arch/powerpc/mm/mem.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  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
   9  *
  10  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  11  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  12  *
  13  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  14  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  15  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  16  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  17  *
  18  */
  19
  20 #include <linux/export.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/errno.h>
  24 #include <linux/string.h>
  25 #include <linux/gfp.h>
  26 #include <linux/types.h>
  27 #include <linux/mm.h>
  28 #include <linux/stddef.h>
  29 #include <linux/init.h>
  30 #include <linux/memblock.h>
  31 #include <linux/highmem.h>
  32 #include <linux/initrd.h>
  33 #include <linux/pagemap.h>
  34 #include <linux/suspend.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/slab.h>
  37 #include <linux/vmalloc.h>
  38 #include <linux/memremap.h>
  39
  40 #include <asm/pgalloc.h>
  41 #include <asm/prom.h>
  42 #include <asm/io.h>
  43 #include <asm/mmu_context.h>
  44 #include <asm/pgtable.h>
  45 #include <asm/mmu.h>
  46 #include <asm/smp.h>
  47 #include <asm/machdep.h>
  48 #include <asm/btext.h>
  49 #include <asm/tlb.h>
  50 #include <asm/sections.h>
  51 #include <asm/sparsemem.h>
  52 #include <asm/vdso.h>
  53 #include <asm/fixmap.h>
  54 #include <asm/swiotlb.h>
  55 #include <asm/rtas.h>
  56
  57 #include "mmu_decl.h"
  58
  59 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
  60 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
  61 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
  62 #endif
  63
  64 unsigned long long memory_limit;
  65 bool init_mem_is_free;
  66
  67 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  68 pte_t *kmap_pte;
  69 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
  70 pgprot_t kmap_prot;
  71 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
  72 #define TOP_ZONE ZONE_HIGHMEM
  73
  74 static inline pte_t *virt_to_kpte(unsigned long vaddr)
  75 {
  76         return pte_offset_kernel(pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(vaddr),
  77                         vaddr), vaddr), vaddr);
  78 }
  79 #else
  80 #define TOP_ZONE ZONE_NORMAL
  81 #endif
  82
  83 int page_is_ram(unsigned long pfn)
  84 {
  85         return memblock_is_memory(__pfn_to_phys(pfn));
  86 }
  87
  88 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  89                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  90 {
  91         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
  92                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
  93
  94         if (!page_is_ram(pfn))
  95                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
  96
  97         return vma_prot;
  98 }
  99 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
 100
 101 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 102
 103 #ifdef CONFIG_NUMA
 104 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
 105 {
 106         return hot_add_scn_to_nid(start);
 107 }
 108 #endif
 109
 110 int __weak create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end, int nid)
 111 {
 112         return -ENODEV;
 113 }
 114
 115 int __weak remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 116 {
 117         return -ENODEV;
 118 }
 119
 120 int __meminit arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size, struct vmem_altmap *altmap,
 121                 bool want_memblock)
 122 {
 123         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 124         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 125         int rc;
 126
 127         resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size());
 128
 129         start = (unsigned long)__va(start);
 130         rc = create_section_mapping(start, start + size, nid);
 131         if (rc) {
 132                 pr_warn("Unable to create mapping for hot added memory 0x%llx..0x%llx: %d\n",
 133                         start, start + size, rc);
 134                 return -EFAULT;
 135         }
 136         flush_inval_dcache_range(start, start + size);
 137
 138         return __add_pages(nid, start_pfn, nr_pages, altmap, want_memblock);
 139 }
 140
 141 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
 142 int __meminit arch_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size,
 143                                         struct vmem_altmap *altmap)
 144 {
 145         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 146         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 147         struct page *page;
 148         int ret;
 149
 150         /*
 151          * If we have an altmap then we need to skip over any reserved PFNs
 152          * when querying the zone.
 153          */
 154         page = pfn_to_page(start_pfn);
 155         if (altmap)
 156                 page += vmem_altmap_offset(altmap);
 157
 158         ret = __remove_pages(page_zone(page), start_pfn, nr_pages, altmap);
 159         if (ret)
 160                 return ret;
 161
 162         /* Remove htab bolted mappings for this section of memory */
 163         start = (unsigned long)__va(start);
 164         flush_inval_dcache_range(start, start + size);
 165         ret = remove_section_mapping(start, start + size);
 166
 167         /* Ensure all vmalloc mappings are flushed in case they also
 168          * hit that section of memory
 169          */
 170         vm_unmap_aliases();
 171
 172         resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size());
 173
 174         return ret;
 175 }
 176 #endif
 177 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 178
 179 /*
 180  * walk_memory_resource() needs to make sure there is no holes in a given
 181  * memory range.  PPC64 does not maintain the memory layout in /proc/iomem.
 182  * Instead it maintains it in memblock.memory structures.  Walk through the
 183  * memory regions, find holes and callback for contiguous regions.
 184  */
 185 int
 186 walk_system_ram_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
 187                 void *arg, int (*func)(unsigned long, unsigned long, void *))
 188 {
 189         struct memblock_region *reg;
 190         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
 191         unsigned long tstart, tend;
 192         int ret = -1;
 193
 194         for_each_memblock(memory, reg) {
 195                 tstart = max(start_pfn, memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 196                 tend = min(end_pfn, memblock_region_memory_end_pfn(reg));
 197                 if (tstart >= tend)
 198                         continue;
 199                 ret = (*func)(tstart, tend - tstart, arg);
 200                 if (ret)
 201                         break;
 202         }
 203         return ret;
 204 }
 205 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);
 206
 207 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 208 void __init mem_topology_setup(void)
 209 {
 210         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
 211         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
 212 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 213         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 214 #endif
 215
 216         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
 217          * memblock_regions
 218          */
 219         memblock_set_node(0, PHYS_ADDR_MAX, &memblock.memory, 0);
 220 }
 221
 222 void __init initmem_init(void)
 223 {
 224         /* XXX need to clip this if using highmem? */
 225         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
 226         sparse_init();
 227 }
 228
 229 /* mark pages that don't exist as nosave */
 230 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 231 {
 232         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
 233
 234         for_each_memblock(memory, reg) {
 235                 if (prev &&
 236                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
 237                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
 238                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 239                 prev = reg;
 240         }
 241         return 0;
 242 }
 243 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
 244 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 245 {
 246         return 0;
 247 }
 248 #endif
 249
 250 /*
 251  * Zones usage:
 252  *
 253  * We setup ZONE_DMA to be 31-bits on all platforms and ZONE_NORMAL to be
 254  * everything else. GFP_DMA32 page allocations automatically fall back to
 255  * ZONE_DMA.
 256  *
 257  * By using 31-bit unconditionally, we can exploit ARCH_ZONE_DMA_BITS to
 258  * inform the generic DMA mapping code.  32-bit only devices (if not handled
 259  * by an IOMMU anyway) will take a first dip into ZONE_NORMAL and get
 260  * otherwise served by ZONE_DMA.
 261  */
 262 static unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 263
 264 /*
 265  * Find the least restrictive zone that is entirely below the
 266  * specified pfn limit.  Returns < 0 if no suitable zone is found.
 267  *
 268  * pfn_limit must be u64 because it can exceed 32 bits even on 32-bit
 269  * systems -- the DMA limit can be higher than any possible real pfn.
 270  */
 271 int dma_pfn_limit_to_zone(u64 pfn_limit)
 272 {
 273         int i;
 274
 275         for (i = TOP_ZONE; i >= 0; i--) {
 276                 if (max_zone_pfns[i] <= pfn_limit)
 277                         return i;
 278         }
 279
 280         return -EPERM;
 281 }
 282
 283 /*
 284  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
 285  */
 286 void __init paging_init(void)
 287 {
 288         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
 289         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
 290
 291 #ifdef CONFIG_PPC32
 292         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
 293         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
 294
 295         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
 296                 map_kernel_page(v, 0, __pgprot(0)); /* XXX gross */
 297 #endif
 298
 299 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 300         map_kernel_page(PKMAP_BASE, 0, __pgprot(0));    /* XXX gross */
 301         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
 302
 303         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
 304         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
 305 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 306
 307         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
 308                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
 309         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
 310                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
 311
 312 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 313         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = min(max_low_pfn, 0x7fffffffUL >> PAGE_SHIFT);
 314 #endif
 315         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
 316 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 317         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = max_pfn;
 318 #endif
 319
 320         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 321
 322         mark_nonram_nosave();
 323 }
 324
 325 void __init mem_init(void)
 326 {
 327         /*
 328          * book3s is limited to 16 page sizes due to encoding this in
 329          * a 4-bit field for slices.
 330          */
 331         BUILD_BUG_ON(MMU_PAGE_COUNT > 16);
 332
 333 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 334         swiotlb_init(0);
 335 #endif
 336
 337         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
 338         set_max_mapnr(max_pfn);
 339         memblock_free_all();
 340
 341 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 342         {
 343                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
 344
 345                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 346                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
 347                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 348                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 349                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
 350                                 free_highmem_page(page);
 351                 }
 352         }
 353 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 354
 355 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
 356         /*
 357          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
 358          * functions.... do it here for the non-smp case.
 359          */
 360         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
 361                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
 362 #endif
 363
 364         mem_init_print_info(NULL);
 365 #ifdef CONFIG_PPC32
 366         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
 367         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
 368 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 369         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
 370                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
 371 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 372 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 373         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
 374                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
 375 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
 376         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
 377                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
 378         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
 379                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
 380 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 381 }
 382
 383 void free_initmem(void)
 384 {
 385         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
 386         mark_initmem_nx();
 387         init_mem_is_free = true;
 388         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
 389 }
 390
 391 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 392 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 393 {
 394         free_reserved_area((void *)start, (void *)end, -1, "initrd");
 395 }
 396 #endif
 397
 398 /*
 399  * This is called when a page has been modified by the kernel.
 400  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
 401  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
 402  */
 403 void flush_dcache_page(struct page *page)
 404 {
 405         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 406                 return;
 407         /* avoid an atomic op if possible */
 408         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
 409                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 410 }
 411 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
 412
 413 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
 414 {
 415 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 416         if (PageCompound(page)) {
 417                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
 418                 return;
 419         }
 420 #endif
 421 #if defined(CONFIG_PPC_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
 422         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
 423         __flush_dcache_icache(page_address(page));
 424 #else
 425         if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) || sizeof(phys_addr_t) > sizeof(void *)) {
 426                 void *start = kmap_atomic(page);
 427                 __flush_dcache_icache(start);
 428                 kunmap_atomic(start);
 429         } else {
 430                 __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
 431         }
 432 #endif
 433 }
 434 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
 435
 436 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
 437 {
 438         clear_page(page);
 439
 440         /*
 441          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
 442          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
 443          * - Anton
 444          */
 445         flush_dcache_page(pg);
 446 }
 447 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
 448
 449 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
 450                     struct page *pg)
 451 {
 452         copy_page(vto, vfrom);
 453
 454         /*
 455          * We should be able to use the following optimisation, however
 456          * there are two problems.
 457          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
 458          * were not marked executable.
 459          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
 460          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
 461          * not marked executable.
 462          * - Anton
 463          */
 464 #if 0
 465         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
 466                 return;
 467 #endif
 468
 469         flush_dcache_page(pg);
 470 }
 471
 472 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
 473                              unsigned long addr, int len)
 474 {
 475         unsigned long maddr;
 476
 477         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
 478         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
 479         kunmap(page);
 480 }
 481 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
 482
 483 /*
 484  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 485  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
 486  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 487  * the updated linux PTE.
 488  *
 489  * This must always be called with the pte lock held.
 490  */
 491 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 492                       pte_t *ptep)
 493 {
 494 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 495         /*
 496          * We don't need to worry about _PAGE_PRESENT here because we are
 497          * called with either mm->page_table_lock held or ptl lock held
 498          */
 499         unsigned long trap;
 500         bool is_exec;
 501
 502         if (radix_enabled()) {
 503                 prefetch((void *)address);
 504                 return;
 505         }
 506
 507         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
 508         if (!pte_young(*ptep) || address >= TASK_SIZE)
 509                 return;
 510
 511         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
 512          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
 513          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
 514          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
 515          *
 516          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
 517          */
 518
 519         trap = current->thread.regs ? TRAP(current->thread.regs) : 0UL;
 520         switch (trap) {
 521         case 0x300:
 522                 is_exec = false;
 523                 break;
 524         case 0x400:
 525                 is_exec = true;
 526                 break;
 527         default:
 528                 return;
 529         }
 530
 531         hash_preload(vma->vm_mm, address, is_exec, trap);
 532 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
 533 #if (defined(CONFIG_PPC_BOOK3E_64) || defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E)) \
 534         && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
 535         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 536                 book3e_hugetlb_preload(vma, address, *ptep);
 537 #endif
 538 }
 539
 540 /*
 541  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
 542  * (eg kdump).
 543  */
 544 static int __init add_system_ram_resources(void)
 545 {
 546         struct memblock_region *reg;
 547
 548         for_each_memblock(memory, reg) {
 549                 struct resource *res;
 550                 unsigned long base = reg->base;
 551                 unsigned long size = reg->size;
 552
 553                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
 554                 WARN_ON(!res);
 555
 556                 if (res) {
 557                         res->name = "System RAM";
 558                         res->start = base;
 559                         res->end = base + size - 1;
 560                         res->flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
 561                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
 562                 }
 563         }
 564
 565         return 0;
 566 }
 567 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
 568
 569 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 570 /*
 571  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
 572  * is valid. The argument is a physical page number.
 573  *
 574  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
 575  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 576  */
 577 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
 578 {
 579         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
 580                 return 1;
 581         if (iomem_is_exclusive(PFN_PHYS(pfn)))
 582                 return 0;
 583         if (!page_is_ram(pfn))
 584                 return 1;
 585         return 0;
 586 }
 587 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */