arch/powerpc/mm/book3s64/radix_pgtable.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * Page table handling routines for radix page table.
   4  *
   5  * Copyright 2015-2016, Aneesh Kumar K.V, IBM Corporation.
   6  */
   7
   8 #define pr_fmt(fmt) "radix-mmu: " fmt
   9
  10 #include <linux/io.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/sched/mm.h>
  13 #include <linux/memblock.h>
  14 #include <linux/of_fdt.h>
  15 #include <linux/mm.h>
  16 #include <linux/hugetlb.h>
  17 #include <linux/string_helpers.h>
  18 #include <linux/memory.h>
  19
  20 #include <asm/pgalloc.h>
  21 #include <asm/mmu_context.h>
  22 #include <asm/dma.h>
  23 #include <asm/machdep.h>
  24 #include <asm/mmu.h>
  25 #include <asm/firmware.h>
  26 #include <asm/powernv.h>
  27 #include <asm/sections.h>
  28 #include <asm/smp.h>
  29 #include <asm/trace.h>
  30 #include <asm/uaccess.h>
  31 #include <asm/ultravisor.h>
  32
  33 #include <trace/events/thp.h>
  34
  35 unsigned int mmu_pid_bits;
  36 unsigned int mmu_base_pid;
  37 unsigned int radix_mem_block_size __ro_after_init;
  38
  39 static __ref void *early_alloc_pgtable(unsigned long size, int nid,
  40                         unsigned long region_start, unsigned long region_end)
  41 {
  42         phys_addr_t min_addr = MEMBLOCK_LOW_LIMIT;
  43         phys_addr_t max_addr = MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE;
  44         void *ptr;
  45
  46         if (region_start)
  47                 min_addr = region_start;
  48         if (region_end)
  49                 max_addr = region_end;
  50
  51         ptr = memblock_alloc_try_nid(size, size, min_addr, max_addr, nid);
  52
  53         if (!ptr)
  54                 panic("%s: Failed to allocate %lu bytes align=0x%lx nid=%d from=%pa max_addr=%pa\n",
  55                       __func__, size, size, nid, &min_addr, &max_addr);
  56
  57         return ptr;
  58 }
  59
  60 /*
  61  * When allocating pud or pmd pointers, we allocate a complete page
  62  * of PAGE_SIZE rather than PUD_TABLE_SIZE or PMD_TABLE_SIZE. This
  63  * is to ensure that the page obtained from the memblock allocator
  64  * can be completely used as page table page and can be freed
  65  * correctly when the page table entries are removed.
  66  */
  67 static int early_map_kernel_page(unsigned long ea, unsigned long pa,
  68                           pgprot_t flags,
  69                           unsigned int map_page_size,
  70                           int nid,
  71                           unsigned long region_start, unsigned long region_end)
  72 {
  73         unsigned long pfn = pa >> PAGE_SHIFT;
  74         pgd_t *pgdp;
  75         p4d_t *p4dp;
  76         pud_t *pudp;
  77         pmd_t *pmdp;
  78         pte_t *ptep;
  79
  80         pgdp = pgd_offset_k(ea);
  81         p4dp = p4d_offset(pgdp, ea);
  82         if (p4d_none(*p4dp)) {
  83                 pudp = early_alloc_pgtable(PAGE_SIZE, nid,
  84                                            region_start, region_end);
  85                 p4d_populate(&init_mm, p4dp, pudp);
  86         }
  87         pudp = pud_offset(p4dp, ea);
  88         if (map_page_size == PUD_SIZE) {
  89                 ptep = (pte_t *)pudp;
  90                 goto set_the_pte;
  91         }
  92         if (pud_none(*pudp)) {
  93                 pmdp = early_alloc_pgtable(PAGE_SIZE, nid, region_start,
  94                                            region_end);
  95                 pud_populate(&init_mm, pudp, pmdp);
  96         }
  97         pmdp = pmd_offset(pudp, ea);
  98         if (map_page_size == PMD_SIZE) {
  99                 ptep = pmdp_ptep(pmdp);
 100                 goto set_the_pte;
 101         }
 102         if (!pmd_present(*pmdp)) {
 103                 ptep = early_alloc_pgtable(PAGE_SIZE, nid,
 104                                                 region_start, region_end);
 105                 pmd_populate_kernel(&init_mm, pmdp, ptep);
 106         }
 107         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, ea);
 108
 109 set_the_pte:
 110         set_pte_at(&init_mm, ea, ptep, pfn_pte(pfn, flags));
 111         smp_wmb();
 112         return 0;
 113 }
 114
 115 /*
 116  * nid, region_start, and region_end are hints to try to place the page
 117  * table memory in the same node or region.
 118  */
 119 static int __map_kernel_page(unsigned long ea, unsigned long pa,
 120                           pgprot_t flags,
 121                           unsigned int map_page_size,
 122                           int nid,
 123                           unsigned long region_start, unsigned long region_end)
 124 {
 125         unsigned long pfn = pa >> PAGE_SHIFT;
 126         pgd_t *pgdp;
 127         p4d_t *p4dp;
 128         pud_t *pudp;
 129         pmd_t *pmdp;
 130         pte_t *ptep;
 131         /*
 132          * Make sure task size is correct as per the max adddr
 133          */
 134         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_USER64 > RADIX_PGTABLE_RANGE);
 135
 136 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 137         BUILD_BUG_ON(RADIX_KERN_MAP_SIZE != (1UL << MAX_EA_BITS_PER_CONTEXT));
 138 #endif
 139
 140         if (unlikely(!slab_is_available()))
 141                 return early_map_kernel_page(ea, pa, flags, map_page_size,
 142                                                 nid, region_start, region_end);
 143
 144         /*
 145          * Should make page table allocation functions be able to take a
 146          * node, so we can place kernel page tables on the right nodes after
 147          * boot.
 148          */
 149         pgdp = pgd_offset_k(ea);
 150         p4dp = p4d_offset(pgdp, ea);
 151         pudp = pud_alloc(&init_mm, p4dp, ea);
 152         if (!pudp)
 153                 return -ENOMEM;
 154         if (map_page_size == PUD_SIZE) {
 155                 ptep = (pte_t *)pudp;
 156                 goto set_the_pte;
 157         }
 158         pmdp = pmd_alloc(&init_mm, pudp, ea);
 159         if (!pmdp)
 160                 return -ENOMEM;
 161         if (map_page_size == PMD_SIZE) {
 162                 ptep = pmdp_ptep(pmdp);
 163                 goto set_the_pte;
 164         }
 165         ptep = pte_alloc_kernel(pmdp, ea);
 166         if (!ptep)
 167                 return -ENOMEM;
 168
 169 set_the_pte:
 170         set_pte_at(&init_mm, ea, ptep, pfn_pte(pfn, flags));
 171         smp_wmb();
 172         return 0;
 173 }
 174
 175 int radix__map_kernel_page(unsigned long ea, unsigned long pa,
 176                           pgprot_t flags,
 177                           unsigned int map_page_size)
 178 {
 179         return __map_kernel_page(ea, pa, flags, map_page_size, -1, 0, 0);
 180 }
 181
 182 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 183 void radix__change_memory_range(unsigned long start, unsigned long end,
 184                                 unsigned long clear)
 185 {
 186         unsigned long idx;
 187         pgd_t *pgdp;
 188         p4d_t *p4dp;
 189         pud_t *pudp;
 190         pmd_t *pmdp;
 191         pte_t *ptep;
 192
 193         start = ALIGN_DOWN(start, PAGE_SIZE);
 194         end = PAGE_ALIGN(end); // aligns up
 195
 196         pr_debug("Changing flags on range %lx-%lx removing 0x%lx\n",
 197                  start, end, clear);
 198
 199         for (idx = start; idx < end; idx += PAGE_SIZE) {
 200                 pgdp = pgd_offset_k(idx);
 201                 p4dp = p4d_offset(pgdp, idx);
 202                 pudp = pud_alloc(&init_mm, p4dp, idx);
 203                 if (!pudp)
 204                         continue;
 205                 if (pud_is_leaf(*pudp)) {
 206                         ptep = (pte_t *)pudp;
 207                         goto update_the_pte;
 208                 }
 209                 pmdp = pmd_alloc(&init_mm, pudp, idx);
 210                 if (!pmdp)
 211                         continue;
 212                 if (pmd_is_leaf(*pmdp)) {
 213                         ptep = pmdp_ptep(pmdp);
 214                         goto update_the_pte;
 215                 }
 216                 ptep = pte_alloc_kernel(pmdp, idx);
 217                 if (!ptep)
 218                         continue;
 219 update_the_pte:
 220                 radix__pte_update(&init_mm, idx, ptep, clear, 0, 0);
 221         }
 222
 223         radix__flush_tlb_kernel_range(start, end);
 224 }
 225
 226 void radix__mark_rodata_ro(void)
 227 {
 228         unsigned long start, end;
 229
 230         start = (unsigned long)_stext;
 231         end = (unsigned long)__init_begin;
 232
 233         radix__change_memory_range(start, end, _PAGE_WRITE);
 234 }
 235
 236 void radix__mark_initmem_nx(void)
 237 {
 238         unsigned long start = (unsigned long)__init_begin;
 239         unsigned long end = (unsigned long)__init_end;
 240
 241         radix__change_memory_range(start, end, _PAGE_EXEC);
 242 }
 243 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
 244
 245 static inline void __meminit
 246 print_mapping(unsigned long start, unsigned long end, unsigned long size, bool exec)
 247 {
 248         char buf[10];
 249
 250         if (end <= start)
 251                 return;
 252
 253         string_get_size(size, 1, STRING_UNITS_2, buf, sizeof(buf));
 254
 255         pr_info("Mapped 0x%016lx-0x%016lx with %s pages%s\n", start, end, buf,
 256                 exec ? " (exec)" : "");
 257 }
 258
 259 static unsigned long next_boundary(unsigned long addr, unsigned long end)
 260 {
 261 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 262         if (addr < __pa_symbol(__init_begin))
 263                 return __pa_symbol(__init_begin);
 264 #endif
 265         return end;
 266 }
 267
 268 static int __meminit create_physical_mapping(unsigned long start,
 269                                              unsigned long end,
 270                                              unsigned long max_mapping_size,
 271                                              int nid, pgprot_t _prot)
 272 {
 273         unsigned long vaddr, addr, mapping_size = 0;
 274         bool prev_exec, exec = false;
 275         pgprot_t prot;
 276         int psize;
 277
 278         start = ALIGN(start, PAGE_SIZE);
 279         for (addr = start; addr < end; addr += mapping_size) {
 280                 unsigned long gap, previous_size;
 281                 int rc;
 282
 283                 gap = next_boundary(addr, end) - addr;
 284                 if (gap > max_mapping_size)
 285                         gap = max_mapping_size;
 286                 previous_size = mapping_size;
 287                 prev_exec = exec;
 288
 289                 if (IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE) && gap >= PUD_SIZE &&
 290                     mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1G].shift) {
 291                         mapping_size = PUD_SIZE;
 292                         psize = MMU_PAGE_1G;
 293                 } else if (IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE) && gap >= PMD_SIZE &&
 294                            mmu_psize_defs[MMU_PAGE_2M].shift) {
 295                         mapping_size = PMD_SIZE;
 296                         psize = MMU_PAGE_2M;
 297                 } else {
 298                         mapping_size = PAGE_SIZE;
 299                         psize = mmu_virtual_psize;
 300                 }
 301
 302                 vaddr = (unsigned long)__va(addr);
 303
 304                 if (overlaps_kernel_text(vaddr, vaddr + mapping_size) ||
 305                     overlaps_interrupt_vector_text(vaddr, vaddr + mapping_size)) {
 306                         prot = PAGE_KERNEL_X;
 307                         exec = true;
 308                 } else {
 309                         prot = _prot;
 310                         exec = false;
 311                 }
 312
 313                 if (mapping_size != previous_size || exec != prev_exec) {
 314                         print_mapping(start, addr, previous_size, prev_exec);
 315                         start = addr;
 316                 }
 317
 318                 rc = __map_kernel_page(vaddr, addr, prot, mapping_size, nid, start, end);
 319                 if (rc)
 320                         return rc;
 321
 322                 update_page_count(psize, 1);
 323         }
 324
 325         print_mapping(start, addr, mapping_size, exec);
 326         return 0;
 327 }
 328
 329 static void __init radix_init_pgtable(void)
 330 {
 331         unsigned long rts_field;
 332         struct memblock_region *reg;
 333
 334         /* We don't support slb for radix */
 335         mmu_slb_size = 0;
 336
 337         /*
 338          * Create the linear mapping
 339          */
 340         for_each_memblock(memory, reg) {
 341                 /*
 342                  * The memblock allocator  is up at this point, so the
 343                  * page tables will be allocated within the range. No
 344                  * need or a node (which we don't have yet).
 345                  */
 346
 347                 if ((reg->base + reg->size) >= RADIX_VMALLOC_START) {
 348                         pr_warn("Outside the supported range\n");
 349                         continue;
 350                 }
 351
 352                 WARN_ON(create_physical_mapping(reg->base,
 353                                                 reg->base + reg->size,
 354                                                 radix_mem_block_size,
 355                                                 -1, PAGE_KERNEL));
 356         }
 357
 358         /* Find out how many PID bits are supported */
 359         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_P9_RADIX_PREFETCH_BUG)) {
 360                 if (!mmu_pid_bits)
 361                         mmu_pid_bits = 20;
 362                 mmu_base_pid = 1;
 363         } else if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE)) {
 364                 if (!mmu_pid_bits)
 365                         mmu_pid_bits = 20;
 366 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_HV_POSSIBLE
 367                 /*
 368                  * When KVM is possible, we only use the top half of the
 369                  * PID space to avoid collisions between host and guest PIDs
 370                  * which can cause problems due to prefetch when exiting the
 371                  * guest with AIL=3
 372                  */
 373                 mmu_base_pid = 1 << (mmu_pid_bits - 1);
 374 #else
 375                 mmu_base_pid = 1;
 376 #endif
 377         } else {
 378                 /* The guest uses the bottom half of the PID space */
 379                 if (!mmu_pid_bits)
 380                         mmu_pid_bits = 19;
 381                 mmu_base_pid = 1;
 382         }
 383
 384         /*
 385          * Allocate Partition table and process table for the
 386          * host.
 387          */
 388         BUG_ON(PRTB_SIZE_SHIFT > 36);
 389         process_tb = early_alloc_pgtable(1UL << PRTB_SIZE_SHIFT, -1, 0, 0);
 390         /*
 391          * Fill in the process table.
 392          */
 393         rts_field = radix__get_tree_size();
 394         process_tb->prtb0 = cpu_to_be64(rts_field | __pa(init_mm.pgd) | RADIX_PGD_INDEX_SIZE);
 395
 396         /*
 397          * The init_mm context is given the first available (non-zero) PID,
 398          * which is the "guard PID" and contains no page table. PIDR should
 399          * never be set to zero because that duplicates the kernel address
 400          * space at the 0x0... offset (quadrant 0)!
 401          *
 402          * An arbitrary PID that may later be allocated by the PID allocator
 403          * for userspace processes must not be used either, because that
 404          * would cause stale user mappings for that PID on CPUs outside of
 405          * the TLB invalidation scheme (because it won't be in mm_cpumask).
 406          *
 407          * So permanently carve out one PID for the purpose of a guard PID.
 408          */
 409         init_mm.context.id = mmu_base_pid;
 410         mmu_base_pid++;
 411 }
 412
 413 static void __init radix_init_partition_table(void)
 414 {
 415         unsigned long rts_field, dw0, dw1;
 416
 417         mmu_partition_table_init();
 418         rts_field = radix__get_tree_size();
 419         dw0 = rts_field | __pa(init_mm.pgd) | RADIX_PGD_INDEX_SIZE | PATB_HR;
 420         dw1 = __pa(process_tb) | (PRTB_SIZE_SHIFT - 12) | PATB_GR;
 421         mmu_partition_table_set_entry(0, dw0, dw1, false);
 422
 423         pr_info("Initializing Radix MMU\n");
 424 }
 425
 426 static int __init get_idx_from_shift(unsigned int shift)
 427 {
 428         int idx = -1;
 429
 430         switch (shift) {
 431         case 0xc:
 432                 idx = MMU_PAGE_4K;
 433                 break;
 434         case 0x10:
 435                 idx = MMU_PAGE_64K;
 436                 break;
 437         case 0x15:
 438                 idx = MMU_PAGE_2M;
 439                 break;
 440         case 0x1e:
 441                 idx = MMU_PAGE_1G;
 442                 break;
 443         }
 444         return idx;
 445 }
 446
 447 static int __init radix_dt_scan_page_sizes(unsigned long node,
 448                                            const char *uname, int depth,
 449                                            void *data)
 450 {
 451         int size = 0;
 452         int shift, idx;
 453         unsigned int ap;
 454         const __be32 *prop;
 455         const char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
 456
 457         /* We are scanning "cpu" nodes only */
 458         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
 459                 return 0;
 460
 461         /* Find MMU PID size */
 462         prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,mmu-pid-bits", &size);
 463         if (prop && size == 4)
 464                 mmu_pid_bits = be32_to_cpup(prop);
 465
 466         /* Grab page size encodings */
 467         prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,processor-radix-AP-encodings", &size);
 468         if (!prop)
 469                 return 0;
 470
 471         pr_info("Page sizes from device-tree:\n");
 472         for (; size >= 4; size -= 4, ++prop) {
 473
 474                 struct mmu_psize_def *def;
 475
 476                 /* top 3 bit is AP encoding */
 477                 shift = be32_to_cpu(prop[0]) & ~(0xe << 28);
 478                 ap = be32_to_cpu(prop[0]) >> 29;
 479                 pr_info("Page size shift = %d AP=0x%x\n", shift, ap);
 480
 481                 idx = get_idx_from_shift(shift);
 482                 if (idx < 0)
 483                         continue;
 484
 485                 def = &mmu_psize_defs[idx];
 486                 def->shift = shift;
 487                 def->ap  = ap;
 488         }
 489
 490         /* needed ? */
 491         cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_NO_SLBIE_B;
 492         return 1;
 493 }
 494
 495 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 496 static int __init probe_memory_block_size(unsigned long node, const char *uname, int
 497                                           depth, void *data)
 498 {
 499         unsigned long *mem_block_size = (unsigned long *)data;
 500         const __be64 *prop;
 501         int len;
 502
 503         if (depth != 1)
 504                 return 0;
 505
 506         if (strcmp(uname, "ibm,dynamic-reconfiguration-memory"))
 507                 return 0;
 508
 509         prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,lmb-size", &len);
 510         if (!prop || len < sizeof(__be64))
 511                 /*
 512                  * Nothing in the device tree
 513                  */
 514                 *mem_block_size = MIN_MEMORY_BLOCK_SIZE;
 515         else
 516                 *mem_block_size = be64_to_cpup(prop);
 517         return 1;
 518 }
 519
 520 static unsigned long radix_memory_block_size(void)
 521 {
 522         unsigned long mem_block_size = MIN_MEMORY_BLOCK_SIZE;
 523
 524         /*
 525          * OPAL firmware feature is set by now. Hence we are ok
 526          * to test OPAL feature.
 527          */
 528         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_OPAL))
 529                 mem_block_size = 1UL * 1024 * 1024 * 1024;
 530         else
 531                 of_scan_flat_dt(probe_memory_block_size, &mem_block_size);
 532
 533         return mem_block_size;
 534 }
 535
 536 #else   /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 537
 538 static unsigned long radix_memory_block_size(void)
 539 {
 540         return 1UL * 1024 * 1024 * 1024;
 541 }
 542
 543 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 544
 545
 546 void __init radix__early_init_devtree(void)
 547 {
 548         int rc;
 549
 550         /*
 551          * Try to find the available page sizes in the device-tree
 552          */
 553         rc = of_scan_flat_dt(radix_dt_scan_page_sizes, NULL);
 554         if (!rc) {
 555                 /*
 556                  * No page size details found in device tree.
 557                  * Let's assume we have page 4k and 64k support
 558                  */
 559                 mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4K].shift = 12;
 560                 mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4K].ap = 0x0;
 561
 562                 mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift = 16;
 563                 mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].ap = 0x5;
 564         }
 565
 566         /*
 567          * Max mapping size used when mapping pages. We don't use
 568          * ppc_md.memory_block_size() here because this get called
 569          * early and we don't have machine probe called yet. Also
 570          * the pseries implementation only check for ibm,lmb-size.
 571          * All hypervisor supporting radix do expose that device
 572          * tree node.
 573          */
 574         radix_mem_block_size = radix_memory_block_size();
 575         return;
 576 }
 577
 578 static void radix_init_amor(void)
 579 {
 580         /*
 581         * In HV mode, we init AMOR (Authority Mask Override Register) so that
 582         * the hypervisor and guest can setup IAMR (Instruction Authority Mask
 583         * Register), enable key 0 and set it to 1.
 584         *
 585         * AMOR = 0b1100 .... 0000 (Mask for key 0 is 11)
 586         */
 587         mtspr(SPRN_AMOR, (3ul << 62));
 588 }
 589
 590 #ifdef CONFIG_PPC_KUEP
 591 void setup_kuep(bool disabled)
 592 {
 593         if (disabled || !early_radix_enabled())
 594                 return;
 595
 596         if (smp_processor_id() == boot_cpuid) {
 597                 pr_info("Activating Kernel Userspace Execution Prevention\n");
 598                 cur_cpu_spec->mmu_features |= MMU_FTR_KUEP;
 599         }
 600
 601         /*
 602          * Radix always uses key0 of the IAMR to determine if an access is
 603          * allowed. We set bit 0 (IBM bit 1) of key0, to prevent instruction
 604          * fetch.
 605          */
 606         mtspr(SPRN_IAMR, (1ul << 62));
 607 }
 608 #endif
 609
 610 #ifdef CONFIG_PPC_KUAP
 611 void setup_kuap(bool disabled)
 612 {
 613         if (disabled || !early_radix_enabled())
 614                 return;
 615
 616         if (smp_processor_id() == boot_cpuid) {
 617                 pr_info("Activating Kernel Userspace Access Prevention\n");
 618                 cur_cpu_spec->mmu_features |= MMU_FTR_RADIX_KUAP;
 619         }
 620
 621         /* Make sure userspace can't change the AMR */
 622         mtspr(SPRN_UAMOR, 0);
 623
 624         /*
 625          * Set the default kernel AMR values on all cpus.
 626          */
 627         mtspr(SPRN_AMR, AMR_KUAP_BLOCKED);
 628         isync();
 629 }
 630 #endif
 631
 632 void __init radix__early_init_mmu(void)
 633 {
 634         unsigned long lpcr;
 635
 636 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 637         /* PAGE_SIZE mappings */
 638         mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_64K;
 639 #else
 640         mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_4K;
 641 #endif
 642
 643 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 644         /* vmemmap mapping */
 645         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_2M].shift) {
 646                 /*
 647                  * map vmemmap using 2M if available
 648                  */
 649                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_2M;
 650         } else
 651                 mmu_vmemmap_psize = mmu_virtual_psize;
 652 #endif
 653         /*
 654          * initialize page table size
 655          */
 656         __pte_index_size = RADIX_PTE_INDEX_SIZE;
 657         __pmd_index_size = RADIX_PMD_INDEX_SIZE;
 658         __pud_index_size = RADIX_PUD_INDEX_SIZE;
 659         __pgd_index_size = RADIX_PGD_INDEX_SIZE;
 660         __pud_cache_index = RADIX_PUD_INDEX_SIZE;
 661         __pte_table_size = RADIX_PTE_TABLE_SIZE;
 662         __pmd_table_size = RADIX_PMD_TABLE_SIZE;
 663         __pud_table_size = RADIX_PUD_TABLE_SIZE;
 664         __pgd_table_size = RADIX_PGD_TABLE_SIZE;
 665
 666         __pmd_val_bits = RADIX_PMD_VAL_BITS;
 667         __pud_val_bits = RADIX_PUD_VAL_BITS;
 668         __pgd_val_bits = RADIX_PGD_VAL_BITS;
 669
 670         __kernel_virt_start = RADIX_KERN_VIRT_START;
 671         __vmalloc_start = RADIX_VMALLOC_START;
 672         __vmalloc_end = RADIX_VMALLOC_END;
 673         __kernel_io_start = RADIX_KERN_IO_START;
 674         __kernel_io_end = RADIX_KERN_IO_END;
 675         vmemmap = (struct page *)RADIX_VMEMMAP_START;
 676         ioremap_bot = IOREMAP_BASE;
 677
 678 #ifdef CONFIG_PCI
 679         pci_io_base = ISA_IO_BASE;
 680 #endif
 681         __pte_frag_nr = RADIX_PTE_FRAG_NR;
 682         __pte_frag_size_shift = RADIX_PTE_FRAG_SIZE_SHIFT;
 683         __pmd_frag_nr = RADIX_PMD_FRAG_NR;
 684         __pmd_frag_size_shift = RADIX_PMD_FRAG_SIZE_SHIFT;
 685
 686         radix_init_pgtable();
 687
 688         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
 689                 lpcr = mfspr(SPRN_LPCR);
 690                 mtspr(SPRN_LPCR, lpcr | LPCR_UPRT | LPCR_HR);
 691                 radix_init_partition_table();
 692                 radix_init_amor();
 693         } else {
 694                 radix_init_pseries();
 695         }
 696
 697         memblock_set_current_limit(MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE);
 698
 699         /* Switch to the guard PID before turning on MMU */
 700         radix__switch_mmu_context(NULL, &init_mm);
 701         tlbiel_all();
 702 }
 703
 704 void radix__early_init_mmu_secondary(void)
 705 {
 706         unsigned long lpcr;
 707         /*
 708          * update partition table control register and UPRT
 709          */
 710         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
 711                 lpcr = mfspr(SPRN_LPCR);
 712                 mtspr(SPRN_LPCR, lpcr | LPCR_UPRT | LPCR_HR);
 713
 714                 set_ptcr_when_no_uv(__pa(partition_tb) |
 715                                     (PATB_SIZE_SHIFT - 12));
 716
 717                 radix_init_amor();
 718         }
 719
 720         radix__switch_mmu_context(NULL, &init_mm);
 721         tlbiel_all();
 722 }
 723
 724 void radix__mmu_cleanup_all(void)
 725 {
 726         unsigned long lpcr;
 727
 728         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
 729                 lpcr = mfspr(SPRN_LPCR);
 730                 mtspr(SPRN_LPCR, lpcr & ~LPCR_UPRT);
 731                 set_ptcr_when_no_uv(0);
 732                 powernv_set_nmmu_ptcr(0);
 733                 radix__flush_tlb_all();
 734         }
 735 }
 736
 737 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 738 static void free_pte_table(pte_t *pte_start, pmd_t *pmd)
 739 {
 740         pte_t *pte;
 741         int i;
 742
 743         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
 744                 pte = pte_start + i;
 745                 if (!pte_none(*pte))
 746                         return;
 747         }
 748
 749         pte_free_kernel(&init_mm, pte_start);
 750         pmd_clear(pmd);
 751 }
 752
 753 static void free_pmd_table(pmd_t *pmd_start, pud_t *pud)
 754 {
 755         pmd_t *pmd;
 756         int i;
 757
 758         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
 759                 pmd = pmd_start + i;
 760                 if (!pmd_none(*pmd))
 761                         return;
 762         }
 763
 764         pmd_free(&init_mm, pmd_start);
 765         pud_clear(pud);
 766 }
 767
 768 static void free_pud_table(pud_t *pud_start, p4d_t *p4d)
 769 {
 770         pud_t *pud;
 771         int i;
 772
 773         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
 774                 pud = pud_start + i;
 775                 if (!pud_none(*pud))
 776                         return;
 777         }
 778
 779         pud_free(&init_mm, pud_start);
 780         p4d_clear(p4d);
 781 }
 782
 783 static void remove_pte_table(pte_t *pte_start, unsigned long addr,
 784                              unsigned long end)
 785 {
 786         unsigned long next;
 787         pte_t *pte;
 788
 789         pte = pte_start + pte_index(addr);
 790         for (; addr < end; addr = next, pte++) {
 791                 next = (addr + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
 792                 if (next > end)
 793                         next = end;
 794
 795                 if (!pte_present(*pte))
 796                         continue;
 797
 798                 if (!PAGE_ALIGNED(addr) || !PAGE_ALIGNED(next)) {
 799                         /*
 800                          * The vmemmap_free() and remove_section_mapping()
 801                          * codepaths call us with aligned addresses.
 802                          */
 803                         WARN_ONCE(1, "%s: unaligned range\n", __func__);
 804                         continue;
 805                 }
 806
 807                 pte_clear(&init_mm, addr, pte);
 808         }
 809 }
 810
 811 static void __meminit remove_pmd_table(pmd_t *pmd_start, unsigned long addr,
 812                              unsigned long end)
 813 {
 814         unsigned long next;
 815         pte_t *pte_base;
 816         pmd_t *pmd;
 817
 818         pmd = pmd_start + pmd_index(addr);
 819         for (; addr < end; addr = next, pmd++) {
 820                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 821
 822                 if (!pmd_present(*pmd))
 823                         continue;
 824
 825                 if (pmd_is_leaf(*pmd)) {
 826                         if (!IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE) ||
 827                             !IS_ALIGNED(next, PMD_SIZE)) {
 828                                 WARN_ONCE(1, "%s: unaligned range\n", __func__);
 829                                 continue;
 830                         }
 831                         pte_clear(&init_mm, addr, (pte_t *)pmd);
 832                         continue;
 833                 }
 834
 835                 pte_base = (pte_t *)pmd_page_vaddr(*pmd);
 836                 remove_pte_table(pte_base, addr, next);
 837                 free_pte_table(pte_base, pmd);
 838         }
 839 }
 840
 841 static void __meminit remove_pud_table(pud_t *pud_start, unsigned long addr,
 842                              unsigned long end)
 843 {
 844         unsigned long next;
 845         pmd_t *pmd_base;
 846         pud_t *pud;
 847
 848         pud = pud_start + pud_index(addr);
 849         for (; addr < end; addr = next, pud++) {
 850                 next = pud_addr_end(addr, end);
 851
 852                 if (!pud_present(*pud))
 853                         continue;
 854
 855                 if (pud_is_leaf(*pud)) {
 856                         if (!IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE) ||
 857                             !IS_ALIGNED(next, PUD_SIZE)) {
 858                                 WARN_ONCE(1, "%s: unaligned range\n", __func__);
 859                                 continue;
 860                         }
 861                         pte_clear(&init_mm, addr, (pte_t *)pud);
 862                         continue;
 863                 }
 864
 865                 pmd_base = (pmd_t *)pud_page_vaddr(*pud);
 866                 remove_pmd_table(pmd_base, addr, next);
 867                 free_pmd_table(pmd_base, pud);
 868         }
 869 }
 870
 871 static void __meminit remove_pagetable(unsigned long start, unsigned long end)
 872 {
 873         unsigned long addr, next;
 874         pud_t *pud_base;
 875         pgd_t *pgd;
 876         p4d_t *p4d;
 877
 878         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
 879
 880         for (addr = start; addr < end; addr = next) {
 881                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 882
 883                 pgd = pgd_offset_k(addr);
 884                 p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 885                 if (!p4d_present(*p4d))
 886                         continue;
 887
 888                 if (p4d_is_leaf(*p4d)) {
 889                         if (!IS_ALIGNED(addr, P4D_SIZE) ||
 890                             !IS_ALIGNED(next, P4D_SIZE)) {
 891                                 WARN_ONCE(1, "%s: unaligned range\n", __func__);
 892                                 continue;
 893                         }
 894
 895                         pte_clear(&init_mm, addr, (pte_t *)pgd);
 896                         continue;
 897                 }
 898
 899                 pud_base = (pud_t *)p4d_page_vaddr(*p4d);
 900                 remove_pud_table(pud_base, addr, next);
 901                 free_pud_table(pud_base, p4d);
 902         }
 903
 904         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
 905         radix__flush_tlb_kernel_range(start, end);
 906 }
 907
 908 int __meminit radix__create_section_mapping(unsigned long start,
 909                                             unsigned long end, int nid,
 910                                             pgprot_t prot)
 911 {
 912         if (end >= RADIX_VMALLOC_START) {
 913                 pr_warn("Outside the supported range\n");
 914                 return -1;
 915         }
 916
 917         return create_physical_mapping(__pa(start), __pa(end),
 918                                        radix_mem_block_size, nid, prot);
 919 }
 920
