arch/powerpc/mm/hugetlbpage.c

   1 /*
   2  * PPC Huge TLB Page Support for Kernel.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2003 David Gibson, IBM Corporation.
   5  * Copyright (C) 2011 Becky Bruce, Freescale Semiconductor
   6  *
   7  * Based on the IA-32 version:
   8  * Copyright (C) 2002, Rohit Seth <rohit.seth@intel.com>
   9  */
  10
  11 #include <linux/mm.h>
  12 #include <linux/io.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/hugetlb.h>
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/memblock.h>
  18 #include <linux/bootmem.h>
  19 #include <linux/moduleparam.h>
  20 #include <asm/pgtable.h>
  21 #include <asm/pgalloc.h>
  22 #include <asm/tlb.h>
  23 #include <asm/setup.h>
  24 #include <asm/hugetlb.h>
  25
  26 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
  27
  28 #define PAGE_SHIFT_64K  16
  29 #define PAGE_SHIFT_16M  24
  30 #define PAGE_SHIFT_16G  34
  31
  32 unsigned int HPAGE_SHIFT;
  33
  34 /*
  35  * Tracks gpages after the device tree is scanned and before the
  36  * huge_boot_pages list is ready.  On non-Freescale implementations, this is
  37  * just used to track 16G pages and so is a single array.  FSL-based
  38  * implementations may have more than one gpage size, so we need multiple
  39  * arrays
  40  */
  41 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
  42 #define MAX_NUMBER_GPAGES       128
  43 struct psize_gpages {
  44         u64 gpage_list[MAX_NUMBER_GPAGES];
  45         unsigned int nr_gpages;
  46 };
  47 static struct psize_gpages gpage_freearray[MMU_PAGE_COUNT];
  48 #else
  49 #define MAX_NUMBER_GPAGES       1024
  50 static u64 gpage_freearray[MAX_NUMBER_GPAGES];
  51 static unsigned nr_gpages;
  52 #endif
  53
  54 #define hugepd_none(hpd)        ((hpd).pd == 0)
  55
  56 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  57 {
  58         /* Only called for hugetlbfs pages, hence can ignore THP */
  59         return __find_linux_pte_or_hugepte(mm->pgd, addr, NULL, NULL);
  60 }
  61
  62 static int __hugepte_alloc(struct mm_struct *mm, hugepd_t *hpdp,
  63                            unsigned long address, unsigned pdshift, unsigned pshift)
  64 {
  65         struct kmem_cache *cachep;
  66         pte_t *new;
  67
  68 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
  69         int i;
  70         int num_hugepd = 1 << (pshift - pdshift);
  71         cachep = hugepte_cache;
  72 #else
  73         cachep = PGT_CACHE(pdshift - pshift);
  74 #endif
  75
  76         new = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
  77
  78         BUG_ON(pshift > HUGEPD_SHIFT_MASK);
  79         BUG_ON((unsigned long)new & HUGEPD_SHIFT_MASK);
  80
  81         if (! new)
  82                 return -ENOMEM;
  83
  84         spin_lock(&mm->page_table_lock);
  85 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
  86         /*
  87          * We have multiple higher-level entries that point to the same
  88          * actual pte location.  Fill in each as we go and backtrack on error.
  89          * We need all of these so the DTLB pgtable walk code can find the
  90          * right higher-level entry without knowing if it's a hugepage or not.
  91          */
  92         for (i = 0; i < num_hugepd; i++, hpdp++) {
  93                 if (unlikely(!hugepd_none(*hpdp)))
  94                         break;
  95                 else
  96                         /* We use the old format for PPC_FSL_BOOK3E */
  97                         hpdp->pd = ((unsigned long)new & ~PD_HUGE) | pshift;
  98         }
  99         /* If we bailed from the for loop early, an error occurred, clean up */
 100         if (i < num_hugepd) {
 101                 for (i = i - 1 ; i >= 0; i--, hpdp--)
 102                         hpdp->pd = 0;
 103                 kmem_cache_free(cachep, new);
 104         }
 105 #else
 106         if (!hugepd_none(*hpdp))
 107                 kmem_cache_free(cachep, new);
 108         else {
 109 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 110                 hpdp->pd = (unsigned long)new |
 111                             (shift_to_mmu_psize(pshift) << 2);
 112 #else
 113                 hpdp->pd = ((unsigned long)new & ~PD_HUGE) | pshift;
 114 #endif
 115         }
 116 #endif
 117         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 118         return 0;
 119 }
 120
 121 /*
 122  * These macros define how to determine which level of the page table holds
 123  * the hpdp.
 124  */
 125 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 126 #define HUGEPD_PGD_SHIFT PGDIR_SHIFT
 127 #define HUGEPD_PUD_SHIFT PUD_SHIFT
 128 #else
 129 #define HUGEPD_PGD_SHIFT PUD_SHIFT
 130 #define HUGEPD_PUD_SHIFT PMD_SHIFT
 131 #endif
 132
 133 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 134 /*
 135  * At this point we do the placement change only for BOOK3S 64. This would
 136  * possibly work on other subarchs.
 137  */
 138 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned long sz)
 139 {
 140         pgd_t *pg;
 141         pud_t *pu;
 142         pmd_t *pm;
 143         hugepd_t *hpdp = NULL;
 144         unsigned pshift = __ffs(sz);
 145         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 146
 147         addr &= ~(sz-1);
 148         pg = pgd_offset(mm, addr);
 149
 150         if (pshift == PGDIR_SHIFT)
 151                 /* 16GB huge page */
 152                 return (pte_t *) pg;
 153         else if (pshift > PUD_SHIFT)
 154                 /*
 155                  * We need to use hugepd table
 156                  */
 157                 hpdp = (hugepd_t *)pg;
 158         else {
 159                 pdshift = PUD_SHIFT;
 160                 pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 161                 if (pshift == PUD_SHIFT)
 162                         return (pte_t *)pu;
 163                 else if (pshift > PMD_SHIFT)
 164                         hpdp = (hugepd_t *)pu;
 165                 else {
 166                         pdshift = PMD_SHIFT;
 167                         pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 168                         if (pshift == PMD_SHIFT)
 169                                 /* 16MB hugepage */
 170                                 return (pte_t *)pm;
 171                         else
 172                                 hpdp = (hugepd_t *)pm;
 173                 }
 174         }
 175         if (!hpdp)
 176                 return NULL;
 177
 178         BUG_ON(!hugepd_none(*hpdp) && !hugepd_ok(*hpdp));
 179
 180         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr, pdshift, pshift))
 181                 return NULL;
 182
 183         return hugepte_offset(*hpdp, addr, pdshift);
 184 }
 185
 186 #else
 187
 188 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned long sz)
 189 {
 190         pgd_t *pg;
 191         pud_t *pu;
 192         pmd_t *pm;
 193         hugepd_t *hpdp = NULL;
 194         unsigned pshift = __ffs(sz);
 195         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 196
 197         addr &= ~(sz-1);
 198
 199         pg = pgd_offset(mm, addr);
 200
 201         if (pshift >= HUGEPD_PGD_SHIFT) {
 202                 hpdp = (hugepd_t *)pg;
 203         } else {
 204                 pdshift = PUD_SHIFT;
 205                 pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 206                 if (pshift >= HUGEPD_PUD_SHIFT) {
 207                         hpdp = (hugepd_t *)pu;
 208                 } else {
 209                         pdshift = PMD_SHIFT;
 210                         pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 211                         hpdp = (hugepd_t *)pm;
 212                 }
 213         }
 214
 215         if (!hpdp)
 216                 return NULL;
 217
 218         BUG_ON(!hugepd_none(*hpdp) && !hugepd_ok(*hpdp));
 219
 220         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr, pdshift, pshift))
 221                 return NULL;
 222
 223         return hugepte_offset(*hpdp, addr, pdshift);
 224 }
 225 #endif
 226
 227 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 228 /* Build list of addresses of gigantic pages.  This function is used in early
 229  * boot before the buddy allocator is setup.
 230  */
 231 void add_gpage(u64 addr, u64 page_size, unsigned long number_of_pages)
 232 {
 233         unsigned int idx = shift_to_mmu_psize(__ffs(page_size));
 234         int i;
 235
 236         if (addr == 0)
 237                 return;
 238
 239         gpage_freearray[idx].nr_gpages = number_of_pages;
 240
 241         for (i = 0; i < number_of_pages; i++) {
 242                 gpage_freearray[idx].gpage_list[i] = addr;
 243                 addr += page_size;
 244         }
 245 }
 246
 247 /*
 248  * Moves the gigantic page addresses from the temporary list to the
 249  * huge_boot_pages list.
 250  */
 251 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *hstate)
 252 {
 253         struct huge_bootmem_page *m;
 254         int idx = shift_to_mmu_psize(huge_page_shift(hstate));
 255         int nr_gpages = gpage_freearray[idx].nr_gpages;
 256
 257         if (nr_gpages == 0)
 258                 return 0;
 259
 260 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 261         /*
 262          * If gpages can be in highmem we can't use the trick of storing the
 263          * data structure in the page; allocate space for this
 264          */
 265         m = memblock_virt_alloc(sizeof(struct huge_bootmem_page), 0);
 266         m->phys = gpage_freearray[idx].gpage_list[--nr_gpages];
 267 #else
 268         m = phys_to_virt(gpage_freearray[idx].gpage_list[--nr_gpages]);
 269 #endif
 270
 271         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
 272         gpage_freearray[idx].nr_gpages = nr_gpages;
 273         gpage_freearray[idx].gpage_list[nr_gpages] = 0;
 274         m->hstate = hstate;
 275
 276         return 1;
 277 }
 278 /*
 279  * Scan the command line hugepagesz= options for gigantic pages; store those in
 280  * a list that we use to allocate the memory once all options are parsed.
 281  */
 282
 283 unsigned long gpage_npages[MMU_PAGE_COUNT];
 284
 285 static int __init do_gpage_early_setup(char *param, char *val,
 286                                        const char *unused, void *arg)
 287 {
 288         static phys_addr_t size;
 289         unsigned long npages;
 290
 291         /*
 292          * The hugepagesz and hugepages cmdline options are interleaved.  We
 293          * use the size variable to keep track of whether or not this was done
 294          * properly and skip over instances where it is incorrect.  Other
 295          * command-line parsing code will issue warnings, so we don't need to.
 296          *
 297          */
 298         if ((strcmp(param, "default_hugepagesz") == 0) ||
 299             (strcmp(param, "hugepagesz") == 0)) {
 300                 size = memparse(val, NULL);
 301         } else if (strcmp(param, "hugepages") == 0) {
 302                 if (size != 0) {
 303                         if (sscanf(val, "%lu", &npages) <= 0)
 304                                 npages = 0;
 305                         if (npages > MAX_NUMBER_GPAGES) {
 306                                 pr_warn("MMU: %lu pages requested for page "
 307                                         "size %llu KB, limiting to "
 308                                         __stringify(MAX_NUMBER_GPAGES) "\n",
 309                                         npages, size / 1024);
 310                                 npages = MAX_NUMBER_GPAGES;
 311                         }
 312                         gpage_npages[shift_to_mmu_psize(__ffs(size))] = npages;
 313                         size = 0;
 314                 }
 315         }
 316         return 0;
 317 }
 318
 319
 320 /*
 321  * This function allocates physical space for pages that are larger than the
 322  * buddy allocator can handle.  We want to allocate these in highmem because
 323  * the amount of lowmem is limited.  This means that this function MUST be
 324  * called before lowmem_end_addr is set up in MMU_init() in order for the lmb
 325  * allocate to grab highmem.
 326  */
 327 void __init reserve_hugetlb_gpages(void)
 328 {
 329         static __initdata char cmdline[COMMAND_LINE_SIZE];
 330         phys_addr_t size, base;
 331         int i;
 332
 333         strlcpy(cmdline, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);
 334         parse_args("hugetlb gpages", cmdline, NULL, 0, 0, 0,
 335                         NULL, &do_gpage_early_setup);
 336
 337         /*
 338          * Walk gpage list in reverse, allocating larger page sizes first.
 339          * Skip over unsupported sizes, or sizes that have 0 gpages allocated.
 340          * When we reach the point in the list where pages are no longer
 341          * considered gpages, we're done.
 342          */
 343         for (i = MMU_PAGE_COUNT-1; i >= 0; i--) {
 344                 if (mmu_psize_defs[i].shift == 0 || gpage_npages[i] == 0)
 345                         continue;
 346                 else if (mmu_psize_to_shift(i) < (MAX_ORDER + PAGE_SHIFT))
 347                         break;
 348
 349                 size = (phys_addr_t)(1ULL << mmu_psize_to_shift(i));
 350                 base = memblock_alloc_base(size * gpage_npages[i], size,
 351                                            MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE);
 352                 add_gpage(base, size, gpage_npages[i]);
 353         }
 354 }
 355
 356 #else /* !PPC_FSL_BOOK3E */
 357
 358 /* Build list of addresses of gigantic pages.  This function is used in early
 359  * boot before the buddy allocator is setup.
 360  */
 361 void add_gpage(u64 addr, u64 page_size, unsigned long number_of_pages)
 362 {
 363         if (!addr)
 364                 return;
 365         while (number_of_pages > 0) {
 366                 gpage_freearray[nr_gpages] = addr;
 367                 nr_gpages++;
 368                 number_of_pages--;
 369                 addr += page_size;
 370         }
 371 }
 372
 373 /* Moves the gigantic page addresses from the temporary list to the
 374  * huge_boot_pages list.
 375  */
 376 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *hstate)
 377 {
 378         struct huge_bootmem_page *m;
 379         if (nr_gpages == 0)
 380                 return 0;
 381         m = phys_to_virt(gpage_freearray[--nr_gpages]);
 382         gpage_freearray[nr_gpages] = 0;
 383         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
 384         m->hstate = hstate;
 385         return 1;
 386 }
 387 #endif
 388
 389 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 390 #define HUGEPD_FREELIST_SIZE \
 391         ((PAGE_SIZE - sizeof(struct hugepd_freelist)) / sizeof(pte_t))
 392
 393 struct hugepd_freelist {
 394         struct rcu_head rcu;
 395         unsigned int index;
 396         void *ptes[0];
 397 };
 398
 399 static DEFINE_PER_CPU(struct hugepd_freelist *, hugepd_freelist_cur);
 400
 401 static void hugepd_free_rcu_callback(struct rcu_head *head)
 402 {
 403         struct hugepd_freelist *batch =
 404                 container_of(head, struct hugepd_freelist, rcu);
 405         unsigned int i;
 406
 407         for (i = 0; i < batch->index; i++)
 408                 kmem_cache_free(hugepte_cache, batch->ptes[i]);
 409
 410         free_page((unsigned long)batch);
 411 }
 412
 413 static void hugepd_free(struct mmu_gather *tlb, void *hugepte)
 414 {
 415         struct hugepd_freelist **batchp;
 416
 417         batchp = this_cpu_ptr(&hugepd_freelist_cur);
 418
 419         if (atomic_read(&tlb->mm->mm_users) < 2 ||
 420             cpumask_equal(mm_cpumask(tlb->mm),
 421                           cpumask_of(smp_processor_id()))) {
 422                 kmem_cache_free(hugepte_cache, hugepte);
 423         put_cpu_var(hugepd_freelist_cur);
 424                 return;
 425         }
 426
 427         if (*batchp == NULL) {
 428                 *batchp = (struct hugepd_freelist *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
 429                 (*batchp)->index = 0;
 430         }
 431
 432         (*batchp)->ptes[(*batchp)->index++] = hugepte;
 433         if ((*batchp)->index == HUGEPD_FREELIST_SIZE) {
 434                 call_rcu_sched(&(*batchp)->rcu, hugepd_free_rcu_callback);
 435                 *batchp = NULL;
 436         }
 437         put_cpu_var(hugepd_freelist_cur);
 438 }
 439 #endif
 440
 441 static void free_hugepd_range(struct mmu_gather *tlb, hugepd_t *hpdp, int pdshift,
 442                               unsigned long start, unsigned long end,
 443                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 444 {
 445         pte_t *hugepte = hugepd_page(*hpdp);
 446         int i;
 447
 448         unsigned long pdmask = ~((1UL << pdshift) - 1);
 449         unsigned int num_hugepd = 1;
 450
 451 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 452         /* Note: On fsl the hpdp may be the first of several */
 453         num_hugepd = (1 << (hugepd_shift(*hpdp) - pdshift));
 454 #else
 455         unsigned int shift = hugepd_shift(*hpdp);
 456 #endif
 457
 458         start &= pdmask;
 459         if (start < floor)
 460                 return;
 461         if (ceiling) {
 462                 ceiling &= pdmask;
 463                 if (! ceiling)
 464                         return;
 465         }
 466         if (end - 1 > ceiling - 1)
 467                 return;
 468
 469         for (i = 0; i < num_hugepd; i++, hpdp++)
 470                 hpdp->pd = 0;
 471
 472 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 473         hugepd_free(tlb, hugepte);
 474 #else
 475         pgtable_free_tlb(tlb, hugepte, pdshift - shift);
 476 #endif
 477 }
 478
 479 static void hugetlb_free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
 480                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 481                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 482 {
 483         pmd_t *pmd;
 484         unsigned long next;
 485         unsigned long start;
 486
 487         start = addr;
 488         do {
 489                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 490                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 491                 if (!is_hugepd(__hugepd(pmd_val(*pmd)))) {
 492                         /*
 493                          * if it is not hugepd pointer, we should already find
 494                          * it cleared.
 495                          */
 496                         WARN_ON(!pmd_none_or_clear_bad(pmd));
 497                         continue;
 498                 }
 499 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 500                 /*
 501                  * Increment next by the size of the huge mapping since
 502                  * there may be more than one entry at this level for a
 503                  * single hugepage, but all of them point to
 504                  * the same kmem cache that holds the hugepte.
 505                  */
 506                 next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pmd));
 507 #endif
 508                 free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pmd, PMD_SHIFT,
 509                                   addr, next, floor, ceiling);
 510         } while (addr = next, addr != end);
 511
 512         start &= PUD_MASK;
 513         if (start < floor)
 514                 return;
 515         if (ceiling) {
 516                 ceiling &= PUD_MASK;
 517                 if (!ceiling)
 518                         return;
 519         }
 520         if (end - 1 > ceiling - 1)
 521                 return;
 522
 523         pmd = pmd_offset(pud, start);
 524         pud_clear(pud);
 525         pmd_free_tlb(tlb, pmd, start);
 526         mm_dec_nr_pmds(tlb->mm);
 527 }
 528
 529 static void hugetlb_free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
 530                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 531                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 532 {
 533         pud_t *pud;
 534         unsigned long next;
 535         unsigned long start;
 536
 537         start = addr;
 538         do {
 539                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 540                 next = pud_addr_end(addr, end);
 541                 if (!is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
 542                         if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 543                                 continue;
 544                         hugetlb_free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor,
 545                                                ceiling);
 546                 } else {
 547 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 548                         /*
 549                          * Increment next by the size of the huge mapping since
 550                          * there may be more than one entry at this level for a
 551                          * single hugepage, but all of them point to
 552                          * the same kmem cache that holds the hugepte.
 553                          */
 554                         next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pud));
 555 #endif
 556                         free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pud, PUD_SHIFT,
 557                                           addr, next, floor, ceiling);
 558                 }
 559         } while (addr = next, addr != end);
 560
 561         start &= PGDIR_MASK;
 562         if (start < floor)
 563                 return;
 564         if (ceiling) {
 565                 ceiling &= PGDIR_MASK;
 566                 if (!ceiling)
 567                         return;
 568         }
 569         if (end - 1 > ceiling - 1)
 570                 return;
 571
 572         pud = pud_offset(pgd, start);
 573         pgd_clear(pgd);
 574         pud_free_tlb(tlb, pud, start);
 575 }
 576
 577 /*
 578  * This function frees user-level page tables of a process.
 579  */
 580 void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
 581                             unsigned long addr, unsigned long end,
 582                             unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 583 {
 584         pgd_t *pgd;
 585         unsigned long next;
 586
 587         /*
 588          * Because there are a number of different possible pagetable
 589          * layouts for hugepage ranges, we limit knowledge of how
 590          * things should be laid out to the allocation path
 591          * (huge_pte_alloc(), above).  Everything else works out the
 592          * structure as it goes from information in the hugepd
 593          * pointers.  That means that we can't here use the
 594          * optimization used in the normal page free_pgd_range(), of
 595          * checking whether we're actually covering a large enough
 596          * range to have to do anything at the top level of the walk
 597          * instead of at the bottom.
 598          *
 599          * To make sense of this, you should probably go read the big
 600          * block comment at the top of the normal free_pgd_range(),
 601          * too.
 602          */
 603
 604         do {
 605                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 606                 pgd = pgd_offset(tlb->mm, addr);
 607                 if (!is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
 608                         if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 609                                 continue;
 610                         hugetlb_free_pud_range(tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
 611                 } else {
 612 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 613                         /*
 614                          * Increment next by the size of the huge mapping since
 615                          * there may be more than one entry at the pgd level
 616                          * for a single hugepage, but all of them point to the
 617                          * same kmem cache that holds the hugepte.
 618                          */
 619                         next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pgd));
 620 #endif
 621                         free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pgd, PGDIR_SHIFT,
 622                                           addr, next, floor, ceiling);
 623                 }
 624         } while (addr = next, addr != end);
 625 }
 626
 627 /*
 628  * We are holding mmap_sem, so a parallel huge page collapse cannot run.
 629  * To prevent hugepage split, disable irq.
 630  */
 631 struct page *
 632 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
 633 {
 634         bool is_thp;
 635         pte_t *ptep, pte;
 636         unsigned shift;
 637         unsigned long mask, flags;
 638         struct page *page = ERR_PTR(-EINVAL);
 639
 640         local_irq_save(flags);
 641         ptep = find_linux_pte_or_hugepte(mm->pgd, address, &is_thp, &shift);
 642         if (!ptep)
 643                 goto no_page;
 644         pte = READ_ONCE(*ptep);
 645         /*
 646          * Verify it is a huge page else bail.
 647          * Transparent hugepages are handled by generic code. We can skip them
 648          * here.
 649          */
 650         if (!shift || is_thp)
 651                 goto no_page;
 652
 653         if (!pte_present(pte)) {
 654                 page = NULL;
 655                 goto no_page;
 656         }
 657         mask = (1UL << shift) - 1;
 658         page = pte_page(pte);
 659         if (page)
 660                 page += (address & mask) / PAGE_SIZE;
 661
 662 no_page:
 663         local_irq_restore(flags);
 664         return page;
 665 }
 666
 667 struct page *
 668 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 669                 pmd_t *pmd, int write)
 670 {
 671         BUG();
 672         return NULL;
 673 }
 674
 675 struct page *
 676 follow_huge_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 677                 pud_t *pud, int write)
 678 {
 679         BUG();
 680         return NULL;
 681 }
 682
 683 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
 684                                       unsigned long sz)
 685 {
 686         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
 687         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
 688 }
 689
 690 int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr, unsigned pdshift,
 691                 unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
 692 {
 693         pte_t *ptep;
 694         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
 695         unsigned long next;
 696
 697         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
 698         do {
 699                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
 700                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, write, pages, nr))
 701                         return 0;
 702         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
 703
 704         return 1;
 705 }
 706
 707 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
 708 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
 709                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
 710                                         unsigned long flags)
 711 {
 712         struct hstate *hstate = hstate_file(file);
 713         int mmu_psize = shift_to_mmu_psize(huge_page_shift(hstate));
 714
 715         return slice_get_unmapped_area(addr, len, flags, mmu_psize, 1);
 716 }
 717 #endif
 718
 719 unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
 720 {
 721 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
 722         unsigned int psize = get_slice_psize(vma->vm_mm, vma->vm_start);
 723
 724         return 1UL << mmu_psize_to_shift(psize);
 725 #else
 726         if (!is_vm_hugetlb_page(vma))
 727                 return PAGE_SIZE;
 728
 729         return huge_page_size(hstate_vma(vma));
 730 #endif
 731 }
 732
 733 static inline bool is_power_of_4(unsigned long x)
 734 {
 735         if (is_power_of_2(x))
 736                 return (__ilog2(x) % 2) ? false : true;
 737         return false;
 738 }
 739
 740 static int __init add_huge_page_size(unsigned long long size)
 741 {
 742         int shift = __ffs(size);
 743         int mmu_psize;
 744
 745         /* Check that it is a page size supported by the hardware and
 746          * that it fits within pagetable and slice limits. */
 747 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 748         if ((size < PAGE_SIZE) || !is_power_of_4(size))
 749                 return -EINVAL;
 750 #else
 751         if (!is_power_of_2(size)
 752             || (shift > SLICE_HIGH_SHIFT) || (shift <= PAGE_SHIFT))
 753                 return -EINVAL;
 754 #endif
 755
 756         if ((mmu_psize = shift_to_mmu_psize(shift)) < 0)
 757                 return -EINVAL;
 758
 759         BUG_ON(mmu_psize_defs[mmu_psize].shift != shift);
 760
 761         /* Return if huge page size has already been setup */
 762         if (size_to_hstate(size))
 763                 return 0;
 764
 765         hugetlb_add_hstate(shift - PAGE_SHIFT);
 766
 767         return 0;
 768 }
 769
 770 static int __init hugepage_setup_sz(char *str)
 771 {
 772         unsigned long long size;
 773
 774         size = memparse(str, &str);
 775
 776         if (add_huge_page_size(size) != 0)
 777                 printk(KERN_WARNING "Invalid huge page size specified(%llu)\n", size);
 778
 779         return 1;
 780 }
 781 __setup("hugepagesz=", hugepage_setup_sz);
 782
 783 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 784 struct kmem_cache *hugepte_cache;
 785 static int __init hugetlbpage_init(void)
 786 {
 787         int psize;
 788
 789         for (psize = 0; psize < MMU_PAGE_COUNT; ++psize) {
 790                 unsigned shift;
 791
 792                 if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
 793                         continue;
 794
 795                 shift = mmu_psize_to_shift(psize);
 796
 797                 /* Don't treat normal page sizes as huge... */
 798                 if (shift != PAGE_SHIFT)
 799                         if (add_huge_page_size(1ULL << shift) < 0)
 800                                 continue;
 801         }
 802
 803         /*
 804          * Create a kmem cache for hugeptes.  The bottom bits in the pte have
 805          * size information encoded in them, so align them to allow this
 806          */
 807         hugepte_cache =  kmem_cache_create("hugepte-cache", sizeof(pte_t),
 808                                            HUGEPD_SHIFT_MASK + 1, 0, NULL);
 809         if (hugepte_cache == NULL)
 810                 panic("%s: Unable to create kmem cache for hugeptes\n",
 811                       __func__);
 812
 813         /* Default hpage size = 4M */
 814         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4M].shift)
 815                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4M].shift;
 816         else
 817                 panic("%s: Unable to set default huge page size\n", __func__);
 818
 819
 820         return 0;
 821 }
 822 #else
 823 static int __init hugetlbpage_init(void)
 824 {
 825         int psize;
 826
 827         if (!mmu_has_feature(MMU_FTR_16M_PAGE))
 828                 return -ENODEV;
 829
 830         for (psize = 0; psize < MMU_PAGE_COUNT; ++psize) {
 831                 unsigned shift;
 832                 unsigned pdshift;
 833
 834                 if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
 835                         continue;
 836
 837                 shift = mmu_psize_to_shift(psize);
 838
 839                 if (add_huge_page_size(1ULL << shift) < 0)
 840                         continue;
 841
 842                 if (shift < PMD_SHIFT)
 843                         pdshift = PMD_SHIFT;
 844                 else if (shift < PUD_SHIFT)
 845                         pdshift = PUD_SHIFT;
 846                 else
 847                         pdshift = PGDIR_SHIFT;
 848                 /*
 849                  * if we have pdshift and shift value same, we don't
 850                  * use pgt cache for hugepd.
 851                  */
 852                 if (pdshift != shift) {
 853                         pgtable_cache_add(pdshift - shift, NULL);
 854                         if (!PGT_CACHE(pdshift - shift))
 855                                 panic("hugetlbpage_init(): could not create "
 856                                       "pgtable cache for %d bit pagesize\n", shift);
 857                 }
 858         }
 859
 860         /* Set default large page size. Currently, we pick 16M or 1M
 861          * depending on what is available
 862          */
 863         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift)
 864                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift;
 865         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift)
 866                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift;
 867
 868         return 0;
 869 }
 870 #endif
 871 arch_initcall(hugetlbpage_init);
 872
 873 void flush_dcache_icache_hugepage(struct page *page)
 874 {
 875         int i;
 876         void *start;
 877
 878         BUG_ON(!PageCompound(page));
 879
 880         for (i = 0; i < (1UL << compound_order(page)); i++) {
 881                 if (!PageHighMem(page)) {
 882                         __flush_dcache_icache(page_address(page+i));
 883                 } else {
 884                         start = kmap_atomic(page+i);
 885                         __flush_dcache_icache(start);
 886                         kunmap_atomic(start);
 887                 }
 888         }
 889 }
 890
 891 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 892
 893 /*
 894  * We have 4 cases for pgds and pmds:
 895  * (1) invalid (all zeroes)
 896  * (2) pointer to next table, as normal; bottom 6 bits == 0
 897  * (3) leaf pte for huge page _PAGE_PTE set
 898  * (4) hugepd pointer, _PAGE_PTE = 0 and bits [2..6] indicate size of table
 899  *
 900  * So long as we atomically load page table pointers we are safe against teardown,
 901  * we can follow the address down to the the page and take a ref on it.
