arch/ia64/kernel/uncached.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2001-2008 Silicon Graphics, Inc.  All rights reserved.
   4  *
   5  * A simple uncached page allocator using the generic allocator. This
   6  * allocator first utilizes the spare (spill) pages found in the EFI
   7  * memmap and will then start converting cached pages to uncached ones
   8  * at a granule at a time. Node awareness is implemented by having a
   9  * pool of pages per node.
  10  */
  11
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/errno.h>
  17 #include <linux/string.h>
  18 #include <linux/efi.h>
  19 #include <linux/nmi.h>
  20 #include <linux/genalloc.h>
  21 #include <linux/gfp.h>
  22 #include <asm/page.h>
  23 #include <asm/pal.h>
  24 #include <asm/pgtable.h>
  25 #include <linux/atomic.h>
  26 #include <asm/tlbflush.h>
  27 #include <asm/sn/arch.h>
  28
  29
  30 extern void __init efi_memmap_walk_uc(efi_freemem_callback_t, void *);
  31
  32 struct uncached_pool {
  33         struct gen_pool *pool;
  34         struct mutex add_chunk_mutex;   /* serialize adding a converted chunk */
  35         int nchunks_added;              /* #of converted chunks added to pool */
  36         atomic_t status;                /* smp called function's return status*/
  37 };
  38
  39 #define MAX_CONVERTED_CHUNKS_PER_NODE   2
  40
  41 struct uncached_pool uncached_pools[MAX_NUMNODES];
  42
  43
  44 static void uncached_ipi_visibility(void *data)
  45 {
  46         int status;
  47         struct uncached_pool *uc_pool = (struct uncached_pool *)data;
  48
  49         status = ia64_pal_prefetch_visibility(PAL_VISIBILITY_PHYSICAL);
  50         if ((status != PAL_VISIBILITY_OK) &&
  51             (status != PAL_VISIBILITY_OK_REMOTE_NEEDED))
  52                 atomic_inc(&uc_pool->status);
  53 }
  54
  55
  56 static void uncached_ipi_mc_drain(void *data)
  57 {
  58         int status;
  59         struct uncached_pool *uc_pool = (struct uncached_pool *)data;
  60
  61         status = ia64_pal_mc_drain();
  62         if (status != PAL_STATUS_SUCCESS)
  63                 atomic_inc(&uc_pool->status);
  64 }
  65
  66
  67 /*
  68  * Add a new chunk of uncached memory pages to the specified pool.
  69  *
  70  * @pool: pool to add new chunk of uncached memory to
  71  * @nid: node id of node to allocate memory from, or -1
  72  *
  73  * This is accomplished by first allocating a granule of cached memory pages
  74  * and then converting them to uncached memory pages.
  75  */
  76 static int uncached_add_chunk(struct uncached_pool *uc_pool, int nid)
  77 {
  78         struct page *page;
  79         int status, i, nchunks_added = uc_pool->nchunks_added;
  80         unsigned long c_addr, uc_addr;
  81
  82         if (mutex_lock_interruptible(&uc_pool->add_chunk_mutex) != 0)
  83                 return -1;      /* interrupted by a signal */
  84
  85         if (uc_pool->nchunks_added > nchunks_added) {
  86                 /* someone added a new chunk while we were waiting */
  87                 mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
  88                 return 0;
  89         }
  90
  91         if (uc_pool->nchunks_added >= MAX_CONVERTED_CHUNKS_PER_NODE) {
  92                 mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
  93                 return -1;
  94         }
  95
  96         /* attempt to allocate a granule's worth of cached memory pages */
  97
  98         page = __alloc_pages_node(nid,
  99                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO | __GFP_THISNODE,
 100                                 IA64_GRANULE_SHIFT-PAGE_SHIFT);
 101         if (!page) {
 102                 mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
 103                 return -1;
 104         }
 105
 106         /* convert the memory pages from cached to uncached */
 107
 108         c_addr = (unsigned long)page_address(page);
 109         uc_addr = c_addr - PAGE_OFFSET + __IA64_UNCACHED_OFFSET;
 110
 111         /*
 112          * There's a small race here where it's possible for someone to
 113          * access the page through /dev/mem halfway through the conversion
 114          * to uncached - not sure it's really worth bothering about
 115          */
 116         for (i = 0; i < (IA64_GRANULE_SIZE / PAGE_SIZE); i++)
 117                 SetPageUncached(&page[i]);
 118
 119         flush_tlb_kernel_range(uc_addr, uc_addr + IA64_GRANULE_SIZE);
 120
 121         status = ia64_pal_prefetch_visibility(PAL_VISIBILITY_PHYSICAL);
 122         if (status == PAL_VISIBILITY_OK_REMOTE_NEEDED) {
 123                 atomic_set(&uc_pool->status, 0);
 124                 status = smp_call_function(uncached_ipi_visibility, uc_pool, 1);
 125                 if (status || atomic_read(&uc_pool->status))
 126                         goto failed;
 127         } else if (status != PAL_VISIBILITY_OK)
 128                 goto failed;
 129
 130         preempt_disable();
 131
 132         if (ia64_platform_is("sn2"))
 133                 sn_flush_all_caches(uc_addr, IA64_GRANULE_SIZE);
 134         else
 135                 flush_icache_range(uc_addr, uc_addr + IA64_GRANULE_SIZE);
 136
 137         /* flush the just introduced uncached translation from the TLB */
 138         local_flush_tlb_all();
 139
 140         preempt_enable();
 141
 142         status = ia64_pal_mc_drain();
 143         if (status != PAL_STATUS_SUCCESS)
 144                 goto failed;
 145         atomic_set(&uc_pool->status, 0);
 146         status = smp_call_function(uncached_ipi_mc_drain, uc_pool, 1);
 147         if (status || atomic_read(&uc_pool->status))
 148                 goto failed;
 149
 150         /*
 151          * The chunk of memory pages has been converted to uncached so now we
 152          * can add it to the pool.
 153          */
 154         status = gen_pool_add(uc_pool->pool, uc_addr, IA64_GRANULE_SIZE, nid);
 155         if (status)
 156                 goto failed;
 157
 158         uc_pool->nchunks_added++;
 159         mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
 160         return 0;
 161
 162         /* failed to convert or add the chunk so give it back to the kernel */
 163 failed:
 164         for (i = 0; i < (IA64_GRANULE_SIZE / PAGE_SIZE); i++)
 165                 ClearPageUncached(&page[i]);
 166
 167         free_pages(c_addr, IA64_GRANULE_SHIFT-PAGE_SHIFT);
 168         mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
 169         return -1;
 170 }
 171
 172
 173 /*
 174  * uncached_alloc_page
 175  *
 176  * @starting_nid: node id of node to start with, or -1
 177  * @n_pages: number of contiguous pages to allocate
 178  *
 179  * Allocate the specified number of contiguous uncached pages on the
 180  * the requested node. If not enough contiguous uncached pages are available
 181  * on the requested node, roundrobin starting with the next higher node.
 182  */
 183 unsigned long uncached_alloc_page(int starting_nid, int n_pages)
 184 {
 185         unsigned long uc_addr;
 186         struct uncached_pool *uc_pool;
 187         int nid;
 188
 189         if (unlikely(starting_nid >= MAX_NUMNODES))
 190                 return 0;
 191
 192         if (starting_nid < 0)
 193                 starting_nid = numa_node_id();
 194         nid = starting_nid;
 195
 196         do {
 197                 if (!node_state(nid, N_HIGH_MEMORY))
 198                         continue;
 199                 uc_pool = &uncached_pools[nid];
 200                 if (uc_pool->pool == NULL)
 201                         continue;
 202                 do {
 203                         uc_addr = gen_pool_alloc(uc_pool->pool,
 204                                                  n_pages * PAGE_SIZE);
 205                         if (uc_addr != 0)
 206                                 return uc_addr;
 207                 } while (uncached_add_chunk(uc_pool, nid) == 0);
 208
 209         } while ((nid = (nid + 1) % MAX_NUMNODES) != starting_nid);
 210
 211         return 0;
 212 }
 213 EXPORT_SYMBOL(uncached_alloc_page);
 214
 215
 216 /*
 217  * uncached_free_page
 218  *
 219  * @uc_addr: uncached address of first page to free
 220  * @n_pages: number of contiguous pages to free
 221  *
 222  * Free the specified number of uncached pages.
 223  */
 224 void uncached_free_page(unsigned long uc_addr, int n_pages)
 225 {
 226         int nid = paddr_to_nid(uc_addr - __IA64_UNCACHED_OFFSET);
 227         struct gen_pool *pool = uncached_pools[nid].pool;
 228
 229         if (unlikely(pool == NULL))
 230                 return;
 231
 232         if ((uc_addr & (0XFUL << 60)) != __IA64_UNCACHED_OFFSET)
 233                 panic("uncached_free_page invalid address %lx\n", uc_addr);
 234
 235         gen_pool_free(pool, uc_addr, n_pages * PAGE_SIZE);
 236 }
 237 EXPORT_SYMBOL(uncached_free_page);
 238
 239
 240 /*
 241  * uncached_build_memmap,
 242  *
 243  * @uc_start: uncached starting address of a chunk of uncached memory
 244  * @uc_end: uncached ending address of a chunk of uncached memory
 245  * @arg: ignored, (NULL argument passed in on call to efi_memmap_walk_uc())
 246  *
 247  * Called at boot time to build a map of pages that can be used for
 248  * memory special operations.
 249  */
 250 static int __init uncached_build_memmap(u64 uc_start, u64 uc_end, void *arg)
 251 {
 252         int nid = paddr_to_nid(uc_start - __IA64_UNCACHED_OFFSET);
 253         struct gen_pool *pool = uncached_pools[nid].pool;
 254         size_t size = uc_end - uc_start;
 255
 256         touch_softlockup_watchdog();
 257
 258         if (pool != NULL) {
 259                 memset((char *)uc_start, 0, size);
 260                 (void) gen_pool_add(pool, uc_start, size, nid);
 261         }
 262         return 0;
 263 }
 264
 265
 266 static int __init uncached_init(void)
 267 {
 268         int nid;
 269
 270         for_each_node_state(nid, N_ONLINE) {
 271                 uncached_pools[nid].pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, nid);
 272                 mutex_init(&uncached_pools[nid].add_chunk_mutex);
 273         }
 274
 275         efi_memmap_walk_uc(uncached_build_memmap, NULL);
 276         return 0;
 277 }
 278
 279 __initcall(uncached_init);