  * user/kernel switches
  */
-#define PTI_CONSUMED_ASID_BITS         0
+#ifdef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
+# define PTI_CONSUMED_PCID_BITS        1
+#else
+# define PTI_CONSUMED_PCID_BITS        0
+#endif
+
+#define CR3_AVAIL_PCID_BITS (X86_CR3_PCID_BITS - PTI_CONSUMED_PCID_BITS)
 
-#define CR3_AVAIL_ASID_BITS (CR3_HW_ASID_BITS - PTI_CONSUMED_ASID_BITS)
 /*
  * ASIDs are zero-based: 0->MAX_AVAIL_ASID are valid.  -1 below to account
  * for them being zero-based.  Another -1 is because ASID 0 is reserved for
  * use by non-PCID-aware users.
  */
-#define MAX_ASID_AVAILABLE ((1 << CR3_AVAIL_ASID_BITS) - 2)
+#define MAX_ASID_AVAILABLE ((1 << CR3_AVAIL_PCID_BITS) - 2)
+
+/*
+ * 6 because 6 should be plenty and struct tlb_state will fit in two cache
+ * lines.
+ */
+#define TLB_NR_DYN_ASIDS       6
 
 static inline u16 kern_pcid(u16 asid)
 {
        VM_WARN_ON_ONCE(asid > MAX_ASID_AVAILABLE);
+
+#ifdef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
+       /*
+        * Make sure that the dynamic ASID space does not confict with the
+        * bit we are using to switch between user and kernel ASIDs.
+        */
+       BUILD_BUG_ON(TLB_NR_DYN_ASIDS >= (1 << X86_CR3_PTI_SWITCH_BIT));
+
        /*
+        * The ASID being passed in here should have respected the
+        * MAX_ASID_AVAILABLE and thus never have the switch bit set.
+        */
+       VM_WARN_ON_ONCE(asid & (1 << X86_CR3_PTI_SWITCH_BIT));
+#endif
+       /*
+        * The dynamically-assigned ASIDs that get passed in are small
+        * (<TLB_NR_DYN_ASIDS).  They never have the high switch bit set,
+        * so do not bother to clear it.
+        *
         * If PCID is on, ASID-aware code paths put the ASID+1 into the
         * PCID bits.  This serves two purposes.  It prevents a nasty
         * situation in which PCID-unaware code saves CR3, loads some other
@@ -95,12 +127,6 @@ static inline bool tlb_defer_switch_to_init_mm(void)
        return !static_cpu_has(X86_FEATURE_PCID);
 }
 
-/*
- * 6 because 6 should be plenty and struct tlb_state will fit in
- * two cache lines.
- */
-#define TLB_NR_DYN_ASIDS 6
-
 struct tlb_context {
        u64 ctx_id;
        u64 tlb_gen;
@@ -145,6 +171,13 @@ struct tlb_state {
         */
        bool invalidate_other;
 
+       /*
+        * Mask that contains TLB_NR_DYN_ASIDS+1 bits to indicate
+        * the corresponding user PCID needs a flush next time we
+        * switch to it; see SWITCH_TO_USER_CR3.
+        */
+       unsigned short user_pcid_flush_mask;
+
        /*
         * Access to this CR4 shadow and to H/W CR4 is protected by
         * disabling interrupts when modifying either one.
@@ -249,15 +282,42 @@ static inline void cr4_set_bits_and_update_boot(unsigned long mask)
 
 extern void initialize_tlbstate_and_flush(void);
 
+/*
+ * Given an ASID, flush the corresponding user ASID.  We can delay this
+ * until the next time we switch to it.
+ *
+ * See SWITCH_TO_USER_CR3.
+ */
+static inline void invalidate_user_asid(u16 asid)
+{
+       /* There is no user ASID if address space separation is off */
+       if (!IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION))
+               return;
+
+       /*
+        * We only have a single ASID if PCID is off and the CR3
+        * write will have flushed it.
+        */
+       if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_PCID))
+               return;
+
+       if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
+               return;
+
+       __set_bit(kern_pcid(asid),
+                 (unsigned long *)this_cpu_ptr(&cpu_tlbstate.user_pcid_flush_mask));
+}
+
 /*
  * flush the entire current user mapping
  */
 static inline void __native_flush_tlb(void)
 {
+       invalidate_user_asid(this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm_asid));
        /*
-        * If current->mm == NULL then we borrow a mm which may change during a
-        * task switch and therefore we must not be preempted while we write CR3
-        * back:
+        * If current->mm == NULL then we borrow a mm which may change
+        * during a task switch and therefore we must not be preempted
+        * while we write CR3 back:
         */
        preempt_disable();
        native_write_cr3(__native_read_cr3());
@@ -301,7 +361,14 @@ static inline void __native_flush_tlb_global(void)
  */
 static inline void __native_flush_tlb_single(unsigned long addr)
 {
+       u32 loaded_mm_asid = this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm_asid);
+
        asm volatile("invlpg (%0)" ::"r" (addr) : "memory");
+
+       if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
+               return;
+
+       invalidate_user_asid(loaded_mm_asid);
 }
 
 /*