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_dcache_range(start, start + size);
 124
 125         return __add_pages(nid, start_pfn, nr_pages, restrictions);
 126 }
 127
 128 void __ref arch_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size,
 129                              struct vmem_altmap *altmap)
 130 {
 131         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 132         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 133         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn) + vmem_altmap_offset(altmap);
 134         int ret;
 135
 136         __remove_pages(page_zone(page), start_pfn, nr_pages, altmap);
 137
 138         /* Remove htab bolted mappings for this section of memory */
 139         start = (unsigned long)__va(start);
 140         flush_dcache_range(start, start + size);
 141         ret = remove_section_mapping(start, start + size);
 142         WARN_ON_ONCE(ret);
 143
 144         /* Ensure all vmalloc mappings are flushed in case they also
 145          * hit that section of memory
 146          */
 147         vm_unmap_aliases();
 148
 149         if (resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size()) == -ENOSPC)
 150                 pr_warn("Hash collision while resizing HPT\n");
 151 }
 152 #endif
 153
 154 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 155 void __init mem_topology_setup(void)
 156 {
 157         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
 158         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
 159 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 160         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 161 #endif
 162
 163         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
 164          * memblock_regions
 165          */
 166         memblock_set_node(0, PHYS_ADDR_MAX, &memblock.memory, 0);
 167 }
 168
 169 void __init initmem_init(void)
 170 {
 171         /* XXX need to clip this if using highmem? */
 172         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
 173         sparse_init();
 174 }
 175
 176 /* mark pages that don't exist as nosave */
 177 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 178 {
 179         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
 180
 181         for_each_memblock(memory, reg) {
 182                 if (prev &&
 183                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
 184                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
 185                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 186                 prev = reg;
 187         }
 188         return 0;
 189 }
 190 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
 191 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 192 {
 193         return 0;
 194 }
 195 #endif
 196
 197 /*
 198  * Zones usage:
 199  *
 200  * We setup ZONE_DMA to be 31-bits on all platforms and ZONE_NORMAL to be
 201  * everything else. GFP_DMA32 page allocations automatically fall back to
 202  * ZONE_DMA.
 203  *
 204  * By using 31-bit unconditionally, we can exploit ARCH_ZONE_DMA_BITS to
 205  * inform the generic DMA mapping code.  32-bit only devices (if not handled
 206  * by an IOMMU anyway) will take a first dip into ZONE_NORMAL and get
 207  * otherwise served by ZONE_DMA.
 208  */
 209 static unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 210
 211 /*
 212  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
 213  */
 214 void __init paging_init(void)
 215 {
 216         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
 217         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
 218
 219 #ifdef CONFIG_PPC32
 220         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
 221         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
 222
 223         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
 224                 map_kernel_page(v, 0, __pgprot(0)); /* XXX gross */
 225 #endif
 226
 227 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 228         map_kernel_page(PKMAP_BASE, 0, __pgprot(0));    /* XXX gross */
 229         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
 230
 231         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
 232         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
 233 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 234
 235         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
 236                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
 237         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
 238                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
 239
 240 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 241         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = min(max_low_pfn,
 242                                       1UL << (ARCH_ZONE_DMA_BITS - PAGE_SHIFT));
 243 #endif
 244         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
 245 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 246         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = max_pfn;
 247 #endif
 248
 249         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 250
 251         mark_nonram_nosave();
 252 }
 253
 254 void __init mem_init(void)
 255 {
 256         /*
 257          * book3s is limited to 16 page sizes due to encoding this in
 258          * a 4-bit field for slices.
 259          */
 260         BUILD_BUG_ON(MMU_PAGE_COUNT > 16);
 261
 262 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 263         swiotlb_init(0);
 264 #endif
 265
 266         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
 267         set_max_mapnr(max_pfn);
 268         memblock_free_all();
 269
 270 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 271         {
 272                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
 273
 274                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 275                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
 276                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 277                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 278                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
 279                                 free_highmem_page(page);
 280                 }
 281         }
 282 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 283
 284 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
 285         /*
 286          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
 287          * functions.... do it here for the non-smp case.
 288          */
 289         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
 290                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
 291 #endif
 292
 293         mem_init_print_info(NULL);
 294 #ifdef CONFIG_PPC32
 295         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
 296 #ifdef CONFIG_KASAN
 297         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : kasan shadow mem\n",
 298                 KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 299 #endif
 300         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
 301 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 302         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
 303                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
 304 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 305 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 306         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
 307                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
 308 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
 309         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
 310                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
 311         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
 312                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
 313 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 314 }
 315
 316 void free_initmem(void)
 317 {
 318         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
 319         mark_initmem_nx();
 320         init_mem_is_free = true;
 321         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
 322 }
 323
 324 /*
 325  * This is called when a page has been modified by the kernel.
 326  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
 327  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
 328  */
 329 void flush_dcache_page(struct page *page)
 330 {
 331         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 332                 return;
 333         /* avoid an atomic op if possible */
 334         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
 335                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 336 }
 337 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
 338
 339 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
 340 {
 341 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 342         if (PageCompound(page)) {
 343                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
 344                 return;
 345         }
 346 #endif
 347 #if defined(CONFIG_PPC_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
 348         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
 349         __flush_dcache_icache(page_address(page));
 350 #else
 351         if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) || sizeof(phys_addr_t) > sizeof(void *)) {
 352                 void *start = kmap_atomic(page);
 353                 __flush_dcache_icache(start);
 354                 kunmap_atomic(start);
 355         } else {
 356                 __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
 357         }
 358 #endif
 359 }
 360 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
 361
 362 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
 363 {
 364         clear_page(page);
 365
 366         /*
 367          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
 368          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
 369          * - Anton
 370          */
 371         flush_dcache_page(pg);
 372 }
 373 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
 374
 375 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
 376                     struct page *pg)
 377 {
 378         copy_page(vto, vfrom);
 379
 380         /*
 381          * We should be able to use the following optimisation, however
 382          * there are two problems.
 383          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
 384          * were not marked executable.
 385          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
 386          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
 387          * not marked executable.
 388          * - Anton
 389          */
 390 #if 0
 391         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
 392                 return;
 393 #endif
 394
 395         flush_dcache_page(pg);
 396 }
 397
 398 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
 399                              unsigned long addr, int len)
 400 {
 401         unsigned long maddr;
 402
 403         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
 404         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
 405         kunmap(page);
 406 }
 407 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
 408
 409 /*
 410  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 411  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
 412  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 413  * the updated linux PTE.
 414  *
 415  * This must always be called with the pte lock held.
 416  */
 417 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 418                       pte_t *ptep)
 419 {
 420 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 421         /*
 422          * We don't need to worry about _PAGE_PRESENT here because we are
 423          * called with either mm->page_table_lock held or ptl lock held
 424          */
 425         unsigned long trap;
 426         bool is_exec;
 427
 428         if (radix_enabled()) {
 429                 prefetch((void *)address);
 430                 return;
 431         }
 432
 433         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
 434         if (!pte_young(*ptep) || address >= TASK_SIZE)
 435                 return;
 436
 437         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
 438          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
 439          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
 440          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
 441          *
 442          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
 443          */
 444
 445         trap = current->thread.regs ? TRAP(current->thread.regs) : 0UL;
 446         switch (trap) {
 447         case 0x300:
 448                 is_exec = false;
 449                 break;
 450         case 0x400:
 451                 is_exec = true;
 452                 break;
 453         default:
 454                 return;
 455         }
 456
 457         hash_preload(vma->vm_mm, address, is_exec, trap);
 458 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
 459 #if (defined(CONFIG_PPC_BOOK3E_64) || defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E)) \
 460         && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
 461         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 462                 book3e_hugetlb_preload(vma, address, *ptep);
 463 #endif
 464 }
 465
 466 /*
 467  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
 468  * (eg kdump).
 469  */
 470 static int __init add_system_ram_resources(void)
 471 {
 472         struct memblock_region *reg;
 473
 474         for_each_memblock(memory, reg) {
 475                 struct resource *res;
 476                 unsigned long base = reg->base;
 477                 unsigned long size = reg->size;
 478
 479                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
 480                 WARN_ON(!res);
 481
 482                 if (res) {
 483                         res->name = "System RAM";
 484                         res->start = base;
 485                         res->end = base + size - 1;
 486                         res->flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
 487                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
 488                 }
 489         }
 490
 491         return 0;
 492 }
 493 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
 494
 495 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 496 /*
 497  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
 498  * is valid. The argument is a physical page number.
 499  *
 500  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
 501  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 502  */
 503 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
 504 {
 505         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
 506                 return 1;
 507         if (iomem_is_exclusive(PFN_PHYS(pfn)))
 508                 return 0;
 509         if (!page_is_ram(pfn))
 510                 return 1;
 511         return 0;
 512 }
 513 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
 514
 515 /*
 516  * This is defined in kernel/resource.c but only powerpc needs to export it, for
 517  * the EHEA driver. Drop this when drivers/net/ethernet/ibm/ehea is removed.
 518  */
 519 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);