Kernel bump from 4.1.3-rt to 4.1.7-rt.
[kvmfornfv.git] / kernel / kernel / events / ring_buffer.c
1 /*
2  * Performance events ring-buffer code:
3  *
4  *  Copyright (C) 2008 Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
5  *  Copyright (C) 2008-2011 Red Hat, Inc., Ingo Molnar
6  *  Copyright (C) 2008-2011 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <pzijlstr@redhat.com>
7  *  Copyright  ©  2009 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
8  *
9  * For licensing details see kernel-base/COPYING
10  */
11
12 #include <linux/perf_event.h>
13 #include <linux/vmalloc.h>
14 #include <linux/slab.h>
15 #include <linux/circ_buf.h>
16 #include <linux/poll.h>
17
18 #include "internal.h"
19
20 static void perf_output_wakeup(struct perf_output_handle *handle)
21 {
22         atomic_set(&handle->rb->poll, POLLIN);
23
24         handle->event->pending_wakeup = 1;
25         irq_work_queue(&handle->event->pending);
26 }
27
28 /*
29  * We need to ensure a later event_id doesn't publish a head when a former
30  * event isn't done writing. However since we need to deal with NMIs we
31  * cannot fully serialize things.
32  *
33  * We only publish the head (and generate a wakeup) when the outer-most
34  * event completes.
35  */
36 static void perf_output_get_handle(struct perf_output_handle *handle)
37 {
38         struct ring_buffer *rb = handle->rb;
39
40         preempt_disable();
41         local_inc(&rb->nest);
42         handle->wakeup = local_read(&rb->wakeup);
43 }
44
45 static void perf_output_put_handle(struct perf_output_handle *handle)
46 {
47         struct ring_buffer *rb = handle->rb;
48         unsigned long head;
49
50 again:
51         head = local_read(&rb->head);
52
53         /*
54          * IRQ/NMI can happen here, which means we can miss a head update.
55          */
56
57         if (!local_dec_and_test(&rb->nest))
58                 goto out;
59
60         /*
61          * Since the mmap() consumer (userspace) can run on a different CPU:
62          *
63          *   kernel                             user
64          *
65          *   if (LOAD ->data_tail) {            LOAD ->data_head
66          *                      (A)             smp_rmb()       (C)
67          *      STORE $data                     LOAD $data
68          *      smp_wmb()       (B)             smp_mb()        (D)
69          *      STORE ->data_head               STORE ->data_tail
70          *   }
71          *
72          * Where A pairs with D, and B pairs with C.
73          *
74          * In our case (A) is a control dependency that separates the load of
75          * the ->data_tail and the stores of $data. In case ->data_tail
76          * indicates there is no room in the buffer to store $data we do not.
77          *
78          * D needs to be a full barrier since it separates the data READ
79          * from the tail WRITE.
80          *
81          * For B a WMB is sufficient since it separates two WRITEs, and for C
82          * an RMB is sufficient since it separates two READs.
83          *
84          * See perf_output_begin().
85          */
86         smp_wmb(); /* B, matches C */
87         rb->user_page->data_head = head;
88
89         /*
90          * Now check if we missed an update -- rely on previous implied
91          * compiler barriers to force a re-read.
92          */
93         if (unlikely(head != local_read(&rb->head))) {
94                 local_inc(&rb->nest);
95                 goto again;
96         }
97
98         if (handle->wakeup != local_read(&rb->wakeup))
99                 perf_output_wakeup(handle);
100
101 out:
102         preempt_enable();
103 }
104
105 int perf_output_begin(struct perf_output_handle *handle,
106                       struct perf_event *event, unsigned int size)
107 {
108         struct ring_buffer *rb;
109         unsigned long tail, offset, head;
110         int have_lost, page_shift;
111         struct {
112                 struct perf_event_header header;
113                 u64                      id;
114                 u64                      lost;
115         } lost_event;
116
117         rcu_read_lock();
118         /*
119          * For inherited events we send all the output towards the parent.
120          */
121         if (event->parent)
122                 event = event->parent;
123
124         rb = rcu_dereference(event->rb);
125         if (unlikely(!rb))
126                 goto out;
127
128         if (unlikely(!rb->nr_pages))
129                 goto out;
130
131         handle->rb    = rb;
132         handle->event = event;
133
134         have_lost = local_read(&rb->lost);
135         if (unlikely(have_lost)) {
136                 size += sizeof(lost_event);
137                 if (event->attr.sample_id_all)
138                         size += event->id_header_size;
139         }
140
141         perf_output_get_handle(handle);
142
143         do {
144                 tail = ACCESS_ONCE(rb->user_page->data_tail);
145                 offset = head = local_read(&rb->head);
146                 if (!rb->overwrite &&
147                     unlikely(CIRC_SPACE(head, tail, perf_data_size(rb)) < size))
148                         goto fail;
149
150                 /*
151                  * The above forms a control dependency barrier separating the
152                  * @tail load above from the data stores below. Since the @tail
153                  * load is required to compute the branch to fail below.
154                  *
155                  * A, matches D; the full memory barrier userspace SHOULD issue
156                  * after reading the data and before storing the new tail
157                  * position.
158                  *
159                  * See perf_output_put_handle().
160                  */
161
162                 head += size;
163         } while (local_cmpxchg(&rb->head, offset, head) != offset);
164
165         /*
166          * We rely on the implied barrier() by local_cmpxchg() to ensure
167          * none of the data stores below can be lifted up by the compiler.
168          */
169
170         if (unlikely(head - local_read(&rb->wakeup) > rb->watermark))
171                 local_add(rb->watermark, &rb->wakeup);
172
173         page_shift = PAGE_SHIFT + page_order(rb);
174
175         handle->page = (offset >> page_shift) & (rb->nr_pages - 1);
176         offset &= (1UL << page_shift) - 1;
177         handle->addr = rb->data_pages[handle->page] + offset;
178         handle->size = (1UL << page_shift) - offset;
179
180         if (unlikely(have_lost)) {
181                 struct perf_sample_data sample_data;
182
183                 lost_event.header.size = sizeof(lost_event);
184                 lost_event.header.type = PERF_RECORD_LOST;
185                 lost_event.header.misc = 0;
186                 lost_event.id          = event->id;
187                 lost_event.lost        = local_xchg(&rb->lost, 0);
188
189                 perf_event_header__init_id(&lost_event.header,
190                                            &sample_data, event);
191                 perf_output_put(handle, lost_event);
192                 perf_event__output_id_sample(event, handle, &sample_data);
193         }
194
195         return 0;
196
197 fail:
198         local_inc(&rb->lost);
199         perf_output_put_handle(handle);
200 out:
201         rcu_read_unlock();
202
203         return -ENOSPC;
204 }
205
206 unsigned int perf_output_copy(struct perf_output_handle *handle,
207                       const void *buf, unsigned int len)
208 {
209         return __output_copy(handle, buf, len);
210 }
211
212 unsigned int perf_output_skip(struct perf_output_handle *handle,
213                               unsigned int len)
214 {
215         return __output_skip(handle, NULL, len);
216 }
217
218 void perf_output_end(struct perf_output_handle *handle)
219 {
220         perf_output_put_handle(handle);
221         rcu_read_unlock();
222 }
223
224 static void
225 ring_buffer_init(struct ring_buffer *rb, long watermark, int flags)
226 {
227         long max_size = perf_data_size(rb);
228
229         if (watermark)
230                 rb->watermark = min(max_size, watermark);
231
232         if (!rb->watermark)
233                 rb->watermark = max_size / 2;
234
235         if (flags & RING_BUFFER_WRITABLE)
236                 rb->overwrite = 0;
237         else
238                 rb->overwrite = 1;
239
240         atomic_set(&rb->refcount, 1);
241
242         INIT_LIST_HEAD(&rb->event_list);
243         spin_lock_init(&rb->event_lock);
244 }
245
246 /*
247  * This is called before hardware starts writing to the AUX area to
248  * obtain an output handle and make sure there's room in the buffer.
249  * When the capture completes, call perf_aux_output_end() to commit
250  * the recorded data to the buffer.
251  *
252  * The ordering is similar to that of perf_output_{begin,end}, with
253  * the exception of (B), which should be taken care of by the pmu
254  * driver, since ordering rules will differ depending on hardware.
255  */
256 void *perf_aux_output_begin(struct perf_output_handle *handle,
257                             struct perf_event *event)
258 {
259         struct perf_event *output_event = event;
260         unsigned long aux_head, aux_tail;
261         struct ring_buffer *rb;
262
263         if (output_event->parent)
264                 output_event = output_event->parent;
265
266         /*
267          * Since this will typically be open across pmu::add/pmu::del, we
268          * grab ring_buffer's refcount instead of holding rcu read lock
269          * to make sure it doesn't disappear under us.
270          */
271         rb = ring_buffer_get(output_event);
272         if (!rb)
273                 return NULL;
274
275         if (!rb_has_aux(rb) || !atomic_inc_not_zero(&rb->aux_refcount))
276                 goto err;
277
278         /*
279          * Nesting is not supported for AUX area, make sure nested
280          * writers are caught early
281          */
282         if (WARN_ON_ONCE(local_xchg(&rb->aux_nest, 1)))
283                 goto err_put;
284
285         aux_head = local_read(&rb->aux_head);
286
287         handle->rb = rb;
288         handle->event = event;
289         handle->head = aux_head;
290         handle->size = 0;
291
292         /*
293          * In overwrite mode, AUX data stores do not depend on aux_tail,
294          * therefore (A) control dependency barrier does not exist. The
295          * (B) <-> (C) ordering is still observed by the pmu driver.
296          */
297         if (!rb->aux_overwrite) {
298                 aux_tail = ACCESS_ONCE(rb->user_page->aux_tail);
299                 handle->wakeup = local_read(&rb->aux_wakeup) + rb->aux_watermark;
300                 if (aux_head - aux_tail < perf_aux_size(rb))
301                         handle->size = CIRC_SPACE(aux_head, aux_tail, perf_aux_size(rb));
302
303                 /*
304                  * handle->size computation depends on aux_tail load; this forms a
305                  * control dependency barrier separating aux_tail load from aux data
306                  * store that will be enabled on successful return
307                  */
308                 if (!handle->size) { /* A, matches D */
309                         event->pending_disable = 1;
310                         perf_output_wakeup(handle);
311                         local_set(&rb->aux_nest, 0);
312                         goto err_put;
313                 }
314         }
315
316         return handle->rb->aux_priv;
317
318 err_put:
319         rb_free_aux(rb);
320
321 err:
322         ring_buffer_put(rb);
323         handle->event = NULL;
324
325         return NULL;
326 }
327
328 /*
329  * Commit the data written by hardware into the ring buffer by adjusting
330  * aux_head and posting a PERF_RECORD_AUX into the perf buffer. It is the
331  * pmu driver's responsibility to observe ordering rules of the hardware,
332  * so that all the data is externally visible before this is called.
333  */
334 void perf_aux_output_end(struct perf_output_handle *handle, unsigned long size,
335                          bool truncated)
336 {
337         struct ring_buffer *rb = handle->rb;
338         unsigned long aux_head;
339         u64 flags = 0;
340
341         if (truncated)
342                 flags |= PERF_AUX_FLAG_TRUNCATED;
343
344         /* in overwrite mode, driver provides aux_head via handle */
345         if (rb->aux_overwrite) {
346                 flags |= PERF_AUX_FLAG_OVERWRITE;
347
348                 aux_head = handle->head;
349                 local_set(&rb->aux_head, aux_head);
350         } else {
351                 aux_head = local_read(&rb->aux_head);
352                 local_add(size, &rb->aux_head);
353         }
354
355         if (size || flags) {
356                 /*
357                  * Only send RECORD_AUX if we have something useful to communicate
358                  */
359
360                 perf_event_aux_event(handle->event, aux_head, size, flags);
361         }
362
363         aux_head = rb->user_page->aux_head = local_read(&rb->aux_head);
364
365         if (aux_head - local_read(&rb->aux_wakeup) >= rb->aux_watermark) {
366                 perf_output_wakeup(handle);
367                 local_add(rb->aux_watermark, &rb->aux_wakeup);
368         }
369         handle->event = NULL;
370
371         local_set(&rb->aux_nest, 0);
372         rb_free_aux(rb);
373         ring_buffer_put(rb);
374 }
375
376 /*
377  * Skip over a given number of bytes in the AUX buffer, due to, for example,
378  * hardware's alignment constraints.
379  */
380 int perf_aux_output_skip(struct perf_output_handle *handle, unsigned long size)
381 {
382         struct ring_buffer *rb = handle->rb;
383         unsigned long aux_head;
384
385         if (size > handle->size)
386                 return -ENOSPC;
387
388         local_add(size, &rb->aux_head);
389
390         aux_head = rb->user_page->aux_head = local_read(&rb->aux_head);
391         if (aux_head - local_read(&rb->aux_wakeup) >= rb->aux_watermark) {
392                 perf_output_wakeup(handle);
393                 local_add(rb->aux_watermark, &rb->aux_wakeup);
394                 handle->wakeup = local_read(&rb->aux_wakeup) +
395                                  rb->aux_watermark;
396         }
397
398         handle->head = aux_head;
399         handle->size -= size;
400
401         return 0;
402 }
403
404 void *perf_get_aux(struct perf_output_handle *handle)
405 {
406         /* this is only valid between perf_aux_output_begin and *_end */
407         if (!handle->event)
408                 return NULL;
409
410         return handle->rb->aux_priv;
411 }
412
413 #define PERF_AUX_GFP    (GFP_KERNEL | __GFP_ZERO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY)
414
415 static struct page *rb_alloc_aux_page(int node, int order)
416 {
417         struct page *page;
418
419         if (order > MAX_ORDER)
420                 order = MAX_ORDER;
421
422         do {
423                 page = alloc_pages_node(node, PERF_AUX_GFP, order);
424         } while (!page && order--);
425
426         if (page && order) {
427                 /*
428                  * Communicate the allocation size to the driver
429                  */
430                 split_page(page, order);
431                 SetPagePrivate(page);
432                 set_page_private(page, order);
433         }
434
435         return page;
436 }
437
438 static void rb_free_aux_page(struct ring_buffer *rb, int idx)
439 {
440         struct page *page = virt_to_page(rb->aux_pages[idx]);
441
442         ClearPagePrivate(page);
443         page->mapping = NULL;
444         __free_page(page);
445 }
446
447 int rb_alloc_aux(struct ring_buffer *rb, struct perf_event *event,
448                  pgoff_t pgoff, int nr_pages, long watermark, int flags)
449 {
450         bool overwrite = !(flags & RING_BUFFER_WRITABLE);
451         int node = (event->cpu == -1) ? -1 : cpu_to_node(event->cpu);
452         int ret = -ENOMEM, max_order = 0;
453
454         if (!has_aux(event))
455                 return -ENOTSUPP;
456
457         if (event->pmu->capabilities & PERF_PMU_CAP_AUX_NO_SG) {
458                 /*
459                  * We need to start with the max_order that fits in nr_pages,
460                  * not the other way around, hence ilog2() and not get_order.
461                  */
462                 max_order = ilog2(nr_pages);
463
464                 /*
465                  * PMU requests more than one contiguous chunks of memory
466                  * for SW double buffering
467                  */
468                 if ((event->pmu->capabilities & PERF_PMU_CAP_AUX_SW_DOUBLEBUF) &&
469                     !overwrite) {
470                         if (!max_order)
471                                 return -EINVAL;
472
473                         max_order--;
474                 }
475         }
476
477         rb->aux_pages = kzalloc_node(nr_pages * sizeof(void *), GFP_KERNEL, node);
478         if (!rb->aux_pages)
479                 return -ENOMEM;
480
481         rb->free_aux = event->pmu->free_aux;
482         for (rb->aux_nr_pages = 0; rb->aux_nr_pages < nr_pages;) {
483                 struct page *page;
484                 int last, order;
485
486                 order = min(max_order, ilog2(nr_pages - rb->aux_nr_pages));
487                 page = rb_alloc_aux_page(node, order);
488                 if (!page)
489                         goto out;
490
491                 for (last = rb->aux_nr_pages + (1 << page_private(page));
492                      last > rb->aux_nr_pages; rb->aux_nr_pages++)
493                         rb->aux_pages[rb->aux_nr_pages] = page_address(page++);
494         }
495
496         /*
497          * In overwrite mode, PMUs that don't support SG may not handle more
498          * than one contiguous allocation, since they rely on PMI to do double
499          * buffering. In this case, the entire buffer has to be one contiguous
500          * chunk.
