]> git.ipfire.org Git - thirdparty/kernel/linux.git/commitdiff
riscv: Stop emitting preventive sfence.vma for new vmalloc mappings
authorAlexandre Ghiti <alexghiti@rivosinc.com>
Wed, 17 Jul 2024 06:01:24 +0000 (08:01 +0200)
committerPalmer Dabbelt <palmer@rivosinc.com>
Sun, 15 Sep 2024 07:11:04 +0000 (00:11 -0700)
In 6.5, we removed the vmalloc fault path because that can't work (see
[1] [2]). Then in order to make sure that new page table entries were
seen by the page table walker, we had to preventively emit a sfence.vma
on all harts [3] but this solution is very costly since it relies on IPI.

And even there, we could end up in a loop of vmalloc faults if a vmalloc
allocation is done in the IPI path (for example if it is traced, see
[4]), which could result in a kernel stack overflow.

Those preventive sfence.vma needed to be emitted because:

- if the uarch caches invalid entries, the new mapping may not be
  observed by the page table walker and an invalidation may be needed.
- if the uarch does not cache invalid entries, a reordered access
  could "miss" the new mapping and traps: in that case, we would actually
  only need to retry the access, no sfence.vma is required.

So this patch removes those preventive sfence.vma and actually handles
the possible (and unlikely) exceptions. And since the kernel stacks
mappings lie in the vmalloc area, this handling must be done very early
when the trap is taken, at the very beginning of handle_exception: this
also rules out the vmalloc allocations in the fault path.

Link: https://lore.kernel.org/linux-riscv/20230531093817.665799-1-bjorn@kernel.org/
Link: https://lore.kernel.org/linux-riscv/20230801090927.2018653-1-dylan@andestech.com
Link: https://lore.kernel.org/linux-riscv/20230725132246.817726-1-alexghiti@rivosinc.com/
Link: https://lore.kernel.org/lkml/20200508144043.13893-1-joro@8bytes.org/
Signed-off-by: Alexandre Ghiti <alexghiti@rivosinc.com>
Reviewed-by: Yunhui Cui <cuiyunhui@bytedance.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240717060125.139416-4-alexghiti@rivosinc.com
Signed-off-by: Palmer Dabbelt <palmer@rivosinc.com>
arch/riscv/include/asm/cacheflush.h
arch/riscv/include/asm/thread_info.h
arch/riscv/kernel/asm-offsets.c
arch/riscv/kernel/entry.S
arch/riscv/mm/init.c

index ce79c558a4c85a41f708b8351e898e91b938fc6e..8de73f91bfa3716603e181d59d51fcd9316d97cc 100644 (file)
@@ -46,7 +46,23 @@ do {                                                 \
 } while (0)
 
 #ifdef CONFIG_64BIT
-#define flush_cache_vmap(start, end)           flush_tlb_kernel_range(start, end)
+extern u64 new_vmalloc[NR_CPUS / sizeof(u64) + 1];
+extern char _end[];
+#define flush_cache_vmap flush_cache_vmap
+static inline void flush_cache_vmap(unsigned long start, unsigned long end)
+{
+       if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)start)) {
+               int i;
+
+               /*
+                * We don't care if concurrently a cpu resets this value since
+                * the only place this can happen is in handle_exception() where
+                * an sfence.vma is emitted.
+                */
+               for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(new_vmalloc); ++i)
+                       new_vmalloc[i] = -1ULL;
+       }
+}
 #define flush_cache_vmap_early(start, end)     local_flush_tlb_kernel_range(start, end)
 #endif
 
index 5d473343634b9d3af3c1f1872da25e6e60f77162..0ddf1123b5ba261454acebaba39259c98a0f7b74 100644 (file)
@@ -60,6 +60,13 @@ struct thread_info {
        void                    *scs_base;
        void                    *scs_sp;
 #endif
+#ifdef CONFIG_64BIT
+       /*
+        * Used in handle_exception() to save a0, a1 and a2 before knowing if we
+        * can access the kernel stack.
+        */
+       unsigned long           a0, a1, a2;
+#endif
 };
 
 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
index b09ca5f944f77b125f169194bc34cf9cc78643c9..e94180ba432f5957b4e73143e17e902be24a6b29 100644 (file)
@@ -36,6 +36,8 @@ void asm_offsets(void)
        OFFSET(TASK_THREAD_S9, task_struct, thread.s[9]);
        OFFSET(TASK_THREAD_S10, task_struct, thread.s[10]);
        OFFSET(TASK_THREAD_S11, task_struct, thread.s[11]);
+
+       OFFSET(TASK_TI_CPU, task_struct, thread_info.cpu);
        OFFSET(TASK_TI_FLAGS, task_struct, thread_info.flags);
        OFFSET(TASK_TI_PREEMPT_COUNT, task_struct, thread_info.preempt_count);
        OFFSET(TASK_TI_KERNEL_SP, task_struct, thread_info.kernel_sp);
@@ -43,6 +45,11 @@ void asm_offsets(void)
 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
        OFFSET(TASK_TI_SCS_SP, task_struct, thread_info.scs_sp);
 #endif
+#ifdef CONFIG_64BIT
+       OFFSET(TASK_TI_A0, task_struct, thread_info.a0);
+       OFFSET(TASK_TI_A1, task_struct, thread_info.a1);
+       OFFSET(TASK_TI_A2, task_struct, thread_info.a2);
+#endif
 
