arch/ia64/kernel/uncached.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2001-2008 Silicon Graphics, Inc.  All rights reserved.
   4  *
   5  * A simple uncached page allocator using the generic allocator. This
   6  * allocator first utilizes the spare (spill) pages found in the EFI
   7  * memmap and will then start converting cached pages to uncached ones
   8  * at a granule at a time. Node awareness is implemented by having a
   9  * pool of pages per node.
  10  */
  11
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/errno.h>
  17 #include <linux/string.h>
  18 #include <linux/efi.h>
  19 #include <linux/nmi.h>
  20 #include <linux/genalloc.h>
  21 #include <linux/gfp.h>
  22 #include <linux/pgtable.h>
  23 #include <asm/efi.h>
  24 #include <asm/page.h>
  25 #include <asm/pal.h>
  26 #include <linux/atomic.h>
  27 #include <asm/tlbflush.h>
  28
  29 struct uncached_pool {
  30         struct gen_pool *pool;
  31         struct mutex add_chunk_mutex;   /* serialize adding a converted chunk */
  32         int nchunks_added;              /* #of converted chunks added to pool */
  33         atomic_t status;                /* smp called function's return status*/
  34 };
  35
  36 #define MAX_CONVERTED_CHUNKS_PER_NODE   2
  37
  38 struct uncached_pool uncached_pools[MAX_NUMNODES];
  39
  40
  41 static void uncached_ipi_visibility(void *data)
  42 {
  43         int status;
  44         struct uncached_pool *uc_pool = (struct uncached_pool *)data;
  45
  46         status = ia64_pal_prefetch_visibility(PAL_VISIBILITY_PHYSICAL);
  47         if ((status != PAL_VISIBILITY_OK) &&
  48             (status != PAL_VISIBILITY_OK_REMOTE_NEEDED))
  49                 atomic_inc(&uc_pool->status);
  50 }
  51
  52
  53 static void uncached_ipi_mc_drain(void *data)
  54 {
  55         int status;
  56         struct uncached_pool *uc_pool = (struct uncached_pool *)data;
  57
  58         status = ia64_pal_mc_drain();
  59         if (status != PAL_STATUS_SUCCESS)
  60                 atomic_inc(&uc_pool->status);
  61 }
  62
  63
  64 /*
  65  * Add a new chunk of uncached memory pages to the specified pool.
  66  *
  67  * @pool: pool to add new chunk of uncached memory to
  68  * @nid: node id of node to allocate memory from, or -1
  69  *
  70  * This is accomplished by first allocating a granule of cached memory pages
  71  * and then converting them to uncached memory pages.
  72  */
  73 static int uncached_add_chunk(struct uncached_pool *uc_pool, int nid)
  74 {
  75         struct page *page;
  76         int status, i, nchunks_added = uc_pool->nchunks_added;
  77         unsigned long c_addr, uc_addr;
  78
  79         if (mutex_lock_interruptible(&uc_pool->add_chunk_mutex) != 0)
  80                 return -1;      /* interrupted by a signal */
  81
  82         if (uc_pool->nchunks_added > nchunks_added) {
  83                 /* someone added a new chunk while we were waiting */
  84                 mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
  85                 return 0;
  86         }
  87
  88         if (uc_pool->nchunks_added >= MAX_CONVERTED_CHUNKS_PER_NODE) {
  89                 mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
  90                 return -1;
  91         }
  92
  93         /* attempt to allocate a granule's worth of cached memory pages */
  94
  95         page = __alloc_pages_node(nid,
  96                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO | __GFP_THISNODE,
  97                                 IA64_GRANULE_SHIFT-PAGE_SHIFT);
  98         if (!page) {
  99                 mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
 100                 return -1;
 101         }
 102
 103         /* convert the memory pages from cached to uncached */
 104
 105         c_addr = (unsigned long)page_address(page);
 106         uc_addr = c_addr - PAGE_OFFSET + __IA64_UNCACHED_OFFSET;
 107
 108         /*
 109          * There's a small race here where it's possible for someone to
 110          * access the page through /dev/mem halfway through the conversion
 111          * to uncached - not sure it's really worth bothering about
 112          */
 113         for (i = 0; i < (IA64_GRANULE_SIZE / PAGE_SIZE); i++)
 114                 SetPageUncached(&page[i]);
 115
 116         flush_tlb_kernel_range(uc_addr, uc_addr + IA64_GRANULE_SIZE);
 117
 118         status = ia64_pal_prefetch_visibility(PAL_VISIBILITY_PHYSICAL);
 119         if (status == PAL_VISIBILITY_OK_REMOTE_NEEDED) {
 120                 atomic_set(&uc_pool->status, 0);
 121                 smp_call_function(uncached_ipi_visibility, uc_pool, 1);
 122                 if (atomic_read(&uc_pool->status))
 123                         goto failed;
 124         } else if (status != PAL_VISIBILITY_OK)
 125                 goto failed;
 126
 127         preempt_disable();
 128
 129         flush_icache_range(uc_addr, uc_addr + IA64_GRANULE_SIZE);
 130
 131         /* flush the just introduced uncached translation from the TLB */
 132         local_flush_tlb_all();
 133
 134         preempt_enable();
 135
 136         status = ia64_pal_mc_drain();
 137         if (status != PAL_STATUS_SUCCESS)
 138                 goto failed;
 139         atomic_set(&uc_pool->status, 0);
 140         smp_call_function(uncached_ipi_mc_drain, uc_pool, 1);
 141         if (atomic_read(&uc_pool->status))
 142                 goto failed;
 143
 144         /*
 145          * The chunk of memory pages has been converted to uncached so now we
 146          * can add it to the pool.
 147          */
 148         status = gen_pool_add(uc_pool->pool, uc_addr, IA64_GRANULE_SIZE, nid);
 149         if (status)
 150                 goto failed;
 151
 152         uc_pool->nchunks_added++;
 153         mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
 154         return 0;
 155
 156         /* failed to convert or add the chunk so give it back to the kernel */
 157 failed:
 158         for (i = 0; i < (IA64_GRANULE_SIZE / PAGE_SIZE); i++)
 159                 ClearPageUncached(&page[i]);
 160
 161         free_pages(c_addr, IA64_GRANULE_SHIFT-PAGE_SHIFT);
 162         mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
 163         return -1;
 164 }
 165
 166
 167 /*
 168  * uncached_alloc_page
 169  *
 170  * @starting_nid: node id of node to start with, or -1
 171  * @n_pages: number of contiguous pages to allocate
 172  *
 173  * Allocate the specified number of contiguous uncached pages on the
 174  * the requested node. If not enough contiguous uncached pages are available
 175  * on the requested node, roundrobin starting with the next higher node.
 176  */
 177 unsigned long uncached_alloc_page(int starting_nid, int n_pages)
 178 {
 179         unsigned long uc_addr;
 180         struct uncached_pool *uc_pool;
 181         int nid;
 182
 183         if (unlikely(starting_nid >= MAX_NUMNODES))
 184                 return 0;
 185
 186         if (starting_nid < 0)
 187                 starting_nid = numa_node_id();
 188         nid = starting_nid;
 189
 190         do {
 191                 if (!node_state(nid, N_HIGH_MEMORY))
 192                         continue;
 193                 uc_pool = &uncached_pools[nid];
 194                 if (uc_pool->pool == NULL)
 195                         continue;
 196                 do {
 197                         uc_addr = gen_pool_alloc(uc_pool->pool,
 198                                                  n_pages * PAGE_SIZE);
 199                         if (uc_addr != 0)
 200                                 return uc_addr;
 201                 } while (uncached_add_chunk(uc_pool, nid) == 0);
 202
 203         } while ((nid = (nid + 1) % MAX_NUMNODES) != starting_nid);
 204
 205         return 0;
 206 }
 207 EXPORT_SYMBOL(uncached_alloc_page);
 208
 209
 210 /*
 211  * uncached_free_page
 212  *
 213  * @uc_addr: uncached address of first page to free
 214  * @n_pages: number of contiguous pages to free
 215  *
 216  * Free the specified number of uncached pages.
 217  */
 218 void uncached_free_page(unsigned long uc_addr, int n_pages)
 219 {
 220         int nid = paddr_to_nid(uc_addr - __IA64_UNCACHED_OFFSET);
 221         struct gen_pool *pool = uncached_pools[nid].pool;
 222
 223         if (unlikely(pool == NULL))
 224                 return;
 225
 226         if ((uc_addr & (0XFUL << 60)) != __IA64_UNCACHED_OFFSET)
 227                 panic("uncached_free_page invalid address %lx\n", uc_addr);
 228
 229         gen_pool_free(pool, uc_addr, n_pages * PAGE_SIZE);
 230 }
 231 EXPORT_SYMBOL(uncached_free_page);
 232
 233
 234 /*
 235  * uncached_build_memmap,
 236  *
 237  * @uc_start: uncached starting address of a chunk of uncached memory
 238  * @uc_end: uncached ending address of a chunk of uncached memory
 239  * @arg: ignored, (NULL argument passed in on call to efi_memmap_walk_uc())
 240  *
 241  * Called at boot time to build a map of pages that can be used for
 242  * memory special operations.
 243  */
 244 static int __init uncached_build_memmap(u64 uc_start, u64 uc_end, void *arg)
 245 {
 246         int nid = paddr_to_nid(uc_start - __IA64_UNCACHED_OFFSET);
 247         struct gen_pool *pool = uncached_pools[nid].pool;
 248         size_t size = uc_end - uc_start;
 249
 250         touch_softlockup_watchdog();
 251
 252         if (pool != NULL) {
 253                 memset((char *)uc_start, 0, size);
 254                 (void) gen_pool_add(pool, uc_start, size, nid);
 255         }
 256         return 0;
 257 }
 258
 259
 260 static int __init uncached_init(void)
 261 {
 262         int nid;
 263
 264         for_each_node_state(nid, N_ONLINE) {
 265                 uncached_pools[nid].pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, nid);
 266                 mutex_init(&uncached_pools[nid].add_chunk_mutex);
 267         }
 268
 269         efi_memmap_walk_uc(uncached_build_memmap, NULL);
 270         return 0;
 271 }
 272
 273 __initcall(uncached_init);