 921 int __meminit radix__remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 922 {
 923         remove_pagetable(start, end);
 924         return 0;
 925 }
 926 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 927
 928 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 929 static int __map_kernel_page_nid(unsigned long ea, unsigned long pa,
 930                                  pgprot_t flags, unsigned int map_page_size,
 931                                  int nid)
 932 {
 933         return __map_kernel_page(ea, pa, flags, map_page_size, nid, 0, 0);
 934 }
 935
 936 int __meminit radix__vmemmap_create_mapping(unsigned long start,
 937                                       unsigned long page_size,
 938                                       unsigned long phys)
 939 {
 940         /* Create a PTE encoding */
 941         unsigned long flags = _PAGE_PRESENT | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_KERNEL_RW;
 942         int nid = early_pfn_to_nid(phys >> PAGE_SHIFT);
 943         int ret;
 944
 945         if ((start + page_size) >= RADIX_VMEMMAP_END) {
 946                 pr_warn("Outside the supported range\n");
 947                 return -1;
 948         }
 949
 950         ret = __map_kernel_page_nid(start, phys, __pgprot(flags), page_size, nid);
 951         BUG_ON(ret);
 952
 953         return 0;
 954 }
 955
 956 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 957 void __meminit radix__vmemmap_remove_mapping(unsigned long start, unsigned long page_size)
 958 {
 959         remove_pagetable(start, start + page_size);
 960 }
 961 #endif
 962 #endif
 963
 964 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 965
 966 unsigned long radix__pmd_hugepage_update(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 967                                   pmd_t *pmdp, unsigned long clr,
 968                                   unsigned long set)
 969 {
 970         unsigned long old;
 971
 972 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 973         WARN_ON(!radix__pmd_trans_huge(*pmdp) && !pmd_devmap(*pmdp));
 974         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
 975 #endif
 976
 977         old = radix__pte_update(mm, addr, (pte_t *)pmdp, clr, set, 1);
 978         trace_hugepage_update(addr, old, clr, set);
 979
 980         return old;
 981 }
 982
 983 pmd_t radix__pmdp_collapse_flush(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 984                         pmd_t *pmdp)
 985
 986 {
 987         pmd_t pmd;
 988
 989         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
 990         VM_BUG_ON(radix__pmd_trans_huge(*pmdp));
 991         VM_BUG_ON(pmd_devmap(*pmdp));
 992         /*
 993          * khugepaged calls this for normal pmd
 994          */
 995         pmd = *pmdp;
 996         pmd_clear(pmdp);
 997
 998         /*
 999          * pmdp collapse_flush need to ensure that there are no parallel gup
1000          * walk after this call. This is needed so that we can have stable
1001          * page ref count when collapsing a page. We don't allow a collapse page
1002          * if we have gup taken on the page. We can ensure that by sending IPI
1003          * because gup walk happens with IRQ disabled.
1004          */
1005         serialize_against_pte_lookup(vma->vm_mm);
1006
1007         radix__flush_tlb_collapsed_pmd(vma->vm_mm, address);
1008
1009         return pmd;
1010 }
1011
1012 /*
1013  * For us pgtable_t is pte_t *. Inorder to save the deposisted
1014  * page table, we consider the allocated page table as a list
1015  * head. On withdraw we need to make sure we zero out the used
1016  * list_head memory area.
1017  */
1018 void radix__pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
1019                                  pgtable_t pgtable)
1020 {
1021         struct list_head *lh = (struct list_head *) pgtable;
1022
1023         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
1024
1025         /* FIFO */
1026         if (!pmd_huge_pte(mm, pmdp))
1027                 INIT_LIST_HEAD(lh);
1028         else
1029                 list_add(lh, (struct list_head *) pmd_huge_pte(mm, pmdp));
1030         pmd_huge_pte(mm, pmdp) = pgtable;
1031 }
1032
1033 pgtable_t radix__pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
1034 {
1035         pte_t *ptep;
1036         pgtable_t pgtable;
1037         struct list_head *lh;
1038
1039         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
1040
1041         /* FIFO */
1042         pgtable = pmd_huge_pte(mm, pmdp);
1043         lh = (struct list_head *) pgtable;
1044         if (list_empty(lh))
1045                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = NULL;
1046         else {
1047                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = (pgtable_t) lh->next;
1048                 list_del(lh);
1049         }
1050         ptep = (pte_t *) pgtable;
1051         *ptep = __pte(0);
1052         ptep++;
1053         *ptep = __pte(0);
1054         return pgtable;
1055 }
1056
1057 pmd_t radix__pmdp_huge_get_and_clear(struct mm_struct *mm,
1058                                      unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
1059 {
1060         pmd_t old_pmd;
1061         unsigned long old;
1062
1063         old = radix__pmd_hugepage_update(mm, addr, pmdp, ~0UL, 0);
1064         old_pmd = __pmd(old);
1065         return old_pmd;
1066 }
1067
1068 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1069
1070 void radix__ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, pte_t *ptep,
1071                                   pte_t entry, unsigned long address, int psize)
1072 {
1073         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1074         unsigned long set = pte_val(entry) & (_PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED |
1075                                               _PAGE_RW | _PAGE_EXEC);
1076
1077         unsigned long change = pte_val(entry) ^ pte_val(*ptep);
1078         /*
1079          * To avoid NMMU hang while relaxing access, we need mark
1080          * the pte invalid in between.
1081          */
1082         if ((change & _PAGE_RW) && atomic_read(&mm->context.copros) > 0) {
1083                 unsigned long old_pte, new_pte;
1084
1085                 old_pte = __radix_pte_update(ptep, _PAGE_PRESENT, _PAGE_INVALID);
1086                 /*
1087                  * new value of pte
1088                  */
1089                 new_pte = old_pte | set;
1090                 radix__flush_tlb_page_psize(mm, address, psize);
1091                 __radix_pte_update(ptep, _PAGE_INVALID, new_pte);
1092         } else {
1093                 __radix_pte_update(ptep, 0, set);
1094                 /*
1095                  * Book3S does not require a TLB flush when relaxing access
1096                  * restrictions when the address space is not attached to a
1097                  * NMMU, because the core MMU will reload the pte after taking
1098                  * an access fault, which is defined by the architectue.
1099                  */
1100         }
1101         /* See ptesync comment in radix__set_pte_at */
1102 }
1103
1104 void radix__ptep_modify_prot_commit(struct vm_area_struct *vma,
1105                                     unsigned long addr, pte_t *ptep,
1106                                     pte_t old_pte, pte_t pte)
1107 {
1108         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1109
1110         /*
1111          * To avoid NMMU hang while relaxing access we need to flush the tlb before
1112          * we set the new value. We need to do this only for radix, because hash
1113          * translation does flush when updating the linux pte.
1114          */
1115         if (is_pte_rw_upgrade(pte_val(old_pte), pte_val(pte)) &&
1116             (atomic_read(&mm->context.copros) > 0))
1117                 radix__flush_tlb_page(vma, addr);
1118
1119         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
1120 }
1121
1122 int __init arch_ioremap_pud_supported(void)
1123 {
1124         /* HPT does not cope with large pages in the vmalloc area */
1125         return radix_enabled();
1126 }
1127
1128 int __init arch_ioremap_pmd_supported(void)
1129 {
1130         return radix_enabled();
1131 }
1132
1133 int p4d_free_pud_page(p4d_t *p4d, unsigned long addr)
1134 {
1135         return 0;
1136 }
1137
1138 int pud_set_huge(pud_t *pud, phys_addr_t addr, pgprot_t prot)
1139 {
1140         pte_t *ptep = (pte_t *)pud;
1141         pte_t new_pud = pfn_pte(__phys_to_pfn(addr), prot);
1142
1143         if (!radix_enabled())
1144                 return 0;
1145
1146         set_pte_at(&init_mm, 0 /* radix unused */, ptep, new_pud);
1147
1148         return 1;
1149 }
1150
1151 int pud_clear_huge(pud_t *pud)
1152 {
1153         if (pud_huge(*pud)) {
1154                 pud_clear(pud);
1155                 return 1;
1156         }
1157
1158         return 0;
1159 }
1160
1161 int pud_free_pmd_page(pud_t *pud, unsigned long addr)
1162 {
1163         pmd_t *pmd;
1164         int i;
1165
1166         pmd = (pmd_t *)pud_page_vaddr(*pud);
1167         pud_clear(pud);
1168
1169         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PUD_SIZE);
1170
1171         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1172                 if (!pmd_none(pmd[i])) {
1173                         pte_t *pte;
1174                         pte = (pte_t *)pmd_page_vaddr(pmd[i]);
1175
1176                         pte_free_kernel(&init_mm, pte);
1177                 }
1178         }
1179
1180         pmd_free(&init_mm, pmd);
1181
1182         return 1;
1183 }
1184
1185 int pmd_set_huge(pmd_t *pmd, phys_addr_t addr, pgprot_t prot)
1186 {
1187         pte_t *ptep = (pte_t *)pmd;
1188         pte_t new_pmd = pfn_pte(__phys_to_pfn(addr), prot);
1189
1190         if (!radix_enabled())
1191                 return 0;
1192
1193         set_pte_at(&init_mm, 0 /* radix unused */, ptep, new_pmd);
1194
1195         return 1;
1196 }
1197
1198 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmd)
1199 {
1200         if (pmd_huge(*pmd)) {
1201                 pmd_clear(pmd);
1202                 return 1;
1203         }
1204
1205         return 0;
1206 }
1207
1208 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmd, unsigned long addr)
1209 {
1210         pte_t *pte;
1211
1212         pte = (pte_t *)pmd_page_vaddr(*pmd);
1213         pmd_clear(pmd);
1214
1215         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PMD_SIZE);
1216
1217         pte_free_kernel(&init_mm, pte);
1218
1219         return 1;
1220 }
1221
1222 int __init arch_ioremap_p4d_supported(void)
1223 {
1224         return 0;
1225 }