arch/arm64/mm/hugetlbpage.c

   1 /*
   2  * arch/arm64/mm/hugetlbpage.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2013 Linaro Ltd.
   5  *
   6  * Based on arch/x86/mm/hugetlbpage.c.
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  10  * published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  */
  17
  18 #include <linux/init.h>
  19 #include <linux/fs.h>
  20 #include <linux/mm.h>
  21 #include <linux/hugetlb.h>
  22 #include <linux/pagemap.h>
  23 #include <linux/err.h>
  24 #include <linux/sysctl.h>
  25 #include <asm/mman.h>
  26 #include <asm/tlb.h>
  27 #include <asm/tlbflush.h>
  28 #include <asm/pgalloc.h>
  29
  30 int pmd_huge(pmd_t pmd)
  31 {
  32         return pmd_val(pmd) && !(pmd_val(pmd) & PMD_TABLE_BIT);
  33 }
  34
  35 int pud_huge(pud_t pud)
  36 {
  37 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
  38         return pud_val(pud) && !(pud_val(pud) & PUD_TABLE_BIT);
  39 #else
  40         return 0;
  41 #endif
  42 }
  43
  44 /*
  45  * Select all bits except the pfn
  46  */
  47 static inline pgprot_t pte_pgprot(pte_t pte)
  48 {
  49         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
  50
  51         return __pgprot(pte_val(pfn_pte(pfn, __pgprot(0))) ^ pte_val(pte));
  52 }
  53
  54 static int find_num_contig(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
  55                            pte_t *ptep, size_t *pgsize)
  56 {
  57         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, addr);
  58         pud_t *pud;
  59         pmd_t *pmd;
  60
  61         *pgsize = PAGE_SIZE;
  62         pud = pud_offset(pgd, addr);
  63         pmd = pmd_offset(pud, addr);
  64         if ((pte_t *)pmd == ptep) {
  65                 *pgsize = PMD_SIZE;
  66                 return CONT_PMDS;
  67         }
  68         return CONT_PTES;
  69 }
  70
  71 static inline int num_contig_ptes(unsigned long size, size_t *pgsize)
  72 {
  73         int contig_ptes = 0;
  74
  75         *pgsize = size;
  76
  77         switch (size) {
  78 #ifdef CONFIG_ARM64_4K_PAGES
  79         case PUD_SIZE:
  80 #endif
  81         case PMD_SIZE:
  82                 contig_ptes = 1;
  83                 break;
  84         case CONT_PMD_SIZE:
  85                 *pgsize = PMD_SIZE;
  86                 contig_ptes = CONT_PMDS;
  87                 break;
  88         case CONT_PTE_SIZE:
  89                 *pgsize = PAGE_SIZE;
  90                 contig_ptes = CONT_PTES;
  91                 break;
  92         }
  93
  94         return contig_ptes;
  95 }
  96
  97 /*
  98  * Changing some bits of contiguous entries requires us to follow a
  99  * Break-Before-Make approach, breaking the whole contiguous set
 100  * before we can change any entries. See ARM DDI 0487A.k_iss10775,
 101  * "Misprogramming of the Contiguous bit", page D4-1762.
 102  *
 103  * This helper performs the break step.
 104  */
 105 static pte_t get_clear_flush(struct mm_struct *mm,
 106                              unsigned long addr,
 107                              pte_t *ptep,
 108                              unsigned long pgsize,
 109                              unsigned long ncontig)
 110 {
 111         struct vm_area_struct vma = { .vm_mm = mm };
 112         pte_t orig_pte = huge_ptep_get(ptep);
 113         bool valid = pte_valid(orig_pte);
 114         unsigned long i, saddr = addr;
 115
 116         for (i = 0; i < ncontig; i++, addr += pgsize, ptep++) {
 117                 pte_t pte = ptep_get_and_clear(mm, addr, ptep);
 118
 119                 /*
 120                  * If HW_AFDBM is enabled, then the HW could turn on
 121                  * the dirty bit for any page in the set, so check
 122                  * them all.  All hugetlb entries are already young.
 123                  */
 124                 if (pte_dirty(pte))
 125                         orig_pte = pte_mkdirty(orig_pte);
 126         }
 127
 128         if (valid)
 129                 flush_tlb_range(&vma, saddr, addr);
 130         return orig_pte;
 131 }
 132
 133 /*
 134  * Changing some bits of contiguous entries requires us to follow a
 135  * Break-Before-Make approach, breaking the whole contiguous set
 136  * before we can change any entries. See ARM DDI 0487A.k_iss10775,
 137  * "Misprogramming of the Contiguous bit", page D4-1762.
 138  *
 139  * This helper performs the break step for use cases where the
 140  * original pte is not needed.
 141  */
 142 static void clear_flush(struct mm_struct *mm,
 143                              unsigned long addr,
 144                              pte_t *ptep,
 145                              unsigned long pgsize,
 146                              unsigned long ncontig)
 147 {
 148         struct vm_area_struct vma = { .vm_mm = mm };
 149         unsigned long i, saddr = addr;
 150
 151         for (i = 0; i < ncontig; i++, addr += pgsize, ptep++)
 152                 pte_clear(mm, addr, ptep);
 153
 154         flush_tlb_range(&vma, saddr, addr);
 155 }
 156
 157 void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 158                             pte_t *ptep, pte_t pte)
 159 {
 160         size_t pgsize;
 161         int i;
 162         int ncontig;
 163         unsigned long pfn, dpfn;
 164         pgprot_t hugeprot;
 165
 166         /*
 167          * Code needs to be expanded to handle huge swap and migration
 168          * entries. Needed for HUGETLB and MEMORY_FAILURE.
 169          */
 170         WARN_ON(!pte_present(pte));
 171
 172         if (!pte_cont(pte)) {
 173                 set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 174                 return;
 175         }
 176
 177         ncontig = find_num_contig(mm, addr, ptep, &pgsize);
 178         pfn = pte_pfn(pte);
 179         dpfn = pgsize >> PAGE_SHIFT;
 180         hugeprot = pte_pgprot(pte);
 181
 182         clear_flush(mm, addr, ptep, pgsize, ncontig);
 183
 184         for (i = 0; i < ncontig; i++, ptep++, addr += pgsize, pfn += dpfn) {
 185                 pr_debug("%s: set pte %p to 0x%llx\n", __func__, ptep,
 186                          pte_val(pfn_pte(pfn, hugeprot)));
 187                 set_pte_at(mm, addr, ptep, pfn_pte(pfn, hugeprot));
 188         }
 189 }
 190
 191 void set_huge_swap_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 192                           pte_t *ptep, pte_t pte, unsigned long sz)
 193 {
 194         int i, ncontig;
 195         size_t pgsize;
 196
 197         ncontig = num_contig_ptes(sz, &pgsize);
 198
 199         for (i = 0; i < ncontig; i++, ptep++)
 200                 set_pte(ptep, pte);
 201 }
 202
 203 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm,
 204                       unsigned long addr, unsigned long sz)
 205 {
 206         pgd_t *pgd;
 207         pud_t *pud;
 208         pte_t *pte = NULL;
 209
 210         pr_debug("%s: addr:0x%lx sz:0x%lx\n", __func__, addr, sz);
 211         pgd = pgd_offset(mm, addr);
 212         pud = pud_alloc(mm, pgd, addr);
 213         if (!pud)
 214                 return NULL;
 215
 216         if (sz == PUD_SIZE) {
 217                 pte = (pte_t *)pud;
 218         } else if (sz == (PAGE_SIZE * CONT_PTES)) {
 219                 pmd_t *pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
 220
 221                 WARN_ON(addr & (sz - 1));
 222                 /*
 223                  * Note that if this code were ever ported to the
 224                  * 32-bit arm platform then it will cause trouble in
 225                  * the case where CONFIG_HIGHPTE is set, since there
 226                  * will be no pte_unmap() to correspond with this
 227                  * pte_alloc_map().
 228                  */
 229                 pte = pte_alloc_map(mm, pmd, addr);
 230         } else if (sz == PMD_SIZE) {
 231                 if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE) &&
 232                     pud_none(*pud))
 233                         pte = huge_pmd_share(mm, addr, pud);
 234                 else
 235                         pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
 236         } else if (sz == (PMD_SIZE * CONT_PMDS)) {
 237                 pmd_t *pmd;
 238
 239                 pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
 240                 WARN_ON(addr & (sz - 1));
 241                 return (pte_t *)pmd;
 242         }
 243
 244         pr_debug("%s: addr:0x%lx sz:0x%lx ret pte=%p/0x%llx\n", __func__, addr,
 245                sz, pte, pte_val(*pte));
 246         return pte;
 247 }
 248
 249 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm,
 250                        unsigned long addr, unsigned long sz)
 251 {
 252         pgd_t *pgd;
 253         pud_t *pud;
 254         pmd_t *pmd;
 255
 256         pgd = pgd_offset(mm, addr);
 257         pr_debug("%s: addr:0x%lx pgd:%p\n", __func__, addr, pgd);
 258         if (!pgd_present(*pgd))
 259                 return NULL;
 260
 261         pud = pud_offset(pgd, addr);
 262         if (sz != PUD_SIZE && pud_none(*pud))
 263                 return NULL;
 264         /* hugepage or swap? */
 265         if (pud_huge(*pud) || !pud_present(*pud))
 266                 return (pte_t *)pud;
 267         /* table; check the next level */
 268
 269         if (sz == CONT_PMD_SIZE)
 270                 addr &= CONT_PMD_MASK;
 271
 272         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 273         if (!(sz == PMD_SIZE || sz == CONT_PMD_SIZE) &&
 274             pmd_none(*pmd))
 275                 return NULL;
 276         if (pmd_huge(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
 277                 return (pte_t *)pmd;
 278
 279         if (sz == CONT_PTE_SIZE) {
 280                 pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, (addr & CONT_PTE_MASK));
 281                 return pte;
 282         }
 283
 284         return NULL;
 285 }
 286
 287 pte_t arch_make_huge_pte(pte_t entry, struct vm_area_struct *vma,
 288                          struct page *page, int writable)
 289 {
 290         size_t pagesize = huge_page_size(hstate_vma(vma));
 291
 292         if (pagesize == CONT_PTE_SIZE) {
 293                 entry = pte_mkcont(entry);
 294         } else if (pagesize == CONT_PMD_SIZE) {
 295                 entry = pmd_pte(pmd_mkcont(pte_pmd(entry)));
 296         } else if (pagesize != PUD_SIZE && pagesize != PMD_SIZE) {
 297                 pr_warn("%s: unrecognized huge page size 0x%lx\n",
 298                         __func__, pagesize);
 299         }
 300         return entry;
 301 }
 302
 303 void huge_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 304                     pte_t *ptep, unsigned long sz)
 305 {
 306         int i, ncontig;
 307         size_t pgsize;
 308
 309         ncontig = num_contig_ptes(sz, &pgsize);
 310
 311         for (i = 0; i < ncontig; i++, addr += pgsize, ptep++)
 312                 pte_clear(mm, addr, ptep);
 313 }
 314
 315 pte_t huge_ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm,
 316                               unsigned long addr, pte_t *ptep)
 317 {
 318         int ncontig;
 319         size_t pgsize;
 320         pte_t orig_pte = huge_ptep_get(ptep);
 321
 322         if (!pte_cont(orig_pte))
 323                 return ptep_get_and_clear(mm, addr, ptep);
 324
 325         ncontig = find_num_contig(mm, addr, ptep, &pgsize);
 326
 327         return get_clear_flush(mm, addr, ptep, pgsize, ncontig);
 328 }
 329
 330 int huge_ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
 331                                unsigned long addr, pte_t *ptep,
 332                                pte_t pte, int dirty)
 333 {
 334         int ncontig, i, changed = 0;
 335         size_t pgsize = 0;
 336         unsigned long pfn = pte_pfn(pte), dpfn;
 337         pgprot_t hugeprot;
 338         pte_t orig_pte;
 339
 340         if (!pte_cont(pte))
 341                 return ptep_set_access_flags(vma, addr, ptep, pte, dirty);
 342
 343         ncontig = find_num_contig(vma->vm_mm, addr, ptep, &pgsize);
 344         dpfn = pgsize >> PAGE_SHIFT;
 345
 346         orig_pte = get_clear_flush(vma->vm_mm, addr, ptep, pgsize, ncontig);
 347         if (!pte_same(orig_pte, pte))
 348                 changed = 1;
 349
 350         /* Make sure we don't lose the dirty state */
 351         if (pte_dirty(orig_pte))
 352                 pte = pte_mkdirty(pte);
 353
 354         hugeprot = pte_pgprot(pte);
 355         for (i = 0; i < ncontig; i++, ptep++, addr += pgsize, pfn += dpfn)
 356                 set_pte_at(vma->vm_mm, addr, ptep, pfn_pte(pfn, hugeprot));
 357
 358         return changed;
 359 }
 360
 361 void huge_ptep_set_wrprotect(struct mm_struct *mm,
 362                              unsigned long addr, pte_t *ptep)
 363 {
 364         unsigned long pfn, dpfn;
 365         pgprot_t hugeprot;
 366         int ncontig, i;
 367         size_t pgsize;
 368         pte_t pte;
 369
 370         if (!pte_cont(*ptep)) {
 371                 ptep_set_wrprotect(mm, addr, ptep);
 372                 return;
 373         }
 374
 375         ncontig = find_num_contig(mm, addr, ptep, &pgsize);
 376         dpfn = pgsize >> PAGE_SHIFT;
 377
 378         pte = get_clear_flush(mm, addr, ptep, pgsize, ncontig);
 379         pte = pte_wrprotect(pte);
 380
 381         hugeprot = pte_pgprot(pte);
 382         pfn = pte_pfn(pte);
 383
 384         for (i = 0; i < ncontig; i++, ptep++, addr += pgsize, pfn += dpfn)
 385                 set_pte_at(mm, addr, ptep, pfn_pte(pfn, hugeprot));
 386 }
 387
 388 void huge_ptep_clear_flush(struct vm_area_struct *vma,
 389                            unsigned long addr, pte_t *ptep)
 390 {
 391         size_t pgsize;
 392         int ncontig;
 393
 394         if (!pte_cont(*ptep)) {
 395                 ptep_clear_flush(vma, addr, ptep);
 396                 return;
 397         }
 398
 399         ncontig = find_num_contig(vma->vm_mm, addr, ptep, &pgsize);
 400         clear_flush(vma->vm_mm, addr, ptep, pgsize, ncontig);
 401 }
 402
 403 static __init int setup_hugepagesz(char *opt)
 404 {
 405         unsigned long ps = memparse(opt, &opt);
 406
 407         switch (ps) {
 408 #ifdef CONFIG_ARM64_4K_PAGES
 409         case PUD_SIZE:
 410 #endif
 411         case PMD_SIZE * CONT_PMDS:
 412         case PMD_SIZE:
 413         case PAGE_SIZE * CONT_PTES:
 414                 hugetlb_add_hstate(ilog2(ps) - PAGE_SHIFT);
 415                 return 1;
 416         }
 417
 418         hugetlb_bad_size();
 419         pr_err("hugepagesz: Unsupported page size %lu K\n", ps >> 10);
 420         return 0;
 421 }
 422 __setup("hugepagesz=", setup_hugepagesz);
 423
 424 #ifdef CONFIG_ARM64_64K_PAGES
 425 static __init int add_default_hugepagesz(void)
 426 {
 427         if (size_to_hstate(CONT_PTES * PAGE_SIZE) == NULL)
 428                 hugetlb_add_hstate(CONT_PTE_SHIFT);
 429         return 0;
 430 }
 431 arch_initcall(add_default_hugepagesz);
 432 #endif