arch/powerpc/mm/mem.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  *  PowerPC version
   4  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   5  *
   6  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   7  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   8  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
   9  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
  10  *
  11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  13  */
  14
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/sched.h>
  17 #include <linux/kernel.h>
  18 #include <linux/errno.h>
  19 #include <linux/string.h>
  20 #include <linux/gfp.h>
  21 #include <linux/types.h>
  22 #include <linux/mm.h>
  23 #include <linux/stddef.h>
  24 #include <linux/init.h>
  25 #include <linux/memblock.h>
  26 #include <linux/highmem.h>
  27 #include <linux/initrd.h>
  28 #include <linux/pagemap.h>
  29 #include <linux/suspend.h>
  30 #include <linux/hugetlb.h>
  31 #include <linux/slab.h>
  32 #include <linux/vmalloc.h>
  33 #include <linux/memremap.h>
  34
  35 #include <asm/pgalloc.h>
  36 #include <asm/prom.h>
  37 #include <asm/io.h>
  38 #include <asm/mmu_context.h>
  39 #include <asm/pgtable.h>
  40 #include <asm/mmu.h>
  41 #include <asm/smp.h>
  42 #include <asm/machdep.h>
  43 #include <asm/btext.h>
  44 #include <asm/tlb.h>
  45 #include <asm/sections.h>
  46 #include <asm/sparsemem.h>
  47 #include <asm/vdso.h>
  48 #include <asm/fixmap.h>
  49 #include <asm/swiotlb.h>
  50 #include <asm/rtas.h>
  51
  52 #include <mm/mmu_decl.h>
  53
  54 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
  55 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
  56 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
  57 #endif
  58
  59 unsigned long long memory_limit;
  60 bool init_mem_is_free;
  61
  62 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  63 pte_t *kmap_pte;
  64 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
  65 pgprot_t kmap_prot;
  66 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
  67
  68 static inline pte_t *virt_to_kpte(unsigned long vaddr)
  69 {
  70         return pte_offset_kernel(pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(vaddr),
  71                         vaddr), vaddr), vaddr);
  72 }
  73 #endif
  74
  75 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  76                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  77 {
  78         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
  79                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
  80
  81         if (!page_is_ram(pfn))
  82                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
  83
  84         return vma_prot;
  85 }
  86 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
  87
  88 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
  89
  90 #ifdef CONFIG_NUMA
  91 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
  92 {
  93         return hot_add_scn_to_nid(start);
  94 }
  95 #endif
  96
  97 int __weak create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end, int nid)
  98 {
  99         return -ENODEV;
 100 }
 101
 102 int __weak remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 103 {
 104         return -ENODEV;
 105 }
 106
 107 int __ref arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
 108                         struct mhp_restrictions *restrictions)
 109 {
 110         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 111         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 112         int rc;
 113
 114         resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size());
 115
 116         start = (unsigned long)__va(start);
 117         rc = create_section_mapping(start, start + size, nid);
 118         if (rc) {
 119                 pr_warn("Unable to create mapping for hot added memory 0x%llx..0x%llx: %d\n",
 120                         start, start + size, rc);
 121                 return -EFAULT;
 122         }
 123         flush_inval_dcache_range(start, start + size);
 124
 125         return __add_pages(nid, start_pfn, nr_pages, restrictions);
 126 }
 127
 128 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
 129 void __ref arch_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size,
 130                              struct vmem_altmap *altmap)
 131 {
 132         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 133         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 134         struct page *page;
 135         int ret;
 136
 137         /*
 138          * If we have an altmap then we need to skip over any reserved PFNs
 139          * when querying the zone.
 140          */
 141         page = pfn_to_page(start_pfn);
 142         if (altmap)
 143                 page += vmem_altmap_offset(altmap);
 144
 145         __remove_pages(page_zone(page), start_pfn, nr_pages, altmap);
 146
 147         /* Remove htab bolted mappings for this section of memory */
 148         start = (unsigned long)__va(start);
 149         flush_inval_dcache_range(start, start + size);
 150         ret = remove_section_mapping(start, start + size);
 151         WARN_ON_ONCE(ret);
 152
 153         /* Ensure all vmalloc mappings are flushed in case they also
 154          * hit that section of memory
 155          */
 156         vm_unmap_aliases();
 157
 158         if (resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size()) == -ENOSPC)
 159                 pr_warn("Hash collision while resizing HPT\n");
 160 }
 161 #endif
 162 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 163
 164 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 165 void __init mem_topology_setup(void)
 166 {
 167         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
 168         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
 169 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 170         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 171 #endif
 172
 173         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
 174          * memblock_regions
 175          */
 176         memblock_set_node(0, PHYS_ADDR_MAX, &memblock.memory, 0);
 177 }
 178
 179 void __init initmem_init(void)
 180 {
 181         /* XXX need to clip this if using highmem? */
 182         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
 183         sparse_init();
 184 }
 185
 186 /* mark pages that don't exist as nosave */
 187 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 188 {
 189         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
 190
 191         for_each_memblock(memory, reg) {
 192                 if (prev &&
 193                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
 194                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
 195                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 196                 prev = reg;
 197         }
 198         return 0;
 199 }
 200 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
 201 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 202 {
 203         return 0;
 204 }
 205 #endif
 206
 207 /*
 208  * Zones usage:
 209  *
 210  * We setup ZONE_DMA to be 31-bits on all platforms and ZONE_NORMAL to be
 211  * everything else. GFP_DMA32 page allocations automatically fall back to
 212  * ZONE_DMA.
 213  *
 214  * By using 31-bit unconditionally, we can exploit ARCH_ZONE_DMA_BITS to
 215  * inform the generic DMA mapping code.  32-bit only devices (if not handled
 216  * by an IOMMU anyway) will take a first dip into ZONE_NORMAL and get
 217  * otherwise served by ZONE_DMA.
 218  */
 219 static unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 220
 221 /*
 222  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
 223  */
 224 void __init paging_init(void)
 225 {
 226         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
 227         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
 228
 229 #ifdef CONFIG_PPC32
 230         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
 231         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
 232
 233         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
 234                 map_kernel_page(v, 0, __pgprot(0)); /* XXX gross */
 235 #endif
 236
 237 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 238         map_kernel_page(PKMAP_BASE, 0, __pgprot(0));    /* XXX gross */
 239         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
 240
 241         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
 242         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
 243 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 244
 245         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
 246                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
 247         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
 248                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
 249
 250 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 251         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = min(max_low_pfn, 0x7fffffffUL >> PAGE_SHIFT);
 252 #endif
 253         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
 254 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 255         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = max_pfn;
 256 #endif
 257
 258         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 259
 260         mark_nonram_nosave();
 261 }
 262
 263 void __init mem_init(void)
 264 {
 265         /*
 266          * book3s is limited to 16 page sizes due to encoding this in
 267          * a 4-bit field for slices.
 268          */
 269         BUILD_BUG_ON(MMU_PAGE_COUNT > 16);
 270
 271 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 272         swiotlb_init(0);
 273 #endif
 274
 275         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
 276         set_max_mapnr(max_pfn);
 277         memblock_free_all();
 278
 279 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 280         {
 281                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
 282
 283                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 284                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
 285                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 286                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 287                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
 288                                 free_highmem_page(page);
 289                 }
 290         }
 291 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 292
 293 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
 294         /*
 295          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
 296          * functions.... do it here for the non-smp case.
 297          */
 298         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
 299                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
 300 #endif
 301
 302         mem_init_print_info(NULL);
 303 #ifdef CONFIG_PPC32
 304         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
 305 #ifdef CONFIG_KASAN
 306         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : kasan shadow mem\n",
 307                 KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 308 #endif
 309         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
 310 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 311         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
 312                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
 313 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 314 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 315         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
 316                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
 317 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
 318         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
 319                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
 320         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
 321                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
 322 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 323 }
 324
 325 void free_initmem(void)
 326 {
 327         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
 328         mark_initmem_nx();
 329         init_mem_is_free = true;
 330         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
 331 }
 332
 333 /*
 334  * This is called when a page has been modified by the kernel.
