arch/riscv/include/asm/pgtable.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2012 Regents of the University of California
   4  */
   5
   6 #ifndef _ASM_RISCV_PGTABLE_H
   7 #define _ASM_RISCV_PGTABLE_H
   8
   9 #include <linux/mmzone.h>
  10 #include <linux/sizes.h>
  11
  12 #include <asm/pgtable-bits.h>
  13
  14 #ifndef __ASSEMBLY__
  15
  16 /* Page Upper Directory not used in RISC-V */
  17 #include <asm-generic/pgtable-nopud.h>
  18 #include <asm/page.h>
  19 #include <asm/tlbflush.h>
  20 #include <linux/mm_types.h>
  21
  22 #ifdef CONFIG_MMU
  23
  24 #define VMALLOC_SIZE     (KERN_VIRT_SIZE >> 1)
  25 #define VMALLOC_END      (PAGE_OFFSET - 1)
  26 #define VMALLOC_START    (PAGE_OFFSET - VMALLOC_SIZE)
  27
  28 #define BPF_JIT_REGION_SIZE     (SZ_128M)
  29 #define BPF_JIT_REGION_START    (PAGE_OFFSET - BPF_JIT_REGION_SIZE)
  30 #define BPF_JIT_REGION_END      (VMALLOC_END)
  31
  32 /*
  33  * Roughly size the vmemmap space to be large enough to fit enough
  34  * struct pages to map half the virtual address space. Then
  35  * position vmemmap directly below the VMALLOC region.
  36  */
  37 #define VMEMMAP_SHIFT \
  38         (CONFIG_VA_BITS - PAGE_SHIFT - 1 + STRUCT_PAGE_MAX_SHIFT)
  39 #define VMEMMAP_SIZE    BIT(VMEMMAP_SHIFT)
  40 #define VMEMMAP_END     (VMALLOC_START - 1)
  41 #define VMEMMAP_START   (VMALLOC_START - VMEMMAP_SIZE)
  42
  43 /*
  44  * Define vmemmap for pfn_to_page & page_to_pfn calls. Needed if kernel
  45  * is configured with CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP enabled.
  46  */
  47 #define vmemmap         ((struct page *)VMEMMAP_START)
  48
  49 #define PCI_IO_SIZE      SZ_16M
  50 #define PCI_IO_END       VMEMMAP_START
  51 #define PCI_IO_START     (PCI_IO_END - PCI_IO_SIZE)
  52
  53 #define FIXADDR_TOP      PCI_IO_START
  54 #ifdef CONFIG_64BIT
  55 #define FIXADDR_SIZE     PMD_SIZE
  56 #else
  57 #define FIXADDR_SIZE     PGDIR_SIZE
  58 #endif
  59 #define FIXADDR_START    (FIXADDR_TOP - FIXADDR_SIZE)
  60
  61 #endif
  62
  63 #ifdef CONFIG_64BIT
  64 #include <asm/pgtable-64.h>
  65 #else
  66 #include <asm/pgtable-32.h>
  67 #endif /* CONFIG_64BIT */
  68
  69 #ifdef CONFIG_MMU
  70 /* Number of entries in the page global directory */
  71 #define PTRS_PER_PGD    (PAGE_SIZE / sizeof(pgd_t))
  72 /* Number of entries in the page table */
  73 #define PTRS_PER_PTE    (PAGE_SIZE / sizeof(pte_t))
  74
  75 /* Number of PGD entries that a user-mode program can use */
  76 #define USER_PTRS_PER_PGD   (TASK_SIZE / PGDIR_SIZE)
  77
  78 /* Page protection bits */
  79 #define _PAGE_BASE      (_PAGE_PRESENT | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_USER)
  80
  81 #define PAGE_NONE               __pgprot(_PAGE_PROT_NONE)
  82 #define PAGE_READ               __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_READ)
  83 #define PAGE_WRITE              __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_READ | _PAGE_WRITE)
  84 #define PAGE_EXEC               __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_EXEC)
  85 #define PAGE_READ_EXEC          __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_READ | _PAGE_EXEC)
  86 #define PAGE_WRITE_EXEC         __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_READ |      \
  87                                          _PAGE_EXEC | _PAGE_WRITE)
  88
  89 #define PAGE_COPY               PAGE_READ
  90 #define PAGE_COPY_EXEC          PAGE_EXEC
  91 #define PAGE_COPY_READ_EXEC     PAGE_READ_EXEC
  92 #define PAGE_SHARED             PAGE_WRITE
  93 #define PAGE_SHARED_EXEC        PAGE_WRITE_EXEC
  94
  95 #define _PAGE_KERNEL            (_PAGE_READ \
  96                                 | _PAGE_WRITE \
  97                                 | _PAGE_PRESENT \
  98                                 | _PAGE_ACCESSED \
  99                                 | _PAGE_DIRTY)
 100
 101 #define PAGE_KERNEL             __pgprot(_PAGE_KERNEL)
 102 #define PAGE_KERNEL_READ        __pgprot(_PAGE_KERNEL & ~_PAGE_WRITE)
 103 #define PAGE_KERNEL_EXEC        __pgprot(_PAGE_KERNEL | _PAGE_EXEC)
 104 #define PAGE_KERNEL_READ_EXEC   __pgprot((_PAGE_KERNEL & ~_PAGE_WRITE) \
 105                                          | _PAGE_EXEC)
 106
 107 #define PAGE_TABLE              __pgprot(_PAGE_TABLE)
 108
 109 /*
 110  * The RISC-V ISA doesn't yet specify how to query or modify PMAs, so we can't
 111  * change the properties of memory regions.
 112  */
 113 #define _PAGE_IOREMAP _PAGE_KERNEL
 114
 115 extern pgd_t swapper_pg_dir[];
 116
 117 /* MAP_PRIVATE permissions: xwr (copy-on-write) */
 118 #define __P000  PAGE_NONE
 119 #define __P001  PAGE_READ
 120 #define __P010  PAGE_COPY
 121 #define __P011  PAGE_COPY
 122 #define __P100  PAGE_EXEC
 123 #define __P101  PAGE_READ_EXEC
 124 #define __P110  PAGE_COPY_EXEC
 125 #define __P111  PAGE_COPY_READ_EXEC
 126
 127 /* MAP_SHARED permissions: xwr */
 128 #define __S000  PAGE_NONE
 129 #define __S001  PAGE_READ
 130 #define __S010  PAGE_SHARED
 131 #define __S011  PAGE_SHARED
 132 #define __S100  PAGE_EXEC
 133 #define __S101  PAGE_READ_EXEC
 134 #define __S110  PAGE_SHARED_EXEC
 135 #define __S111  PAGE_SHARED_EXEC
 136
 137 static inline int pmd_present(pmd_t pmd)
 138 {
 139         return (pmd_val(pmd) & (_PAGE_PRESENT | _PAGE_PROT_NONE));
 140 }
 141
 142 static inline int pmd_none(pmd_t pmd)
 143 {
 144         return (pmd_val(pmd) == 0);
 145 }
 146
 147 static inline int pmd_bad(pmd_t pmd)
 148 {
 149         return !pmd_present(pmd);
 150 }
 151
 152 #define pmd_leaf        pmd_leaf
 153 static inline int pmd_leaf(pmd_t pmd)
 154 {
 155         return pmd_present(pmd) &&
 156                (pmd_val(pmd) & (_PAGE_READ | _PAGE_WRITE | _PAGE_EXEC));
 157 }
 158
 159 static inline void set_pmd(pmd_t *pmdp, pmd_t pmd)
 160 {
 161         *pmdp = pmd;
 162 }
 163
 164 static inline void pmd_clear(pmd_t *pmdp)
 165 {
 166         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
 167 }
 168
 169 static inline pgd_t pfn_pgd(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
 170 {
 171         return __pgd((pfn << _PAGE_PFN_SHIFT) | pgprot_val(prot));
 172 }
 173
 174 static inline unsigned long _pgd_pfn(pgd_t pgd)
 175 {
 176         return pgd_val(pgd) >> _PAGE_PFN_SHIFT;
 177 }
 178
 179 static inline struct page *pmd_page(pmd_t pmd)
 180 {
 181         return pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> _PAGE_PFN_SHIFT);
 182 }
 183
 184 static inline unsigned long pmd_page_vaddr(pmd_t pmd)
 185 {
 186         return (unsigned long)pfn_to_virt(pmd_val(pmd) >> _PAGE_PFN_SHIFT);
 187 }
 188
 189 static inline pte_t pmd_pte(pmd_t pmd)
 190 {
 191         return __pte(pmd_val(pmd));
 192 }
 193
 194 /* Yields the page frame number (PFN) of a page table entry */
 195 static inline unsigned long pte_pfn(pte_t pte)
 196 {
 197         return (pte_val(pte) >> _PAGE_PFN_SHIFT);
 198 }
 199
 200 #define pte_page(x)     pfn_to_page(pte_pfn(x))
 201
 202 /* Constructs a page table entry */
 203 static inline pte_t pfn_pte(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
 204 {
 205         return __pte((pfn << _PAGE_PFN_SHIFT) | pgprot_val(prot));
 206 }
 207
 208 #define mk_pte(page, prot)       pfn_pte(page_to_pfn(page), prot)
 209
 210 static inline int pte_present(pte_t pte)
 211 {
 212         return (pte_val(pte) & (_PAGE_PRESENT | _PAGE_PROT_NONE));
 213 }
 214
 215 static inline int pte_none(pte_t pte)
 216 {
 217         return (pte_val(pte) == 0);
 218 }
 219
 220 static inline int pte_write(pte_t pte)
 221 {
 222         return pte_val(pte) & _PAGE_WRITE;
 223 }
 224
 225 static inline int pte_exec(pte_t pte)
 226 {
 227         return pte_val(pte) & _PAGE_EXEC;
 228 }
 229
 230 static inline int pte_huge(pte_t pte)
 231 {
 232         return pte_present(pte)
 233                 && (pte_val(pte) & (_PAGE_READ | _PAGE_WRITE | _PAGE_EXEC));
 234 }
 235
 236 static inline int pte_dirty(pte_t pte)
 237 {
 238         return pte_val(pte) & _PAGE_DIRTY;
 239 }
 240
 241 static inline int pte_young(pte_t pte)
 242 {
 243         return pte_val(pte) & _PAGE_ACCESSED;
 244 }
 245
 246 static inline int pte_special(pte_t pte)
 247 {
 248         return pte_val(pte) & _PAGE_SPECIAL;
 249 }
 250
 251 /* static inline pte_t pte_rdprotect(pte_t pte) */
 252
 253 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)
 254 {
 255         return __pte(pte_val(pte) & ~(_PAGE_WRITE));
 256 }
 257
 258 /* static inline pte_t pte_mkread(pte_t pte) */
 259
 260 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)
 261 {
 262         return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_WRITE);
 263 }
 264
 265 /* static inline pte_t pte_mkexec(pte_t pte) */
 266
 267 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)
 268 {
 269         return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_DIRTY);
 270 }
 271
 272 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)
 273 {
 274         return __pte(pte_val(pte) & ~(_PAGE_DIRTY));
 275 }
 276
 277 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)
 278 {
 279         return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_ACCESSED);
 280 }
 281
 282 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)
 283 {
 284         return __pte(pte_val(pte) & ~(_PAGE_ACCESSED));
 285 }
 286
 287 static inline pte_t pte_mkspecial(pte_t pte)
 288 {
 289         return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_SPECIAL);
 290 }
 291
 292 static inline pte_t pte_mkhuge(pte_t pte)
 293 {
 294         return pte;
 295 }
 296
 297 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
 298 /*
 299  * See the comment in include/asm-generic/pgtable.h
 300  */
 301 static inline int pte_protnone(pte_t pte)
 302 {
 303         return (pte_val(pte) & (_PAGE_PRESENT | _PAGE_PROT_NONE)) == _PAGE_PROT_NONE;
 304 }
 305
 306 static inline int pmd_protnone(pmd_t pmd)
 307 {
 308         return pte_protnone(pmd_pte(pmd));
 309 }
 310 #endif
 311
 312 /* Modify page protection bits */
 313 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
 314 {
 315         return __pte((pte_val(pte) & _PAGE_CHG_MASK) | pgprot_val(newprot));
 316 }
 317
 318 #define pgd_ERROR(e) \
 319         pr_err("%s:%d: bad pgd " PTE_FMT ".\n", __FILE__, __LINE__, pgd_val(e))
 320
 321
 322 /* Commit new configuration to MMU hardware */
 323 static inline void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma,
 324         unsigned long address, pte_t *ptep)
 325 {
 326         /*
 327          * The kernel assumes that TLBs don't cache invalid entries, but
 328          * in RISC-V, SFENCE.VMA specifies an ordering constraint, not a
 329          * cache flush; it is necessary even after writing invalid entries.
 330          * Relying on flush_tlb_fix_spurious_fault would suffice, but
 331          * the extra traps reduce performance.  So, eagerly SFENCE.VMA.
 332          */
 333         local_flush_tlb_page(address);
 334 }
 335
 336 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
 337 static inline int pte_same(pte_t pte_a, pte_t pte_b)
 338 {
 339         return pte_val(pte_a) == pte_val(pte_b);
 340 }
 341
 342 /*
 343  * Certain architectures need to do special things when PTEs within
 344  * a page table are directly modified.  Thus, the following hook is
 345  * made available.
 346  */
 347 static inline void set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
 348 {
 349         *ptep = pteval;
 350 }
 351
 352 void flush_icache_pte(pte_t pte);
 353
 354 static inline void set_pte_at(struct mm_struct *mm,
 355         unsigned long addr, pte_t *ptep, pte_t pteval)
 356 {
 357         if (pte_present(pteval) && pte_exec(pteval))
 358                 flush_icache_pte(pteval);
 359
 360         set_pte(ptep, pteval);
 361 }
 362
 363 static inline void pte_clear(struct mm_struct *mm,
 364         unsigned long addr, pte_t *ptep)
 365 {
 366         set_pte_at(mm, addr, ptep, __pte(0));
 367 }
 368
 369 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
 370 static inline int ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
 371                                         unsigned long address, pte_t *ptep,
 372                                         pte_t entry, int dirty)
 373 {
 374         if (!pte_same(*ptep, entry))
 375                 set_pte_at(vma->vm_mm, address, ptep, entry);
 376         /*
 377          * update_mmu_cache will unconditionally execute, handling both
 378          * the case that the PTE changed and the spurious fault case.
 379          */
 380         return true;
 381 }
 382
 383 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
 384 static inline pte_t ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm,
 385                                        unsigned long address, pte_t *ptep)
 386 {
 387         return __pte(atomic_long_xchg((atomic_long_t *)ptep, 0));
 388 }
 389
 390 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
 391 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
 392                                             unsigned long address,
 393                                             pte_t *ptep)
 394 {
 395         if (!pte_young(*ptep))
 396                 return 0;
 397         return test_and_clear_bit(_PAGE_ACCESSED_OFFSET, &pte_val(*ptep));
 398 }
 399
 400 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
 401 static inline void ptep_set_wrprotect(struct mm_struct *mm,
 402                                       unsigned long address, pte_t *ptep)
 403 {
 404         atomic_long_and(~(unsigned long)_PAGE_WRITE, (atomic_long_t *)ptep);
 405 }
 406
 407 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
 408 static inline int ptep_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
 409                                          unsigned long address, pte_t *ptep)
 410 {
 411         /*
 412          * This comment is borrowed from x86, but applies equally to RISC-V:
 413          *
 414          * Clearing the accessed bit without a TLB flush
 415          * doesn't cause data corruption. [ It could cause incorrect
 416          * page aging and the (mistaken) reclaim of hot pages, but the
 417          * chance of that should be relatively low. ]
 418          *
 419          * So as a performance optimization don't flush the TLB when
 420          * clearing the accessed bit, it will eventually be flushed by
 421          * a context switch or a VM operation anyway. [ In the rare
 422          * event of it not getting flushed for a long time the delay
 423          * shouldn't really matter because there's no real memory
 424          * pressure for swapout to react to. ]
 425          */
 426         return ptep_test_and_clear_young(vma, address, ptep);
 427 }
 428
 429 /*
 430  * Encode and decode a swap entry
 431  *
 432  * Format of swap PTE:
 433  *      bit            0:       _PAGE_PRESENT (zero)
 434  *      bit            1:       _PAGE_PROT_NONE (zero)
 435  *      bits      2 to 6:       swap type
 436  *      bits 7 to XLEN-1:       swap offset
 437  */
 438 #define __SWP_TYPE_SHIFT        2
 439 #define __SWP_TYPE_BITS         5
 440 #define __SWP_TYPE_MASK         ((1UL << __SWP_TYPE_BITS) - 1)
 441 #define __SWP_OFFSET_SHIFT      (__SWP_TYPE_BITS + __SWP_TYPE_SHIFT)
 442
 443 #define MAX_SWAPFILES_CHECK()   \
 444         BUILD_BUG_ON(MAX_SWAPFILES_SHIFT > __SWP_TYPE_BITS)
 445
 446 #define __swp_type(x)   (((x).val >> __SWP_TYPE_SHIFT) & __SWP_TYPE_MASK)
 447 #define __swp_offset(x) ((x).val >> __SWP_OFFSET_SHIFT)
 448 #define __swp_entry(type, offset) ((swp_entry_t) \
 449         { ((type) << __SWP_TYPE_SHIFT) | ((offset) << __SWP_OFFSET_SHIFT) })
 450
 451 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
 452 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val })
 453
 454 /*
 455  * In the RV64 Linux scheme, we give the user half of the virtual-address space
 456  * and give the kernel the other (upper) half.
 457  */
 458 #ifdef CONFIG_64BIT
 459 #define KERN_VIRT_START (-(BIT(CONFIG_VA_BITS)) + TASK_SIZE)
 460 #else
 461 #define KERN_VIRT_START FIXADDR_START
 462 #endif
 463
 464 /*
 465  * Task size is 0x4000000000 for RV64 or 0x9fc00000 for RV32.
 466  * Note that PGDIR_SIZE must evenly divide TASK_SIZE.
 467  */
 468 #ifdef CONFIG_64BIT
 469 #define TASK_SIZE (PGDIR_SIZE * PTRS_PER_PGD / 2)
 470 #else
 471 #define TASK_SIZE FIXADDR_START
 472 #endif
 473
 474 #else /* CONFIG_MMU */
 475
 476 #define PAGE_SHARED             __pgprot(0)
 477 #define PAGE_KERNEL             __pgprot(0)
 478 #define swapper_pg_dir          NULL
 479 #define TASK_SIZE               0xffffffffUL
 480 #define VMALLOC_START           0
 481 #define VMALLOC_END             TASK_SIZE
 482
 483 #endif /* !CONFIG_MMU */
 484
 485 #define kern_addr_valid(addr)   (1) /* FIXME */
 486
 487 extern void *dtb_early_va;
 488 extern uintptr_t dtb_early_pa;
 489 void setup_bootmem(void);
 490 void paging_init(void);
 491 void misc_mem_init(void);
 492
 493 #define FIRST_USER_ADDRESS  0
 494
 495 /*
 496  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero,
 497  * used for zero-mapped memory areas, etc.
 498  */
 499 extern unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long)];
 500 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
 501
 502 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
 503
 504 #endif /* _ASM_RISCV_PGTABLE_H */