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ARM: 6007/1: fix highmem with VIPT cache and DMA
authorNicolas Pitre <nico@fluxnic.net>
Mon, 29 Mar 2010 20:46:02 +0000 (21:46 +0100)
committerRussell King <rmk+kernel@arm.linux.org.uk>
Wed, 14 Apr 2010 10:11:27 +0000 (11:11 +0100)
The VIVT cache of a highmem page is always flushed before the page
is unmapped.  This cache flush is explicit through flush_cache_kmaps()
in flush_all_zero_pkmaps(), or through __cpuc_flush_dcache_area() in
kunmap_atomic().  There is also an implicit flush of those highmem pages
that were part of a process that just terminated making those pages free
as the whole VIVT cache has to be flushed on every task switch. Hence
unmapped highmem pages need no cache maintenance in that case.

However unmapped pages may still be cached with a VIPT cache because the
cache is tagged with physical addresses.  There is no need for a whole
cache flush during task switching for that reason, and despite the
explicit cache flushes in flush_all_zero_pkmaps() and kunmap_atomic(),
some highmem pages that were mapped in user space end up still cached
even when they become unmapped.

So, we do have to perform cache maintenance on those unmapped highmem
pages in the context of DMA when using a VIPT cache.  Unfortunately,
it is not possible to perform that cache maintenance using physical
addresses as all the L1 cache maintenance coprocessor functions accept
virtual addresses only.  Therefore we have no choice but to set up a
temporary virtual mapping for that purpose.

And of course the explicit cache flushing when unmapping a highmem page
on a system with a VIPT cache now can go, which should increase
performance.

While at it, because the code in __flush_dcache_page() has to be modified
anyway, let's also make sure the mapped highmem pages are pinned with
kmap_high_get() for the duration of the cache maintenance operation.
Because kunmap() does unmap highmem pages lazily, it was reported by
Gary King <GKing@nvidia.com> that those pages ended up being unmapped
during cache maintenance on SMP causing segmentation faults.

Signed-off-by: Nicolas Pitre <nico@marvell.com>
Signed-off-by: Russell King <rmk+kernel@arm.linux.org.uk>
arch/arm/include/asm/highmem.h
arch/arm/include/asm/kmap_types.h
arch/arm/mm/copypage-v6.c
arch/arm/mm/dma-mapping.c
arch/arm/mm/flush.c
arch/arm/mm/highmem.c

index 7f36d00600b43da38ba4fda7fa59aa61da7d60ab..feb988a7ec37dcf2336d7a908e5561b0cc3ee7d5 100644 (file)
 
 #define kmap_prot              PAGE_KERNEL
 
-#define flush_cache_kmaps()    flush_cache_all()
+#define flush_cache_kmaps() \
+       do { \
+               if (cache_is_vivt()) \
+                       flush_cache_all(); \
+       } while (0)
 
 extern pte_t *pkmap_page_table;
 
@@ -21,11 +25,20 @@ extern void *kmap_high(struct page *page);
 extern void *kmap_high_get(struct page *page);
 extern void kunmap_high(struct page *page);
 
+extern void *kmap_high_l1_vipt(struct page *page, pte_t *saved_pte);
+extern void kunmap_high_l1_vipt(struct page *page, pte_t saved_pte);
+
+/*
+ * The following functions are already defined by <linux/highmem.h>
+ * when CONFIG_HIGHMEM is not set.
+ */
+#ifdef CONFIG_HIGHMEM
 extern void *kmap(struct page *page);
 extern void kunmap(struct page *page);
 extern void *kmap_atomic(struct page *page, enum km_type type);
 extern void kunmap_atomic(void *kvaddr, enum km_type type);
 extern void *kmap_atomic_pfn(unsigned long pfn, enum km_type type);
 extern struct page *kmap_atomic_to_page(const void *ptr);
+#endif
 
