IB/mlx5: Implement on demand paging by adding support for MMU notifiers
authorHaggai Eran <haggaie@mellanox.com>
Thu, 11 Dec 2014 15:04:26 +0000 (17:04 +0200)
committerRoland Dreier <roland@purestorage.com>
Tue, 16 Dec 2014 02:19:04 +0000 (18:19 -0800)
* Implement the relevant invalidation functions (zap MTTs as needed)
* Implement interlocking (and rollback in the page fault handlers) for
  cases of a racing notifier and fault.
* With this patch we can now enable the capability bits for supporting RC
  send/receive/RDMA read/RDMA write, and UD send.

Signed-off-by: Sagi Grimberg <sagig@mellanox.com>
Signed-off-by: Shachar Raindel <raindel@mellanox.com>
Signed-off-by: Haggai Eran <haggaie@mellanox.com>
Signed-off-by: Roland Dreier <roland@purestorage.com>
drivers/infiniband/hw/mlx5/main.c
drivers/infiniband/hw/mlx5/mlx5_ib.h
drivers/infiniband/hw/mlx5/mr.c
drivers/infiniband/hw/mlx5/odp.c

index a801baa79c8ebb5b6473bd83d2857721cf5ac7c1..8a87404e9c76e763709e478b17b00485f38e678f 100644 (file)
@@ -574,6 +574,10 @@ static struct ib_ucontext *mlx5_ib_alloc_ucontext(struct ib_device *ibdev,
                        goto out_count;
        }
 
+#ifdef CONFIG_INFINIBAND_ON_DEMAND_PAGING
+       context->ibucontext.invalidate_range = &mlx5_ib_invalidate_range;
+#endif
+
        INIT_LIST_HEAD(&context->db_page_list);
        mutex_init(&context->db_page_mutex);
 
index c6ceec3e3d6a25ff1867a4fde066bd1e799dfd80..83f22fe297c8ac522efa80001819990cdc31508b 100644 (file)
@@ -325,6 +325,7 @@ struct mlx5_ib_mr {
        struct mlx5_ib_dev     *dev;
        struct mlx5_create_mkey_mbox_out out;
        struct mlx5_core_sig_ctx    *sig;
+       int                     live;
 };
 
 struct mlx5_ib_fast_reg_page_list {
@@ -629,6 +630,8 @@ int __init mlx5_ib_odp_init(void);
 void mlx5_ib_odp_cleanup(void);
 void mlx5_ib_qp_disable_pagefaults(struct mlx5_ib_qp *qp);
 void mlx5_ib_qp_enable_pagefaults(struct mlx5_ib_qp *qp);
+void mlx5_ib_invalidate_range(struct ib_umem *umem, unsigned long start,
+                             unsigned long end);
 
 #else /* CONFIG_INFINIBAND_ON_DEMAND_PAGING */
 static inline int mlx5_ib_internal_query_odp_caps(struct mlx5_ib_dev *dev)
index 922ac85b719837b2a1bbf2a8eac3ab30c8748e0e..32a28bd50b20ae08c41a9a7086b72045f7934c3d 100644 (file)
@@ -37,6 +37,7 @@
 #include <linux/export.h>
 #include <linux/delay.h>
 #include <rdma/ib_umem.h>
+#include <rdma/ib_umem_odp.h>
 #include <rdma/ib_verbs.h>
 #include "mlx5_ib.h"
 
@@ -54,6 +55,18 @@ static DEFINE_MUTEX(mlx5_ib_update_mtt_emergency_buffer_mutex);
 
 static int clean_mr(struct mlx5_ib_mr *mr);
 
+static int destroy_mkey(struct mlx5_ib_dev *dev, struct mlx5_ib_mr *mr)
+{
+       int err = mlx5_core_destroy_mkey(dev->mdev, &mr->mmr);
+
+#ifdef CONFIG_INFINIBAND_ON_DEMAND_PAGING
+       /* Wait until all page fault handlers using the mr complete. */
+       synchronize_srcu(&dev->mr_srcu);
+#endif
+
+       return err;
+}
+
 static int order2idx(struct mlx5_ib_dev *dev, int order)
 {
        struct mlx5_mr_cache *cache = &dev->cache;
@@ -191,7 +204,7 @@ static void remove_keys(struct mlx5_ib_dev *dev, int c, int num)
                ent->cur--;
                ent->size--;
                spin_unlock_irq(&ent->lock);
-               err = mlx5_core_destroy_mkey(dev->mdev, &mr->mmr);
+               err = destroy_mkey(dev, mr);
                if (err)
                        mlx5_ib_warn(dev, "failed destroy mkey\n");
                else
@@ -482,7 +495,7 @@ static void clean_keys(struct mlx5_ib_dev *dev, int c)
                ent->cur--;
                ent->size--;
                spin_unlock_irq(&ent->lock);
-               err = mlx5_core_destroy_mkey(dev->mdev, &mr->mmr);
+               err = destroy_mkey(dev, mr);
                if (err)
                        mlx5_ib_warn(dev, "failed destroy mkey\n");
                else
@@ -812,6 +825,8 @@ static struct mlx5_ib_mr *reg_umr(struct ib_pd *pd, struct ib_umem *umem,
        mr->mmr.size = len;
        mr->mmr.pd = to_mpd(pd)->pdn;
 
+       mr->live = 1;
+
 unmap_dma:
        up(&umrc->sem);
        dma_unmap_single(ddev, dma, size, DMA_TO_DEVICE);
@@ -997,6 +1012,7 @@ static struct mlx5_ib_mr *reg_create(struct ib_pd *pd, u64 virt_addr,
                goto err_2;
        }
        mr->umem = umem;
+       mr->live = 1;
        kvfree(in);
 
        mlx5_ib_dbg(dev, "mkey = 0x%x\n", mr->mmr.key);
@@ -1074,10 +1090,47 @@ struct ib_mr *mlx5_ib_reg_user_mr(struct ib_pd *pd, u64 start, u64 length,
        mr->ibmr.lkey = mr->mmr.key;
        mr->ibmr.rkey = mr->mmr.key;
 
+#ifdef CONFIG_INFINIBAND_ON_DEMAND_PAGING
+       if (umem->odp_data) {
+               /*
+                * This barrier prevents the compiler from moving the
+                * setting of umem->odp_data->private to point to our
+                * MR, before reg_umr finished, to ensure that the MR
+                * initialization have finished before starting to
+                * handle invalidations.
+                */
+               smp_wmb();
+               mr->umem->odp_data->private = mr;
+               /*
+                * Make sure we will see the new
+                * umem->odp_data->private value in the invalidation
+                * routines, before we can get page faults on the
+                * MR. Page faults can happen once we put the MR in
+                * the tree, below this line. Without the barrier,
+                * there can be a fault handling and an invalidation
+                * before umem->odp_data->private == mr is visible to
+                * the invalidation handler.
+                */
+               smp_wmb();
+       }
+#endif
+
        return &mr->ibmr;
 
 error:
+       /*
+        * Destroy the umem *before* destroying the MR, to ensure we
+        * will not have any in-flight notifiers when destroying the
+        * MR.
+        *
+        * As the MR is completely invalid to begin with, and this
+        * error path is only taken if we can't push the mr entry into
+        * the pagefault tree, this is safe.
+        */
+
        ib_umem_release(umem);
+       /* Kill the MR, and return an error code. */
+       clean_mr(mr);
        return ERR_PTR(err);
 }
 
@@ -1121,7 +1174,7 @@ static int clean_mr(struct mlx5_ib_mr *mr)
        int err;
 
        if (!umred) {
-               err = mlx5_core_destroy_mkey(dev->mdev, &mr->mmr);
+               err = destroy_mkey(dev, mr);
                if (err) {
                        mlx5_ib_warn(dev, "failed to destroy mkey 0x%x (%d)\n",
                                     mr->mmr.key, err);
@@ -1150,9 +1203,25 @@ int mlx5_ib_dereg_mr(struct ib_mr *ibmr)
        struct ib_umem *umem = mr->umem;
 
 #ifdef CONFIG_INFINIBAND_ON_DEMAND_PAGING
-       if (umem)
+       if (umem && umem->odp_data) {
+               /* Prevent new page faults from succeeding */
+               mr->live = 0;
                /* Wait for all running page-fault handlers to finish. */
                synchronize_srcu(&dev->mr_srcu);
+               /* Destroy all page mappings */
+               mlx5_ib_invalidate_range(umem, ib_umem_start(umem),
+                                        ib_umem_end(umem));
+               /*
+                * We kill the umem before the MR for ODP,
+                * so that there will not be any invalidations in
+                * flight, looking at the *mr struct.
+                */
+               ib_umem_release(umem);
+               atomic_sub(npages, &dev->mdev->priv.reg_pages);
+
+               /* Avoid double-freeing the umem. */
+               umem = NULL;
+       }
 #endif
 
        clean_mr(mr);
@@ -1269,7 +1338,7 @@ int mlx5_ib_destroy_mr(struct ib_mr *ibmr)
                kfree(mr->sig);
        }
 
-       err = mlx5_core_destroy_mkey(dev->mdev, &mr->mmr);
+       err = destroy_mkey(dev, mr);
        if (err) {
                mlx5_ib_warn(dev, "failed to destroy mkey 0x%x (%d)\n",
                             mr->mmr.key, err);
index 936a6cd4ecc7b5a79a65dad19c441c4a095785cb..a2c541c4809a583dc330db186593a03e01825f53 100644 (file)
 
 #define MAX_PREFETCH_LEN (4*1024*1024U)
 
+/* Timeout in ms to wait for an active mmu notifier to complete when handling
+ * a pagefault. */
+#define MMU_NOTIFIER_TIMEOUT 1000
+
 struct workqueue_struct *mlx5_ib_page_fault_wq;
 
+void mlx5_ib_invalidate_range(struct ib_umem *umem, unsigned long start,
+                             unsigned long end)
+{
+       struct mlx5_ib_mr *mr;
+       const u64 umr_block_mask = (MLX5_UMR_MTT_ALIGNMENT / sizeof(u64)) - 1;
+       u64 idx = 0, blk_start_idx = 0;
+       int in_block = 0;
+       u64 addr;
+
+       if (!umem || !umem->odp_data) {
+               pr_err("invalidation called on NULL umem or non-ODP umem\n");
+               return;
+       }
+
+       mr = umem->odp_data->private;
+
+       if (!mr || !mr->ibmr.pd)
+               return;
+
+       start = max_t(u64, ib_umem_start(umem), start);
+       end = min_t(u64, ib_umem_end(umem), end);
+
+       /*
+        * Iteration one - zap the HW's MTTs. The notifiers_count ensures that
+        * while we are doing the invalidation, no page fault will attempt to
+        * overwrite the same MTTs.  Concurent invalidations might race us,
+        * but they will write 0s as well, so no difference in the end result.
+        */
+
+       for (addr = start; addr < end; addr += (u64)umem->page_size) {
+               idx = (addr - ib_umem_start(umem)) / PAGE_SIZE;
+               /*
+                * Strive to write the MTTs in chunks, but avoid overwriting
+                * non-existing MTTs. The huristic here can be improved to
+                * estimate the cost of another UMR vs. the cost of bigger
+                * UMR.
+                */
+               if (umem->odp_data->dma_list[idx] &
+                   (ODP_READ_ALLOWED_BIT | ODP_WRITE_ALLOWED_BIT)) {
+                       if (!in_block) {
+                               blk_start_idx = idx;
+                               in_block = 1;
+                       }
+               } else {
+                       u64 umr_offset = idx & umr_block_mask;
+
+                       if (in_block && umr_offset == 0) {
+                               mlx5_ib_update_mtt(mr, blk_start_idx,
+                                                  idx - blk_start_idx, 1);
+                               in_block = 0;
+                       }
+               }
+       }
+       if (in_block)
+               mlx5_ib_update_mtt(mr, blk_start_idx, idx - blk_start_idx + 1,
+                                  1);
+
+       /*
+        * We are now sure that the device will not access the
+        * memory. We can safely unmap it, and mark it as dirty if
+        * needed.
+        */
+
+       ib_umem_odp_unmap_dma_pages(umem, start, end);
+}
+
 #define COPY_ODP_BIT_MLX_TO_IB(reg, ib_caps, field_name, bit_name) do {        \
        if (be32_to_cpu(reg.field_name) & MLX5_ODP_SUPPORT_##bit_name)  \
                ib_caps->field_name |= IB_ODP_SUPPORT_##bit_name;       \
@@ -59,9 +129,18 @@ int mlx5_ib_internal_query_odp_caps(struct mlx5_ib_dev *dev)
        if (err)
                goto out;
 
