arch/um/kernel/irq.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2017 - Cambridge Greys Ltd
   3  * Copyright (C) 2011 - 2014 Cisco Systems Inc
   4  * Copyright (C) 2000 - 2007 Jeff Dike (jdike@{addtoit,linux.intel}.com)
   5  * Licensed under the GPL
   6  * Derived (i.e. mostly copied) from arch/i386/kernel/irq.c:
   7  *      Copyright (C) 1992, 1998 Linus Torvalds, Ingo Molnar
   8  */
   9
  10 #include <linux/cpumask.h>
  11 #include <linux/hardirq.h>
  12 #include <linux/interrupt.h>
  13 #include <linux/kernel_stat.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/sched.h>
  16 #include <linux/seq_file.h>
  17 #include <linux/slab.h>
  18 #include <as-layout.h>
  19 #include <kern_util.h>
  20 #include <os.h>
  21 #include <irq_user.h>
  22
  23
  24 extern void free_irqs(void);
  25
  26 /* When epoll triggers we do not know why it did so
  27  * we can also have different IRQs for read and write.
  28  * This is why we keep a small irq_fd array for each fd -
  29  * one entry per IRQ type
  30  */
  31
  32 struct irq_entry {
  33         struct irq_entry *next;
  34         int fd;
  35         struct irq_fd *irq_array[MAX_IRQ_TYPE + 1];
  36 };
  37
  38 static struct irq_entry *active_fds;
  39
  40 static DEFINE_SPINLOCK(irq_lock);
  41
  42 static void irq_io_loop(struct irq_fd *irq, struct uml_pt_regs *regs)
  43 {
  44 /*
  45  * irq->active guards against reentry
  46  * irq->pending accumulates pending requests
  47  * if pending is raised the irq_handler is re-run
  48  * until pending is cleared
  49  */
  50         if (irq->active) {
  51                 irq->active = false;
  52                 do {
  53                         irq->pending = false;
  54                         do_IRQ(irq->irq, regs);
  55                 } while (irq->pending && (!irq->purge));
  56                 if (!irq->purge)
  57                         irq->active = true;
  58         } else {
  59                 irq->pending = true;
  60         }
  61 }
  62
  63 void sigio_handler(int sig, struct siginfo *unused_si, struct uml_pt_regs *regs)
  64 {
  65         struct irq_entry *irq_entry;
  66         struct irq_fd *irq;
  67
  68         int n, i, j;
  69
  70         while (1) {
  71                 /* This is now lockless - epoll keeps back-referencesto the irqs
  72                  * which have trigger it so there is no need to walk the irq
  73                  * list and lock it every time. We avoid locking by turning off
  74                  * IO for a specific fd by executing os_del_epoll_fd(fd) before
  75                  * we do any changes to the actual data structures
  76                  */
  77                 n = os_waiting_for_events_epoll();
  78
  79                 if (n <= 0) {
  80                         if (n == -EINTR)
  81                                 continue;
  82                         else
  83                                 break;
  84                 }
  85
  86                 for (i = 0; i < n ; i++) {
  87                         /* Epoll back reference is the entry with 3 irq_fd
  88                          * leaves - one for each irq type.
  89                          */
  90                         irq_entry = (struct irq_entry *)
  91                                 os_epoll_get_data_pointer(i);
  92                         for (j = 0; j < MAX_IRQ_TYPE ; j++) {
  93                                 irq = irq_entry->irq_array[j];
  94                                 if (irq == NULL)
  95                                         continue;
  96                                 if (os_epoll_triggered(i, irq->events) > 0)
  97                                         irq_io_loop(irq, regs);
  98                                 if (irq->purge) {
  99                                         irq_entry->irq_array[j] = NULL;
 100                                         kfree(irq);
 101                                 }
 102                         }
 103                 }
 104         }
 105
 106         free_irqs();
 107 }
 108
 109 static int assign_epoll_events_to_irq(struct irq_entry *irq_entry)
 110 {
 111         int i;
 112         int events = 0;
 113         struct irq_fd *irq;
 114
 115         for (i = 0; i < MAX_IRQ_TYPE ; i++) {
 116                 irq = irq_entry->irq_array[i];
 117                 if (irq != NULL)
 118                         events = irq->events | events;
 119         }
 120         if (events > 0) {
 121         /* os_add_epoll will call os_mod_epoll if this already exists */
 122                 return os_add_epoll_fd(events, irq_entry->fd, irq_entry);
 123         }
 124         /* No events - delete */
 125         return os_del_epoll_fd(irq_entry->fd);
 126 }
 127
 128
 129
 130 static int activate_fd(int irq, int fd, int type, void *dev_id)
 131 {
 132         struct irq_fd *new_fd;
 133         struct irq_entry *irq_entry;
 134         int i, err, events;
 135         unsigned long flags;
 136
 137         err = os_set_fd_async(fd);
 138         if (err < 0)
 139                 goto out;
 140
 141         spin_lock_irqsave(&irq_lock, flags);
 142
 143         /* Check if we have an entry for this fd */
 144
 145         err = -EBUSY;
 146         for (irq_entry = active_fds;
 147                 irq_entry != NULL; irq_entry = irq_entry->next) {
 148                 if (irq_entry->fd == fd)
 149                         break;
 150         }
 151
 152         if (irq_entry == NULL) {
 153                 /* This needs to be atomic as it may be called from an
 154                  * IRQ context.
 155                  */
 156                 irq_entry = kmalloc(sizeof(struct irq_entry), GFP_ATOMIC);
 157                 if (irq_entry == NULL) {
 158                         printk(KERN_ERR
 159                                 "Failed to allocate new IRQ entry\n");
 160                         goto out_unlock;
 161                 }
 162                 irq_entry->fd = fd;
 163                 for (i = 0; i < MAX_IRQ_TYPE; i++)
 164                         irq_entry->irq_array[i] = NULL;
 165                 irq_entry->next = active_fds;
 166                 active_fds = irq_entry;
 167         }
 168
 169         /* Check if we are trying to re-register an interrupt for a
 170          * particular fd
 171          */
 172
 173         if (irq_entry->irq_array[type] != NULL) {
 174                 printk(KERN_ERR
 175                         "Trying to reregister IRQ %d FD %d TYPE %d ID %p\n",
 176                         irq, fd, type, dev_id
 177                 );
 178                 goto out_unlock;
 179         } else {
 180                 /* New entry for this fd */
 181
 182                 err = -ENOMEM;
 183                 new_fd = kmalloc(sizeof(struct irq_fd), GFP_ATOMIC);
 184                 if (new_fd == NULL)
 185                         goto out_unlock;
 186
 187                 events = os_event_mask(type);
 188
 189                 *new_fd = ((struct irq_fd) {
 190                         .id             = dev_id,
 191                         .irq            = irq,
 192                         .type           = type,
 193                         .events         = events,
 194                         .active         = true,
 195                         .pending        = false,
 196                         .purge          = false
 197                 });
 198                 /* Turn off any IO on this fd - allows us to
 199                  * avoid locking the IRQ loop
 200                  */
 201                 os_del_epoll_fd(irq_entry->fd);
 202                 irq_entry->irq_array[type] = new_fd;
 203         }
 204
 205         /* Turn back IO on with the correct (new) IO event mask */
 206         assign_epoll_events_to_irq(irq_entry);
 207         spin_unlock_irqrestore(&irq_lock, flags);
 208         maybe_sigio_broken(fd, (type != IRQ_NONE));
 209
 210         return 0;
 211 out_unlock:
 212         spin_unlock_irqrestore(&irq_lock, flags);
 213 out:
 214         return err;
 215 }
 216
 217 /*
 218  * Walk the IRQ list and dispose of any unused entries.
 219  * Should be done under irq_lock.
 220  */
 221
 222 static void garbage_collect_irq_entries(void)
 223 {
 224         int i;
 225         bool reap;
 226         struct irq_entry *walk;
 227         struct irq_entry *previous = NULL;
 228         struct irq_entry *to_free;
 229
 230         if (active_fds == NULL)
 231                 return;
 232         walk = active_fds;
 233         while (walk != NULL) {
 234                 reap = true;
 235                 for (i = 0; i < MAX_IRQ_TYPE ; i++) {
 236                         if (walk->irq_array[i] != NULL) {
 237                                 reap = false;
 238                                 break;
 239                         }
 240                 }
 241                 if (reap) {
 242                         if (previous == NULL)
 243                                 active_fds = walk->next;
 244                         else
 245                                 previous->next = walk->next;
 246                         to_free = walk;
 247                 } else {
 248                         to_free = NULL;
 249                 }
 250                 walk = walk->next;
 251                 kfree(to_free);
 252         }
 253 }
 254
 255 /*
 256  * Walk the IRQ list and get the descriptor for our FD
 257  */
 258
 259 static struct irq_entry *get_irq_entry_by_fd(int fd)
 260 {
 261         struct irq_entry *walk = active_fds;
 262
 263         while (walk != NULL) {
 264                 if (walk->fd == fd)
 265                         return walk;
 266                 walk = walk->next;
 267         }
 268         return NULL;
 269 }
 270
 271
 272 /*
 273  * Walk the IRQ list and dispose of an entry for a specific
 274  * device, fd and number. Note - if sharing an IRQ for read
 275  * and writefor the same FD it will be disposed in either case.
 276  * If this behaviour is undesirable use different IRQ ids.
 277  */
 278
 279 #define IGNORE_IRQ 1
 280 #define IGNORE_DEV (1<<1)
 281
 282 static void do_free_by_irq_and_dev(
 283         struct irq_entry *irq_entry,
 284         unsigned int irq,
 285         void *dev,
 286         int flags
 287 )
 288 {
 289         int i;
 290         struct irq_fd *to_free;
 291
 292         for (i = 0; i < MAX_IRQ_TYPE ; i++) {
 293                 if (irq_entry->irq_array[i] != NULL) {
 294                         if (
 295                         ((flags & IGNORE_IRQ) ||
 296                                 (irq_entry->irq_array[i]->irq == irq)) &&
 297                         ((flags & IGNORE_DEV) ||
 298                                 (irq_entry->irq_array[i]->id == dev))
 299                         ) {
 300                                 /* Turn off any IO on this fd - allows us to
 301                                  * avoid locking the IRQ loop
 302                                  */
 303                                 os_del_epoll_fd(irq_entry->fd);
 304                                 to_free = irq_entry->irq_array[i];
 305                                 irq_entry->irq_array[i] = NULL;
 306                                 assign_epoll_events_to_irq(irq_entry);
 307                                 if (to_free->active)
 308                                         to_free->purge = true;
 309                                 else
 310                                         kfree(to_free);
 311                         }
 312                 }
 313         }
 314 }
 315
 316 void free_irq_by_fd(int fd)
 317 {
 318         struct irq_entry *to_free;
 319         unsigned long flags;
 320
 321         spin_lock_irqsave(&irq_lock, flags);
 322         to_free = get_irq_entry_by_fd(fd);
 323         if (to_free != NULL) {
 324                 do_free_by_irq_and_dev(
 325                         to_free,
 326                         -1,
 327                         NULL,
 328                         IGNORE_IRQ | IGNORE_DEV
 329                 );
 330         }
 331         garbage_collect_irq_entries();
 332         spin_unlock_irqrestore(&irq_lock, flags);
 333 }
 334 EXPORT_SYMBOL(free_irq_by_fd);
 335
 336 static void free_irq_by_irq_and_dev(unsigned int irq, void *dev)
 337 {
 338         struct irq_entry *to_free;
 339         unsigned long flags;
 340
 341         spin_lock_irqsave(&irq_lock, flags);
 342         to_free = active_fds;
 343         while (to_free != NULL) {
 344                 do_free_by_irq_and_dev(
 345                         to_free,
 346                         irq,
 347                         dev,
 348                         0
 349                 );
 350                 to_free = to_free->next;
 351         }
 352         garbage_collect_irq_entries();
 353         spin_unlock_irqrestore(&irq_lock, flags);
 354 }
 355
 356
 357 void deactivate_fd(int fd, int irqnum)
 358 {
 359         struct irq_entry *to_free;
 360         unsigned long flags;
 361
 362         os_del_epoll_fd(fd);
 363         spin_lock_irqsave(&irq_lock, flags);
 364         to_free = get_irq_entry_by_fd(fd);
 365         if (to_free != NULL) {
 366                 do_free_by_irq_and_dev(
 367                         to_free,
 368                         irqnum,
 369                         NULL,
 370                         IGNORE_DEV
 371                 );
 372         }
 373         garbage_collect_irq_entries();
 374         spin_unlock_irqrestore(&irq_lock, flags);
 375         ignore_sigio_fd(fd);
 376 }
 377 EXPORT_SYMBOL(deactivate_fd);
 378
 379 /*
 380  * Called just before shutdown in order to provide a clean exec
 381  * environment in case the system is rebooting.  No locking because
 382  * that would cause a pointless shutdown hang if something hadn't
 383  * released the lock.
 384  */
 385 int deactivate_all_fds(void)
 386 {
 387         unsigned long flags;
 388         struct irq_entry *to_free;
 389
 390         spin_lock_irqsave(&irq_lock, flags);
 391         /* Stop IO. The IRQ loop has no lock so this is our
 392          * only way of making sure we are safe to dispose
 393          * of all IRQ handlers
 394          */
 395         os_set_ioignore();
 396         to_free = active_fds;
 397         while (to_free != NULL) {
 398                 do_free_by_irq_and_dev(
 399                         to_free,
 400                         -1,
 401                         NULL,
 402                         IGNORE_IRQ | IGNORE_DEV
 403                 );
 404                 to_free = to_free->next;
 405         }
 406         garbage_collect_irq_entries();
 407         spin_unlock_irqrestore(&irq_lock, flags);
 408         os_close_epoll_fd();
 409         return 0;
 410 }
 411
 412 /*
 413  * do_IRQ handles all normal device IRQs (the special
 414  * SMP cross-CPU interrupts have their own specific
 415  * handlers).
 416  */
 417 unsigned int do_IRQ(int irq, struct uml_pt_regs *regs)
 418 {
 419         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs((struct pt_regs *)regs);
 420         irq_enter();
 421         generic_handle_irq(irq);
 422         irq_exit();
 423         set_irq_regs(old_regs);
 424         return 1;
 425 }
 426
 427 void um_free_irq(unsigned int irq, void *dev)
 428 {
 429         free_irq_by_irq_and_dev(irq, dev);
 430         free_irq(irq, dev);
 431 }
 432 EXPORT_SYMBOL(um_free_irq);
 433
 434 int um_request_irq(unsigned int irq, int fd, int type,
 435                    irq_handler_t handler,
 436                    unsigned long irqflags, const char * devname,
 437                    void *dev_id)
 438 {
 439         int err;
 440
 441         if (fd != -1) {
 442                 err = activate_fd(irq, fd, type, dev_id);
 443                 if (err)
 444                         return err;
 445         }
 446
 447         return request_irq(irq, handler, irqflags, devname, dev_id);
 448 }
 449
 450 EXPORT_SYMBOL(um_request_irq);
 451
 452 /*
 453  * irq_chip must define at least enable/disable and ack when
 454  * the edge handler is used.
 455  */
 456 static void dummy(struct irq_data *d)
 457 {
 458 }
 459
 460 /* This is used for everything else than the timer. */
 461 static struct irq_chip normal_irq_type = {
 462         .name = "SIGIO",
 463         .irq_disable = dummy,
 464         .irq_enable = dummy,
 465         .irq_ack = dummy,
 466         .irq_mask = dummy,
 467         .irq_unmask = dummy,
 468 };
 469
 470 static struct irq_chip SIGVTALRM_irq_type = {
 471         .name = "SIGVTALRM",
 472         .irq_disable = dummy,
 473         .irq_enable = dummy,
 474         .irq_ack = dummy,
 475         .irq_mask = dummy,
 476         .irq_unmask = dummy,
 477 };
 478
 479 void __init init_IRQ(void)
 480 {
 481         int i;
 482
 483         irq_set_chip_and_handler(TIMER_IRQ, &SIGVTALRM_irq_type, handle_edge_irq);
 484
 485
 486         for (i = 1; i < LAST_IRQ; i++)
 487                 irq_set_chip_and_handler(i, &normal_irq_type, handle_edge_irq);
 488         /* Initialize EPOLL Loop */
 489         os_setup_epoll();
 490 }
 491
 492 /*
 493  * IRQ stack entry and exit:
 494  *
 495  * Unlike i386, UML doesn't receive IRQs on the normal kernel stack
 496  * and switch over to the IRQ stack after some preparation.  We use
 497  * sigaltstack to receive signals on a separate stack from the start.
