arch/powerpc/mm/pgtable_64.c

   1 /*
   2  *  This file contains ioremap and related functions for 64-bit machines.
   3  *
   4  *  Derived from arch/ppc64/mm/init.c
   5  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   6  *
   7  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@samba.org)
   8  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   9  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  10  *
  11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  13  *
  14  *  Dave Engebretsen <engebret@us.ibm.com>
  15  *      Rework for PPC64 port.
  16  *
  17  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  18  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  19  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  20  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  21  *
  22  */
  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/export.h>
  30 #include <linux/types.h>
  31 #include <linux/mman.h>
  32 #include <linux/mm.h>
  33 #include <linux/swap.h>
  34 #include <linux/stddef.h>
  35 #include <linux/vmalloc.h>
  36 #include <linux/memblock.h>
  37 #include <linux/slab.h>
  38 #include <linux/hugetlb.h>
  39
  40 #include <asm/pgalloc.h>
  41 #include <asm/page.h>
  42 #include <asm/prom.h>
  43 #include <asm/io.h>
  44 #include <asm/mmu_context.h>
  45 #include <asm/pgtable.h>
  46 #include <asm/mmu.h>
  47 #include <asm/smp.h>
  48 #include <asm/machdep.h>
  49 #include <asm/tlb.h>
  50 #include <asm/trace.h>
  51 #include <asm/processor.h>
  52 #include <asm/cputable.h>
  53 #include <asm/sections.h>
  54 #include <asm/firmware.h>
  55 #include <asm/dma.h>
  56 #include <asm/powernv.h>
  57
  58 #include "mmu_decl.h"
  59
  60 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU_64
  61 #if TASK_SIZE_USER64 > (1UL << (ESID_BITS + SID_SHIFT))
  62 #error TASK_SIZE_USER64 exceeds user VSID range
  63 #endif
  64 #endif
  65
  66 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
  67 /*
  68  * partition table and process table for ISA 3.0
  69  */
  70 struct prtb_entry *process_tb;
  71 struct patb_entry *partition_tb;
  72 /*
  73  * page table size
  74  */
  75 unsigned long __pte_index_size;
  76 EXPORT_SYMBOL(__pte_index_size);
  77 unsigned long __pmd_index_size;
  78 EXPORT_SYMBOL(__pmd_index_size);
  79 unsigned long __pud_index_size;
  80 EXPORT_SYMBOL(__pud_index_size);
  81 unsigned long __pgd_index_size;
  82 EXPORT_SYMBOL(__pgd_index_size);
  83 unsigned long __pmd_cache_index;
  84 EXPORT_SYMBOL(__pmd_cache_index);
  85 unsigned long __pte_table_size;
  86 EXPORT_SYMBOL(__pte_table_size);
  87 unsigned long __pmd_table_size;
  88 EXPORT_SYMBOL(__pmd_table_size);
  89 unsigned long __pud_table_size;
  90 EXPORT_SYMBOL(__pud_table_size);
  91 unsigned long __pgd_table_size;
  92 EXPORT_SYMBOL(__pgd_table_size);
  93 unsigned long __pmd_val_bits;
  94 EXPORT_SYMBOL(__pmd_val_bits);
  95 unsigned long __pud_val_bits;
  96 EXPORT_SYMBOL(__pud_val_bits);
  97 unsigned long __pgd_val_bits;
  98 EXPORT_SYMBOL(__pgd_val_bits);
  99 unsigned long __kernel_virt_start;
 100 EXPORT_SYMBOL(__kernel_virt_start);
 101 unsigned long __kernel_virt_size;
 102 EXPORT_SYMBOL(__kernel_virt_size);
 103 unsigned long __vmalloc_start;
 104 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc_start);
 105 unsigned long __vmalloc_end;
 106 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc_end);
 107 unsigned long __kernel_io_start;
 108 EXPORT_SYMBOL(__kernel_io_start);
 109 struct page *vmemmap;
 110 EXPORT_SYMBOL(vmemmap);
 111 unsigned long __pte_frag_nr;
 112 EXPORT_SYMBOL(__pte_frag_nr);
 113 unsigned long __pte_frag_size_shift;
 114 EXPORT_SYMBOL(__pte_frag_size_shift);
 115 unsigned long ioremap_bot;
 116 #else /* !CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */
 117 unsigned long ioremap_bot = IOREMAP_BASE;
 118 #endif
 119
 120 /**
 121  * __ioremap_at - Low level function to establish the page tables
 122  *                for an IO mapping
 123  */
 124 void __iomem * __ioremap_at(phys_addr_t pa, void *ea, unsigned long size,
 125                             unsigned long flags)
 126 {
 127         unsigned long i;
 128
 129         /* Make sure we have the base flags */
 130         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
 131                 flags |= pgprot_val(PAGE_KERNEL);
 132
 133         /* We don't support the 4K PFN hack with ioremap */
 134         if (flags & H_PAGE_4K_PFN)
 135                 return NULL;
 136
 137         WARN_ON(pa & ~PAGE_MASK);
 138         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 139         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 140
 141         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE)
 142                 if (map_kernel_page((unsigned long)ea+i, pa+i, flags))
 143                         return NULL;
 144
 145         return (void __iomem *)ea;
 146 }
 147
 148 /**
 149  * __iounmap_from - Low level function to tear down the page tables
 150  *                  for an IO mapping. This is used for mappings that
 151  *                  are manipulated manually, like partial unmapping of
 152  *                  PCI IOs or ISA space.
 153  */
 154 void __iounmap_at(void *ea, unsigned long size)
 155 {
 156         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 157         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 158
 159         unmap_kernel_range((unsigned long)ea, size);
 160 }
 161
 162 void __iomem * __ioremap_caller(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 163                                 unsigned long flags, void *caller)
 164 {
 165         phys_addr_t paligned;
 166         void __iomem *ret;
 167
 168         /*
 169          * Choose an address to map it to.
 170          * Once the imalloc system is running, we use it.
 171          * Before that, we map using addresses going
 172          * up from ioremap_bot.  imalloc will use
 173          * the addresses from ioremap_bot through
 174          * IMALLOC_END
 175          *
 176          */
 177         paligned = addr & PAGE_MASK;
 178         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - paligned;
 179
 180         if ((size == 0) || (paligned == 0))
 181                 return NULL;
 182
 183         if (slab_is_available()) {
 184                 struct vm_struct *area;
 185
 186                 area = __get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
 187                                             ioremap_bot, IOREMAP_END,
 188                                             caller);
 189                 if (area == NULL)
 190                         return NULL;
 191
 192                 area->phys_addr = paligned;
 193                 ret = __ioremap_at(paligned, area->addr, size, flags);
 194                 if (!ret)
 195                         vunmap(area->addr);
 196         } else {
 197                 ret = __ioremap_at(paligned, (void *)ioremap_bot, size, flags);
 198                 if (ret)
 199                         ioremap_bot += size;
 200         }
 201
 202         if (ret)
 203                 ret += addr & ~PAGE_MASK;
 204         return ret;
 205 }
 206
 207 void __iomem * __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 208                          unsigned long flags)
 209 {
 210         return __ioremap_caller(addr, size, flags, __builtin_return_address(0));
 211 }
 212
 213 void __iomem * ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 214 {
 215         unsigned long flags = pgprot_val(pgprot_noncached(__pgprot(0)));
 216         void *caller = __builtin_return_address(0);
 217
 218         if (ppc_md.ioremap)
 219                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 220         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 221 }
 222
 223 void __iomem * ioremap_wc(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 224 {
 225         unsigned long flags = pgprot_val(pgprot_noncached_wc(__pgprot(0)));
 226         void *caller = __builtin_return_address(0);
 227
 228         if (ppc_md.ioremap)
 229                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 230         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 231 }
 232
 233 void __iomem * ioremap_prot(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 234                              unsigned long flags)
 235 {
 236         void *caller = __builtin_return_address(0);
 237
 238         /* writeable implies dirty for kernel addresses */
 239         if (flags & _PAGE_WRITE)
 240                 flags |= _PAGE_DIRTY;
 241
 242         /* we don't want to let _PAGE_EXEC leak out */
 243         flags &= ~_PAGE_EXEC;
 244         /*
 245          * Force kernel mapping.
 246          */
 247 #if defined(CONFIG_PPC_BOOK3S_64)
 248         flags |= _PAGE_PRIVILEGED;
 249 #else
 250         flags &= ~_PAGE_USER;
 251 #endif
 252
 253
 254 #ifdef _PAGE_BAP_SR
 255         /* _PAGE_USER contains _PAGE_BAP_SR on BookE using the new PTE format
 256          * which means that we just cleared supervisor access... oops ;-) This
 257          * restores it
 258          */
 259         flags |= _PAGE_BAP_SR;
 260 #endif
 261
 262         if (ppc_md.ioremap)
 263                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 264         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 265 }
 266
 267
 268 /*
 269  * Unmap an IO region and remove it from imalloc'd list.
 270  * Access to IO memory should be serialized by driver.
 271  */
 272 void __iounmap(volatile void __iomem *token)
 273 {
 274         void *addr;
 275
 276         if (!slab_is_available())
 277                 return;
 278
 279         addr = (void *) ((unsigned long __force)
 280                          PCI_FIX_ADDR(token) & PAGE_MASK);
 281         if ((unsigned long)addr < ioremap_bot) {
 282                 printk(KERN_WARNING "Attempt to iounmap early bolted mapping"
 283                        " at 0x%p\n", addr);
 284                 return;
 285         }
 286         vunmap(addr);
 287 }
 288
 289 void iounmap(volatile void __iomem *token)
 290 {
 291         if (ppc_md.iounmap)
 292                 ppc_md.iounmap(token);
 293         else
 294                 __iounmap(token);
 295 }
 296
 297 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
 298 EXPORT_SYMBOL(ioremap_wc);
 299 EXPORT_SYMBOL(ioremap_prot);
 300 EXPORT_SYMBOL(__ioremap);
 301 EXPORT_SYMBOL(__ioremap_at);
 302 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 303 EXPORT_SYMBOL(__iounmap);
 304 EXPORT_SYMBOL(__iounmap_at);
 305
 306 #ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
 307 /* 4 level page table */
 308 struct page *pgd_page(pgd_t pgd)
 309 {
 310         if (pgd_huge(pgd))
 311                 return pte_page(pgd_pte(pgd));
 312         return virt_to_page(pgd_page_vaddr(pgd));
 313 }
 314 #endif
 315
 316 struct page *pud_page(pud_t pud)
 317 {
 318         if (pud_huge(pud))
 319                 return pte_page(pud_pte(pud));
 320         return virt_to_page(pud_page_vaddr(pud));
 321 }
 322
 323 /*
 324  * For hugepage we have pfn in the pmd, we use PTE_RPN_SHIFT bits for flags
 325  * For PTE page, we have a PTE_FRAG_SIZE (4K) aligned virtual address.
 326  */
 327 struct page *pmd_page(pmd_t pmd)
 328 {
 329         if (pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) || pmd_devmap(pmd))
 330                 return pte_page(pmd_pte(pmd));
 331         return virt_to_page(pmd_page_vaddr(pmd));
 332 }
 333
 334 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 335 static pte_t *get_from_cache(struct mm_struct *mm)
 336 {
 337         void *pte_frag, *ret;
 338
 339         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 340         ret = mm->context.pte_frag;
 341         if (ret) {
 342                 pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 343                 /*
 344                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 345                  */
 346                 if (((unsigned long)pte_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 347                         pte_frag = NULL;
 348                 mm->context.pte_frag = pte_frag;
 349         }
 350         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 351         return (pte_t *)ret;
 352 }
 353
 354 static pte_t *__alloc_for_cache(struct mm_struct *mm, int kernel)
 355 {
 356         void *ret = NULL;
 357         struct page *page;
 358
 359         if (!kernel) {
 360                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP | __GFP_ACCOUNT);
 361                 if (!page)
 362                         return NULL;
 363                 if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 364                         __free_page(page);
 365                         return NULL;
 366                 }
 367         } else {
 368                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP);
 369                 if (!page)
 370                         return NULL;
 371         }
 372
 373         ret = page_address(page);
 374         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 375         /*
 376          * If we find pgtable_page set, we return
 377          * the allocated page with single fragement
 378          * count.
 379          */
 380         if (likely(!mm->context.pte_frag)) {
 381                 set_page_count(page, PTE_FRAG_NR);
 382                 mm->context.pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 383         }
 384         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 385
 386         return (pte_t *)ret;
 387 }
 388
 389 pte_t *pte_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr, int kernel)
 390 {
 391         pte_t *pte;
 392
 393         pte = get_from_cache(mm);
 394         if (pte)
 395                 return pte;
 396
 397         return __alloc_for_cache(mm, kernel);
 398 }
 399 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
 400
 401 void pte_fragment_free(unsigned long *table, int kernel)
 402 {
 403         struct page *page = virt_to_page(table);
 404         if (put_page_testzero(page)) {
 405                 if (!kernel)
 406                         pgtable_page_dtor(page);
 407                 free_unref_page(page);
 408         }
 409 }
 410
 411 #ifdef CONFIG_SMP
 412 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 413 {
 414         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
 415
 416         BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 417         pgf |= shift;
 418         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
 419 }
 420
 421 void __tlb_remove_table(void *_table)
 422 {
 423         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 424         unsigned shift = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
 425
 426         if (!shift)
 427                 /* PTE page needs special handling */
 428                 pte_fragment_free(table, 0);
 429         else {
 430                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 431                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 432         }
 433 }
 434 #else
 435 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 436 {
 437         if (!shift) {
 438                 /* PTE page needs special handling */
 439                 pte_fragment_free(table, 0);
 440         } else {
 441                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 442                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 443         }
 444 }
 445 #endif
 446
 447 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 448 void __init mmu_partition_table_init(void)
 449 {
 450         unsigned long patb_size = 1UL << PATB_SIZE_SHIFT;
 451         unsigned long ptcr;
 452
 453         BUILD_BUG_ON_MSG((PATB_SIZE_SHIFT > 36), "Partition table size too large.");
 454         partition_tb = __va(memblock_alloc_base(patb_size, patb_size,
 455                                                 MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE));
 456
 457         /* Initialize the Partition Table with no entries */
 458         memset((void *)partition_tb, 0, patb_size);
 459
 460         /*
 461          * update partition table control register,
 462          * 64 K size.
 463          */
 464         ptcr = __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12);
 465         mtspr(SPRN_PTCR, ptcr);
 466         powernv_set_nmmu_ptcr(ptcr);
 467 }
 468
 469 void mmu_partition_table_set_entry(unsigned int lpid, unsigned long dw0,
 470                                    unsigned long dw1)
 471 {
 472         unsigned long old = be64_to_cpu(partition_tb[lpid].patb0);
 473
 474         partition_tb[lpid].patb0 = cpu_to_be64(dw0);
 475         partition_tb[lpid].patb1 = cpu_to_be64(dw1);
 476
 477         /*
 478          * Global flush of TLBs and partition table caches for this lpid.
 479          * The type of flush (hash or radix) depends on what the previous
 480          * use of this partition ID was, not the new use.
 481          */
 482         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 483         if (old & PATB_HR) {
 484                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,1) : :
 485                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 486                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 1);
 487         } else {
 488                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,0) : :
 489                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 490                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 0);
 491         }
 492         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 493 }
 494 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_partition_table_set_entry);
 495 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */
 496
 497 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 498 void mark_rodata_ro(void)
 499 {
 500         if (!mmu_has_feature(MMU_FTR_KERNEL_RO)) {
 501                 pr_warn("Warning: Unable to mark rodata read only on this CPU.\n");
 502                 return;
 503         }
 504
 505         if (radix_enabled())
 506                 radix__mark_rodata_ro();
 507         else
 508                 hash__mark_rodata_ro();
 509 }
 510
 511 void mark_initmem_nx(void)
 512 {
 513         if (radix_enabled())
 514                 radix__mark_initmem_nx();
 515         else
 516                 hash__mark_initmem_nx();
 517 }
 518 #endif