arch/powerpc/mm/init_64.c

   1 /*
   2  *  PowerPC version
   3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   4  *
   5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
   8  *
   9  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  10  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  11  *
  12  *  Dave Engebretsen <engebret@us.ibm.com>
  13  *      Rework for PPC64 port.
  14  *
  15  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  16  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  17  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  18  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  19  *
  20  */
  21
  22 #undef DEBUG
  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/types.h>
  30 #include <linux/mman.h>
  31 #include <linux/mm.h>
  32 #include <linux/swap.h>
  33 #include <linux/stddef.h>
  34 #include <linux/vmalloc.h>
  35 #include <linux/init.h>
  36 #include <linux/delay.h>
  37 #include <linux/highmem.h>
  38 #include <linux/idr.h>
  39 #include <linux/nodemask.h>
  40 #include <linux/module.h>
  41 #include <linux/poison.h>
  42 #include <linux/memblock.h>
  43 #include <linux/hugetlb.h>
  44 #include <linux/slab.h>
  45 #include <linux/of_fdt.h>
  46 #include <linux/libfdt.h>
  47 #include <linux/memremap.h>
  48
  49 #include <asm/pgalloc.h>
  50 #include <asm/page.h>
  51 #include <asm/prom.h>
  52 #include <asm/rtas.h>
  53 #include <asm/io.h>
  54 #include <asm/mmu_context.h>
  55 #include <asm/pgtable.h>
  56 #include <asm/mmu.h>
  57 #include <linux/uaccess.h>
  58 #include <asm/smp.h>
  59 #include <asm/machdep.h>
  60 #include <asm/tlb.h>
  61 #include <asm/eeh.h>
  62 #include <asm/processor.h>
  63 #include <asm/mmzone.h>
  64 #include <asm/cputable.h>
  65 #include <asm/sections.h>
  66 #include <asm/iommu.h>
  67 #include <asm/vdso.h>
  68
  69 #include "mmu_decl.h"
  70
  71 phys_addr_t memstart_addr = ~0;
  72 EXPORT_SYMBOL_GPL(memstart_addr);
  73 phys_addr_t kernstart_addr;
  74 EXPORT_SYMBOL_GPL(kernstart_addr);
  75
  76 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
  77 /*
  78  * Given an address within the vmemmap, determine the pfn of the page that
  79  * represents the start of the section it is within.  Note that we have to
  80  * do this by hand as the proffered address may not be correctly aligned.
  81  * Subtraction of non-aligned pointers produces undefined results.
  82  */
  83 static unsigned long __meminit vmemmap_section_start(unsigned long page)
  84 {
  85         unsigned long offset = page - ((unsigned long)(vmemmap));
  86
  87         /* Return the pfn of the start of the section. */
  88         return (offset / sizeof(struct page)) & PAGE_SECTION_MASK;
  89 }
  90
  91 /*
  92  * Check if this vmemmap page is already initialised.  If any section
  93  * which overlaps this vmemmap page is initialised then this page is
  94  * initialised already.
  95  */
  96 static int __meminit vmemmap_populated(unsigned long start, int page_size)
  97 {
  98         unsigned long end = start + page_size;
  99         start = (unsigned long)(pfn_to_page(vmemmap_section_start(start)));
 100
 101         for (; start < end; start += (PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page)))
 102                 if (pfn_valid(page_to_pfn((struct page *)start)))
 103                         return 1;
 104
 105         return 0;
 106 }
 107
 108 /*
 109  * vmemmap virtual address space management does not have a traditonal page
 110  * table to track which virtual struct pages are backed by physical mapping.
 111  * The virtual to physical mappings are tracked in a simple linked list
 112  * format. 'vmemmap_list' maintains the entire vmemmap physical mapping at
 113  * all times where as the 'next' list maintains the available
 114  * vmemmap_backing structures which have been deleted from the
 115  * 'vmemmap_global' list during system runtime (memory hotplug remove
 116  * operation). The freed 'vmemmap_backing' structures are reused later when
 117  * new requests come in without allocating fresh memory. This pointer also
 118  * tracks the allocated 'vmemmap_backing' structures as we allocate one
 119  * full page memory at a time when we dont have any.
 120  */
 121 struct vmemmap_backing *vmemmap_list;
 122 static struct vmemmap_backing *next;
 123
 124 /*
 125  * The same pointer 'next' tracks individual chunks inside the allocated
 126  * full page during the boot time and again tracks the freeed nodes during
 127  * runtime. It is racy but it does not happen as they are separated by the
 128  * boot process. Will create problem if some how we have memory hotplug
 129  * operation during boot !!
 130  */
 131 static int num_left;
 132 static int num_freed;
 133
 134 static __meminit struct vmemmap_backing * vmemmap_list_alloc(int node)
 135 {
 136         struct vmemmap_backing *vmem_back;
 137         /* get from freed entries first */
 138         if (num_freed) {
 139                 num_freed--;
 140                 vmem_back = next;
 141                 next = next->list;
 142
 143                 return vmem_back;
 144         }
 145
 146         /* allocate a page when required and hand out chunks */
 147         if (!num_left) {
 148                 next = vmemmap_alloc_block(PAGE_SIZE, node);
 149                 if (unlikely(!next)) {
 150                         WARN_ON(1);
 151                         return NULL;
 152                 }
 153                 num_left = PAGE_SIZE / sizeof(struct vmemmap_backing);
 154         }
 155
 156         num_left--;
 157
 158         return next++;
 159 }
 160
 161 static __meminit void vmemmap_list_populate(unsigned long phys,
 162                                             unsigned long start,
 163                                             int node)
 164 {
 165         struct vmemmap_backing *vmem_back;
 166
 167         vmem_back = vmemmap_list_alloc(node);
 168         if (unlikely(!vmem_back)) {
 169                 WARN_ON(1);
 170                 return;
 171         }
 172
 173         vmem_back->phys = phys;
 174         vmem_back->virt_addr = start;
 175         vmem_back->list = vmemmap_list;
 176
 177         vmemmap_list = vmem_back;
 178 }
 179
 180 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
 181                 struct vmem_altmap *altmap)
 182 {
 183         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
 184
 185         /* Align to the page size of the linear mapping. */
 186         start = _ALIGN_DOWN(start, page_size);
 187
 188         pr_debug("vmemmap_populate %lx..%lx, node %d\n", start, end, node);
 189
 190         for (; start < end; start += page_size) {
 191                 void *p;
 192                 int rc;
 193
 194                 if (vmemmap_populated(start, page_size))
 195                         continue;
 196
 197                 if (altmap)
 198                         p = altmap_alloc_block_buf(page_size, altmap);
 199                 else
 200                         p = vmemmap_alloc_block_buf(page_size, node);
 201                 if (!p)
 202                         return -ENOMEM;
 203
 204                 vmemmap_list_populate(__pa(p), start, node);
 205
 206                 pr_debug("      * %016lx..%016lx allocated at %p\n",
 207                          start, start + page_size, p);
 208
 209                 rc = vmemmap_create_mapping(start, page_size, __pa(p));
 210                 if (rc < 0) {
 211                         pr_warn("%s: Unable to create vmemmap mapping: %d\n",
 212                                 __func__, rc);
 213                         return -EFAULT;
 214                 }
 215         }
 216
 217         return 0;
 218 }
 219
 220 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 221 static unsigned long vmemmap_list_free(unsigned long start)
 222 {
 223         struct vmemmap_backing *vmem_back, *vmem_back_prev;
 224
 225         vmem_back_prev = vmem_back = vmemmap_list;
 226
 227         /* look for it with prev pointer recorded */
 228         for (; vmem_back; vmem_back = vmem_back->list) {
 229                 if (vmem_back->virt_addr == start)
 230                         break;
 231                 vmem_back_prev = vmem_back;
 232         }
 233
 234         if (unlikely(!vmem_back)) {
 235                 WARN_ON(1);
 236                 return 0;
 237         }
 238
 239         /* remove it from vmemmap_list */
 240         if (vmem_back == vmemmap_list) /* remove head */
 241                 vmemmap_list = vmem_back->list;
 242         else
 243                 vmem_back_prev->list = vmem_back->list;
 244
 245         /* next point to this freed entry */
 246         vmem_back->list = next;
 247         next = vmem_back;
 248         num_freed++;
 249
 250         return vmem_back->phys;
 251 }
 252
 253 void __ref vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
 254                 struct vmem_altmap *altmap)
 255 {
 256         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
 257         unsigned long page_order = get_order(page_size);
 258
 259         start = _ALIGN_DOWN(start, page_size);
 260
 261         pr_debug("vmemmap_free %lx...%lx\n", start, end);
 262
 263         for (; start < end; start += page_size) {
 264                 unsigned long nr_pages, addr;
 265                 struct page *section_base;
 266                 struct page *page;
 267
 268                 /*
 269                  * the section has already be marked as invalid, so
 270                  * vmemmap_populated() true means some other sections still
 271                  * in this page, so skip it.
 272                  */
 273                 if (vmemmap_populated(start, page_size))
 274                         continue;
 275
 276                 addr = vmemmap_list_free(start);
 277                 if (!addr)
 278                         continue;
 279
 280                 page = pfn_to_page(addr >> PAGE_SHIFT);
 281                 section_base = pfn_to_page(vmemmap_section_start(start));
 282                 nr_pages = 1 << page_order;
 283
 284                 if (altmap) {
 285                         vmem_altmap_free(altmap, nr_pages);
 286                 } else if (PageReserved(page)) {
 287                         /* allocated from bootmem */
 288                         if (page_size < PAGE_SIZE) {
 289                                 /*
 290                                  * this shouldn't happen, but if it is
 291                                  * the case, leave the memory there
 292                                  */
 293                                 WARN_ON_ONCE(1);
 294                         } else {
 295                                 while (nr_pages--)
 296                                         free_reserved_page(page++);
 297                         }
 298                 } else {
 299                         free_pages((unsigned long)(__va(addr)), page_order);
 300                 }
 301
 302                 vmemmap_remove_mapping(start, page_size);
 303         }
 304 }
 305 #endif
 306 void register_page_bootmem_memmap(unsigned long section_nr,
 307                                   struct page *start_page, unsigned long size)
 308 {
 309 }
 310
 311 /*
 312  * We do not have access to the sparsemem vmemmap, so we fallback to
 313  * walking the list of sparsemem blocks which we already maintain for
 314  * the sake of crashdump. In the long run, we might want to maintain
 315  * a tree if performance of that linear walk becomes a problem.
 316  *
 317  * realmode_pfn_to_page functions can fail due to:
 318  * 1) As real sparsemem blocks do not lay in RAM continously (they
 319  * are in virtual address space which is not available in the real mode),
 320  * the requested page struct can be split between blocks so get_page/put_page
 321  * may fail.
 322  * 2) When huge pages are used, the get_page/put_page API will fail
 323  * in real mode as the linked addresses in the page struct are virtual
 324  * too.
 325  */
 326 struct page *realmode_pfn_to_page(unsigned long pfn)
 327 {
 328         struct vmemmap_backing *vmem_back;
 329         struct page *page;
 330         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
 331         unsigned long pg_va = (unsigned long) pfn_to_page(pfn);
 332
 333         for (vmem_back = vmemmap_list; vmem_back; vmem_back = vmem_back->list) {
 334                 if (pg_va < vmem_back->virt_addr)
 335                         continue;
 336
 337                 /* After vmemmap_list entry free is possible, need check all */
 338                 if ((pg_va + sizeof(struct page)) <=
 339                                 (vmem_back->virt_addr + page_size)) {
 340                         page = (struct page *) (vmem_back->phys + pg_va -
 341                                 vmem_back->virt_addr);
 342                         return page;
 343                 }
 344         }
 345
 346         /* Probably that page struct is split between real pages */
 347         return NULL;
 348 }
 349 EXPORT_SYMBOL_GPL(realmode_pfn_to_page);
 350
 351 #else
 352
 353 struct page *realmode_pfn_to_page(unsigned long pfn)
 354 {
 355         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 356         return page;
 357 }
 358 EXPORT_SYMBOL_GPL(realmode_pfn_to_page);
 359
 360 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 361
 362 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 363 static bool disable_radix = !IS_ENABLED(CONFIG_PPC_RADIX_MMU_DEFAULT);
 364
 365 static int __init parse_disable_radix(char *p)
 366 {
 367         bool val;
 368
 369         if (!p)
 370                 val = true;
 371         else if (kstrtobool(p, &val))
 372                 return -EINVAL;
 373
 374         disable_radix = val;
 375
 376         return 0;
 377 }
 378 early_param("disable_radix", parse_disable_radix);
 379
 380 /*
 381  * If we're running under a hypervisor, we need to check the contents of
 382  * /chosen/ibm,architecture-vec-5 to see if the hypervisor is willing to do
 383  * radix.  If not, we clear the radix feature bit so we fall back to hash.
 384  */
 385 static void __init early_check_vec5(void)
 386 {
 387         unsigned long root, chosen;
 388         int size;
 389         const u8 *vec5;
 390         u8 mmu_supported;
 391
 392         root = of_get_flat_dt_root();
 393         chosen = of_get_flat_dt_subnode_by_name(root, "chosen");
 394         if (chosen == -FDT_ERR_NOTFOUND) {
 395                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 396                 return;
 397         }
 398         vec5 = of_get_flat_dt_prop(chosen, "ibm,architecture-vec-5", &size);
 399         if (!vec5) {
 400                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 401                 return;
 402         }
 403         if (size <= OV5_INDX(OV5_MMU_SUPPORT)) {
 404                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 405                 return;
 406         }
 407
 408         /* Check for supported configuration */
 409         mmu_supported = vec5[OV5_INDX(OV5_MMU_SUPPORT)] &
 410                         OV5_FEAT(OV5_MMU_SUPPORT);
 411         if (mmu_supported == OV5_FEAT(OV5_MMU_RADIX)) {
 412                 /* Hypervisor only supports radix - check enabled && GTSE */
 413                 if (!early_radix_enabled()) {
 414                         pr_warn("WARNING: Ignoring cmdline option disable_radix\n");
 415                 }
 416                 if (!(vec5[OV5_INDX(OV5_RADIX_GTSE)] &
 417                                                 OV5_FEAT(OV5_RADIX_GTSE))) {
 418                         pr_warn("WARNING: Hypervisor doesn't support RADIX with GTSE\n");
 419                 }
 420                 /* Do radix anyway - the hypervisor said we had to */
 421                 cur_cpu_spec->mmu_features |= MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 422         } else if (mmu_supported == OV5_FEAT(OV5_MMU_HASH)) {
 423                 /* Hypervisor only supports hash - disable radix */
 424                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 425         }
 426 }
 427
 428 void __init mmu_early_init_devtree(void)
 429 {
 430         /* Disable radix mode based on kernel command line. */
 431         if (disable_radix)
 432                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 433
 434         /*
 435          * Check /chosen/ibm,architecture-vec-5 if running as a guest.
 436          * When running bare-metal, we can use radix if we like
 437          * even though the ibm,architecture-vec-5 property created by
 438          * skiboot doesn't have the necessary bits set.
 439          */
 440         if (!(mfmsr() & MSR_HV))
 441                 early_check_vec5();
 442
 443         if (early_radix_enabled())
 444                 radix__early_init_devtree();
 445         else
 446                 hash__early_init_devtree();
 447 }
 448 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */