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 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
  61 #if TASK_SIZE_USER64 > (1UL << (ESID_BITS + SID_SHIFT))
  62 #error TASK_SIZE_USER64 exceeds user VSID range
  63 #endif
  64 #endif
  65
  66 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
  67 /*
  68  * partition table and process table for ISA 3.0
  69  */
  70 struct prtb_entry *process_tb;
  71 struct patb_entry *partition_tb;
  72 /*
  73  * page table size
  74  */
  75 unsigned long __pte_index_size;
  76 EXPORT_SYMBOL(__pte_index_size);
  77 unsigned long __pmd_index_size;
  78 EXPORT_SYMBOL(__pmd_index_size);
  79 unsigned long __pud_index_size;
  80 EXPORT_SYMBOL(__pud_index_size);
  81 unsigned long __pgd_index_size;
  82 EXPORT_SYMBOL(__pgd_index_size);
  83 unsigned long __pmd_cache_index;
  84 EXPORT_SYMBOL(__pmd_cache_index);
  85 unsigned long __pud_cache_index;
  86 EXPORT_SYMBOL(__pud_cache_index);
  87 unsigned long __pte_table_size;
  88 EXPORT_SYMBOL(__pte_table_size);
  89 unsigned long __pmd_table_size;
  90 EXPORT_SYMBOL(__pmd_table_size);
  91 unsigned long __pud_table_size;
  92 EXPORT_SYMBOL(__pud_table_size);
  93 unsigned long __pgd_table_size;
  94 EXPORT_SYMBOL(__pgd_table_size);
  95 unsigned long __pmd_val_bits;
  96 EXPORT_SYMBOL(__pmd_val_bits);
  97 unsigned long __pud_val_bits;
  98 EXPORT_SYMBOL(__pud_val_bits);
  99 unsigned long __pgd_val_bits;
 100 EXPORT_SYMBOL(__pgd_val_bits);
 101 unsigned long __kernel_virt_start;
 102 EXPORT_SYMBOL(__kernel_virt_start);
 103 unsigned long __kernel_virt_size;
 104 EXPORT_SYMBOL(__kernel_virt_size);
 105 unsigned long __vmalloc_start;
 106 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc_start);
 107 unsigned long __vmalloc_end;
 108 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc_end);
 109 unsigned long __kernel_io_start;
 110 EXPORT_SYMBOL(__kernel_io_start);
 111 struct page *vmemmap;
 112 EXPORT_SYMBOL(vmemmap);
 113 unsigned long __pte_frag_nr;
 114 EXPORT_SYMBOL(__pte_frag_nr);
 115 unsigned long __pte_frag_size_shift;
 116 EXPORT_SYMBOL(__pte_frag_size_shift);
 117 unsigned long ioremap_bot;
 118 #else /* !CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */
 119 unsigned long ioremap_bot = IOREMAP_BASE;
 120 #endif
 121
 122 /**
 123  * __ioremap_at - Low level function to establish the page tables
 124  *                for an IO mapping
 125  */
 126 void __iomem * __ioremap_at(phys_addr_t pa, void *ea, unsigned long size,
 127                             unsigned long flags)
 128 {
 129         unsigned long i;
 130
 131         /* Make sure we have the base flags */
 132         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
 133                 flags |= pgprot_val(PAGE_KERNEL);
 134
 135         /* We don't support the 4K PFN hack with ioremap */
 136         if (flags & H_PAGE_4K_PFN)
 137                 return NULL;
 138
 139         WARN_ON(pa & ~PAGE_MASK);
 140         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 141         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 142
 143         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE)
 144                 if (map_kernel_page((unsigned long)ea+i, pa+i, flags))
 145                         return NULL;
 146
 147         return (void __iomem *)ea;
 148 }
 149
 150 /**
 151  * __iounmap_from - Low level function to tear down the page tables
 152  *                  for an IO mapping. This is used for mappings that
 153  *                  are manipulated manually, like partial unmapping of
 154  *                  PCI IOs or ISA space.
 155  */
 156 void __iounmap_at(void *ea, unsigned long size)
 157 {
 158         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 159         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 160
 161         unmap_kernel_range((unsigned long)ea, size);
 162 }
 163
 164 void __iomem * __ioremap_caller(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 165                                 unsigned long flags, void *caller)
 166 {
 167         phys_addr_t paligned;
 168         void __iomem *ret;
 169
 170         /*
 171          * Choose an address to map it to.
 172          * Once the imalloc system is running, we use it.
 173          * Before that, we map using addresses going
 174          * up from ioremap_bot.  imalloc will use
 175          * the addresses from ioremap_bot through
 176          * IMALLOC_END
 177          *
 178          */
 179         paligned = addr & PAGE_MASK;
 180         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - paligned;
 181
 182         if ((size == 0) || (paligned == 0))
 183                 return NULL;
 184
 185         if (slab_is_available()) {
 186                 struct vm_struct *area;
 187
 188                 area = __get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
 189                                             ioremap_bot, IOREMAP_END,
 190                                             caller);
 191                 if (area == NULL)
 192                         return NULL;
 193
 194                 area->phys_addr = paligned;
 195                 ret = __ioremap_at(paligned, area->addr, size, flags);
 196                 if (!ret)
 197                         vunmap(area->addr);
 198         } else {
 199                 ret = __ioremap_at(paligned, (void *)ioremap_bot, size, flags);
 200                 if (ret)
 201                         ioremap_bot += size;
 202         }
 203
 204         if (ret)
 205                 ret += addr & ~PAGE_MASK;
 206         return ret;
 207 }
 208
 209 void __iomem * __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 210                          unsigned long flags)
 211 {
 212         return __ioremap_caller(addr, size, flags, __builtin_return_address(0));
 213 }
 214
 215 void __iomem * ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 216 {
 217         unsigned long flags = pgprot_val(pgprot_noncached(__pgprot(0)));
 218         void *caller = __builtin_return_address(0);
 219
 220         if (ppc_md.ioremap)
 221                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 222         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 223 }
 224
 225 void __iomem * ioremap_wc(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 226 {
 227         unsigned long flags = pgprot_val(pgprot_noncached_wc(__pgprot(0)));
 228         void *caller = __builtin_return_address(0);
 229
 230         if (ppc_md.ioremap)
 231                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 232         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 233 }
 234
 235 void __iomem * ioremap_prot(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 236                              unsigned long flags)
 237 {
 238         void *caller = __builtin_return_address(0);
 239
 240         /* writeable implies dirty for kernel addresses */
 241         if (flags & _PAGE_WRITE)
 242                 flags |= _PAGE_DIRTY;
 243
 244         /* we don't want to let _PAGE_EXEC leak out */
 245         flags &= ~_PAGE_EXEC;
 246         /*
 247          * Force kernel mapping.
 248          */
 249         flags &= ~_PAGE_USER;
 250         flags |= _PAGE_PRIVILEGED;
 251
 252         if (ppc_md.ioremap)
 253                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 254         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 255 }
 256
 257
 258 /*
 259  * Unmap an IO region and remove it from imalloc'd list.
 260  * Access to IO memory should be serialized by driver.
 261  */
 262 void __iounmap(volatile void __iomem *token)
 263 {
 264         void *addr;
 265
 266         if (!slab_is_available())
 267                 return;
 268
 269         addr = (void *) ((unsigned long __force)
 270                          PCI_FIX_ADDR(token) & PAGE_MASK);
 271         if ((unsigned long)addr < ioremap_bot) {
 272                 printk(KERN_WARNING "Attempt to iounmap early bolted mapping"
 273                        " at 0x%p\n", addr);
 274                 return;
 275         }
 276         vunmap(addr);
 277 }
 278
 279 void iounmap(volatile void __iomem *token)
 280 {
 281         if (ppc_md.iounmap)
 282                 ppc_md.iounmap(token);
 283         else
 284                 __iounmap(token);
 285 }
 286
 287 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
 288 EXPORT_SYMBOL(ioremap_wc);
 289 EXPORT_SYMBOL(ioremap_prot);
 290 EXPORT_SYMBOL(__ioremap);
 291 EXPORT_SYMBOL(__ioremap_at);
 292 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 293 EXPORT_SYMBOL(__iounmap);
 294 EXPORT_SYMBOL(__iounmap_at);
 295
 296 #ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
 297 /* 4 level page table */
 298 struct page *pgd_page(pgd_t pgd)
 299 {
 300         if (pgd_huge(pgd))
 301                 return pte_page(pgd_pte(pgd));
 302         return virt_to_page(pgd_page_vaddr(pgd));
 303 }
 304 #endif
 305
 306 struct page *pud_page(pud_t pud)
 307 {
 308         if (pud_huge(pud))
 309                 return pte_page(pud_pte(pud));
 310         return virt_to_page(pud_page_vaddr(pud));
 311 }
 312
 313 /*
 314  * For hugepage we have pfn in the pmd, we use PTE_RPN_SHIFT bits for flags
 315  * For PTE page, we have a PTE_FRAG_SIZE (4K) aligned virtual address.
 316  */
 317 struct page *pmd_page(pmd_t pmd)
 318 {
 319         if (pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) || pmd_devmap(pmd))
 320                 return pte_page(pmd_pte(pmd));
 321         return virt_to_page(pmd_page_vaddr(pmd));
 322 }
 323
 324 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 325 static pte_t *get_from_cache(struct mm_struct *mm)
 326 {
 327         void *pte_frag, *ret;
 328
 329         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 330         ret = mm->context.pte_frag;
 331         if (ret) {
 332                 pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 333                 /*
 334                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 335                  */
 336                 if (((unsigned long)pte_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 337                         pte_frag = NULL;
 338                 mm->context.pte_frag = pte_frag;
 339         }
 340         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 341         return (pte_t *)ret;
 342 }
 343
 344 static pte_t *__alloc_for_cache(struct mm_struct *mm, int kernel)
 345 {
 346         void *ret = NULL;
 347         struct page *page;
 348
 349         if (!kernel) {
 350                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP | __GFP_ACCOUNT);
 351                 if (!page)
 352                         return NULL;
 353                 if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 354                         __free_page(page);
 355                         return NULL;
 356                 }
 357         } else {
 358                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP);
 359                 if (!page)
 360                         return NULL;
 361         }
 362
 363         ret = page_address(page);
 364         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 365         /*
 366          * If we find pgtable_page set, we return
 367          * the allocated page with single fragement
 368          * count.
 369          */
 370         if (likely(!mm->context.pte_frag)) {
 371                 set_page_count(page, PTE_FRAG_NR);
 372                 mm->context.pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 373         }
 374         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 375
 376         return (pte_t *)ret;
 377 }
 378
 379 pte_t *pte_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr, int kernel)
 380 {
 381         pte_t *pte;
 382
 383         pte = get_from_cache(mm);
 384         if (pte)
 385                 return pte;
 386
 387         return __alloc_for_cache(mm, kernel);
 388 }
 389 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
 390
 391 void pte_fragment_free(unsigned long *table, int kernel)
 392 {
 393         struct page *page = virt_to_page(table);
 394         if (put_page_testzero(page)) {
 395                 if (!kernel)
 396                         pgtable_page_dtor(page);
 397                 free_unref_page(page);
 398         }
 399 }
 400
 401 #ifdef CONFIG_SMP
 402 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 403 {
 404         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
 405
 406         BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 407         pgf |= shift;
 408         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
 409 }
 410
 411 void __tlb_remove_table(void *_table)
 412 {
 413         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 414         unsigned shift = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
 415
 416         if (!shift)
 417                 /* PTE page needs special handling */
 418                 pte_fragment_free(table, 0);
 419         else {
 420                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 421                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 422         }
 423 }
 424 #else
 425 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 426 {
 427         if (!shift) {
 428                 /* PTE page needs special handling */
 429                 pte_fragment_free(table, 0);
 430         } else {
 431                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 432                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 433         }
 434 }
 435 #endif
 436
 437 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 438 void __init mmu_partition_table_init(void)
 439 {
 440         unsigned long patb_size = 1UL << PATB_SIZE_SHIFT;
 441         unsigned long ptcr;
 442
 443         BUILD_BUG_ON_MSG((PATB_SIZE_SHIFT > 36), "Partition table size too large.");
 444         partition_tb = __va(memblock_alloc_base(patb_size, patb_size,
 445                                                 MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE));
 446
 447         /* Initialize the Partition Table with no entries */
 448         memset((void *)partition_tb, 0, patb_size);
 449
 450         /*
 451          * update partition table control register,
 452          * 64 K size.
 453          */
 454         ptcr = __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12);
 455         mtspr(SPRN_PTCR, ptcr);
 456         powernv_set_nmmu_ptcr(ptcr);
 457 }
 458
 459 void mmu_partition_table_set_entry(unsigned int lpid, unsigned long dw0,
 460                                    unsigned long dw1)
 461 {
 462         unsigned long old = be64_to_cpu(partition_tb[lpid].patb0);
 463
 464         partition_tb[lpid].patb0 = cpu_to_be64(dw0);
 465         partition_tb[lpid].patb1 = cpu_to_be64(dw1);
 466
 467         /*
 468          * Global flush of TLBs and partition table caches for this lpid.
 469          * The type of flush (hash or radix) depends on what the previous
 470          * use of this partition ID was, not the new use.
 471          */
 472         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 473         if (old & PATB_HR) {
 474                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,1) : :
 475                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 476                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,1,1) : :
 477                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 478                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 1);
 479         } else {
 480                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,0) : :
 481                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 482                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 0);
 483         }
 484         /* do we need fixup here ?*/
 485         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 486 }
 487 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_partition_table_set_entry);
 488 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */
 489
 490 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 491 void mark_rodata_ro(void)
 492 {
 493         if (!mmu_has_feature(MMU_FTR_KERNEL_RO)) {
 494                 pr_warn("Warning: Unable to mark rodata read only on this CPU.\n");
 495                 return;
 496         }
 497
 498         if (radix_enabled())
 499                 radix__mark_rodata_ro();
 500         else
 501                 hash__mark_rodata_ro();
 502 }
 503
 504 void mark_initmem_nx(void)
 505 {
 506         if (radix_enabled())
 507                 radix__mark_initmem_nx();
 508         else
 509                 hash__mark_initmem_nx();
 510 }
 511 #endif