 902  * This function need to be called with interrupts disabled. We use this variant
 903  * when we have MSR[EE] = 0 but the paca->soft_enabled = 1
 904  */
 905
 906 pte_t *__find_linux_pte_or_hugepte(pgd_t *pgdir, unsigned long ea,
 907                                    bool *is_thp, unsigned *shift)
 908 {
 909         pgd_t pgd, *pgdp;
 910         pud_t pud, *pudp;
 911         pmd_t pmd, *pmdp;
 912         pte_t *ret_pte;
 913         hugepd_t *hpdp = NULL;
 914         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 915
 916         if (shift)
 917                 *shift = 0;
 918
 919         if (is_thp)
 920                 *is_thp = false;
 921
 922         pgdp = pgdir + pgd_index(ea);
 923         pgd  = READ_ONCE(*pgdp);
 924         /*
 925          * Always operate on the local stack value. This make sure the
 926          * value don't get updated by a parallel THP split/collapse,
 927          * page fault or a page unmap. The return pte_t * is still not
 928          * stable. So should be checked there for above conditions.
 929          */
 930         if (pgd_none(pgd))
 931                 return NULL;
 932         else if (pgd_huge(pgd)) {
 933                 ret_pte = (pte_t *) pgdp;
 934                 goto out;
 935         } else if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))
 936                 hpdp = (hugepd_t *)&pgd;
 937         else {
 938                 /*
 939                  * Even if we end up with an unmap, the pgtable will not
 940                  * be freed, because we do an rcu free and here we are
 941                  * irq disabled
 942                  */
 943                 pdshift = PUD_SHIFT;
 944                 pudp = pud_offset(&pgd, ea);
 945                 pud  = READ_ONCE(*pudp);
 946
 947                 if (pud_none(pud))
 948                         return NULL;
 949                 else if (pud_huge(pud)) {
 950                         ret_pte = (pte_t *) pudp;
 951                         goto out;
 952                 } else if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))
 953                         hpdp = (hugepd_t *)&pud;
 954                 else {
 955                         pdshift = PMD_SHIFT;
 956                         pmdp = pmd_offset(&pud, ea);
 957                         pmd  = READ_ONCE(*pmdp);
 958                         /*
 959                          * A hugepage collapse is captured by pmd_none, because
 960                          * it mark the pmd none and do a hpte invalidate.
 961                          */
 962                         if (pmd_none(pmd))
 963                                 return NULL;
 964
 965                         if (pmd_trans_huge(pmd)) {
 966                                 if (is_thp)
 967                                         *is_thp = true;
 968                                 ret_pte = (pte_t *) pmdp;
 969                                 goto out;
 970                         }
 971
 972                         if (pmd_huge(pmd)) {
 973                                 ret_pte = (pte_t *) pmdp;
 974                                 goto out;
 975                         } else if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))
 976                                 hpdp = (hugepd_t *)&pmd;
 977                         else
 978                                 return pte_offset_kernel(&pmd, ea);
 979                 }
 980         }
 981         if (!hpdp)
 982                 return NULL;
 983
 984         ret_pte = hugepte_offset(*hpdp, ea, pdshift);
 985         pdshift = hugepd_shift(*hpdp);
 986 out:
 987         if (shift)
 988                 *shift = pdshift;
 989         return ret_pte;
 990 }
 991 EXPORT_SYMBOL_GPL(__find_linux_pte_or_hugepte);
 992
 993 int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
 994                 unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
 995 {
 996         unsigned long mask;
 997         unsigned long pte_end;
 998         struct page *head, *page;
 999         pte_t pte;
1000         int refs;
1001
1002         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
1003         if (pte_end < end)
1004                 end = pte_end;
1005
1006         pte = READ_ONCE(*ptep);
1007         mask = _PAGE_PRESENT | _PAGE_USER;
1008         if (write)
1009                 mask |= _PAGE_RW;
1010
1011         if ((pte_val(pte) & mask) != mask)
1012                 return 0;
1013
1014         /* hugepages are never "special" */
1015         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1016
1017         refs = 0;
1018         head = pte_page(pte);
1019
1020         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
1021         do {
1022                 VM_BUG_ON(compound_head(page) != head);
1023                 pages[*nr] = page;
1024                 (*nr)++;
1025                 page++;
1026                 refs++;
1027         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1028
1029         if (!page_cache_add_speculative(head, refs)) {
1030                 *nr -= refs;
1031                 return 0;
1032         }
1033
1034         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1035                 /* Could be optimized better */
1036                 *nr -= refs;
1037                 while (refs--)
1038                         put_page(head);
1039                 return 0;
1040         }
1041
1042         return 1;
1043 }