 335  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
 336  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
 337  */
 338 void flush_dcache_page(struct page *page)
 339 {
 340         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 341                 return;
 342         /* avoid an atomic op if possible */
 343         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
 344                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 345 }
 346 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
 347
 348 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
 349 {
 350 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 351         if (PageCompound(page)) {
 352                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
 353                 return;
 354         }
 355 #endif
 356 #if defined(CONFIG_PPC_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
 357         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
 358         __flush_dcache_icache(page_address(page));
 359 #else
 360         if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) || sizeof(phys_addr_t) > sizeof(void *)) {
 361                 void *start = kmap_atomic(page);
 362                 __flush_dcache_icache(start);
 363                 kunmap_atomic(start);
 364         } else {
 365                 __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
 366         }
 367 #endif
 368 }
 369 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
 370
 371 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
 372 {
 373         clear_page(page);
 374
 375         /*
 376          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
 377          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
 378          * - Anton
 379          */
 380         flush_dcache_page(pg);
 381 }
 382 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
 383
 384 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
 385                     struct page *pg)
 386 {
 387         copy_page(vto, vfrom);
 388
 389         /*
 390          * We should be able to use the following optimisation, however
 391          * there are two problems.
 392          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
 393          * were not marked executable.
 394          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
 395          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
 396          * not marked executable.
 397          * - Anton
 398          */
 399 #if 0
 400         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
 401                 return;
 402 #endif
 403
 404         flush_dcache_page(pg);
 405 }
 406
 407 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
 408                              unsigned long addr, int len)
 409 {
 410         unsigned long maddr;
 411
 412         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
 413         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
 414         kunmap(page);
 415 }
 416 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
 417
 418 /*
 419  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 420  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
 421  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 422  * the updated linux PTE.
 423  *
 424  * This must always be called with the pte lock held.
 425  */
 426 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 427                       pte_t *ptep)
 428 {
 429 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 430         /*
 431          * We don't need to worry about _PAGE_PRESENT here because we are
 432          * called with either mm->page_table_lock held or ptl lock held
 433          */
 434         unsigned long trap;
 435         bool is_exec;
 436
 437         if (radix_enabled()) {
 438                 prefetch((void *)address);
 439                 return;
 440         }
 441
 442         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
 443         if (!pte_young(*ptep) || address >= TASK_SIZE)
 444                 return;
 445
 446         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
 447          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
 448          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
 449          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
 450          *
 451          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
 452          */
 453
 454         trap = current->thread.regs ? TRAP(current->thread.regs) : 0UL;
 455         switch (trap) {
 456         case 0x300:
 457                 is_exec = false;
 458                 break;
 459         case 0x400:
 460                 is_exec = true;
 461                 break;
 462         default:
 463                 return;
 464         }
 465
 466         hash_preload(vma->vm_mm, address, is_exec, trap);
 467 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
 468 #if (defined(CONFIG_PPC_BOOK3E_64) || defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E)) \
 469         && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
 470         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 471                 book3e_hugetlb_preload(vma, address, *ptep);
 472 #endif
 473 }
 474
 475 /*
 476  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
 477  * (eg kdump).
 478  */
 479 static int __init add_system_ram_resources(void)
 480 {
 481         struct memblock_region *reg;
 482
 483         for_each_memblock(memory, reg) {
 484                 struct resource *res;
 485                 unsigned long base = reg->base;
 486                 unsigned long size = reg->size;
 487
 488                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
 489                 WARN_ON(!res);
 490
 491                 if (res) {
 492                         res->name = "System RAM";
 493                         res->start = base;
 494                         res->end = base + size - 1;
 495                         res->flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
 496                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
 497                 }
 498         }
 499
 500         return 0;
 501 }
 502 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
 503
 504 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 505 /*
 506  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
 507  * is valid. The argument is a physical page number.
 508  *
 509  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
 510  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 511  */
 512 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
 513 {
 514         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
 515                 return 1;
 516         if (iomem_is_exclusive(PFN_PHYS(pfn)))
 517                 return 0;
 518         if (!page_is_ram(pfn))
 519                 return 1;
 520         return 0;
 521 }
 522 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
 523
 524 /*
 525  * This is defined in kernel/resource.c but only powerpc needs to export it, for
 526  * the EHEA driver. Drop this when drivers/net/ethernet/ibm/ehea is removed.
 527  */
 528 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);