501          */
502         if ((event->pmu->capabilities & PERF_PMU_CAP_AUX_NO_SG) &&
503             overwrite) {
504                 struct page *page = virt_to_page(rb->aux_pages[0]);
505
506                 if (page_private(page) != max_order)
507                         goto out;
508         }
509
510         rb->aux_priv = event->pmu->setup_aux(event->cpu, rb->aux_pages, nr_pages,
511                                              overwrite);
512         if (!rb->aux_priv)
513                 goto out;
514
515         ret = 0;
516
517         /*
518          * aux_pages (and pmu driver's private data, aux_priv) will be
519          * referenced in both producer's and consumer's contexts, thus
520          * we keep a refcount here to make sure either of the two can
521          * reference them safely.
522          */
523         atomic_set(&rb->aux_refcount, 1);
524
525         rb->aux_overwrite = overwrite;
526         rb->aux_watermark = watermark;
527
528         if (!rb->aux_watermark && !rb->aux_overwrite)
529                 rb->aux_watermark = nr_pages << (PAGE_SHIFT - 1);
530
531 out:
532         if (!ret)
533                 rb->aux_pgoff = pgoff;
534         else
535                 rb_free_aux(rb);
536
537         return ret;
538 }
539
540 static void __rb_free_aux(struct ring_buffer *rb)
541 {
542         int pg;
543
544         if (rb->aux_priv) {
545                 rb->free_aux(rb->aux_priv);
546                 rb->free_aux = NULL;
547                 rb->aux_priv = NULL;
548         }
549
550         if (rb->aux_nr_pages) {
551                 for (pg = 0; pg < rb->aux_nr_pages; pg++)
552                         rb_free_aux_page(rb, pg);
553
554                 kfree(rb->aux_pages);
555                 rb->aux_nr_pages = 0;
556         }
557 }
558
559 void rb_free_aux(struct ring_buffer *rb)
560 {
561         if (atomic_dec_and_test(&rb->aux_refcount))
562                 __rb_free_aux(rb);
563 }
564
565 #ifndef CONFIG_PERF_USE_VMALLOC
566
567 /*
568  * Back perf_mmap() with regular GFP_KERNEL-0 pages.
569  */
570
571 static struct page *
572 __perf_mmap_to_page(struct ring_buffer *rb, unsigned long pgoff)
573 {
574         if (pgoff > rb->nr_pages)
575                 return NULL;
576
577         if (pgoff == 0)
578                 return virt_to_page(rb->user_page);
579
580         return virt_to_page(rb->data_pages[pgoff - 1]);
581 }
582
583 static void *perf_mmap_alloc_page(int cpu)
584 {
585         struct page *page;
586         int node;
587
588         node = (cpu == -1) ? cpu : cpu_to_node(cpu);
589         page = alloc_pages_node(node, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, 0);
590         if (!page)
591                 return NULL;
592
593         return page_address(page);
594 }
595
596 struct ring_buffer *rb_alloc(int nr_pages, long watermark, int cpu, int flags)
597 {
598         struct ring_buffer *rb;
599         unsigned long size;
600         int i;
601
602         size = sizeof(struct ring_buffer);
603         size += nr_pages * sizeof(void *);
604
605         rb = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
606         if (!rb)
607                 goto fail;
608
609         rb->user_page = perf_mmap_alloc_page(cpu);
610         if (!rb->user_page)
611                 goto fail_user_page;
612
613         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
614                 rb->data_pages[i] = perf_mmap_alloc_page(cpu);
615                 if (!rb->data_pages[i])
616                         goto fail_data_pages;
617         }
618
619         rb->nr_pages = nr_pages;
620
621         ring_buffer_init(rb, watermark, flags);
622
623         return rb;
624
625 fail_data_pages:
626         for (i--; i >= 0; i--)
627                 free_page((unsigned long)rb->data_pages[i]);
628
629         free_page((unsigned long)rb->user_page);
630
631 fail_user_page:
632         kfree(rb);
633
634 fail:
635         return NULL;
636 }
637
638 static void perf_mmap_free_page(unsigned long addr)
639 {
640         struct page *page = virt_to_page((void *)addr);
641
642         page->mapping = NULL;
643         __free_page(page);
644 }
645
646 void rb_free(struct ring_buffer *rb)
647 {
648         int i;
649
650         perf_mmap_free_page((unsigned long)rb->user_page);
651         for (i = 0; i < rb->nr_pages; i++)
652                 perf_mmap_free_page((unsigned long)rb->data_pages[i]);
653         kfree(rb);
654 }
655
656 #else
657 static int data_page_nr(struct ring_buffer *rb)
658 {
659         return rb->nr_pages << page_order(rb);
660 }
661
662 static struct page *
663 __perf_mmap_to_page(struct ring_buffer *rb, unsigned long pgoff)
664 {
665         /* The '>' counts in the user page. */
666         if (pgoff > data_page_nr(rb))
667                 return NULL;
668
669         return vmalloc_to_page((void *)rb->user_page + pgoff * PAGE_SIZE);
670 }
671
672 static void perf_mmap_unmark_page(void *addr)
673 {
674         struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
675
676         page->mapping = NULL;
677 }
678
679 static void rb_free_work(struct work_struct *work)
680 {
681         struct ring_buffer *rb;
682         void *base;
683         int i, nr;
684
685         rb = container_of(work, struct ring_buffer, work);
686         nr = data_page_nr(rb);
687
688         base = rb->user_page;
689         /* The '<=' counts in the user page. */
690         for (i = 0; i <= nr; i++)
691                 perf_mmap_unmark_page(base + (i * PAGE_SIZE));
692
693         vfree(base);
694         kfree(rb);
695 }
696
697 void rb_free(struct ring_buffer *rb)
698 {
699         schedule_work(&rb->work);
700 }
701
702 struct ring_buffer *rb_alloc(int nr_pages, long watermark, int cpu, int flags)
703 {
704         struct ring_buffer *rb;
705         unsigned long size;
706         void *all_buf;
707
708         size = sizeof(struct ring_buffer);
709         size += sizeof(void *);
710
711         rb = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
712         if (!rb)
713                 goto fail;
714
715         INIT_WORK(&rb->work, rb_free_work);
716
717         all_buf = vmalloc_user((nr_pages + 1) * PAGE_SIZE);
718         if (!all_buf)
719                 goto fail_all_buf;
720
721         rb->user_page = all_buf;
722         rb->data_pages[0] = all_buf + PAGE_SIZE;
723         rb->page_order = ilog2(nr_pages);
724         rb->nr_pages = !!nr_pages;
725
726         ring_buffer_init(rb, watermark, flags);
727
728         return rb;
729
730 fail_all_buf:
731         kfree(rb);
732
733 fail:
734         return NULL;
735 }
736
737 #endif
738
739 struct page *
740 perf_mmap_to_page(struct ring_buffer *rb, unsigned long pgoff)
741 {
742         if (rb->aux_nr_pages) {
743                 /* above AUX space */
744                 if (pgoff > rb->aux_pgoff + rb->aux_nr_pages)
745                         return NULL;
746
747                 /* AUX space */
748                 if (pgoff >= rb->aux_pgoff)
749                         return virt_to_page(rb->aux_pages[pgoff - rb->aux_pgoff]);
750         }
751
752         return __perf_mmap_to_page(rb, pgoff);
753 }