        OFFSET(TASK_TI_CPU_NUM, task_struct, thread_info.cpu);
        OFFSET(TASK_THREAD_F0,  task_struct, thread.fstate.f[0]);
index 68a24cf9481afe0649e671bd764fa688307c23bf..d80b90f99bc1844ece4e03c008eb382fbdcdc216 100644 (file)
 
        .section .irqentry.text, "ax"
 
+.macro new_vmalloc_check
+       REG_S   a0, TASK_TI_A0(tp)
+       csrr    a0, CSR_CAUSE
+       /* Exclude IRQs */
+       blt     a0, zero, _new_vmalloc_restore_context_a0
+
+       REG_S   a1, TASK_TI_A1(tp)
+       /* Only check new_vmalloc if we are in page/protection fault */
+       li      a1, EXC_LOAD_PAGE_FAULT
+       beq     a0, a1, _new_vmalloc_kernel_address
+       li      a1, EXC_STORE_PAGE_FAULT
+       beq     a0, a1, _new_vmalloc_kernel_address
+       li      a1, EXC_INST_PAGE_FAULT
+       bne     a0, a1, _new_vmalloc_restore_context_a1
+
+_new_vmalloc_kernel_address:
+       /* Is it a kernel address? */
+       csrr    a0, CSR_TVAL
+       bge     a0, zero, _new_vmalloc_restore_context_a1
+
+       /* Check if a new vmalloc mapping appeared that could explain the trap */
+       REG_S   a2, TASK_TI_A2(tp)
+       /*
+        * Computes:
+        * a0 = &new_vmalloc[BIT_WORD(cpu)]
+        * a1 = BIT_MASK(cpu)
+        */
+       REG_L   a2, TASK_TI_CPU(tp)
+       /*
+        * Compute the new_vmalloc element position:
+        * (cpu / 64) * 8 = (cpu >> 6) << 3
+        */
+       srli    a1, a2, 6
+       slli    a1, a1, 3
+       la      a0, new_vmalloc
+       add     a0, a0, a1
+       /*
+        * Compute the bit position in the new_vmalloc element:
+        * bit_pos = cpu % 64 = cpu - (cpu / 64) * 64 = cpu - (cpu >> 6) << 6
+        *         = cpu - ((cpu >> 6) << 3) << 3
+        */
+       slli    a1, a1, 3
+       sub     a1, a2, a1
+       /* Compute the "get mask": 1 << bit_pos */
+       li      a2, 1
+       sll     a1, a2, a1
+
+       /* Check the value of new_vmalloc for this cpu */
+       REG_L   a2, 0(a0)
+       and     a2, a2, a1
+       beq     a2, zero, _new_vmalloc_restore_context
+
+       /* Atomically reset the current cpu bit in new_vmalloc */
+       amoxor.d        a0, a1, (a0)
+
+       /* Only emit a sfence.vma if the uarch caches invalid entries */
+       ALTERNATIVE("sfence.vma", "nop", 0, RISCV_ISA_EXT_SVVPTC, 1)
+
+       REG_L   a0, TASK_TI_A0(tp)
+       REG_L   a1, TASK_TI_A1(tp)
+       REG_L   a2, TASK_TI_A2(tp)
+       csrw    CSR_SCRATCH, x0
+       sret
+
+_new_vmalloc_restore_context:
+       REG_L   a2, TASK_TI_A2(tp)
+_new_vmalloc_restore_context_a1:
+       REG_L   a1, TASK_TI_A1(tp)
+_new_vmalloc_restore_context_a0:
+       REG_L   a0, TASK_TI_A0(tp)
+.endm
+
+
 SYM_CODE_START(handle_exception)
        /*
         * If coming from userspace, preserve the user thread pointer and load
@@ -30,6 +103,20 @@ SYM_CODE_START(handle_exception)
 
 .Lrestore_kernel_tpsp:
        csrr tp, CSR_SCRATCH
+
+#ifdef CONFIG_64BIT
+       /*
+        * The RISC-V kernel does not eagerly emit a sfence.vma after each
+        * new vmalloc mapping, which may result in exceptions:
+        * - if the uarch caches invalid entries, the new mapping would not be
+        *   observed by the page table walker and an invalidation is needed.
+        * - if the uarch does not cache invalid entries, a reordered access
+        *   could "miss" the new mapping and traps: in that case, we only need
+        *   to retry the access, no sfence.vma is required.
+        */
+       new_vmalloc_check
+#endif
+
        REG_S sp, TASK_TI_KERNEL_SP(tp)
 
 #ifdef CONFIG_VMAP_STACK
index e3218d65f21d5a432723e0637122af46d8620db4..337dab7d5fd71389c1189317b249f2f7e3775953 100644 (file)
@@ -36,6 +36,8 @@
 
 #include "../kernel/head.h"
 
+u64 new_vmalloc[NR_CPUS / sizeof(u64) + 1];
+
 struct kernel_mapping kernel_map __ro_after_init;
 EXPORT_SYMBOL(kernel_map);
 #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL