kernel/context_tracking.c

   1 /*
   2  * Context tracking: Probe on high level context boundaries such as kernel
   3  * and userspace. This includes syscalls and exceptions entry/exit.
   4  *
   5  * This is used by RCU to remove its dependency on the timer tick while a CPU
   6  * runs in userspace.
   7  *
   8  *  Started by Frederic Weisbecker:
   9  *
  10  * Copyright (C) 2012 Red Hat, Inc., Frederic Weisbecker <fweisbec@redhat.com>
  11  *
  12  * Many thanks to Gilad Ben-Yossef, Paul McKenney, Ingo Molnar, Andrew Morton,
  13  * Steven Rostedt, Peter Zijlstra for suggestions and improvements.
  14  *
  15  */
  16
  17 #include <linux/context_tracking.h>
  18 #include <linux/rcupdate.h>
  19 #include <linux/sched.h>
  20 #include <linux/hardirq.h>
  21 #include <linux/export.h>
  22
  23 DEFINE_PER_CPU(struct context_tracking, context_tracking) = {
  24 #ifdef CONFIG_CONTEXT_TRACKING_FORCE
  25         .active = true,
  26 #endif
  27 };
  28
  29 /**
  30  * user_enter - Inform the context tracking that the CPU is going to
  31  *              enter userspace mode.
  32  *
  33  * This function must be called right before we switch from the kernel
  34  * to userspace, when it's guaranteed the remaining kernel instructions
  35  * to execute won't use any RCU read side critical section because this
  36  * function sets RCU in extended quiescent state.
  37  */
  38 void user_enter(void)
  39 {
  40         unsigned long flags;
  41
  42         /*
  43          * Some contexts may involve an exception occuring in an irq,
  44          * leading to that nesting:
  45          * rcu_irq_enter() rcu_user_exit() rcu_user_exit() rcu_irq_exit()
  46          * This would mess up the dyntick_nesting count though. And rcu_irq_*()
  47          * helpers are enough to protect RCU uses inside the exception. So
  48          * just return immediately if we detect we are in an IRQ.
  49          */
  50         if (in_interrupt())
  51                 return;
  52
  53         /* Kernel threads aren't supposed to go to userspace */
  54         WARN_ON_ONCE(!current->mm);
  55
  56         local_irq_save(flags);
  57         if ( __this_cpu_read(context_tracking.state) != IN_USER) {
  58                 if (__this_cpu_read(context_tracking.active)) {
  59                         /*
  60                          * At this stage, only low level arch entry code remains and
  61                          * then we'll run in userspace. We can assume there won't be
  62                          * any RCU read-side critical section until the next call to
  63                          * user_exit() or rcu_irq_enter(). Let's remove RCU's dependency
  64                          * on the tick.
  65                          */
  66                         vtime_user_enter(current);
  67                         rcu_user_enter();
  68                 }
  69                 /*
  70                  * Even if context tracking is disabled on this CPU, because it's outside
  71                  * the full dynticks mask for example, we still have to keep track of the
  72                  * context transitions and states to prevent inconsistency on those of
  73                  * other CPUs.
  74                  * If a task triggers an exception in userspace, sleep on the exception
  75                  * handler and then migrate to another CPU, that new CPU must know where
  76                  * the exception returns by the time we call exception_exit().
  77                  * This information can only be provided by the previous CPU when it called
  78                  * exception_enter().
  79                  * OTOH we can spare the calls to vtime and RCU when context_tracking.active
  80                  * is false because we know that CPU is not tickless.
  81                  */
  82                 __this_cpu_write(context_tracking.state, IN_USER);
  83         }
  84         local_irq_restore(flags);
  85 }
  86
  87 #ifdef CONFIG_PREEMPT
  88 /**
  89  * preempt_schedule_context - preempt_schedule called by tracing
  90  *
  91  * The tracing infrastructure uses preempt_enable_notrace to prevent
  92  * recursion and tracing preempt enabling caused by the tracing
  93  * infrastructure itself. But as tracing can happen in areas coming
  94  * from userspace or just about to enter userspace, a preempt enable
  95  * can occur before user_exit() is called. This will cause the scheduler
  96  * to be called when the system is still in usermode.
