arch/powerpc/mm/pgtable_64.c

   1 /*
   2  *  This file contains ioremap and related functions for 64-bit machines.
   3  *
   4  *  Derived from arch/ppc64/mm/init.c
   5  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   6  *
   7  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@samba.org)
   8  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   9  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  10  *
  11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  13  *
  14  *  Dave Engebretsen <engebret@us.ibm.com>
  15  *      Rework for PPC64 port.
  16  *
  17  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  18  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  19  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  20  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  21  *
  22  */
  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/export.h>
  30 #include <linux/types.h>
  31 #include <linux/mman.h>
  32 #include <linux/mm.h>
  33 #include <linux/swap.h>
  34 #include <linux/stddef.h>
  35 #include <linux/vmalloc.h>
  36 #include <linux/memblock.h>
  37 #include <linux/slab.h>
  38 #include <linux/hugetlb.h>
  39
  40 #include <asm/pgalloc.h>
  41 #include <asm/page.h>
  42 #include <asm/prom.h>
  43 #include <asm/io.h>
  44 #include <asm/mmu_context.h>
  45 #include <asm/pgtable.h>
  46 #include <asm/mmu.h>
  47 #include <asm/smp.h>
  48 #include <asm/machdep.h>
  49 #include <asm/tlb.h>
  50 #include <asm/trace.h>
  51 #include <asm/processor.h>
  52 #include <asm/cputable.h>
  53 #include <asm/sections.h>
  54 #include <asm/firmware.h>
  55 #include <asm/dma.h>
  56 #include <asm/powernv.h>
  57
  58 #include "mmu_decl.h"
  59
  60
  61 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
  62 /*
  63  * partition table and process table for ISA 3.0
  64  */
  65 struct prtb_entry *process_tb;
  66 struct patb_entry *partition_tb;
  67 /*
  68  * page table size
  69  */
  70 unsigned long __pte_index_size;
  71 EXPORT_SYMBOL(__pte_index_size);
  72 unsigned long __pmd_index_size;
  73 EXPORT_SYMBOL(__pmd_index_size);
  74 unsigned long __pud_index_size;
  75 EXPORT_SYMBOL(__pud_index_size);
  76 unsigned long __pgd_index_size;
  77 EXPORT_SYMBOL(__pgd_index_size);
  78 unsigned long __pmd_cache_index;
  79 EXPORT_SYMBOL(__pmd_cache_index);
  80 unsigned long __pud_cache_index;
  81 EXPORT_SYMBOL(__pud_cache_index);
  82 unsigned long __pte_table_size;
  83 EXPORT_SYMBOL(__pte_table_size);
  84 unsigned long __pmd_table_size;
  85 EXPORT_SYMBOL(__pmd_table_size);
  86 unsigned long __pud_table_size;
  87 EXPORT_SYMBOL(__pud_table_size);
  88 unsigned long __pgd_table_size;
  89 EXPORT_SYMBOL(__pgd_table_size);
  90 unsigned long __pmd_val_bits;
  91 EXPORT_SYMBOL(__pmd_val_bits);
  92 unsigned long __pud_val_bits;
  93 EXPORT_SYMBOL(__pud_val_bits);
  94 unsigned long __pgd_val_bits;
  95 EXPORT_SYMBOL(__pgd_val_bits);
  96 unsigned long __kernel_virt_start;
  97 EXPORT_SYMBOL(__kernel_virt_start);
  98 unsigned long __kernel_virt_size;
  99 EXPORT_SYMBOL(__kernel_virt_size);
 100 unsigned long __vmalloc_start;
 101 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc_start);
 102 unsigned long __vmalloc_end;
 103 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc_end);
 104 unsigned long __kernel_io_start;
 105 EXPORT_SYMBOL(__kernel_io_start);
 106 struct page *vmemmap;
 107 EXPORT_SYMBOL(vmemmap);
 108 unsigned long __pte_frag_nr;
 109 EXPORT_SYMBOL(__pte_frag_nr);
 110 unsigned long __pte_frag_size_shift;
 111 EXPORT_SYMBOL(__pte_frag_size_shift);
 112 unsigned long ioremap_bot;
 113 #else /* !CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */
 114 unsigned long ioremap_bot = IOREMAP_BASE;
 115 #endif
 116
 117 /**
 118  * __ioremap_at - Low level function to establish the page tables
 119  *                for an IO mapping
 120  */
 121 void __iomem * __ioremap_at(phys_addr_t pa, void *ea, unsigned long size,
 122                             unsigned long flags)
 123 {
 124         unsigned long i;
 125
 126         /* Make sure we have the base flags */
 127         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
 128                 flags |= pgprot_val(PAGE_KERNEL);
 129
 130         /* We don't support the 4K PFN hack with ioremap */
 131         if (flags & H_PAGE_4K_PFN)
 132                 return NULL;
 133
 134         WARN_ON(pa & ~PAGE_MASK);
 135         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 136         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 137
 138         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE)
 139                 if (map_kernel_page((unsigned long)ea+i, pa+i, flags))
 140                         return NULL;
 141
 142         return (void __iomem *)ea;
 143 }
 144
 145 /**
 146  * __iounmap_from - Low level function to tear down the page tables
 147  *                  for an IO mapping. This is used for mappings that
 148  *                  are manipulated manually, like partial unmapping of
 149  *                  PCI IOs or ISA space.
 150  */
 151 void __iounmap_at(void *ea, unsigned long size)
 152 {
 153         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 154         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 155
 156         unmap_kernel_range((unsigned long)ea, size);
 157 }
 158
 159 void __iomem * __ioremap_caller(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 160                                 unsigned long flags, void *caller)
 161 {
 162         phys_addr_t paligned;
 163         void __iomem *ret;
 164
 165         /*
 166          * Choose an address to map it to.
 167          * Once the imalloc system is running, we use it.
 168          * Before that, we map using addresses going
 169          * up from ioremap_bot.  imalloc will use
 170          * the addresses from ioremap_bot through
 171          * IMALLOC_END
 172          *
 173          */
 174         paligned = addr & PAGE_MASK;
 175         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - paligned;
 176
 177         if ((size == 0) || (paligned == 0))
 178                 return NULL;
 179
 180         if (slab_is_available()) {
 181                 struct vm_struct *area;
 182
 183                 area = __get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
 184                                             ioremap_bot, IOREMAP_END,
 185                                             caller);
 186                 if (area == NULL)
 187                         return NULL;
 188
 189                 area->phys_addr = paligned;
 190                 ret = __ioremap_at(paligned, area->addr, size, flags);
 191                 if (!ret)
 192                         vunmap(area->addr);
 193         } else {
 194                 ret = __ioremap_at(paligned, (void *)ioremap_bot, size, flags);
 195                 if (ret)
 196                         ioremap_bot += size;
 197         }
 198
 199         if (ret)
 200                 ret += addr & ~PAGE_MASK;
 201         return ret;
 202 }
 203
 204 void __iomem * __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 205                          unsigned long flags)
 206 {
 207         return __ioremap_caller(addr, size, flags, __builtin_return_address(0));
 208 }
 209
 210 void __iomem * ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 211 {
 212         unsigned long flags = pgprot_val(pgprot_noncached(__pgprot(0)));
 213         void *caller = __builtin_return_address(0);
 214
 215         if (ppc_md.ioremap)
 216                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 217         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 218 }
 219
 220 void __iomem * ioremap_wc(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 221 {
 222         unsigned long flags = pgprot_val(pgprot_noncached_wc(__pgprot(0)));
 223         void *caller = __builtin_return_address(0);
 224
 225         if (ppc_md.ioremap)
 226                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 227         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 228 }
 229
 230 void __iomem * ioremap_prot(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 231                              unsigned long flags)
 232 {
 233         void *caller = __builtin_return_address(0);
 234
 235         /* writeable implies dirty for kernel addresses */
 236         if (flags & _PAGE_WRITE)
 237                 flags |= _PAGE_DIRTY;
 238
 239         /* we don't want to let _PAGE_EXEC leak out */
 240         flags &= ~_PAGE_EXEC;
 241         /*
 242          * Force kernel mapping.
 243          */
 244         flags &= ~_PAGE_USER;
 245         flags |= _PAGE_PRIVILEGED;
 246
 247         if (ppc_md.ioremap)
 248                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 249         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 250 }
 251
 252
 253 /*
 254  * Unmap an IO region and remove it from imalloc'd list.
 255  * Access to IO memory should be serialized by driver.
 256  */
 257 void __iounmap(volatile void __iomem *token)
 258 {
 259         void *addr;
 260
 261         if (!slab_is_available())
 262                 return;
 263
 264         addr = (void *) ((unsigned long __force)
 265                          PCI_FIX_ADDR(token) & PAGE_MASK);
 266         if ((unsigned long)addr < ioremap_bot) {
 267                 printk(KERN_WARNING "Attempt to iounmap early bolted mapping"
 268                        " at 0x%p\n", addr);
 269                 return;
 270         }
 271         vunmap(addr);
 272 }
 273
 274 void iounmap(volatile void __iomem *token)
 275 {
 276         if (ppc_md.iounmap)
 277                 ppc_md.iounmap(token);
 278         else
 279                 __iounmap(token);
 280 }
 281
 282 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
 283 EXPORT_SYMBOL(ioremap_wc);
 284 EXPORT_SYMBOL(ioremap_prot);
 285 EXPORT_SYMBOL(__ioremap);
 286 EXPORT_SYMBOL(__ioremap_at);
 287 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 288 EXPORT_SYMBOL(__iounmap);
 289 EXPORT_SYMBOL(__iounmap_at);
 290
 291 #ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
 292 /* 4 level page table */
 293 struct page *pgd_page(pgd_t pgd)
 294 {
 295         if (pgd_huge(pgd))
 296                 return pte_page(pgd_pte(pgd));
 297         return virt_to_page(pgd_page_vaddr(pgd));
 298 }
 299 #endif
 300
 301 struct page *pud_page(pud_t pud)
 302 {
 303         if (pud_huge(pud))
 304                 return pte_page(pud_pte(pud));
 305         return virt_to_page(pud_page_vaddr(pud));
 306 }
 307
 308 /*
 309  * For hugepage we have pfn in the pmd, we use PTE_RPN_SHIFT bits for flags
 310  * For PTE page, we have a PTE_FRAG_SIZE (4K) aligned virtual address.
 311  */
 312 struct page *pmd_page(pmd_t pmd)
 313 {
 314         if (pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) || pmd_devmap(pmd))
 315                 return pte_page(pmd_pte(pmd));
 316         return virt_to_page(pmd_page_vaddr(pmd));
 317 }
 318
 319 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 320 static pte_t *get_from_cache(struct mm_struct *mm)
 321 {
 322         void *pte_frag, *ret;
 323
 324         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 325         ret = mm->context.pte_frag;
 326         if (ret) {
 327                 pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 328                 /*
 329                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 330                  */
 331                 if (((unsigned long)pte_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 332                         pte_frag = NULL;
 333                 mm->context.pte_frag = pte_frag;
 334         }
 335         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 336         return (pte_t *)ret;
 337 }
 338
 339 static pte_t *__alloc_for_cache(struct mm_struct *mm, int kernel)
 340 {
 341         void *ret = NULL;
 342         struct page *page;
 343
 344         if (!kernel) {
 345                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP | __GFP_ACCOUNT);
 346                 if (!page)
 347                         return NULL;
 348                 if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 349                         __free_page(page);
 350                         return NULL;
 351                 }
 352         } else {
 353                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP);
 354                 if (!page)
 355                         return NULL;
 356         }
 357
 358         ret = page_address(page);
 359         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 360         /*
 361          * If we find pgtable_page set, we return
 362          * the allocated page with single fragement
 363          * count.
 364          */
 365         if (likely(!mm->context.pte_frag)) {
 366                 set_page_count(page, PTE_FRAG_NR);
 367                 mm->context.pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 368         }
 369         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 370
 371         return (pte_t *)ret;
 372 }
 373
 374 pte_t *pte_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr, int kernel)
 375 {
 376         pte_t *pte;
 377
 378         pte = get_from_cache(mm);
 379         if (pte)
 380                 return pte;
 381
 382         return __alloc_for_cache(mm, kernel);
 383 }
 384 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
 385
 386 void pte_fragment_free(unsigned long *table, int kernel)
 387 {
 388         struct page *page = virt_to_page(table);
 389         if (put_page_testzero(page)) {
 390                 if (!kernel)
 391                         pgtable_page_dtor(page);
 392                 free_unref_page(page);
 393         }
 394 }
 395
 396 #ifdef CONFIG_SMP
 397 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 398 {
 399         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
 400
 401         BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 402         pgf |= shift;
 403         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
 404 }
 405
 406 void __tlb_remove_table(void *_table)
 407 {
 408         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 409         unsigned shift = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
 410
 411         if (!shift)
 412                 /* PTE page needs special handling */
 413                 pte_fragment_free(table, 0);
 414         else {
 415                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 416                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 417         }
 418 }
 419 #else
 420 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 421 {
 422         if (!shift) {
 423                 /* PTE page needs special handling */
 424                 pte_fragment_free(table, 0);
 425         } else {
 426                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 427                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 428         }
 429 }
 430 #endif
 431
 432 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 433 void __init mmu_partition_table_init(void)
 434 {
 435         unsigned long patb_size = 1UL << PATB_SIZE_SHIFT;
 436         unsigned long ptcr;
 437
 438         BUILD_BUG_ON_MSG((PATB_SIZE_SHIFT > 36), "Partition table size too large.");
 439         partition_tb = __va(memblock_alloc_base(patb_size, patb_size,
 440                                                 MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE));
 441
 442         /* Initialize the Partition Table with no entries */
 443         memset((void *)partition_tb, 0, patb_size);
 444
 445         /*
 446          * update partition table control register,
 447          * 64 K size.
 448          */
 449         ptcr = __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12);
 450         mtspr(SPRN_PTCR, ptcr);
 451         powernv_set_nmmu_ptcr(ptcr);
 452 }
 453
 454 void mmu_partition_table_set_entry(unsigned int lpid, unsigned long dw0,
 455                                    unsigned long dw1)
 456 {
 457         unsigned long old = be64_to_cpu(partition_tb[lpid].patb0);
 458
 459         partition_tb[lpid].patb0 = cpu_to_be64(dw0);
 460         partition_tb[lpid].patb1 = cpu_to_be64(dw1);
 461
 462         /*
 463          * Global flush of TLBs and partition table caches for this lpid.
 464          * The type of flush (hash or radix) depends on what the previous
 465          * use of this partition ID was, not the new use.
 466          */
 467         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 468         if (old & PATB_HR) {
 469                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,1) : :
 470                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 471                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,1,1) : :
 472                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 473                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 1);
 474         } else {
 475                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,0) : :
 476                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 477                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 0);
 478         }
 479         /* do we need fixup here ?*/
 480         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 481 }
 482 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_partition_table_set_entry);
 483 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */
 484
 485 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 486 void mark_rodata_ro(void)
 487 {
 488         if (!mmu_has_feature(MMU_FTR_KERNEL_RO)) {
 489                 pr_warn("Warning: Unable to mark rodata read only on this CPU.\n");
 490                 return;
 491         }
 492
 493         if (radix_enabled())
 494                 radix__mark_rodata_ro();
 495         else
 496                 hash__mark_rodata_ro();
 497 }
 498
 499 void mark_initmem_nx(void)
 500 {
 501         if (radix_enabled())
 502                 radix__mark_initmem_nx();
 503         else
 504                 hash__mark_initmem_nx();
 505 }
 506 #endif