arch/powerpc/mm/init_64.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  *  PowerPC version
   4  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   5  *
   6  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   7  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   8  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
   9  *
  10  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  11  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  12  *
  13  *  Dave Engebretsen <engebret@us.ibm.com>
  14  *      Rework for PPC64 port.
  15  */
  16
  17 #undef DEBUG
  18
  19 #include <linux/signal.h>
  20 #include <linux/sched.h>
  21 #include <linux/kernel.h>
  22 #include <linux/errno.h>
  23 #include <linux/string.h>
  24 #include <linux/types.h>
  25 #include <linux/mman.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/swap.h>
  28 #include <linux/stddef.h>
  29 #include <linux/vmalloc.h>
  30 #include <linux/init.h>
  31 #include <linux/delay.h>
  32 #include <linux/highmem.h>
  33 #include <linux/idr.h>
  34 #include <linux/nodemask.h>
  35 #include <linux/module.h>
  36 #include <linux/poison.h>
  37 #include <linux/memblock.h>
  38 #include <linux/hugetlb.h>
  39 #include <linux/slab.h>
  40 #include <linux/of_fdt.h>
  41 #include <linux/libfdt.h>
  42 #include <linux/memremap.h>
  43
  44 #include <asm/pgalloc.h>
  45 #include <asm/page.h>
  46 #include <asm/prom.h>
  47 #include <asm/rtas.h>
  48 #include <asm/io.h>
  49 #include <asm/mmu_context.h>
  50 #include <asm/pgtable.h>
  51 #include <asm/mmu.h>
  52 #include <linux/uaccess.h>
  53 #include <asm/smp.h>
  54 #include <asm/machdep.h>
  55 #include <asm/tlb.h>
  56 #include <asm/eeh.h>
  57 #include <asm/processor.h>
  58 #include <asm/mmzone.h>
  59 #include <asm/cputable.h>
  60 #include <asm/sections.h>
  61 #include <asm/iommu.h>
  62 #include <asm/vdso.h>
  63
  64 #include <mm/mmu_decl.h>
  65
  66 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
  67 /*
  68  * Given an address within the vmemmap, determine the page that
  69  * represents the start of the subsection it is within.  Note that we have to
  70  * do this by hand as the proffered address may not be correctly aligned.
  71  * Subtraction of non-aligned pointers produces undefined results.
  72  */
  73 static struct page * __meminit vmemmap_subsection_start(unsigned long vmemmap_addr)
  74 {
  75         unsigned long start_pfn;
  76         unsigned long offset = vmemmap_addr - ((unsigned long)(vmemmap));
  77
  78         /* Return the pfn of the start of the section. */
  79         start_pfn = (offset / sizeof(struct page)) & PAGE_SUBSECTION_MASK;
  80         return pfn_to_page(start_pfn);
  81 }
  82
  83 /*
  84  * Since memory is added in sub-section chunks, before creating a new vmemmap
  85  * mapping, the kernel should check whether there is an existing memmap mapping
  86  * covering the new subsection added. This is needed because kernel can map
  87  * vmemmap area using 16MB pages which will cover a memory range of 16G. Such
  88  * a range covers multiple subsections (2M)
  89  *
  90  * If any subsection in the 16G range mapped by vmemmap is valid we consider the
  91  * vmemmap populated (There is a page table entry already present). We can't do
  92  * a page table lookup here because with the hash translation we don't keep
  93  * vmemmap details in linux page table.
  94  */
  95 static int __meminit vmemmap_populated(unsigned long vmemmap_addr, int vmemmap_map_size)
  96 {
  97         struct page *start;
  98         unsigned long vmemmap_end = vmemmap_addr + vmemmap_map_size;
  99         start = vmemmap_subsection_start(vmemmap_addr);
 100
 101         for (; (unsigned long)start < vmemmap_end; start += PAGES_PER_SUBSECTION)
 102                 /*
 103                  * pfn valid check here is intended to really check
 104                  * whether we have any subsection already initialized
 105                  * in this range.
 106                  */
 107                 if (pfn_valid(page_to_pfn(start)))
 108                         return 1;
 109
 110         return 0;
 111 }
 112
 113 /*
 114  * vmemmap virtual address space management does not have a traditonal page
 115  * table to track which virtual struct pages are backed by physical mapping.
 116  * The virtual to physical mappings are tracked in a simple linked list
 117  * format. 'vmemmap_list' maintains the entire vmemmap physical mapping at
 118  * all times where as the 'next' list maintains the available
 119  * vmemmap_backing structures which have been deleted from the
 120  * 'vmemmap_global' list during system runtime (memory hotplug remove
 121  * operation). The freed 'vmemmap_backing' structures are reused later when
 122  * new requests come in without allocating fresh memory. This pointer also
 123  * tracks the allocated 'vmemmap_backing' structures as we allocate one
 124  * full page memory at a time when we dont have any.
 125  */
 126 struct vmemmap_backing *vmemmap_list;
 127 static struct vmemmap_backing *next;
 128
 129 /*
 130  * The same pointer 'next' tracks individual chunks inside the allocated
 131  * full page during the boot time and again tracks the freeed nodes during
 132  * runtime. It is racy but it does not happen as they are separated by the
 133  * boot process. Will create problem if some how we have memory hotplug
 134  * operation during boot !!
 135  */
 136 static int num_left;
 137 static int num_freed;
 138
 139 static __meminit struct vmemmap_backing * vmemmap_list_alloc(int node)
 140 {
 141         struct vmemmap_backing *vmem_back;
 142         /* get from freed entries first */
 143         if (num_freed) {
 144                 num_freed--;
 145                 vmem_back = next;
 146                 next = next->list;
 147
 148                 return vmem_back;
 149         }
 150
 151         /* allocate a page when required and hand out chunks */
 152         if (!num_left) {
 153                 next = vmemmap_alloc_block(PAGE_SIZE, node);
 154                 if (unlikely(!next)) {
 155                         WARN_ON(1);
 156                         return NULL;
 157                 }
 158                 num_left = PAGE_SIZE / sizeof(struct vmemmap_backing);
 159         }
 160
 161         num_left--;
 162
 163         return next++;
 164 }
 165
 166 static __meminit void vmemmap_list_populate(unsigned long phys,
 167                                             unsigned long start,
 168                                             int node)
 169 {
 170         struct vmemmap_backing *vmem_back;
 171
 172         vmem_back = vmemmap_list_alloc(node);
 173         if (unlikely(!vmem_back)) {
 174                 WARN_ON(1);
 175                 return;
 176         }
 177
 178         vmem_back->phys = phys;
 179         vmem_back->virt_addr = start;
 180         vmem_back->list = vmemmap_list;
 181
 182         vmemmap_list = vmem_back;
 183 }
 184
 185 static bool altmap_cross_boundary(struct vmem_altmap *altmap, unsigned long start,
 186                                 unsigned long page_size)
 187 {
 188         unsigned long nr_pfn = page_size / sizeof(struct page);
 189         unsigned long start_pfn = page_to_pfn((struct page *)start);
 190
 191         if ((start_pfn + nr_pfn) > altmap->end_pfn)
 192                 return true;
 193
 194         if (start_pfn < altmap->base_pfn)
 195                 return true;
 196
 197         return false;
 198 }
 199
 200 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
 201                 struct vmem_altmap *altmap)
 202 {
 203         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
 204
 205         /* Align to the page size of the linear mapping. */
 206         start = _ALIGN_DOWN(start, page_size);
 207
 208         pr_debug("vmemmap_populate %lx..%lx, node %d\n", start, end, node);
 209
 210         for (; start < end; start += page_size) {
 211                 void *p = NULL;
 212                 int rc;
 213
 214                 /*
 215                  * This vmemmap range is backing different subsections. If any
 216                  * of that subsection is marked valid, that means we already
 217                  * have initialized a page table covering this range and hence
 218                  * the vmemmap range is populated.
 219                  */
 220                 if (vmemmap_populated(start, page_size))
 221                         continue;
 222
 223                 /*
 224                  * Allocate from the altmap first if we have one. This may
 225                  * fail due to alignment issues when using 16MB hugepages, so
 226                  * fall back to system memory if the altmap allocation fail.
 227                  */
 228                 if (altmap && !altmap_cross_boundary(altmap, start, page_size)) {
 229                         p = altmap_alloc_block_buf(page_size, altmap);
 230                         if (!p)
 231                                 pr_debug("altmap block allocation failed, falling back to system memory");
 232                 }
 233                 if (!p)
 234                         p = vmemmap_alloc_block_buf(page_size, node);
 235                 if (!p)
 236                         return -ENOMEM;
 237
 238                 vmemmap_list_populate(__pa(p), start, node);
 239
 240                 pr_debug("      * %016lx..%016lx allocated at %p\n",
 241                          start, start + page_size, p);
 242
 243                 rc = vmemmap_create_mapping(start, page_size, __pa(p));
 244                 if (rc < 0) {
 245                         pr_warn("%s: Unable to create vmemmap mapping: %d\n",
 246                                 __func__, rc);
 247                         return -EFAULT;
 248                 }
 249         }
 250
 251         return 0;
 252 }
 253
 254 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 255 static unsigned long vmemmap_list_free(unsigned long start)
 256 {
 257         struct vmemmap_backing *vmem_back, *vmem_back_prev;
 258
 259         vmem_back_prev = vmem_back = vmemmap_list;
 260
 261         /* look for it with prev pointer recorded */
 262         for (; vmem_back; vmem_back = vmem_back->list) {
 263                 if (vmem_back->virt_addr == start)
 264                         break;
 265                 vmem_back_prev = vmem_back;
 266         }
 267
 268         if (unlikely(!vmem_back)) {
 269                 WARN_ON(1);
 270                 return 0;
 271         }
 272
 273         /* remove it from vmemmap_list */
 274         if (vmem_back == vmemmap_list) /* remove head */
 275                 vmemmap_list = vmem_back->list;
 276         else
 277                 vmem_back_prev->list = vmem_back->list;
 278
 279         /* next point to this freed entry */
 280         vmem_back->list = next;
 281         next = vmem_back;
 282         num_freed++;
 283
 284         return vmem_back->phys;
 285 }
 286
 287 void __ref vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
 288                 struct vmem_altmap *altmap)
 289 {
 290         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
 291         unsigned long page_order = get_order(page_size);
 292         unsigned long alt_start = ~0, alt_end = ~0;
 293         unsigned long base_pfn;
 294
 295         start = _ALIGN_DOWN(start, page_size);
 296         if (altmap) {
 297                 alt_start = altmap->base_pfn;
 298                 alt_end = altmap->base_pfn + altmap->reserve +
 299                           altmap->free + altmap->alloc + altmap->align;
 300         }
 301
 302         pr_debug("vmemmap_free %lx...%lx\n", start, end);
 303
 304         for (; start < end; start += page_size) {
 305                 unsigned long nr_pages, addr;
 306                 struct page *page;
 307
 308                 /*
 309                  * We have already marked the subsection we are trying to remove
 310                  * invalid. So if we want to remove the vmemmap range, we
 311                  * need to make sure there is no subsection marked valid
 312                  * in this range.
 313                  */
 314                 if (vmemmap_populated(start, page_size))
 315                         continue;
 316
 317                 addr = vmemmap_list_free(start);
 318                 if (!addr)
 319                         continue;
 320
 321                 page = pfn_to_page(addr >> PAGE_SHIFT);
 322                 nr_pages = 1 << page_order;
 323                 base_pfn = PHYS_PFN(addr);
 324
 325                 if (base_pfn >= alt_start && base_pfn < alt_end) {
 326                         vmem_altmap_free(altmap, nr_pages);
 327                 } else if (PageReserved(page)) {
 328                         /* allocated from bootmem */
 329                         if (page_size < PAGE_SIZE) {
 330                                 /*
 331                                  * this shouldn't happen, but if it is
 332                                  * the case, leave the memory there
 333                                  */
 334                                 WARN_ON_ONCE(1);
 335                         } else {
 336                                 while (nr_pages--)
 337                                         free_reserved_page(page++);
 338                         }
 339                 } else {
 340                         free_pages((unsigned long)(__va(addr)), page_order);
 341                 }
 342
 343                 vmemmap_remove_mapping(start, page_size);
 344         }
 345 }
 346 #endif
 347 void register_page_bootmem_memmap(unsigned long section_nr,
 348                                   struct page *start_page, unsigned long size)
 349 {
 350 }
 351
 352 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 353
 354 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 355 static bool disable_radix = !IS_ENABLED(CONFIG_PPC_RADIX_MMU_DEFAULT);
 356
 357 static int __init parse_disable_radix(char *p)
 358 {
 359         bool val;
 360
 361         if (!p)
 362                 val = true;
 363         else if (kstrtobool(p, &val))
 364                 return -EINVAL;
 365
 366         disable_radix = val;
 367
 368         return 0;
 369 }
 370 early_param("disable_radix", parse_disable_radix);
 371
 372 /*
 373  * If we're running under a hypervisor, we need to check the contents of
 374  * /chosen/ibm,architecture-vec-5 to see if the hypervisor is willing to do
 375  * radix.  If not, we clear the radix feature bit so we fall back to hash.
 376  */
 377 static void __init early_check_vec5(void)
 378 {
 379         unsigned long root, chosen;
 380         int size;
 381         const u8 *vec5;
 382         u8 mmu_supported;
 383
 384         root = of_get_flat_dt_root();
 385         chosen = of_get_flat_dt_subnode_by_name(root, "chosen");
 386         if (chosen == -FDT_ERR_NOTFOUND) {
 387                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 388                 return;
 389         }
 390         vec5 = of_get_flat_dt_prop(chosen, "ibm,architecture-vec-5", &size);
 391         if (!vec5) {
 392                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 393                 return;
 394         }
 395         if (size <= OV5_INDX(OV5_MMU_SUPPORT)) {
 396                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 397                 return;
 398         }
 399
 400         /* Check for supported configuration */
 401         mmu_supported = vec5[OV5_INDX(OV5_MMU_SUPPORT)] &
 402                         OV5_FEAT(OV5_MMU_SUPPORT);
 403         if (mmu_supported == OV5_FEAT(OV5_MMU_RADIX)) {
 404                 /* Hypervisor only supports radix - check enabled && GTSE */
 405                 if (!early_radix_enabled()) {
 406                         pr_warn("WARNING: Ignoring cmdline option disable_radix\n");
 407                 }
 408                 if (!(vec5[OV5_INDX(OV5_RADIX_GTSE)] &
 409                                                 OV5_FEAT(OV5_RADIX_GTSE))) {
 410                         pr_warn("WARNING: Hypervisor doesn't support RADIX with GTSE\n");
 411                 }
 412                 /* Do radix anyway - the hypervisor said we had to */
 413                 cur_cpu_spec->mmu_features |= MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 414         } else if (mmu_supported == OV5_FEAT(OV5_MMU_HASH)) {
 415                 /* Hypervisor only supports hash - disable radix */
 416                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 417         }
 418 }
 419
 420 void __init mmu_early_init_devtree(void)
 421 {
 422         /* Disable radix mode based on kernel command line. */
 423         if (disable_radix)
 424                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 425
 426         /*
 427          * Check /chosen/ibm,architecture-vec-5 if running as a guest.
 428          * When running bare-metal, we can use radix if we like
 429          * even though the ibm,architecture-vec-5 property created by
 430          * skiboot doesn't have the necessary bits set.
 431          */
 432         if (!(mfmsr() & MSR_HV))
 433                 early_check_vec5();
 434
 435         if (early_radix_enabled())
 436                 radix__early_init_devtree();
 437         else
 438                 hash__early_init_devtree();
 439 }
 440 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */