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