arch/powerpc/mm/pgtable.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * This file contains common routines for dealing with free of page tables
   4  * Along with common page table handling code
   5  *
   6  *  Derived from arch/powerpc/mm/tlb_64.c:
   7  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   8  *
   9  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
  10  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
  11  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  12  *
  13  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  14  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  15  *
  16  *  Dave Engebretsen <engebret@us.ibm.com>
  17  *      Rework for PPC64 port.
  18  */
  19
  20 #include <linux/kernel.h>
  21 #include <linux/gfp.h>
  22 #include <linux/mm.h>
  23 #include <linux/percpu.h>
  24 #include <linux/hardirq.h>
  25 #include <linux/hugetlb.h>
  26 #include <asm/tlbflush.h>
  27 #include <asm/tlb.h>
  28 #include <asm/hugetlb.h>
  29
  30 static inline int is_exec_fault(void)
  31 {
  32         return current->thread.regs && TRAP(current->thread.regs) == 0x400;
  33 }
  34
  35 /* We only try to do i/d cache coherency on stuff that looks like
  36  * reasonably "normal" PTEs. We currently require a PTE to be present
  37  * and we avoid _PAGE_SPECIAL and cache inhibited pte. We also only do that
  38  * on userspace PTEs
  39  */
  40 static inline int pte_looks_normal(pte_t pte)
  41 {
  42
  43         if (pte_present(pte) && !pte_special(pte)) {
  44                 if (pte_ci(pte))
  45                         return 0;
  46                 if (pte_user(pte))
  47                         return 1;
  48         }
  49         return 0;
  50 }
  51
  52 static struct page *maybe_pte_to_page(pte_t pte)
  53 {
  54         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
  55         struct page *page;
  56
  57         if (unlikely(!pfn_valid(pfn)))
  58                 return NULL;
  59         page = pfn_to_page(pfn);
  60         if (PageReserved(page))
  61                 return NULL;
  62         return page;
  63 }
  64
  65 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
  66
  67 /* Server-style MMU handles coherency when hashing if HW exec permission
  68  * is supposed per page (currently 64-bit only). If not, then, we always
  69  * flush the cache for valid PTEs in set_pte. Embedded CPU without HW exec
  70  * support falls into the same category.
  71  */
  72
  73 static pte_t set_pte_filter_hash(pte_t pte)
  74 {
  75         if (radix_enabled())
  76                 return pte;
  77
  78         pte = __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS);
  79         if (pte_looks_normal(pte) && !(cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE) ||
  80                                        cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE))) {
  81                 struct page *pg = maybe_pte_to_page(pte);
  82                 if (!pg)
  83                         return pte;
  84                 if (!test_bit(PG_arch_1, &pg->flags)) {
  85                         flush_dcache_icache_page(pg);
  86                         set_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
  87                 }
  88         }
  89         return pte;
  90 }
  91
  92 #else /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
  93
  94 static pte_t set_pte_filter_hash(pte_t pte) { return pte; }
  95
  96 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
  97
  98 /* Embedded type MMU with HW exec support. This is a bit more complicated
  99  * as we don't have two bits to spare for _PAGE_EXEC and _PAGE_HWEXEC so
 100  * instead we "filter out" the exec permission for non clean pages.
 101  */
 102 static inline pte_t set_pte_filter(pte_t pte)
 103 {
 104         struct page *pg;
 105
 106         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_HPTE_TABLE))
 107                 return set_pte_filter_hash(pte);
 108
 109         /* No exec permission in the first place, move on */
 110         if (!pte_exec(pte) || !pte_looks_normal(pte))
 111                 return pte;
 112
 113         /* If you set _PAGE_EXEC on weird pages you're on your own */
 114         pg = maybe_pte_to_page(pte);
 115         if (unlikely(!pg))
 116                 return pte;
 117
 118         /* If the page clean, we move on */
 119         if (test_bit(PG_arch_1, &pg->flags))
 120                 return pte;
 121
 122         /* If it's an exec fault, we flush the cache and make it clean */
 123         if (is_exec_fault()) {
 124                 flush_dcache_icache_page(pg);
 125                 set_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
 126                 return pte;
 127         }
 128
 129         /* Else, we filter out _PAGE_EXEC */
 130         return pte_exprotect(pte);
 131 }
 132
 133 static pte_t set_access_flags_filter(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma,
 134                                      int dirty)
 135 {
 136         struct page *pg;
 137
 138         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_HPTE_TABLE))
 139                 return pte;
 140
 141         /* So here, we only care about exec faults, as we use them
 142          * to recover lost _PAGE_EXEC and perform I$/D$ coherency
 143          * if necessary. Also if _PAGE_EXEC is already set, same deal,
 144          * we just bail out
 145          */
 146         if (dirty || pte_exec(pte) || !is_exec_fault())
 147                 return pte;
 148
 149 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 150         /* So this is an exec fault, _PAGE_EXEC is not set. If it was
 151          * an error we would have bailed out earlier in do_page_fault()
 152          * but let's make sure of it
 153          */
 154         if (WARN_ON(!(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
 155                 return pte;
 156 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 157
 158         /* If you set _PAGE_EXEC on weird pages you're on your own */
 159         pg = maybe_pte_to_page(pte);
 160         if (unlikely(!pg))
 161                 goto bail;
 162
 163         /* If the page is already clean, we move on */
 164         if (test_bit(PG_arch_1, &pg->flags))
 165                 goto bail;
 166
 167         /* Clean the page and set PG_arch_1 */
 168         flush_dcache_icache_page(pg);
 169         set_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
 170
 171  bail:
 172         return pte_mkexec(pte);
 173 }
 174
 175 /*
 176  * set_pte stores a linux PTE into the linux page table.
 177  */
 178 void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep,
 179                 pte_t pte)
 180 {
 181         /*
 182          * Make sure hardware valid bit is not set. We don't do
 183          * tlb flush for this update.
 184          */
 185         VM_WARN_ON(pte_hw_valid(*ptep) && !pte_protnone(*ptep));
 186
 187         /* Note: mm->context.id might not yet have been assigned as
 188          * this context might not have been activated yet when this
 189          * is called.
 190          */
 191         pte = set_pte_filter(pte);
 192
 193         /* Perform the setting of the PTE */
 194         __set_pte_at(mm, addr, ptep, pte, 0);
 195 }
 196
 197 /*
 198  * This is called when relaxing access to a PTE. It's also called in the page
 199  * fault path when we don't hit any of the major fault cases, ie, a minor
 200  * update of _PAGE_ACCESSED, _PAGE_DIRTY, etc... The generic code will have
 201  * handled those two for us, we additionally deal with missing execute
 202  * permission here on some processors
 203  */
 204 int ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 205                           pte_t *ptep, pte_t entry, int dirty)
 206 {
 207         int changed;
 208         entry = set_access_flags_filter(entry, vma, dirty);
 209         changed = !pte_same(*(ptep), entry);
 210         if (changed) {
 211                 assert_pte_locked(vma->vm_mm, address);
 212                 __ptep_set_access_flags(vma, ptep, entry,
 213                                         address, mmu_virtual_psize);
 214         }
 215         return changed;
 216 }
 217
 218 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 219 int huge_ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
 220                                unsigned long addr, pte_t *ptep,
 221                                pte_t pte, int dirty)
 222 {
 223 #ifdef HUGETLB_NEED_PRELOAD
 224         /*
 225          * The "return 1" forces a call of update_mmu_cache, which will write a
 226          * TLB entry.  Without this, platforms that don't do a write of the TLB
 227          * entry in the TLB miss handler asm will fault ad infinitum.
 228          */
 229         ptep_set_access_flags(vma, addr, ptep, pte, dirty);
 230         return 1;
 231 #else
 232         int changed, psize;
 233
 234         pte = set_access_flags_filter(pte, vma, dirty);
 235         changed = !pte_same(*(ptep), pte);
 236         if (changed) {
 237
 238 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 239                 struct hstate *h = hstate_vma(vma);
 240
 241                 psize = hstate_get_psize(h);
 242 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 243                 assert_spin_locked(huge_pte_lockptr(h, vma->vm_mm, ptep));
 244 #endif
 245
 246 #else
 247                 /*
 248                  * Not used on non book3s64 platforms.
 249                  * 8xx compares it with mmu_virtual_psize to
 250                  * know if it is a huge page or not.
 251                  */
 252                 psize = MMU_PAGE_COUNT;
 253 #endif
 254                 __ptep_set_access_flags(vma, ptep, pte, addr, psize);
 255         }
 256         return changed;
 257 #endif
 258 }
 259
 260 #if defined(CONFIG_PPC_8xx)
 261 void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep, pte_t pte)
 262 {
 263         pmd_t *pmd = pmd_off(mm, addr);
 264         pte_basic_t val;
 265         pte_basic_t *entry = &ptep->pte;
 266         int num, i;
 267
 268         /*
 269          * Make sure hardware valid bit is not set. We don't do
 270          * tlb flush for this update.
 271          */
 272         VM_WARN_ON(pte_hw_valid(*ptep) && !pte_protnone(*ptep));
 273
 274         pte = set_pte_filter(pte);
 275
 276         val = pte_val(pte);
 277
 278         num = number_of_cells_per_pte(pmd, val, 1);
 279
 280         for (i = 0; i < num; i++, entry++, val += SZ_4K)
 281                 *entry = val;
 282 }
 283 #endif
 284 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 285
 286 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 287 void assert_pte_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 288 {
 289         pgd_t *pgd;
 290         p4d_t *p4d;
 291         pud_t *pud;
 292         pmd_t *pmd;
 293
 294         if (mm == &init_mm)
 295                 return;
 296         pgd = mm->pgd + pgd_index(addr);
 297         BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 298         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 299         BUG_ON(p4d_none(*p4d));
 300         pud = pud_offset(p4d, addr);
 301         BUG_ON(pud_none(*pud));
 302         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 303         /*
 304          * khugepaged to collapse normal pages to hugepage, first set
 305          * pmd to none to force page fault/gup to take mmap_lock. After
 306          * pmd is set to none, we do a pte_clear which does this assertion
 307          * so if we find pmd none, return.
 308          */
 309         if (pmd_none(*pmd))
 310                 return;
 311         BUG_ON(!pmd_present(*pmd));
 312         assert_spin_locked(pte_lockptr(mm, pmd));
 313 }
 314 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 315
 316 unsigned long vmalloc_to_phys(void *va)
 317 {
 318         unsigned long pfn = vmalloc_to_pfn(va);
 319
 320         BUG_ON(!pfn);
 321         return __pa(pfn_to_kaddr(pfn)) + offset_in_page(va);
 322 }
 323 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_to_phys);
 324
 325 /*
 326  * We have 4 cases for pgds and pmds:
 327  * (1) invalid (all zeroes)
 328  * (2) pointer to next table, as normal; bottom 6 bits == 0
 329  * (3) leaf pte for huge page _PAGE_PTE set
 330  * (4) hugepd pointer, _PAGE_PTE = 0 and bits [2..6] indicate size of table
 331  *
 332  * So long as we atomically load page table pointers we are safe against teardown,
 333  * we can follow the address down to the the page and take a ref on it.
 334  * This function need to be called with interrupts disabled. We use this variant
 335  * when we have MSR[EE] = 0 but the paca->irq_soft_mask = IRQS_ENABLED
 336  */
 337 pte_t *__find_linux_pte(pgd_t *pgdir, unsigned long ea,
 338                         bool *is_thp, unsigned *hpage_shift)
 339 {
 340         pgd_t *pgdp;
 341         p4d_t p4d, *p4dp;
 342         pud_t pud, *pudp;
 343         pmd_t pmd, *pmdp;
 344         pte_t *ret_pte;
 345         hugepd_t *hpdp = NULL;
 346         unsigned pdshift;
 347
 348         if (hpage_shift)
 349                 *hpage_shift = 0;
 350
 351         if (is_thp)
 352                 *is_thp = false;
 353
 354         /*
 355          * Always operate on the local stack value. This make sure the
 356          * value don't get updated by a parallel THP split/collapse,
 357          * page fault or a page unmap. The return pte_t * is still not
 358          * stable. So should be checked there for above conditions.
 359          * Top level is an exception because it is folded into p4d.
 360          */
 361         pgdp = pgdir + pgd_index(ea);
 362         p4dp = p4d_offset(pgdp, ea);
 363         p4d  = READ_ONCE(*p4dp);
 364         pdshift = P4D_SHIFT;
 365
 366         if (p4d_none(p4d))
 367                 return NULL;
 368
 369         if (p4d_is_leaf(p4d)) {
 370                 ret_pte = (pte_t *)p4dp;
 371                 goto out;
 372         }
 373
 374         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d)))) {
 375                 hpdp = (hugepd_t *)&p4d;
 376                 goto out_huge;
 377         }
 378
 379         /*
 380          * Even if we end up with an unmap, the pgtable will not
 381          * be freed, because we do an rcu free and here we are
 382          * irq disabled
 383          */
 384         pdshift = PUD_SHIFT;
 385         pudp = pud_offset(&p4d, ea);
 386         pud  = READ_ONCE(*pudp);
 387
 388         if (pud_none(pud))
 389                 return NULL;
 390
 391         if (pud_is_leaf(pud)) {
 392                 ret_pte = (pte_t *)pudp;
 393                 goto out;
 394         }
 395
 396         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud)))) {
 397                 hpdp = (hugepd_t *)&pud;
 398                 goto out_huge;
 399         }
 400
 401         pdshift = PMD_SHIFT;
 402         pmdp = pmd_offset(&pud, ea);
 403         pmd  = READ_ONCE(*pmdp);
 404
 405         /*
 406          * A hugepage collapse is captured by this condition, see
 407          * pmdp_collapse_flush.
 408          */
 409         if (pmd_none(pmd))
 410                 return NULL;
 411
 412 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 413         /*
 414          * A hugepage split is captured by this condition, see
 415          * pmdp_invalidate.
 416          *
 417          * Huge page modification can be caught here too.
 418          */
 419         if (pmd_is_serializing(pmd))
 420                 return NULL;
 421 #endif
 422
 423         if (pmd_trans_huge(pmd) || pmd_devmap(pmd)) {
 424                 if (is_thp)
 425                         *is_thp = true;
 426                 ret_pte = (pte_t *)pmdp;
 427                 goto out;
 428         }
 429
 430         if (pmd_is_leaf(pmd)) {
 431                 ret_pte = (pte_t *)pmdp;
 432                 goto out;
 433         }
 434
 435         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd)))) {
 436                 hpdp = (hugepd_t *)&pmd;
 437                 goto out_huge;
 438         }
 439
 440         return pte_offset_kernel(&pmd, ea);
 441
 442 out_huge:
 443         if (!hpdp)
 444                 return NULL;
 445
 446         ret_pte = hugepte_offset(*hpdp, ea, pdshift);
 447         pdshift = hugepd_shift(*hpdp);
 448 out:
 449         if (hpage_shift)
 450                 *hpage_shift = pdshift;
 451         return ret_pte;
 452 }
 453 EXPORT_SYMBOL_GPL(__find_linux_pte);