arch/powerpc/mm/init_64.c

   1 /*
   2  *  PowerPC version
   3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   4  *
   5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
   8  *
   9  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  10  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  11  *
  12  *  Dave Engebretsen <engebret@us.ibm.com>
  13  *      Rework for PPC64 port.
  14  *
  15  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  16  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  17  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  18  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  19  *
  20  */
  21
  22 #undef DEBUG
  23
  24 #include <linux/signal.h>
  25 #include <linux/sched.h>
  26 #include <linux/kernel.h>
  27 #include <linux/errno.h>
  28 #include <linux/string.h>
  29 #include <linux/types.h>
  30 #include <linux/mman.h>
  31 #include <linux/mm.h>
  32 #include <linux/swap.h>
  33 #include <linux/stddef.h>
  34 #include <linux/vmalloc.h>
  35 #include <linux/init.h>
  36 #include <linux/delay.h>
  37 #include <linux/highmem.h>
  38 #include <linux/idr.h>
  39 #include <linux/nodemask.h>
  40 #include <linux/module.h>
  41 #include <linux/poison.h>
  42 #include <linux/memblock.h>
  43 #include <linux/hugetlb.h>
  44 #include <linux/slab.h>
  45 #include <linux/of_fdt.h>
  46 #include <linux/libfdt.h>
  47
  48 #include <asm/pgalloc.h>
  49 #include <asm/page.h>
  50 #include <asm/prom.h>
  51 #include <asm/rtas.h>
  52 #include <asm/io.h>
  53 #include <asm/mmu_context.h>
  54 #include <asm/pgtable.h>
  55 #include <asm/mmu.h>
  56 #include <linux/uaccess.h>
  57 #include <asm/smp.h>
  58 #include <asm/machdep.h>
  59 #include <asm/tlb.h>
  60 #include <asm/eeh.h>
  61 #include <asm/processor.h>
  62 #include <asm/mmzone.h>
  63 #include <asm/cputable.h>
  64 #include <asm/sections.h>
  65 #include <asm/iommu.h>
  66 #include <asm/vdso.h>
  67
  68 #include "mmu_decl.h"
  69
  70 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU_64
  71 #if H_PGTABLE_RANGE > USER_VSID_RANGE
  72 #warning Limited user VSID range means pagetable space is wasted
  73 #endif
  74 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU_64 */
  75
  76 phys_addr_t memstart_addr = ~0;
  77 EXPORT_SYMBOL_GPL(memstart_addr);
  78 phys_addr_t kernstart_addr;
  79 EXPORT_SYMBOL_GPL(kernstart_addr);
  80
  81 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
  82 /*
  83  * Given an address within the vmemmap, determine the pfn of the page that
  84  * represents the start of the section it is within.  Note that we have to
  85  * do this by hand as the proffered address may not be correctly aligned.
  86  * Subtraction of non-aligned pointers produces undefined results.
  87  */
  88 static unsigned long __meminit vmemmap_section_start(unsigned long page)
  89 {
  90         unsigned long offset = page - ((unsigned long)(vmemmap));
  91
  92         /* Return the pfn of the start of the section. */
  93         return (offset / sizeof(struct page)) & PAGE_SECTION_MASK;
  94 }
  95
  96 /*
  97  * Check if this vmemmap page is already initialised.  If any section
  98  * which overlaps this vmemmap page is initialised then this page is
  99  * initialised already.
 100  */
 101 static int __meminit vmemmap_populated(unsigned long start, int page_size)
 102 {
 103         unsigned long end = start + page_size;
 104         start = (unsigned long)(pfn_to_page(vmemmap_section_start(start)));
 105
 106         for (; start < end; start += (PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page)))
 107                 if (pfn_valid(page_to_pfn((struct page *)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 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node)
 186 {
 187         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
 188
 189         /* Align to the page size of the linear mapping. */
 190         start = _ALIGN_DOWN(start, page_size);
 191
 192         pr_debug("vmemmap_populate %lx..%lx, node %d\n", start, end, node);
 193
 194         for (; start < end; start += page_size) {
 195                 void *p;
 196                 int rc;
 197
 198                 if (vmemmap_populated(start, page_size))
 199                         continue;
 200
 201                 p = vmemmap_alloc_block(page_size, node);
 202                 if (!p)
 203                         return -ENOMEM;
 204
 205                 vmemmap_list_populate(__pa(p), start, node);
 206
 207                 pr_debug("      * %016lx..%016lx allocated at %p\n",
 208                          start, start + page_size, p);
 209
 210                 rc = vmemmap_create_mapping(start, page_size, __pa(p));
 211                 if (rc < 0) {
 212                         pr_warning(
 213                                 "vmemmap_populate: Unable to create vmemmap mapping: %d\n",
 214                                 rc);
 215                         return -EFAULT;
 216                 }
 217         }
 218
 219         return 0;
 220 }
 221
 222 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 223 static unsigned long vmemmap_list_free(unsigned long start)
 224 {
 225         struct vmemmap_backing *vmem_back, *vmem_back_prev;
 226
 227         vmem_back_prev = vmem_back = vmemmap_list;
 228
 229         /* look for it with prev pointer recorded */
 230         for (; vmem_back; vmem_back = vmem_back->list) {
 231                 if (vmem_back->virt_addr == start)
 232                         break;
 233                 vmem_back_prev = vmem_back;
 234         }
 235
 236         if (unlikely(!vmem_back)) {
 237                 WARN_ON(1);
 238                 return 0;
 239         }
 240
 241         /* remove it from vmemmap_list */
 242         if (vmem_back == vmemmap_list) /* remove head */
 243                 vmemmap_list = vmem_back->list;
 244         else
 245                 vmem_back_prev->list = vmem_back->list;
 246
 247         /* next point to this freed entry */
 248         vmem_back->list = next;
 249         next = vmem_back;
 250         num_freed++;
 251
 252         return vmem_back->phys;
 253 }
 254
 255 void __ref vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end)
 256 {
 257         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
 258
 259         start = _ALIGN_DOWN(start, page_size);
 260
 261         pr_debug("vmemmap_free %lx...%lx\n", start, end);
 262
 263         for (; start < end; start += page_size) {
 264                 unsigned long addr;
 265
 266                 /*
 267                  * the section has already be marked as invalid, so
 268                  * vmemmap_populated() true means some other sections still
 269                  * in this page, so skip it.
 270                  */
 271                 if (vmemmap_populated(start, page_size))
 272                         continue;
 273
 274                 addr = vmemmap_list_free(start);
 275                 if (addr) {
 276                         struct page *page = pfn_to_page(addr >> PAGE_SHIFT);
 277
 278                         if (PageReserved(page)) {
 279                                 /* allocated from bootmem */
 280                                 if (page_size < PAGE_SIZE) {
 281                                         /*
 282                                          * this shouldn't happen, but if it is
 283                                          * the case, leave the memory there
 284                                          */
 285                                         WARN_ON_ONCE(1);
 286                                 } else {
 287                                         unsigned int nr_pages =
 288                                                 1 << get_order(page_size);
 289                                         while (nr_pages--)
 290                                                 free_reserved_page(page++);
 291                                 }
 292                         } else
 293                                 free_pages((unsigned long)(__va(addr)),
 294                                                         get_order(page_size));
 295
 296                         vmemmap_remove_mapping(start, page_size);
 297                 }
 298         }
 299 }
 300 #endif
 301 void register_page_bootmem_memmap(unsigned long section_nr,
 302                                   struct page *start_page, unsigned long size)
 303 {
 304 }
 305
 306 /*
 307  * We do not have access to the sparsemem vmemmap, so we fallback to
 308  * walking the list of sparsemem blocks which we already maintain for
 309  * the sake of crashdump. In the long run, we might want to maintain
 310  * a tree if performance of that linear walk becomes a problem.
 311  *
 312  * realmode_pfn_to_page functions can fail due to:
 313  * 1) As real sparsemem blocks do not lay in RAM continously (they
 314  * are in virtual address space which is not available in the real mode),
 315  * the requested page struct can be split between blocks so get_page/put_page
 316  * may fail.
 317  * 2) When huge pages are used, the get_page/put_page API will fail
 318  * in real mode as the linked addresses in the page struct are virtual
 319  * too.
 320  */
 321 struct page *realmode_pfn_to_page(unsigned long pfn)
 322 {
 323         struct vmemmap_backing *vmem_back;
 324         struct page *page;
 325         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
 326         unsigned long pg_va = (unsigned long) pfn_to_page(pfn);
 327
 328         for (vmem_back = vmemmap_list; vmem_back; vmem_back = vmem_back->list) {
 329                 if (pg_va < vmem_back->virt_addr)
 330                         continue;
 331
 332                 /* After vmemmap_list entry free is possible, need check all */
 333                 if ((pg_va + sizeof(struct page)) <=
 334                                 (vmem_back->virt_addr + page_size)) {
 335                         page = (struct page *) (vmem_back->phys + pg_va -
 336                                 vmem_back->virt_addr);
 337                         return page;
 338                 }
 339         }
 340
 341         /* Probably that page struct is split between real pages */
 342         return NULL;
 343 }
 344 EXPORT_SYMBOL_GPL(realmode_pfn_to_page);
 345
 346 #elif defined(CONFIG_FLATMEM)
 347
 348 struct page *realmode_pfn_to_page(unsigned long pfn)
 349 {
 350         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 351         return page;
 352 }
 353 EXPORT_SYMBOL_GPL(realmode_pfn_to_page);
 354
 355 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP/CONFIG_FLATMEM */
 356
 357 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU_64
 358 static bool disable_radix;
 359 static int __init parse_disable_radix(char *p)
 360 {
 361         disable_radix = true;
 362         return 0;
 363 }
 364 early_param("disable_radix", parse_disable_radix);
 365
 366 /*
 367  * If we're running under a hypervisor, we need to check the contents of
 368  * /chosen/ibm,architecture-vec-5 to see if the hypervisor is willing to do
 369  * radix.  If not, we clear the radix feature bit so we fall back to hash.
 370  */
 371 static void early_check_vec5(void)
 372 {
 373         unsigned long root, chosen;
 374         int size;
 375         const u8 *vec5;
 376         u8 mmu_supported;
 377
 378         root = of_get_flat_dt_root();
 379         chosen = of_get_flat_dt_subnode_by_name(root, "chosen");
 380         if (chosen == -FDT_ERR_NOTFOUND) {
 381                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 382                 return;
 383         }
 384         vec5 = of_get_flat_dt_prop(chosen, "ibm,architecture-vec-5", &size);
 385         if (!vec5) {
 386                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 387                 return;
 388         }
 389         if (size <= OV5_INDX(OV5_MMU_SUPPORT)) {
 390                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 391                 return;
 392         }
 393
 394         /* Check for supported configuration */
 395         mmu_supported = vec5[OV5_INDX(OV5_MMU_SUPPORT)] &
 396                         OV5_FEAT(OV5_MMU_SUPPORT);
 397         if (mmu_supported == OV5_FEAT(OV5_MMU_RADIX)) {
 398                 /* Hypervisor only supports radix - check enabled && GTSE */
 399                 if (!early_radix_enabled()) {
 400                         pr_warn("WARNING: Ignoring cmdline option disable_radix\n");
 401                 }
 402                 if (!(vec5[OV5_INDX(OV5_RADIX_GTSE)] &
 403                                                 OV5_FEAT(OV5_RADIX_GTSE))) {
 404                         pr_warn("WARNING: Hypervisor doesn't support RADIX with GTSE\n");
 405                 }
 406                 /* Do radix anyway - the hypervisor said we had to */
 407                 cur_cpu_spec->mmu_features |= MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 408         } else if (mmu_supported == OV5_FEAT(OV5_MMU_HASH)) {
 409                 /* Hypervisor only supports hash - disable radix */
 410                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 411         }
 412 }
 413
 414 void __init mmu_early_init_devtree(void)
 415 {
 416         /* Disable radix mode based on kernel command line. */
 417         if (disable_radix)
 418                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 419
 420         /*
 421          * Check /chosen/ibm,architecture-vec-5 if running as a guest.
 422          * When running bare-metal, we can use radix if we like
 423          * even though the ibm,architecture-vec-5 property created by
 424          * skiboot doesn't have the necessary bits set.
 425          */
 426         if (!(mfmsr() & MSR_HV))
 427                 early_check_vec5();
 428
 429         if (early_radix_enabled())
 430                 radix__early_init_devtree();
 431         else
 432                 hash__early_init_devtree();
 433 }
 434 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU_64 */