oprofile: simplify add_ibs_begin()
[safe/jmp/linux-2.6] / drivers / oprofile / buffer_sync.c
1 /**
2  * @file buffer_sync.c
3  *
4  * @remark Copyright 2002 OProfile authors
5  * @remark Read the file COPYING
6  *
7  * @author John Levon <levon@movementarian.org>
8  * @author Barry Kasindorf
9  *
10  * This is the core of the buffer management. Each
11  * CPU buffer is processed and entered into the
12  * global event buffer. Such processing is necessary
13  * in several circumstances, mentioned below.
14  *
15  * The processing does the job of converting the
16  * transitory EIP value into a persistent dentry/offset
17  * value that the profiler can record at its leisure.
18  *
19  * See fs/dcookies.c for a description of the dentry/offset
20  * objects.
21  */
22
23 #include <linux/mm.h>
24 #include <linux/workqueue.h>
25 #include <linux/notifier.h>
26 #include <linux/dcookies.h>
27 #include <linux/profile.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/fs.h>
30 #include <linux/oprofile.h>
31 #include <linux/sched.h>
32
33 #include "oprofile_stats.h"
34 #include "event_buffer.h"
35 #include "cpu_buffer.h"
36 #include "buffer_sync.h"
37
38 static LIST_HEAD(dying_tasks);
39 static LIST_HEAD(dead_tasks);
40 static cpumask_t marked_cpus = CPU_MASK_NONE;
41 static DEFINE_SPINLOCK(task_mortuary);
42 static void process_task_mortuary(void);
43
44 /* Take ownership of the task struct and place it on the
45  * list for processing. Only after two full buffer syncs
46  * does the task eventually get freed, because by then
47  * we are sure we will not reference it again.
48  * Can be invoked from softirq via RCU callback due to
49  * call_rcu() of the task struct, hence the _irqsave.
50  */
51 static int
52 task_free_notify(struct notifier_block *self, unsigned long val, void *data)
53 {
54         unsigned long flags;
55         struct task_struct *task = data;
56         spin_lock_irqsave(&task_mortuary, flags);
57         list_add(&task->tasks, &dying_tasks);
58         spin_unlock_irqrestore(&task_mortuary, flags);
59         return NOTIFY_OK;
60 }
61
62
63 /* The task is on its way out. A sync of the buffer means we can catch
64  * any remaining samples for this task.
65  */
66 static int
67 task_exit_notify(struct notifier_block *self, unsigned long val, void *data)
68 {
69         /* To avoid latency problems, we only process the current CPU,
70          * hoping that most samples for the task are on this CPU
71          */
72         sync_buffer(raw_smp_processor_id());
73         return 0;
74 }
75
76
77 /* The task is about to try a do_munmap(). We peek at what it's going to
78  * do, and if it's an executable region, process the samples first, so
79  * we don't lose any. This does not have to be exact, it's a QoI issue
80  * only.
81  */
82 static int
83 munmap_notify(struct notifier_block *self, unsigned long val, void *data)
84 {
85         unsigned long addr = (unsigned long)data;
86         struct mm_struct *mm = current->mm;
87         struct vm_area_struct *mpnt;
88
89         down_read(&mm->mmap_sem);
90
91         mpnt = find_vma(mm, addr);
92         if (mpnt && mpnt->vm_file && (mpnt->vm_flags & VM_EXEC)) {
93                 up_read(&mm->mmap_sem);
94                 /* To avoid latency problems, we only process the current CPU,
95                  * hoping that most samples for the task are on this CPU
96                  */
97                 sync_buffer(raw_smp_processor_id());
98                 return 0;
99         }
100
101         up_read(&mm->mmap_sem);
102         return 0;
103 }
104
105
106 /* We need to be told about new modules so we don't attribute to a previously
107  * loaded module, or drop the samples on the floor.
108  */
109 static int
110 module_load_notify(struct notifier_block *self, unsigned long val, void *data)
111 {
112 #ifdef CONFIG_MODULES
113         if (val != MODULE_STATE_COMING)
114                 return 0;
115
116         /* FIXME: should we process all CPU buffers ? */
117         mutex_lock(&buffer_mutex);
118         add_event_entry(ESCAPE_CODE);
119         add_event_entry(MODULE_LOADED_CODE);
120         mutex_unlock(&buffer_mutex);
121 #endif
122         return 0;
123 }
124
125
126 static struct notifier_block task_free_nb = {
127         .notifier_call  = task_free_notify,
128 };
129
130 static struct notifier_block task_exit_nb = {
131         .notifier_call  = task_exit_notify,
132 };
133
134 static struct notifier_block munmap_nb = {
135         .notifier_call  = munmap_notify,
136 };
137
138 static struct notifier_block module_load_nb = {
139         .notifier_call = module_load_notify,
140 };
141
142
143 static void end_sync(void)
144 {
145         end_cpu_work();
146         /* make sure we don't leak task structs */
147         process_task_mortuary();
148         process_task_mortuary();
149 }
150
151
152 int sync_start(void)
153 {
154         int err;
155
156         start_cpu_work();
157
158         err = task_handoff_register(&task_free_nb);
159         if (err)
160                 goto out1;
161         err = profile_event_register(PROFILE_TASK_EXIT, &task_exit_nb);
162         if (err)
163                 goto out2;
164         err = profile_event_register(PROFILE_MUNMAP, &munmap_nb);
165         if (err)
166                 goto out3;
167         err = register_module_notifier(&module_load_nb);
168         if (err)
169                 goto out4;
170
171 out:
172         return err;
173 out4:
174         profile_event_unregister(PROFILE_MUNMAP, &munmap_nb);
175 out3:
176         profile_event_unregister(PROFILE_TASK_EXIT, &task_exit_nb);
177 out2:
178         task_handoff_unregister(&task_free_nb);
179 out1:
180         end_sync();
181         goto out;
182 }
183
184
185 void sync_stop(void)
186 {
187         unregister_module_notifier(&module_load_nb);
188         profile_event_unregister(PROFILE_MUNMAP, &munmap_nb);
189         profile_event_unregister(PROFILE_TASK_EXIT, &task_exit_nb);
190         task_handoff_unregister(&task_free_nb);
191         end_sync();
192 }
193
194
195 /* Optimisation. We can manage without taking the dcookie sem
196  * because we cannot reach this code without at least one
197  * dcookie user still being registered (namely, the reader
198  * of the event buffer). */
199 static inline unsigned long fast_get_dcookie(struct path *path)
200 {
201         unsigned long cookie;
202
203         if (path->dentry->d_cookie)
204                 return (unsigned long)path->dentry;
205         get_dcookie(path, &cookie);
206         return cookie;
207 }
208
209
210 /* Look up the dcookie for the task's first VM_EXECUTABLE mapping,
211  * which corresponds loosely to "application name". This is
212  * not strictly necessary but allows oprofile to associate
213  * shared-library samples with particular applications
214  */
215 static unsigned long get_exec_dcookie(struct mm_struct *mm)
216 {
217         unsigned long cookie = NO_COOKIE;
218         struct vm_area_struct *vma;
219
220         if (!mm)
221                 goto out;
222
223         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
224                 if (!vma->vm_file)
225                         continue;
226                 if (!(vma->vm_flags & VM_EXECUTABLE))
227                         continue;
228                 cookie = fast_get_dcookie(&vma->vm_file->f_path);
229                 break;
230         }
231
232 out:
233         return cookie;
234 }
235
236
237 /* Convert the EIP value of a sample into a persistent dentry/offset
238  * pair that can then be added to the global event buffer. We make
239  * sure to do this lookup before a mm->mmap modification happens so
240  * we don't lose track.
241  */
242 static unsigned long
243 lookup_dcookie(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, off_t *offset)
244 {
245         unsigned long cookie = NO_COOKIE;
246         struct vm_area_struct *vma;
247
248         for (vma = find_vma(mm, addr); vma; vma = vma->vm_next) {
249
250                 if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
251                         continue;
252
253                 if (vma->vm_file) {
254                         cookie = fast_get_dcookie(&vma->vm_file->f_path);
255                         *offset = (vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT) + addr -
256                                 vma->vm_start;
257                 } else {
258                         /* must be an anonymous map */
259                         *offset = addr;
260                 }
261
262                 break;
263         }
264
265         if (!vma)
266                 cookie = INVALID_COOKIE;
267
268         return cookie;
269 }
270
271 static unsigned long last_cookie = INVALID_COOKIE;
272
273 static void add_cpu_switch(int i)
274 {
275         add_event_entry(ESCAPE_CODE);
276         add_event_entry(CPU_SWITCH_CODE);
277         add_event_entry(i);
278         last_cookie = INVALID_COOKIE;
279 }
280
281 static void add_kernel_ctx_switch(unsigned int in_kernel)
282 {
283         add_event_entry(ESCAPE_CODE);
284         if (in_kernel)
285                 add_event_entry(KERNEL_ENTER_SWITCH_CODE);
286         else
287                 add_event_entry(KERNEL_EXIT_SWITCH_CODE);
288 }
289
290 static void
291 add_user_ctx_switch(struct task_struct const *task, unsigned long cookie)
292 {
293         add_event_entry(ESCAPE_CODE);
294         add_event_entry(CTX_SWITCH_CODE);
295         add_event_entry(task->pid);
296         add_event_entry(cookie);
297         /* Another code for daemon back-compat */
298         add_event_entry(ESCAPE_CODE);
299         add_event_entry(CTX_TGID_CODE);
300         add_event_entry(task->tgid);
301 }
302
303
304 static void add_cookie_switch(unsigned long cookie)
305 {
306         add_event_entry(ESCAPE_CODE);
307         add_event_entry(COOKIE_SWITCH_CODE);
308         add_event_entry(cookie);
309 }
310
311
312 static void add_trace_begin(void)
313 {
314         add_event_entry(ESCAPE_CODE);
315         add_event_entry(TRACE_BEGIN_CODE);
316 }
317
318 #ifdef CONFIG_OPROFILE_IBS
319
320 #define IBS_FETCH_CODE_SIZE     2
321 #define IBS_OP_CODE_SIZE        5
322
323 /*
324  * Add IBS fetch and op entries to event buffer
325  */
326 static void add_ibs_begin(int cpu, int code, struct mm_struct *mm)
327 {
328         unsigned long rip;
329         int i, count;
330         unsigned long ibs_cookie = 0;
331         off_t offset;
332         struct op_sample *sample;
333
334         sample = op_cpu_buffer_read_entry(cpu);
335         if (!sample)
336                 return;
337         rip = sample->eip;
338
339 #ifdef __LP64__
340         rip += sample->event << 32;
341 #endif
342
343         if (mm) {
344                 ibs_cookie = lookup_dcookie(mm, rip, &offset);
345
346                 if (ibs_cookie == NO_COOKIE)
347                         offset = rip;
348                 if (ibs_cookie == INVALID_COOKIE) {
349                         atomic_inc(&oprofile_stats.sample_lost_no_mapping);
350                         offset = rip;
351                 }
352                 if (ibs_cookie != last_cookie) {
353                         add_cookie_switch(ibs_cookie);
354                         last_cookie = ibs_cookie;
355                 }
356         } else
357                 offset = rip;
358
359         add_event_entry(ESCAPE_CODE);
360         add_event_entry(code);
361         add_event_entry(offset);        /* Offset from Dcookie */
362
363         /* we send the Dcookie offset, but send the raw Linear Add also*/
364         add_event_entry(sample->eip);
365         add_event_entry(sample->event);
366
367         if (code == IBS_FETCH_CODE)
368                 count = IBS_FETCH_CODE_SIZE;    /*IBS FETCH is 2 int64s*/
369         else
370                 count = IBS_OP_CODE_SIZE;       /*IBS OP is 5 int64s*/
371
372         for (i = 0; i < count; i++) {
373                 sample = op_cpu_buffer_read_entry(cpu);
374                 if (!sample)
375                         return;
376                 add_event_entry(sample->eip);
377                 add_event_entry(sample->event);
378         }
379
380         return;
381 }
382
383 #endif
384
385 static void add_sample_entry(unsigned long offset, unsigned long event)
386 {
387         add_event_entry(offset);
388         add_event_entry(event);
389 }
390
391
392 /*
393  * Add a sample to the global event buffer. If possible the
394  * sample is converted into a persistent dentry/offset pair
395  * for later lookup from userspace. Return 0 on failure.
396  */
397 static int
398 add_sample(struct mm_struct *mm, struct op_sample *s, int in_kernel)
399 {
400         unsigned long cookie;
401         off_t offset;
402
403         if (in_kernel) {
404                 add_sample_entry(s->eip, s->event);
405                 return 1;
406         }
407
408         /* add userspace sample */
409
410         if (!mm) {
411                 atomic_inc(&oprofile_stats.sample_lost_no_mm);
412                 return 0;
413         }
414
415         cookie = lookup_dcookie(mm, s->eip, &offset);
416
417         if (cookie == INVALID_COOKIE) {
418                 atomic_inc(&oprofile_stats.sample_lost_no_mapping);
419                 return 0;
420         }
421
422         if (cookie != last_cookie) {
423                 add_cookie_switch(cookie);
424                 last_cookie = cookie;
425         }
426
427         add_sample_entry(offset, s->event);
428
429         return 1;
430 }
431
432
433 static void release_mm(struct mm_struct *mm)
434 {
435         if (!mm)
436                 return;
437         up_read(&mm->mmap_sem);
438         mmput(mm);
439 }
440
441
442 static struct mm_struct *take_tasks_mm(struct task_struct *task)
443 {
444         struct mm_struct *mm = get_task_mm(task);
445         if (mm)
446                 down_read(&mm->mmap_sem);
447         return mm;
448 }
449
450
451 static inline int is_code(unsigned long val)
452 {
453         return val == ESCAPE_CODE;
454 }
455
456
457 /* Move tasks along towards death. Any tasks on dead_tasks
458  * will definitely have no remaining references in any
459  * CPU buffers at this point, because we use two lists,
460  * and to have reached the list, it must have gone through
461  * one full sync already.
462  */
463 static void process_task_mortuary(void)
464 {
465         unsigned long flags;
466         LIST_HEAD(local_dead_tasks);
467         struct task_struct *task;
468         struct task_struct *ttask;
469
470         spin_lock_irqsave(&task_mortuary, flags);
471
472         list_splice_init(&dead_tasks, &local_dead_tasks);
473         list_splice_init(&dying_tasks, &dead_tasks);
474
475         spin_unlock_irqrestore(&task_mortuary, flags);
476
477         list_for_each_entry_safe(task, ttask, &local_dead_tasks, tasks) {
478                 list_del(&task->tasks);
479                 free_task(task);
480         }
481 }
482
483
484 static void mark_done(int cpu)
485 {
486         int i;
487
488         cpu_set(cpu, marked_cpus);
489
490         for_each_online_cpu(i) {
491                 if (!cpu_isset(i, marked_cpus))
492                         return;
493         }
494
495         /* All CPUs have been processed at least once,
496          * we can process the mortuary once
497          */
498         process_task_mortuary();
499
500         cpus_clear(marked_cpus);
501 }
502
503
504 /* FIXME: this is not sufficient if we implement syscall barrier backtrace
505  * traversal, the code switch to sb_sample_start at first kernel enter/exit
506  * switch so we need a fifth state and some special handling in sync_buffer()
507  */
508 typedef enum {
509         sb_bt_ignore = -2,
510         sb_buffer_start,
511         sb_bt_start,
512         sb_sample_start,
513 } sync_buffer_state;
514
515 /* Sync one of the CPU's buffers into the global event buffer.
