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 phys_addr_t memstart_addr = ~0;
  67 EXPORT_SYMBOL_GPL(memstart_addr);
  68 phys_addr_t kernstart_addr;
  69 EXPORT_SYMBOL_GPL(kernstart_addr);
  70
  71 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
  72 /*
  73  * Given an address within the vmemmap, determine the pfn of the page that
  74  * represents the start of the section it is within.  Note that we have to
  75  * do this by hand as the proffered address may not be correctly aligned.
  76  * Subtraction of non-aligned pointers produces undefined results.
  77  */
  78 static unsigned long __meminit vmemmap_section_start(unsigned long page)
  79 {
  80         unsigned long offset = page - ((unsigned long)(vmemmap));
  81
  82         /* Return the pfn of the start of the section. */
  83         return (offset / sizeof(struct page)) & PAGE_SECTION_MASK;
  84 }
  85
  86 /*
  87  * Check if this vmemmap page is already initialised.  If any section
  88  * which overlaps this vmemmap page is initialised then this page is
  89  * initialised already.
  90  */
  91 static int __meminit vmemmap_populated(unsigned long start, int page_size)
  92 {
  93         unsigned long end = start + page_size;
  94         start = (unsigned long)(pfn_to_page(vmemmap_section_start(start)));
  95
  96         for (; start < end; start += (PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page)))
  97                 if (pfn_valid(page_to_pfn((struct page *)start)))
  98                         return 1;
  99
 100         return 0;
 101 }
 102
 103 /*
 104  * vmemmap virtual address space management does not have a traditonal page
 105  * table to track which virtual struct pages are backed by physical mapping.
 106  * The virtual to physical mappings are tracked in a simple linked list
 107  * format. 'vmemmap_list' maintains the entire vmemmap physical mapping at
 108  * all times where as the 'next' list maintains the available
 109  * vmemmap_backing structures which have been deleted from the
 110  * 'vmemmap_global' list during system runtime (memory hotplug remove
 111  * operation). The freed 'vmemmap_backing' structures are reused later when
 112  * new requests come in without allocating fresh memory. This pointer also
 113  * tracks the allocated 'vmemmap_backing' structures as we allocate one
 114  * full page memory at a time when we dont have any.
 115  */
 116 struct vmemmap_backing *vmemmap_list;
 117 static struct vmemmap_backing *next;
 118
 119 /*
 120  * The same pointer 'next' tracks individual chunks inside the allocated
 121  * full page during the boot time and again tracks the freeed nodes during
 122  * runtime. It is racy but it does not happen as they are separated by the
 123  * boot process. Will create problem if some how we have memory hotplug
 124  * operation during boot !!
 125  */
 126 static int num_left;
 127 static int num_freed;
 128
 129 static __meminit struct vmemmap_backing * vmemmap_list_alloc(int node)
 130 {
 131         struct vmemmap_backing *vmem_back;
 132         /* get from freed entries first */
 133         if (num_freed) {
 134                 num_freed--;
 135                 vmem_back = next;
 136                 next = next->list;
 137
 138                 return vmem_back;
 139         }
 140
 141         /* allocate a page when required and hand out chunks */
 142         if (!num_left) {
 143                 next = vmemmap_alloc_block(PAGE_SIZE, node);
 144                 if (unlikely(!next)) {
 145                         WARN_ON(1);
 146                         return NULL;
 147                 }
 148                 num_left = PAGE_SIZE / sizeof(struct vmemmap_backing);
 149         }
 150
 151         num_left--;
 152
 153         return next++;
 154 }
 155
 156 static __meminit void vmemmap_list_populate(unsigned long phys,
 157                                             unsigned long start,
 158                                             int node)
 159 {
 160         struct vmemmap_backing *vmem_back;
 161
 162         vmem_back = vmemmap_list_alloc(node);
 163         if (unlikely(!vmem_back)) {
 164                 WARN_ON(1);
 165                 return;
 166         }
 167
 168         vmem_back->phys = phys;
 169         vmem_back->virt_addr = start;
 170         vmem_back->list = vmemmap_list;
 171
 172         vmemmap_list = vmem_back;
 173 }
 174
 175 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
 176                 struct vmem_altmap *altmap)
 177 {
 178         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
 179
 180         /* Align to the page size of the linear mapping. */
 181         start = _ALIGN_DOWN(start, page_size);
 182
 183         pr_debug("vmemmap_populate %lx..%lx, node %d\n", start, end, node);
 184
 185         for (; start < end; start += page_size) {
 186                 void *p = NULL;
 187                 int rc;
 188
 189                 if (vmemmap_populated(start, page_size))
 190                         continue;
 191
 192                 /*
 193                  * Allocate from the altmap first if we have one. This may
 194                  * fail due to alignment issues when using 16MB hugepages, so
 195                  * fall back to system memory if the altmap allocation fail.
 196                  */
 197                 if (altmap)
 198                         p = altmap_alloc_block_buf(page_size, altmap);
 199                 if (!p)
 200                         p = vmemmap_alloc_block_buf(page_size, node);
 201                 if (!p)
 202                         return -ENOMEM;
 203
 204                 vmemmap_list_populate(__pa(p), start, node);
 205
 206                 pr_debug("      * %016lx..%016lx allocated at %p\n",
 207                          start, start + page_size, p);
 208
 209                 rc = vmemmap_create_mapping(start, page_size, __pa(p));
 210                 if (rc < 0) {
 211                         pr_warn("%s: Unable to create vmemmap mapping: %d\n",
 212                                 __func__, rc);
 213                         return -EFAULT;
 214                 }
 215         }
 216
 217         return 0;
 218 }
 219
 220 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 221 static unsigned long vmemmap_list_free(unsigned long start)
 222 {
 223         struct vmemmap_backing *vmem_back, *vmem_back_prev;
 224
 225         vmem_back_prev = vmem_back = vmemmap_list;
 226
 227         /* look for it with prev pointer recorded */
 228         for (; vmem_back; vmem_back = vmem_back->list) {
 229                 if (vmem_back->virt_addr == start)
 230                         break;
 231                 vmem_back_prev = vmem_back;
 232         }
 233
 234         if (unlikely(!vmem_back)) {
 235                 WARN_ON(1);
 236                 return 0;
 237         }
 238
 239         /* remove it from vmemmap_list */
 240         if (vmem_back == vmemmap_list) /* remove head */
 241                 vmemmap_list = vmem_back->list;
 242         else
 243                 vmem_back_prev->list = vmem_back->list;
 244
 245         /* next point to this freed entry */
 246         vmem_back->list = next;
 247         next = vmem_back;
 248         num_freed++;
 249
 250         return vmem_back->phys;
 251 }
 252
 253 void __ref vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
 254                 struct vmem_altmap *altmap)
 255 {
 256         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
 257         unsigned long page_order = get_order(page_size);
 258         unsigned long alt_start = ~0, alt_end = ~0;
 259         unsigned long base_pfn;
 260
 261         start = _ALIGN_DOWN(start, page_size);
 262         if (altmap) {
 263                 alt_start = altmap->base_pfn;
 264                 alt_end = altmap->base_pfn + altmap->reserve +
 265                           altmap->free + altmap->alloc + altmap->align;
 266         }
 267
 268         pr_debug("vmemmap_free %lx...%lx\n", start, end);
 269
 270         for (; start < end; start += page_size) {
 271                 unsigned long nr_pages, addr;
 272                 struct page *page;
 273
 274                 /*
 275                  * the section has already be marked as invalid, so
 276                  * vmemmap_populated() true means some other sections still
 277                  * in this page, so skip it.
 278                  */
 279                 if (vmemmap_populated(start, page_size))
 280                         continue;
 281
 282                 addr = vmemmap_list_free(start);
 283                 if (!addr)
 284                         continue;
 285
 286                 page = pfn_to_page(addr >> PAGE_SHIFT);
 287                 nr_pages = 1 << page_order;
 288                 base_pfn = PHYS_PFN(addr);
 289
 290                 if (base_pfn >= alt_start && base_pfn < alt_end) {
 291                         vmem_altmap_free(altmap, nr_pages);
 292                 } else if (PageReserved(page)) {
 293                         /* allocated from bootmem */
 294                         if (page_size < PAGE_SIZE) {
 295                                 /*
 296                                  * this shouldn't happen, but if it is
 297                                  * the case, leave the memory there
 298                                  */
 299                                 WARN_ON_ONCE(1);
 300                         } else {
 301                                 while (nr_pages--)
 302                                         free_reserved_page(page++);
 303                         }
 304                 } else {
 305                         free_pages((unsigned long)(__va(addr)), page_order);
 306                 }
 307
 308                 vmemmap_remove_mapping(start, page_size);
 309         }
 310 }
 311 #endif
 312 void register_page_bootmem_memmap(unsigned long section_nr,
 313                                   struct page *start_page, unsigned long size)
 314 {
 315 }
 316
 317 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 318
 319 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 320 static bool disable_radix = !IS_ENABLED(CONFIG_PPC_RADIX_MMU_DEFAULT);
 321
 322 static int __init parse_disable_radix(char *p)
 323 {
 324         bool val;
 325
 326         if (!p)
 327                 val = true;
 328         else if (kstrtobool(p, &val))
 329                 return -EINVAL;
 330
 331         disable_radix = val;
 332
 333         return 0;
 334 }
 335 early_param("disable_radix", parse_disable_radix);
 336
 337 /*
 338  * If we're running under a hypervisor, we need to check the contents of
 339  * /chosen/ibm,architecture-vec-5 to see if the hypervisor is willing to do
 340  * radix.  If not, we clear the radix feature bit so we fall back to hash.
 341  */
 342 static void __init early_check_vec5(void)
 343 {
 344         unsigned long root, chosen;
 345         int size;
 346         const u8 *vec5;
 347         u8 mmu_supported;
 348
 349         root = of_get_flat_dt_root();
 350         chosen = of_get_flat_dt_subnode_by_name(root, "chosen");
 351         if (chosen == -FDT_ERR_NOTFOUND) {
 352                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 353                 return;
 354         }
 355         vec5 = of_get_flat_dt_prop(chosen, "ibm,architecture-vec-5", &size);
 356         if (!vec5) {
 357                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 358                 return;
 359         }
 360         if (size <= OV5_INDX(OV5_MMU_SUPPORT)) {
 361                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 362                 return;
 363         }
 364
 365         /* Check for supported configuration */
 366         mmu_supported = vec5[OV5_INDX(OV5_MMU_SUPPORT)] &
 367                         OV5_FEAT(OV5_MMU_SUPPORT);
 368         if (mmu_supported == OV5_FEAT(OV5_MMU_RADIX)) {
 369                 /* Hypervisor only supports radix - check enabled && GTSE */
 370                 if (!early_radix_enabled()) {
 371                         pr_warn("WARNING: Ignoring cmdline option disable_radix\n");
 372                 }
 373                 if (!(vec5[OV5_INDX(OV5_RADIX_GTSE)] &
 374                                                 OV5_FEAT(OV5_RADIX_GTSE))) {
 375                         pr_warn("WARNING: Hypervisor doesn't support RADIX with GTSE\n");
 376                 }
 377                 /* Do radix anyway - the hypervisor said we had to */
 378                 cur_cpu_spec->mmu_features |= MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 379         } else if (mmu_supported == OV5_FEAT(OV5_MMU_HASH)) {
 380                 /* Hypervisor only supports hash - disable radix */
 381                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 382         }
 383 }
 384
 385 void __init mmu_early_init_devtree(void)
 386 {
 387         /* Disable radix mode based on kernel command line. */
 388         if (disable_radix)
 389                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 390
 391         /*
 392          * Check /chosen/ibm,architecture-vec-5 if running as a guest.
 393          * When running bare-metal, we can use radix if we like
 394          * even though the ibm,architecture-vec-5 property created by
 395          * skiboot doesn't have the necessary bits set.
 396          */
 397         if (!(mfmsr() & MSR_HV))
 398                 early_check_vec5();
 399
 400         if (early_radix_enabled())
 401                 radix__early_init_devtree();
 402         else
 403                 hash__early_init_devtree();
 404 }
 405 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */