arch/powerpc/mm/dump_linuxpagetables.c

   1 /*
   2  * Copyright 2016, Rashmica Gupta, IBM Corp.
   3  *
   4  * This traverses the kernel pagetables and dumps the
   5  * information about the used sections of memory to
   6  * /sys/kernel/debug/kernel_pagetables.
   7  *
   8  * Derived from the arm64 implementation:
   9  * Copyright (c) 2014, The Linux Foundation, Laura Abbott.
  10  * (C) Copyright 2008 Intel Corporation, Arjan van de Ven.
  11  *
  12  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  14  * as published by the Free Software Foundation; version 2
  15  * of the License.
  16  */
  17 #include <linux/debugfs.h>
  18 #include <linux/fs.h>
  19 #include <linux/hugetlb.h>
  20 #include <linux/io.h>
  21 #include <linux/mm.h>
  22 #include <linux/sched.h>
  23 #include <linux/seq_file.h>
  24 #include <asm/fixmap.h>
  25 #include <asm/pgtable.h>
  26 #include <linux/const.h>
  27 #include <asm/page.h>
  28 #include <asm/pgalloc.h>
  29
  30 #include "dump_linuxpagetables.h"
  31
  32 #ifdef CONFIG_PPC32
  33 #define KERN_VIRT_START 0
  34 #endif
  35
  36 /*
  37  * To visualise what is happening,
  38  *
  39  *  - PTRS_PER_P** = how many entries there are in the corresponding P**
  40  *  - P**_SHIFT = how many bits of the address we use to index into the
  41  * corresponding P**
  42  *  - P**_SIZE is how much memory we can access through the table - not the
  43  * size of the table itself.
  44  * P**={PGD, PUD, PMD, PTE}
  45  *
  46  *
  47  * Each entry of the PGD points to a PUD. Each entry of a PUD points to a
  48  * PMD. Each entry of a PMD points to a PTE. And every PTE entry points to
  49  * a page.
  50  *
  51  * In the case where there are only 3 levels, the PUD is folded into the
  52  * PGD: every PUD has only one entry which points to the PMD.
  53  *
  54  * The page dumper groups page table entries of the same type into a single
  55  * description. It uses pg_state to track the range information while
  56  * iterating over the PTE entries. When the continuity is broken it then
  57  * dumps out a description of the range - ie PTEs that are virtually contiguous
  58  * with the same PTE flags are chunked together. This is to make it clear how
  59  * different areas of the kernel virtual memory are used.
  60  *
  61  */
  62 struct pg_state {
  63         struct seq_file *seq;
  64         const struct addr_marker *marker;
  65         unsigned long start_address;
  66         unsigned long start_pa;
  67         unsigned long last_pa;
  68         unsigned int level;
  69         u64 current_flags;
  70 };
  71
  72 struct addr_marker {
  73         unsigned long start_address;
  74         const char *name;
  75 };
  76
  77 static struct addr_marker address_markers[] = {
  78         { 0,    "Start of kernel VM" },
  79         { 0,    "vmalloc() Area" },
  80         { 0,    "vmalloc() End" },
  81 #ifdef CONFIG_PPC64
  82         { 0,    "isa I/O start" },
  83         { 0,    "isa I/O end" },
  84         { 0,    "phb I/O start" },
  85         { 0,    "phb I/O end" },
  86         { 0,    "I/O remap start" },
  87         { 0,    "I/O remap end" },
  88         { 0,    "vmemmap start" },
  89 #else
  90         { 0,    "Early I/O remap start" },
  91         { 0,    "Early I/O remap end" },
  92 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
  93         { 0,    "Consistent mem start" },
  94         { 0,    "Consistent mem end" },
  95 #endif
  96 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  97         { 0,    "Highmem PTEs start" },
  98         { 0,    "Highmem PTEs end" },
  99 #endif
 100         { 0,    "Fixmap start" },
 101         { 0,    "Fixmap end" },
 102 #endif
 103         { -1,   NULL },
 104 };
 105
 106 static void dump_flag_info(struct pg_state *st, const struct flag_info
 107                 *flag, u64 pte, int num)
 108 {
 109         unsigned int i;
 110
 111         for (i = 0; i < num; i++, flag++) {
 112                 const char *s = NULL;
 113                 u64 val;
 114
 115                 /* flag not defined so don't check it */
 116                 if (flag->mask == 0)
 117                         continue;
 118                 /* Some 'flags' are actually values */
 119                 if (flag->is_val) {
 120                         val = pte & flag->val;
 121                         if (flag->shift)
 122                                 val = val >> flag->shift;
 123                         seq_printf(st->seq, "  %s:%llx", flag->set, val);
 124                 } else {
 125                         if ((pte & flag->mask) == flag->val)
 126                                 s = flag->set;
 127                         else
 128                                 s = flag->clear;
 129                         if (s)
 130                                 seq_printf(st->seq, "  %s", s);
 131                 }
 132                 st->current_flags &= ~flag->mask;
 133         }
 134         if (st->current_flags != 0)
 135                 seq_printf(st->seq, "  unknown flags:%llx", st->current_flags);
 136 }
 137
 138 static void dump_addr(struct pg_state *st, unsigned long addr)
 139 {
 140         static const char units[] = "KMGTPE";
 141         const char *unit = units;
 142         unsigned long delta;
 143
 144 #ifdef CONFIG_PPC64
 145         seq_printf(st->seq, "0x%016lx-0x%016lx ", st->start_address, addr-1);
 146         seq_printf(st->seq, "0x%016lx ", st->start_pa);
 147 #else
 148         seq_printf(st->seq, "0x%08lx-0x%08lx ", st->start_address, addr - 1);
 149         seq_printf(st->seq, "0x%08lx ", st->start_pa);
 150 #endif
 151
 152         delta = (addr - st->start_address) >> 10;
 153         /* Work out what appropriate unit to use */
 154         while (!(delta & 1023) && unit[1]) {
 155                 delta >>= 10;
 156                 unit++;
 157         }
 158         seq_printf(st->seq, "%9lu%c", delta, *unit);
 159
 160 }
 161
 162 static void note_page(struct pg_state *st, unsigned long addr,
 163                unsigned int level, u64 val)
 164 {
 165         u64 flag = val & pg_level[level].mask;
 166         u64 pa = val & PTE_RPN_MASK;
 167
 168         /* At first no level is set */
 169         if (!st->level) {
 170                 st->level = level;
 171                 st->current_flags = flag;
 172                 st->start_address = addr;
 173                 st->start_pa = pa;
 174                 st->last_pa = pa;
 175                 seq_printf(st->seq, "---[ %s ]---\n", st->marker->name);
 176         /*
 177          * Dump the section of virtual memory when:
 178          *   - the PTE flags from one entry to the next differs.
 179          *   - we change levels in the tree.
 180          *   - the address is in a different section of memory and is thus
 181          *   used for a different purpose, regardless of the flags.
 182          *   - the pa of this page is not adjacent to the last inspected page
 183          */
 184         } else if (flag != st->current_flags || level != st->level ||
 185                    addr >= st->marker[1].start_address ||
 186                    pa != st->last_pa + PAGE_SIZE) {
 187
 188                 /* Check the PTE flags */
 189                 if (st->current_flags) {
 190                         dump_addr(st, addr);
 191
 192                         /* Dump all the flags */
 193                         if (pg_level[st->level].flag)
 194                                 dump_flag_info(st, pg_level[st->level].flag,
 195                                           st->current_flags,
 196                                           pg_level[st->level].num);
 197
 198                         seq_putc(st->seq, '\n');
 199                 }
 200
 201                 /*
 202                  * Address indicates we have passed the end of the
 203                  * current section of virtual memory
 204                  */
 205                 while (addr >= st->marker[1].start_address) {
 206                         st->marker++;
 207                         seq_printf(st->seq, "---[ %s ]---\n", st->marker->name);
 208                 }
 209                 st->start_address = addr;
 210                 st->start_pa = pa;
 211                 st->last_pa = pa;
 212                 st->current_flags = flag;
 213                 st->level = level;
 214         } else {
 215                 st->last_pa = pa;
 216         }
 217 }
 218
 219 static void walk_pte(struct pg_state *st, pmd_t *pmd, unsigned long start)
 220 {
 221         pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, 0);
 222         unsigned long addr;
 223         unsigned int i;
 224
 225         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pte++) {
 226                 addr = start + i * PAGE_SIZE;
 227                 note_page(st, addr, 4, pte_val(*pte));
 228
 229         }
 230 }
 231
 232 static void walk_pmd(struct pg_state *st, pud_t *pud, unsigned long start)
 233 {
 234         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, 0);
 235         unsigned long addr;
 236         unsigned int i;
 237
 238         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++, pmd++) {
 239                 addr = start + i * PMD_SIZE;
 240                 if (!pmd_none(*pmd) && !pmd_huge(*pmd))
 241                         /* pmd exists */
 242                         walk_pte(st, pmd, addr);
 243                 else
 244                         note_page(st, addr, 3, pmd_val(*pmd));
 245         }
 246 }
 247
 248 static void walk_pud(struct pg_state *st, pgd_t *pgd, unsigned long start)
 249 {
 250         pud_t *pud = pud_offset(pgd, 0);
 251         unsigned long addr;
 252         unsigned int i;
 253
 254         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++, pud++) {
 255                 addr = start + i * PUD_SIZE;
 256                 if (!pud_none(*pud) && !pud_huge(*pud))
 257                         /* pud exists */
 258                         walk_pmd(st, pud, addr);
 259                 else
 260                         note_page(st, addr, 2, pud_val(*pud));
 261         }
 262 }
 263
 264 static void walk_pagetables(struct pg_state *st)
 265 {
 266         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(0UL);
 267         unsigned int i;
 268         unsigned long addr;
 269
 270         addr = st->start_address;
 271
 272         /*
 273          * Traverse the linux pagetable structure and dump pages that are in
 274          * the hash pagetable.
 275          */
 276         for (i = 0; i < PTRS_PER_PGD; i++, pgd++, addr += PGDIR_SIZE) {
 277                 if (!pgd_none(*pgd) && !pgd_huge(*pgd))
 278                         /* pgd exists */
 279                         walk_pud(st, pgd, addr);
 280                 else
 281                         note_page(st, addr, 1, pgd_val(*pgd));
 282         }
 283 }
 284
 285 static void populate_markers(void)
 286 {
 287         int i = 0;
 288
 289         address_markers[i++].start_address = PAGE_OFFSET;
 290         address_markers[i++].start_address = VMALLOC_START;
 291         address_markers[i++].start_address = VMALLOC_END;
 292 #ifdef CONFIG_PPC64
 293         address_markers[i++].start_address = ISA_IO_BASE;
 294         address_markers[i++].start_address = ISA_IO_END;
 295         address_markers[i++].start_address = PHB_IO_BASE;
 296         address_markers[i++].start_address = PHB_IO_END;
 297         address_markers[i++].start_address = IOREMAP_BASE;
 298         address_markers[i++].start_address = IOREMAP_END;
 299 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 300         address_markers[i++].start_address =  H_VMEMMAP_BASE;
 301 #else
 302         address_markers[i++].start_address =  VMEMMAP_BASE;
 303 #endif
 304 #else /* !CONFIG_PPC64 */
 305         address_markers[i++].start_address = ioremap_bot;
 306         address_markers[i++].start_address = IOREMAP_TOP;
 307 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 308         address_markers[i++].start_address = IOREMAP_TOP;
 309         address_markers[i++].start_address = IOREMAP_TOP +
 310                                              CONFIG_CONSISTENT_SIZE;
 311 #endif
 312 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 313         address_markers[i++].start_address = PKMAP_BASE;
 314         address_markers[i++].start_address = PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP);
 315 #endif
 316         address_markers[i++].start_address = FIXADDR_START;
 317         address_markers[i++].start_address = FIXADDR_TOP;
 318 #endif /* CONFIG_PPC64 */
 319 }
 320
 321 static int ptdump_show(struct seq_file *m, void *v)
 322 {
 323         struct pg_state st = {
 324                 .seq = m,
 325                 .marker = address_markers,
 326         };
 327
 328         if (radix_enabled())
 329                 st.start_address = PAGE_OFFSET;
 330         else
 331                 st.start_address = KERN_VIRT_START;
 332
 333         /* Traverse kernel page tables */
 334         walk_pagetables(&st);
 335         note_page(&st, 0, 0, 0);
 336         return 0;
 337 }
 338
 339
 340 static int ptdump_open(struct inode *inode, struct file *file)
 341 {
 342         return single_open(file, ptdump_show, NULL);
 343 }
 344
 345 static const struct file_operations ptdump_fops = {
 346         .open           = ptdump_open,
 347         .read           = seq_read,
 348         .llseek         = seq_lseek,
 349         .release        = single_release,
 350 };
 351
 352 static void build_pgtable_complete_mask(void)
 353 {
 354         unsigned int i, j;
 355
 356         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pg_level); i++)
 357                 if (pg_level[i].flag)
 358                         for (j = 0; j < pg_level[i].num; j++)
 359                                 pg_level[i].mask |= pg_level[i].flag[j].mask;
 360 }
 361
 362 static int ptdump_init(void)
 363 {
 364         struct dentry *debugfs_file;
 365
 366         populate_markers();
 367         build_pgtable_complete_mask();
 368         debugfs_file = debugfs_create_file("kernel_page_tables", 0400, NULL,
 369                         NULL, &ptdump_fops);
 370         return debugfs_file ? 0 : -ENOMEM;
 371 }
 372 device_initcall(ptdump_init);