 498  * These two functions make sure the rest of the kernel won't be too
 499  * upset by being on a different stack.  The IRQ stack has a
 500  * thread_info structure at the bottom so that current et al continue
 501  * to work.
 502  *
 503  * to_irq_stack copies the current task's thread_info to the IRQ stack
 504  * thread_info and sets the tasks's stack to point to the IRQ stack.
 505  *
 506  * from_irq_stack copies the thread_info struct back (flags may have
 507  * been modified) and resets the task's stack pointer.
 508  *
 509  * Tricky bits -
 510  *
 511  * What happens when two signals race each other?  UML doesn't block
 512  * signals with sigprocmask, SA_DEFER, or sa_mask, so a second signal
 513  * could arrive while a previous one is still setting up the
 514  * thread_info.
 515  *
 516  * There are three cases -
 517  *     The first interrupt on the stack - sets up the thread_info and
 518  * handles the interrupt
 519  *     A nested interrupt interrupting the copying of the thread_info -
 520  * can't handle the interrupt, as the stack is in an unknown state
 521  *     A nested interrupt not interrupting the copying of the
 522  * thread_info - doesn't do any setup, just handles the interrupt
 523  *
 524  * The first job is to figure out whether we interrupted stack setup.
 525  * This is done by xchging the signal mask with thread_info->pending.
 526  * If the value that comes back is zero, then there is no setup in
 527  * progress, and the interrupt can be handled.  If the value is
 528  * non-zero, then there is stack setup in progress.  In order to have
 529  * the interrupt handled, we leave our signal in the mask, and it will
 530  * be handled by the upper handler after it has set up the stack.
 531  *
 532  * Next is to figure out whether we are the outer handler or a nested
 533  * one.  As part of setting up the stack, thread_info->real_thread is
 534  * set to non-NULL (and is reset to NULL on exit).  This is the
 535  * nesting indicator.  If it is non-NULL, then the stack is already
 536  * set up and the handler can run.
 537  */
 538
 539 static unsigned long pending_mask;
 540
 541 unsigned long to_irq_stack(unsigned long *mask_out)
 542 {
 543         struct thread_info *ti;
 544         unsigned long mask, old;
 545         int nested;
 546
 547         mask = xchg(&pending_mask, *mask_out);
 548         if (mask != 0) {
 549                 /*
 550                  * If any interrupts come in at this point, we want to
 551                  * make sure that their bits aren't lost by our
 552                  * putting our bit in.  So, this loop accumulates bits
 553                  * until xchg returns the same value that we put in.
 554                  * When that happens, there were no new interrupts,
 555                  * and pending_mask contains a bit for each interrupt
 556                  * that came in.
 557                  */
 558                 old = *mask_out;
 559                 do {
 560                         old |= mask;
 561                         mask = xchg(&pending_mask, old);
 562                 } while (mask != old);
 563                 return 1;
 564         }
 565
 566         ti = current_thread_info();
 567         nested = (ti->real_thread != NULL);
 568         if (!nested) {
 569                 struct task_struct *task;
 570                 struct thread_info *tti;
 571
 572                 task = cpu_tasks[ti->cpu].task;
 573                 tti = task_thread_info(task);
 574
 575                 *ti = *tti;
 576                 ti->real_thread = tti;
 577                 task->stack = ti;
 578         }
 579
 580         mask = xchg(&pending_mask, 0);
 581         *mask_out |= mask | nested;
 582         return 0;
 583 }
 584
 585 unsigned long from_irq_stack(int nested)
 586 {
 587         struct thread_info *ti, *to;
 588         unsigned long mask;
 589
 590         ti = current_thread_info();
 591
 592         pending_mask = 1;
 593
 594         to = ti->real_thread;
 595         current->stack = to;
 596         ti->real_thread = NULL;
 597         *to = *ti;
 598
 599         mask = xchg(&pending_mask, 0);
 600         return mask & ~1;
 601 }
 602