  97  *
  98  * To prevent this, the preempt_enable_notrace will use this function
  99  * instead of preempt_schedule() to exit user context if needed before
 100  * calling the scheduler.
 101  */
 102 void __sched notrace preempt_schedule_context(void)
 103 {
 104         enum ctx_state prev_ctx;
 105
 106         if (likely(!preemptible()))
 107                 return;
 108
 109         /*
 110          * Need to disable preemption in case user_exit() is traced
 111          * and the tracer calls preempt_enable_notrace() causing
 112          * an infinite recursion.
 113          */
 114         preempt_disable_notrace();
 115         prev_ctx = exception_enter();
 116         preempt_enable_no_resched_notrace();
 117
 118         preempt_schedule();
 119
 120         preempt_disable_notrace();
 121         exception_exit(prev_ctx);
 122         preempt_enable_notrace();
 123 }
 124 EXPORT_SYMBOL_GPL(preempt_schedule_context);
 125 #endif /* CONFIG_PREEMPT */
 126
 127 /**
 128  * user_exit - Inform the context tracking that the CPU is
 129  *             exiting userspace mode and entering the kernel.
 130  *
 131  * This function must be called after we entered the kernel from userspace
 132  * before any use of RCU read side critical section. This potentially include
 133  * any high level kernel code like syscalls, exceptions, signal handling, etc...
 134  *
 135  * This call supports re-entrancy. This way it can be called from any exception
 136  * handler without needing to know if we came from userspace or not.
 137  */
 138 void user_exit(void)
 139 {
 140         unsigned long flags;
 141
 142         if (in_interrupt())
 143                 return;
 144
 145         local_irq_save(flags);
 146         if (__this_cpu_read(context_tracking.state) == IN_USER) {
 147                 if (__this_cpu_read(context_tracking.active)) {
 148                         /*
 149                          * We are going to run code that may use RCU. Inform
 150                          * RCU core about that (ie: we may need the tick again).
 151                          */
 152                         rcu_user_exit();
 153                         vtime_user_exit(current);
 154                 }
 155                 __this_cpu_write(context_tracking.state, IN_KERNEL);
 156         }
 157         local_irq_restore(flags);
 158 }
 159
 160 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_GEN
 161 void guest_enter(void)
 162 {
 163         if (vtime_accounting_enabled())
 164                 vtime_guest_enter(current);
 165         else
 166                 current->flags |= PF_VCPU;
 167 }
 168 EXPORT_SYMBOL_GPL(guest_enter);
 169
 170 void guest_exit(void)
 171 {
 172         if (vtime_accounting_enabled())
 173                 vtime_guest_exit(current);
 174         else
 175                 current->flags &= ~PF_VCPU;
 176 }
 177 EXPORT_SYMBOL_GPL(guest_exit);
 178 #endif /* CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_GEN */
 179
 180
 181 /**
 182  * context_tracking_task_switch - context switch the syscall callbacks
 183  * @prev: the task that is being switched out
 184  * @next: the task that is being switched in
 185  *
 186  * The context tracking uses the syscall slow path to implement its user-kernel
 187  * boundaries probes on syscalls. This way it doesn't impact the syscall fast
 188  * path on CPUs that don't do context tracking.
 189  *
 190  * But we need to clear the flag on the previous task because it may later
 191  * migrate to some CPU that doesn't do the context tracking. As such the TIF
 192  * flag may not be desired there.
 193  */
 194 void context_tracking_task_switch(struct task_struct *prev,
 195                              struct task_struct *next)
 196 {
 197         clear_tsk_thread_flag(prev, TIF_NOHZ);
 198         set_tsk_thread_flag(next, TIF_NOHZ);
 199 }