-       /* At this point we would copy the capability bits that the driver
-        * supports from the hw_caps struct to the caps struct. However, no
-        * such capabilities are supported so far. */
+       caps->general_caps = IB_ODP_SUPPORT;
+       COPY_ODP_BIT_MLX_TO_IB(hw_caps, caps, per_transport_caps.ud_odp_caps,
+                              SEND);
+       COPY_ODP_BIT_MLX_TO_IB(hw_caps, caps, per_transport_caps.rc_odp_caps,
+                              SEND);
+       COPY_ODP_BIT_MLX_TO_IB(hw_caps, caps, per_transport_caps.rc_odp_caps,
+                              RECV);
+       COPY_ODP_BIT_MLX_TO_IB(hw_caps, caps, per_transport_caps.rc_odp_caps,
+                              WRITE);
+       COPY_ODP_BIT_MLX_TO_IB(hw_caps, caps, per_transport_caps.rc_odp_caps,
+                              READ);
+
 out:
        return err;
 }
@@ -71,8 +150,9 @@ static struct mlx5_ib_mr *mlx5_ib_odp_find_mr_lkey(struct mlx5_ib_dev *dev,
 {
        u32 base_key = mlx5_base_mkey(key);
        struct mlx5_core_mr *mmr = __mlx5_mr_lookup(dev->mdev, base_key);
+       struct mlx5_ib_mr *mr = container_of(mmr, struct mlx5_ib_mr, mmr);
 
-       if (!mmr || mmr->key != key)
+       if (!mmr || mmr->key != key || !mr->live)
                return NULL;
 
        return container_of(mmr, struct mlx5_ib_mr, mmr);
@@ -143,6 +223,11 @@ static int pagefault_single_data_segment(struct mlx5_ib_qp *qp,
        }
 
        current_seq = ACCESS_ONCE(mr->umem->odp_data->notifiers_seq);
+       /*
+        * Ensure the sequence number is valid for some time before we call
+        * gup.
+        */
+       smp_rmb();
 
        /*
         * Avoid branches - this code will perform correctly
@@ -165,15 +250,20 @@ static int pagefault_single_data_segment(struct mlx5_ib_qp *qp,
 
        if (npages > 0) {
                mutex_lock(&mr->umem->odp_data->umem_mutex);
-               /*
-                * No need to check whether the MTTs really belong to
-                * this MR, since ib_umem_odp_map_dma_pages already
-                * checks this.
-                */
-               ret = mlx5_ib_update_mtt(mr, start_idx, npages, 0);
+               if (!ib_umem_mmu_notifier_retry(mr->umem, current_seq)) {
+                       /*
+                        * No need to check whether the MTTs really belong to
+                        * this MR, since ib_umem_odp_map_dma_pages already
+                        * checks this.
+                        */
+                       ret = mlx5_ib_update_mtt(mr, start_idx, npages, 0);
+               } else {
+                       ret = -EAGAIN;
+               }
                mutex_unlock(&mr->umem->odp_data->umem_mutex);
                if (ret < 0) {
-                       pr_err("Failed to update mkey page tables\n");
+                       if (ret != -EAGAIN)
+                               pr_err("Failed to update mkey page tables\n");
                        goto srcu_unlock;
                }
 
@@ -185,6 +275,22 @@ static int pagefault_single_data_segment(struct mlx5_ib_qp *qp,
        }
 
 srcu_unlock:
+       if (ret == -EAGAIN) {
+               if (!mr->umem->odp_data->dying) {
+                       struct ib_umem_odp *odp_data = mr->umem->odp_data;
+                       unsigned long timeout =
+                               msecs_to_jiffies(MMU_NOTIFIER_TIMEOUT);
+
+                       if (!wait_for_completion_timeout(
+                                       &odp_data->notifier_completion,
+                                       timeout)) {
+                               pr_warn("timeout waiting for mmu notifier completion\n");
+                       }
+               } else {
+                       /* The MR is being killed, kill the QP as well. */
+                       ret = -EFAULT;
+               }
+       }
        srcu_read_unlock(&mib_dev->mr_srcu, srcu_key);
        pfault->mpfault.bytes_committed = 0;
        return ret ? ret : npages;