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_STD_MMU_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 struct page *vmemmap;
 108 EXPORT_SYMBOL(vmemmap);
 109 unsigned long __pte_frag_nr;
 110 EXPORT_SYMBOL(__pte_frag_nr);
 111 unsigned long __pte_frag_size_shift;
 112 EXPORT_SYMBOL(__pte_frag_size_shift);
 113 unsigned long ioremap_bot;
 114 #else /* !CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */
 115 unsigned long ioremap_bot = IOREMAP_BASE;
 116 #endif
 117
 118 /**
 119  * __ioremap_at - Low level function to establish the page tables
 120  *                for an IO mapping
 121  */
 122 void __iomem * __ioremap_at(phys_addr_t pa, void *ea, unsigned long size,
 123                             unsigned long flags)
 124 {
 125         unsigned long i;
 126
 127         /* Make sure we have the base flags */
 128         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
 129                 flags |= pgprot_val(PAGE_KERNEL);
 130
 131         /* We don't support the 4K PFN hack with ioremap */
 132         if (flags & H_PAGE_4K_PFN)
 133                 return NULL;
 134
 135         WARN_ON(pa & ~PAGE_MASK);
 136         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 137         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 138
 139         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE)
 140                 if (map_kernel_page((unsigned long)ea+i, pa+i, flags))
 141                         return NULL;
 142
 143         return (void __iomem *)ea;
 144 }
 145
 146 /**
 147  * __iounmap_from - Low level function to tear down the page tables
 148  *                  for an IO mapping. This is used for mappings that
 149  *                  are manipulated manually, like partial unmapping of
 150  *                  PCI IOs or ISA space.
 151  */
 152 void __iounmap_at(void *ea, unsigned long size)
 153 {
 154         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 155         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 156
 157         unmap_kernel_range((unsigned long)ea, size);
 158 }
 159
 160 void __iomem * __ioremap_caller(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 161                                 unsigned long flags, void *caller)
 162 {
 163         phys_addr_t paligned;
 164         void __iomem *ret;
 165
 166         /*
 167          * Choose an address to map it to.
 168          * Once the imalloc system is running, we use it.
 169          * Before that, we map using addresses going
 170          * up from ioremap_bot.  imalloc will use
 171          * the addresses from ioremap_bot through
 172          * IMALLOC_END
 173          *
 174          */
 175         paligned = addr & PAGE_MASK;
 176         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - paligned;
 177
 178         if ((size == 0) || (paligned == 0))
 179                 return NULL;
 180
 181         if (slab_is_available()) {
 182                 struct vm_struct *area;
 183
 184                 area = __get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
 185                                             ioremap_bot, IOREMAP_END,
 186                                             caller);
 187                 if (area == NULL)
 188                         return NULL;
 189
 190                 area->phys_addr = paligned;
 191                 ret = __ioremap_at(paligned, area->addr, size, flags);
 192                 if (!ret)
 193                         vunmap(area->addr);
 194         } else {
 195                 ret = __ioremap_at(paligned, (void *)ioremap_bot, size, flags);
 196                 if (ret)
 197                         ioremap_bot += size;
 198         }
 199
 200         if (ret)
 201                 ret += addr & ~PAGE_MASK;
 202         return ret;
 203 }
 204
 205 void __iomem * __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 206                          unsigned long flags)
 207 {
 208         return __ioremap_caller(addr, size, flags, __builtin_return_address(0));
 209 }
 210
 211 void __iomem * ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 212 {
 213         unsigned long flags = pgprot_val(pgprot_noncached(__pgprot(0)));
 214         void *caller = __builtin_return_address(0);
 215
 216         if (ppc_md.ioremap)
 217                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 218         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 219 }
 220
 221 void __iomem * ioremap_wc(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 222 {
 223         unsigned long flags = pgprot_val(pgprot_noncached_wc(__pgprot(0)));
 224         void *caller = __builtin_return_address(0);
 225
 226         if (ppc_md.ioremap)
 227                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 228         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 229 }
 230
 231 void __iomem * ioremap_prot(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 232                              unsigned long flags)
 233 {
 234         void *caller = __builtin_return_address(0);
 235
 236         /* writeable implies dirty for kernel addresses */
 237         if (flags & _PAGE_WRITE)
 238                 flags |= _PAGE_DIRTY;
 239
 240         /* we don't want to let _PAGE_EXEC leak out */
 241         flags &= ~_PAGE_EXEC;
 242         /*
 243          * Force kernel mapping.
 244          */
 245 #if defined(CONFIG_PPC_BOOK3S_64)
 246         flags |= _PAGE_PRIVILEGED;
 247 #else
 248         flags &= ~_PAGE_USER;
 249 #endif
 250
 251
 252 #ifdef _PAGE_BAP_SR
 253         /* _PAGE_USER contains _PAGE_BAP_SR on BookE using the new PTE format
 254          * which means that we just cleared supervisor access... oops ;-) This
 255          * restores it
 256          */
 257         flags |= _PAGE_BAP_SR;
 258 #endif
 259
 260         if (ppc_md.ioremap)
 261                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 262         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 263 }
 264
 265
 266 /*
 267  * Unmap an IO region and remove it from imalloc'd list.
 268  * Access to IO memory should be serialized by driver.
 269  */
 270 void __iounmap(volatile void __iomem *token)
 271 {
 272         void *addr;
 273
 274         if (!slab_is_available())
 275                 return;
 276
 277         addr = (void *) ((unsigned long __force)
 278                          PCI_FIX_ADDR(token) & PAGE_MASK);
 279         if ((unsigned long)addr < ioremap_bot) {
 280                 printk(KERN_WARNING "Attempt to iounmap early bolted mapping"
 281                        " at 0x%p\n", addr);
 282                 return;
 283         }
 284         vunmap(addr);
 285 }
 286
 287 void iounmap(volatile void __iomem *token)
 288 {
 289         if (ppc_md.iounmap)
 290                 ppc_md.iounmap(token);
 291         else
 292                 __iounmap(token);
 293 }
 294
 295 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
 296 EXPORT_SYMBOL(ioremap_wc);
 297 EXPORT_SYMBOL(ioremap_prot);
 298 EXPORT_SYMBOL(__ioremap);
 299 EXPORT_SYMBOL(__ioremap_at);
 300 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 301 EXPORT_SYMBOL(__iounmap);
 302 EXPORT_SYMBOL(__iounmap_at);
 303
 304 #ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
 305 /* 4 level page table */
 306 struct page *pgd_page(pgd_t pgd)
 307 {
 308         if (pgd_huge(pgd))
 309                 return pte_page(pgd_pte(pgd));
 310         return virt_to_page(pgd_page_vaddr(pgd));
 311 }
 312 #endif
 313
 314 struct page *pud_page(pud_t pud)
 315 {
 316         if (pud_huge(pud))
 317                 return pte_page(pud_pte(pud));
 318         return virt_to_page(pud_page_vaddr(pud));
 319 }
 320
 321 /*
 322  * For hugepage we have pfn in the pmd, we use PTE_RPN_SHIFT bits for flags
 323  * For PTE page, we have a PTE_FRAG_SIZE (4K) aligned virtual address.
 324  */
 325 struct page *pmd_page(pmd_t pmd)
 326 {
 327         if (pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) || pmd_devmap(pmd))
 328                 return pte_page(pmd_pte(pmd));
 329         return virt_to_page(pmd_page_vaddr(pmd));
 330 }
 331
 332 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 333 static pte_t *get_from_cache(struct mm_struct *mm)
 334 {
 335         void *pte_frag, *ret;
 336
 337         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 338         ret = mm->context.pte_frag;
 339         if (ret) {
 340                 pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 341                 /*
 342                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 343                  */
 344                 if (((unsigned long)pte_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 345                         pte_frag = NULL;
 346                 mm->context.pte_frag = pte_frag;
 347         }
 348         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 349         return (pte_t *)ret;
 350 }
 351
 352 static pte_t *__alloc_for_cache(struct mm_struct *mm, int kernel)
 353 {
 354         void *ret = NULL;
 355         struct page *page;
 356
 357         if (!kernel) {
 358                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP | __GFP_ACCOUNT);
 359                 if (!page)
 360                         return NULL;
 361                 if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 362                         __free_page(page);
 363                         return NULL;
 364                 }
 365         } else {
 366                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP);
 367                 if (!page)
 368                         return NULL;
 369         }
 370
 371         ret = page_address(page);
 372         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 373         /*
 374          * If we find pgtable_page set, we return
 375          * the allocated page with single fragement
 376          * count.
 377          */
 378         if (likely(!mm->context.pte_frag)) {
 379                 set_page_count(page, PTE_FRAG_NR);
 380                 mm->context.pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 381         }
 382         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 383
 384         return (pte_t *)ret;
 385 }
 386
 387 pte_t *pte_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr, int kernel)
 388 {
 389         pte_t *pte;
 390
 391         pte = get_from_cache(mm);
 392         if (pte)
 393                 return pte;
 394
 395         return __alloc_for_cache(mm, kernel);
 396 }
 397 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
 398
 399 void pte_fragment_free(unsigned long *table, int kernel)
 400 {
 401         struct page *page = virt_to_page(table);
 402         if (put_page_testzero(page)) {
 403                 if (!kernel)
 404                         pgtable_page_dtor(page);
 405                 free_hot_cold_page(page, 0);
 406         }
 407 }
 408
 409 #ifdef CONFIG_SMP
 410 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 411 {
 412         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
 413
 414         BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 415         pgf |= shift;
 416         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
 417 }
 418
 419 void __tlb_remove_table(void *_table)
 420 {
 421         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 422         unsigned shift = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
 423
 424         if (!shift)
 425                 /* PTE page needs special handling */
 426                 pte_fragment_free(table, 0);
 427         else {
 428                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 429                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 430         }
 431 }
 432 #else
 433 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 434 {
 435         if (!shift) {
 436                 /* PTE page needs special handling */
 437                 pte_fragment_free(table, 0);
 438         } else {
 439                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 440                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 441         }
 442 }
 443 #endif
 444
 445 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 446 void __init mmu_partition_table_init(void)
 447 {
 448         unsigned long patb_size = 1UL << PATB_SIZE_SHIFT;
 449         unsigned long ptcr;
 450
 451         BUILD_BUG_ON_MSG((PATB_SIZE_SHIFT > 36), "Partition table size too large.");
 452         partition_tb = __va(memblock_alloc_base(patb_size, patb_size,
 453                                                 MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE));
 454
 455         /* Initialize the Partition Table with no entries */
 456         memset((void *)partition_tb, 0, patb_size);
 457
 458         /*
 459          * update partition table control register,
 460          * 64 K size.
 461          */
 462         ptcr = __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12);
 463         mtspr(SPRN_PTCR, ptcr);
 464         powernv_set_nmmu_ptcr(ptcr);
 465 }
 466
 467 void mmu_partition_table_set_entry(unsigned int lpid, unsigned long dw0,
 468                                    unsigned long dw1)
 469 {
 470         unsigned long old = be64_to_cpu(partition_tb[lpid].patb0);
 471
 472         partition_tb[lpid].patb0 = cpu_to_be64(dw0);
 473         partition_tb[lpid].patb1 = cpu_to_be64(dw1);
 474
 475         /*
 476          * Global flush of TLBs and partition table caches for this lpid.
 477          * The type of flush (hash or radix) depends on what the previous
 478          * use of this partition ID was, not the new use.
 479          */
 480         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 481         if (old & PATB_HR) {
 482                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,1) : :
 483                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 484                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 1);
 485         } else {
 486                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,0) : :
 487                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 488                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 0);
 489         }
 490         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 491 }
 492 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_partition_table_set_entry);
 493 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */
 494
 495 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 496 void mark_rodata_ro(void)
 497 {
 498         if (!mmu_has_feature(MMU_FTR_KERNEL_RO)) {
 499                 pr_warn("Warning: Unable to mark rodata read only on this CPU.\n");
 500                 return;
 501         }
 502
 503         if (radix_enabled())
 504                 radix__mark_rodata_ro();
 505         else
 506                 hash__mark_rodata_ro();
 507 }
 508
 509 void mark_initmem_nx(void)
 510 {
 511         if (radix_enabled())
 512                 radix__mark_initmem_nx();
 513         else
 514                 hash__mark_initmem_nx();
 515 }
 516 #endif