]> git.ipfire.org Git - thirdparty/kernel/stable.git/commitdiff
x86/apic: Add extra serialization for non-serializing MSRs
authorDave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Thu, 5 Mar 2020 17:47:08 +0000 (09:47 -0800)
committerGreg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Wed, 10 Feb 2021 08:09:27 +0000 (09:09 +0100)
commit 25a068b8e9a4eb193d755d58efcb3c98928636e0 upstream.

Jan Kiszka reported that the x2apic_wrmsr_fence() function uses a plain
MFENCE while the Intel SDM (10.12.3 MSR Access in x2APIC Mode) calls for
MFENCE; LFENCE.

Short summary: we have special MSRs that have weaker ordering than all
the rest. Add fencing consistent with current SDM recommendations.

This is not known to cause any issues in practice, only in theory.

Longer story below:

The reason the kernel uses a different semantic is that the SDM changed
(roughly in late 2017). The SDM changed because folks at Intel were
auditing all of the recommended fences in the SDM and realized that the
x2apic fences were insufficient.

Why was the pain MFENCE judged insufficient?

WRMSR itself is normally a serializing instruction. No fences are needed
because the instruction itself serializes everything.

But, there are explicit exceptions for this serializing behavior written
into the WRMSR instruction documentation for two classes of MSRs:
IA32_TSC_DEADLINE and the X2APIC MSRs.

Back to x2apic: WRMSR is *not* serializing in this specific case.
But why is MFENCE insufficient? MFENCE makes writes visible, but
only affects load/store instructions. WRMSR is unfortunately not a
load/store instruction and is unaffected by MFENCE. This means that a
non-serializing WRMSR could be reordered by the CPU to execute before
the writes made visible by the MFENCE have even occurred in the first
place.

This means that an x2apic IPI could theoretically be triggered before
there is any (visible) data to process.

Does this affect anything in practice? I honestly don't know. It seems
quite possible that by the time an interrupt gets to consume the (not
yet) MFENCE'd data, it has become visible, mostly by accident.

To be safe, add the SDM-recommended fences for all x2apic WRMSRs.

This also leaves open the question of the _other_ weakly-ordered WRMSR:
MSR_IA32_TSC_DEADLINE. While it has the same ordering architecture as
the x2APIC MSRs, it seems substantially less likely to be a problem in
practice. While writes to the in-memory Local Vector Table (LVT) might
theoretically be reordered with respect to a weakly-ordered WRMSR like
TSC_DEADLINE, the SDM has this to say:

  In x2APIC mode, the WRMSR instruction is used to write to the LVT
  entry. The processor ensures the ordering of this write and any
  subsequent WRMSR to the deadline; no fencing is required.

But, that might still leave xAPIC exposed. The safest thing to do for
now is to add the extra, recommended LFENCE.

 [ bp: Massage commit message, fix typos, drop accidentally added
   newline to tools/arch/x86/include/asm/barrier.h. ]

Reported-by: Jan Kiszka <jan.kiszka@siemens.com>
Signed-off-by: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Signed-off-by: Borislav Petkov <bp@suse.de>
Acked-by: Peter Zijlstra (Intel) <peterz@infradead.org>
Acked-by: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Cc: <stable@vger.kernel.org>
Link: https://lkml.kernel.org/r/20200305174708.F77040DD@viggo.jf.intel.com
Signed-off-by: Greg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
arch/x86/include/asm/apic.h
arch/x86/include/asm/barrier.h
arch/x86/kernel/apic/apic.c
arch/x86/kernel/apic/x2apic_cluster.c
arch/x86/kernel/apic/x2apic_phys.c

index f39fd349cef65ecab74c466b79bb7ad1bb848838..a6d034257b7bb9a1795a7c65feb2d5a904ba49de 100644 (file)
@@ -176,16 +176,6 @@ static inline void lapic_update_tsc_freq(void) { }
 #endif /* !CONFIG_X86_LOCAL_APIC */
 
 #ifdef CONFIG_X86_X2APIC
-/*
- * Make previous memory operations globally visible before
- * sending the IPI through x2apic wrmsr. We need a serializing instruction or
- * mfence for this.
- */
-static inline void x2apic_wrmsr_fence(void)
-{
-       asm volatile("mfence" : : : "memory");
-}
-
 static inline void native_apic_msr_write(u32 reg, u32 v)
 {
        if (reg == APIC_DFR || reg == APIC_ID || reg == APIC_LDR ||
index a0f450b21d6762ec7b626a2d57bac90d9d4af740..89b75edf24af8b3e106c0ba89d221305808f9a7e 100644 (file)
@@ -110,4 +110,22 @@ do {                                                                       \
 
 #include <asm-generic/barrier.h>
 
+/*
+ * Make previous memory operations globally visible before
+ * a WRMSR.
+ *
+ * MFENCE makes writes visible, but only affects load/store
+ * instructions.  WRMSR is unfortunately not a load/store
+ * instruction and is unaffected by MFENCE.  The LFENCE ensures
+ * that the WRMSR is not reordered.
+ *
+ * Most WRMSRs are full serializing instructions themselves and
+ * do not require this barrier.  This is only required for the
+ * IA32_TSC_DEADLINE and X2APIC MSRs.
+ */
+static inline void weak_wrmsr_fence(void)
+{
+       asm volatile("mfence; lfence" : : : "memory");
+}
+
 #endif /* _ASM_X86_BARRIER_H */
index 722a76b88bcc07db864a21ca32a3696ddefcb61c..107a9eff587bf992fc15205fbb98ca012b39e021 100644 (file)
@@ -42,6 +42,7 @@
 #include <asm/x86_init.h>
 #include <asm/pgalloc.h>
 #include <linux/atomic.h>
+#include <asm/barrier.h>
 #include <asm/mpspec.h>
 #include <asm/i8259.h>
 #include <asm/proto.h>
@@ -476,6 +477,9 @@ static int lapic_next_deadline(unsigned long delta,
 {
        u64 tsc;
 
+       /* This MSR is special and need a special fence: */
+       weak_wrmsr_fence();
+
        tsc = rdtsc();
        wrmsrl(MSR_IA32_TSC_DEADLINE, tsc + (((u64) delta) * TSC_DIVISOR));
        return 0;
index 200af5ae96626e1610c7c946bb0a33c5360f9bcb..ca64c150d1c53a8b380db338778b8ce83fd47465 100644 (file)
@@ -27,7 +27,8 @@ static void x2apic_send_IPI(int cpu, int vector)
 {
        u32 dest = per_cpu(x86_cpu_to_logical_apicid, cpu);
 
-       x2apic_wrmsr_fence();
+       /* x2apic MSRs are special and need a special fence: */
+       weak_wrmsr_fence();
        __x2apic_send_IPI_dest(dest, vector, APIC_DEST_LOGICAL);
 }
 
@@ -40,7 +41,8 @@ __x2apic_send_IPI_mask(const struct cpumask *mask, int vector, int apic_dest)
        unsigned long flags;
        u32 dest;
 
-       x2apic_wrmsr_fence();
+       /* x2apic MSRs are special and need a special fence: */
+       weak_wrmsr_fence();
 
        local_irq_save(flags);
 
index ff111f05a3145242e7bd89cb1404e00d5825abff..8889420ea7c6f14d0959f70f16283dc25aee750c 100644 (file)
@@ -40,7 +40,8 @@ static void x2apic_send_IPI(int cpu, int vector)
 {
        u32 dest = per_cpu(x86_cpu_to_apicid, cpu);
 
-       x2apic_wrmsr_fence();
+       /* x2apic MSRs are special and need a special fence: */
+       weak_wrmsr_fence();
        __x2apic_send_IPI_dest(dest, vector, APIC_DEST_PHYSICAL);
 }
 
@@ -51,7 +52,8 @@ __x2apic_send_IPI_mask(const struct cpumask *mask, int vector, int apic_dest)
        unsigned long this_cpu;
        unsigned long flags;
 
-       x2apic_wrmsr_fence();
+       /* x2apic MSRs are special and need a special fence: */
+       weak_wrmsr_fence();
 
        local_irq_save(flags);