 #endif
index c019949a5189dc725a937006eb8445c18d0ad2ef..c4b2ea3fbe4249c886fad25593553502e63f5796 100644 (file)
@@ -18,6 +18,7 @@ enum km_type {
        KM_IRQ1,
        KM_SOFTIRQ0,
        KM_SOFTIRQ1,
+       KM_L1_CACHE,
        KM_L2_CACHE,
        KM_TYPE_NR
 };
index 8bca4dea6dfa234bbcf0c343a70f87f751de3b66..f55fa1044f72b829d0c307683f9ab12d768a4893 100644 (file)
@@ -41,14 +41,7 @@ static void v6_copy_user_highpage_nonaliasing(struct page *to,
        kfrom = kmap_atomic(from, KM_USER0);
        kto = kmap_atomic(to, KM_USER1);
        copy_page(kto, kfrom);
-#ifdef CONFIG_HIGHMEM
-       /*
-        * kmap_atomic() doesn't set the page virtual address, and
-        * kunmap_atomic() takes care of cache flushing already.
-        */
-       if (page_address(to) != NULL)
-#endif
-               __cpuc_flush_dcache_area(kto, PAGE_SIZE);
+       __cpuc_flush_dcache_area(kto, PAGE_SIZE);
        kunmap_atomic(kto, KM_USER1);
        kunmap_atomic(kfrom, KM_USER0);
 }
index 1351edc0b26feba5330e3bf045b74702ffe88683..13fa536d82e695ff69b6e74f8e95853cf7199ede 100644 (file)
@@ -464,6 +464,11 @@ static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
                                vaddr += offset;
                                op(vaddr, len, dir);
                                kunmap_high(page);
+                       } else if (cache_is_vipt()) {
+                               pte_t saved_pte;
+                               vaddr = kmap_high_l1_vipt(page, &saved_pte);
+                               op(vaddr + offset, len, dir);
+                               kunmap_high_l1_vipt(page, saved_pte);
                        }
                } else {
                        vaddr = page_address(page) + offset;
index e34f095e2090517b8f968f4af6703e60dd371c8b..c6844cb9b508dde69c49af40bb0d2956b126b8d3 100644 (file)
@@ -13,6 +13,7 @@
 
 #include <asm/cacheflush.h>
 #include <asm/cachetype.h>
+#include <asm/highmem.h>
 #include <asm/smp_plat.h>
 #include <asm/system.h>
 #include <asm/tlbflush.h>
@@ -152,21 +153,25 @@ void copy_to_user_page(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
 
 void __flush_dcache_page(struct address_space *mapping, struct page *page)
 {
-       void *addr = page_address(page);
-
        /*
         * Writeback any data associated with the kernel mapping of this
         * page.  This ensures that data in the physical page is mutually
         * coherent with the kernels mapping.
         */
-#ifdef CONFIG_HIGHMEM
-       /*
-        * kmap_atomic() doesn't set the page virtual address, and
-        * kunmap_atomic() takes care of cache flushing already.
-        */
-       if (addr)
-#endif
-               __cpuc_flush_dcache_area(addr, PAGE_SIZE);
+       if (!PageHighMem(page)) {
+               __cpuc_flush_dcache_area(page_address(page), PAGE_SIZE);
+       } else {
+               void *addr = kmap_high_get(page);
+               if (addr) {
+                       __cpuc_flush_dcache_area(addr, PAGE_SIZE);
+                       kunmap_high(page);
+               } else if (cache_is_vipt()) {
+                       pte_t saved_pte;
+                       addr = kmap_high_l1_vipt(page, &saved_pte);
+                       __cpuc_flush_dcache_area(addr, PAGE_SIZE);
+                       kunmap_high_l1_vipt(page, saved_pte);
+               }
+       }
 
        /*
         * If this is a page cache page, and we have an aliasing VIPT cache,
index 2be1ec7c1b41acea66987a3ef532e96020b71c5b..77b030f5ec09fa2dfbbcc562f345eb0ec04e3092 100644 (file)
@@ -79,7 +79,8 @@ void kunmap_atomic(void *kvaddr, enum km_type type)
        unsigned int idx = type + KM_TYPE_NR * smp_processor_id();
 
        if (kvaddr >= (void *)FIXADDR_START) {
-               __cpuc_flush_dcache_area((void *)vaddr, PAGE_SIZE);
+               if (cache_is_vivt())
+                       __cpuc_flush_dcache_area((void *)vaddr, PAGE_SIZE);
 #ifdef CONFIG_DEBUG_HIGHMEM
                BUG_ON(vaddr != __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN + idx));
                set_pte_ext(TOP_PTE(vaddr), __pte(0), 0);
@@ -124,3 +125,87 @@ struct page *kmap_atomic_to_page(const void *ptr)
        pte = TOP_PTE(vaddr);
        return pte_page(*pte);
 }
+
+#ifdef CONFIG_CPU_CACHE_VIPT
+
+#include <linux/percpu.h>
+
+/*
+ * The VIVT cache of a highmem page is always flushed before the page
+ * is unmapped. Hence unmapped highmem pages need no cache maintenance
+ * in that case.
+ *
+ * However unmapped pages may still be cached with a VIPT cache, and
+ * it is not possible to perform cache maintenance on them using physical
+ * addresses unfortunately.  So we have no choice but to set up a temporary
+ * virtual mapping for that purpose.
+ *
+ * Yet this VIPT cache maintenance may be triggered from DMA support
+ * functions which are possibly called from interrupt context. As we don't
+ * want to keep interrupt disabled all the time when such maintenance is
+ * taking place, we therefore allow for some reentrancy by preserving and
+ * restoring the previous fixmap entry before the interrupted context is
+ * resumed.  If the reentrancy depth is 0 then there is no need to restore
+ * the previous fixmap, and leaving the current one in place allow it to
+ * be reused the next time without a TLB flush (common with DMA).
+ */
+
+static DEFINE_PER_CPU(int, kmap_high_l1_vipt_depth);
+
+void *kmap_high_l1_vipt(struct page *page, pte_t *saved_pte)
+{
+       unsigned int idx, cpu = smp_processor_id();
+       int *depth = &per_cpu(kmap_high_l1_vipt_depth, cpu);
+       unsigned long vaddr, flags;
+       pte_t pte, *ptep;
+
+       idx = KM_L1_CACHE + KM_TYPE_NR * cpu;
+       vaddr = __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN + idx);
+       ptep = TOP_PTE(vaddr);
+       pte = mk_pte(page, kmap_prot);
+
+       if (!in_interrupt())
+               preempt_disable();
+
+       raw_local_irq_save(flags);
+       (*depth)++;
+       if (pte_val(*ptep) == pte_val(pte)) {
+               *saved_pte = pte;
+       } else {
+               *saved_pte = *ptep;
+               set_pte_ext(ptep, pte, 0);
+               local_flush_tlb_kernel_page(vaddr);
+       }
+       raw_local_irq_restore(flags);
+
+       return (void *)vaddr;
+}
+
+void kunmap_high_l1_vipt(struct page *page, pte_t saved_pte)
+{
+       unsigned int idx, cpu = smp_processor_id();
+       int *depth = &per_cpu(kmap_high_l1_vipt_depth, cpu);
+       unsigned long vaddr, flags;
+       pte_t pte, *ptep;
+
+       idx = KM_L1_CACHE + KM_TYPE_NR * cpu;
+       vaddr = __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN + idx);
+       ptep = TOP_PTE(vaddr);
+       pte = mk_pte(page, kmap_prot);
+
+       BUG_ON(pte_val(*ptep) != pte_val(pte));
+       BUG_ON(*depth <= 0);
+
+       raw_local_irq_save(flags);
+       (*depth)--;
+       if (*depth != 0 && pte_val(pte) != pte_val(saved_pte)) {
+               set_pte_ext(ptep, saved_pte, 0);
+               local_flush_tlb_kernel_page(vaddr);
+       }
+       raw_local_irq_restore(flags);
+
+       if (!in_interrupt())
+               preempt_enable();
+}
+
+#endif  /* CONFIG_CPU_CACHE_VIPT */