516  * Here we need to go through each batch of samples punctuated
517  * by context switch notes, taking the task's mmap_sem and doing
518  * lookup in task->mm->mmap to convert EIP into dcookie/offset
519  * value.
520  */
521 void sync_buffer(int cpu)
522 {
523         struct mm_struct *mm = NULL;
524         struct mm_struct *oldmm;
525         struct task_struct *new;
526         unsigned long cookie = 0;
527         int in_kernel = 1;
528         sync_buffer_state state = sb_buffer_start;
529         unsigned int i;
530         unsigned long available;
531
532         mutex_lock(&buffer_mutex);
533
534         add_cpu_switch(cpu);
535
536         op_cpu_buffer_reset(cpu);
537         available = op_cpu_buffer_entries(cpu);
538
539         for (i = 0; i < available; ++i) {
540                 struct op_sample *s = op_cpu_buffer_read_entry(cpu);
541                 if (!s)
542                         break;
543
544                 if (is_code(s->eip)) {
545                         switch (s->event) {
546                         case 0:
547                         case CPU_IS_KERNEL:
548                                 /* kernel/userspace switch */
549                                 in_kernel = s->event;
550                                 if (state == sb_buffer_start)
551                                         state = sb_sample_start;
552                                 add_kernel_ctx_switch(s->event);
553                                 break;
554                         case CPU_TRACE_BEGIN:
555                                 state = sb_bt_start;
556                                 add_trace_begin();
557                                 break;
558 #ifdef CONFIG_OPROFILE_IBS
559                         case IBS_FETCH_BEGIN:
560                                 state = sb_bt_start;
561                                 add_ibs_begin(cpu, IBS_FETCH_CODE, mm);
562                                 break;
563                         case IBS_OP_BEGIN:
564                                 state = sb_bt_start;
565                                 add_ibs_begin(cpu, IBS_OP_CODE, mm);
566                                 break;
567 #endif
568                         default:
569                                 /* userspace context switch */
570                                 oldmm = mm;
571                                 new = (struct task_struct *)s->event;
572                                 release_mm(oldmm);
573                                 mm = take_tasks_mm(new);
574                                 if (mm != oldmm)
575                                         cookie = get_exec_dcookie(mm);
576                                 add_user_ctx_switch(new, cookie);
577                                 break;
578                         }
579                         continue;
580                 }
581
582                 if (state < sb_bt_start)
583                         /* ignore sample */
584                         continue;
585
586                 if (add_sample(mm, s, in_kernel))
587                         continue;
588
589                 /* ignore backtraces if failed to add a sample */
590                 if (state == sb_bt_start) {
591                         state = sb_bt_ignore;
592                         atomic_inc(&oprofile_stats.bt_lost_no_mapping);
593                 }
594         }
595         release_mm(mm);
596
597         mark_done(cpu);
598
599         mutex_unlock(&buffer_mutex);
600 }
601
602 /* The function can be used to add a buffer worth of data directly to
603  * the kernel buffer. The buffer is assumed to be a circular buffer.
604  * Take the entries from index start and end at index end, wrapping
605  * at max_entries.
606  */
607 void oprofile_put_buff(unsigned long *buf, unsigned int start,
608                        unsigned int stop, unsigned int max)
609 {
610         int i;
611
612         i = start;
613
614         mutex_lock(&buffer_mutex);
615         while (i != stop) {
616                 add_event_entry(buf[i++]);
617
618                 if (i >= max)
619                         i = 0;
620         }
621
622         mutex_unlock(&buffer_mutex);
623 }
624