arch/powerpc/mm/hugetlbpage.c

   1 /*
   2  * PPC64 (POWER4) Huge TLB Page Support for Kernel.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2003 David Gibson, IBM Corporation.
   5  *
   6  * Based on the IA-32 version:
   7  * Copyright (C) 2002, Rohit Seth <rohit.seth@intel.com>
   8  */
   9
  10 #include <linux/init.h>
  11 #include <linux/fs.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/hugetlb.h>
  14 #include <linux/pagemap.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/err.h>
  17 #include <linux/sysctl.h>
  18 #include <asm/mman.h>
  19 #include <asm/pgalloc.h>
  20 #include <asm/tlb.h>
  21 #include <asm/tlbflush.h>
  22 #include <asm/mmu_context.h>
  23 #include <asm/machdep.h>
  24 #include <asm/cputable.h>
  25 #include <asm/tlb.h>
  26 #include <asm/spu.h>
  27
  28 #include <linux/sysctl.h>
  29
  30 #define NUM_LOW_AREAS   (0x100000000UL >> SID_SHIFT)
  31 #define NUM_HIGH_AREAS  (PGTABLE_RANGE >> HTLB_AREA_SHIFT)
  32
  33 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
  34 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PMD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
  35 #else
  36 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PUD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
  37 #endif
  38 #define PTRS_PER_HUGEPTE        (1 << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
  39 #define HUGEPTE_TABLE_SIZE      (sizeof(pte_t) << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
  40
  41 #define HUGEPD_SHIFT            (HPAGE_SHIFT + HUGEPTE_INDEX_SIZE)
  42 #define HUGEPD_SIZE             (1UL << HUGEPD_SHIFT)
  43 #define HUGEPD_MASK             (~(HUGEPD_SIZE-1))
  44
  45 #define huge_pgtable_cache      (pgtable_cache[HUGEPTE_CACHE_NUM])
  46
  47 /* Flag to mark huge PD pointers.  This means pmd_bad() and pud_bad()
  48  * will choke on pointers to hugepte tables, which is handy for
  49  * catching screwups early. */
  50 #define HUGEPD_OK       0x1
  51
  52 typedef struct { unsigned long pd; } hugepd_t;
  53
  54 #define hugepd_none(hpd)        ((hpd).pd == 0)
  55
  56 static inline pte_t *hugepd_page(hugepd_t hpd)
  57 {
  58         BUG_ON(!(hpd.pd & HUGEPD_OK));
  59         return (pte_t *)(hpd.pd & ~HUGEPD_OK);
  60 }
  61
  62 static inline pte_t *hugepte_offset(hugepd_t *hpdp, unsigned long addr)
  63 {
  64         unsigned long idx = ((addr >> HPAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_HUGEPTE-1));
  65         pte_t *dir = hugepd_page(*hpdp);
  66
  67         return dir + idx;
  68 }
  69
  70 static int __hugepte_alloc(struct mm_struct *mm, hugepd_t *hpdp,
  71                            unsigned long address)
  72 {
  73         pte_t *new = kmem_cache_alloc(huge_pgtable_cache,
  74                                       GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
  75
  76         if (! new)
  77                 return -ENOMEM;
  78
  79         spin_lock(&mm->page_table_lock);
  80         if (!hugepd_none(*hpdp))
  81                 kmem_cache_free(huge_pgtable_cache, new);
  82         else
  83                 hpdp->pd = (unsigned long)new | HUGEPD_OK;
  84         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
  85         return 0;
  86 }
  87
  88 /* Modelled after find_linux_pte() */
  89 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  90 {
  91         pgd_t *pg;
  92         pud_t *pu;
  93
  94         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
  95
  96         addr &= HPAGE_MASK;
  97
  98         pg = pgd_offset(mm, addr);
  99         if (!pgd_none(*pg)) {
 100                 pu = pud_offset(pg, addr);
 101                 if (!pud_none(*pu)) {
 102 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 103                         pmd_t *pm;
 104                         pm = pmd_offset(pu, addr);
 105                         if (!pmd_none(*pm))
 106                                 return hugepte_offset((hugepd_t *)pm, addr);
 107 #else
 108                         return hugepte_offset((hugepd_t *)pu, addr);
 109 #endif
 110                 }
 111         }
 112
 113         return NULL;
 114 }
 115
 116 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 117 {
 118         pgd_t *pg;
 119         pud_t *pu;
 120         hugepd_t *hpdp = NULL;
 121
 122         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
 123
 124         addr &= HPAGE_MASK;
 125
 126         pg = pgd_offset(mm, addr);
 127         pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 128
 129         if (pu) {
 130 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 131                 pmd_t *pm;
 132                 pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 133                 if (pm)
 134                         hpdp = (hugepd_t *)pm;
 135 #else
 136                 hpdp = (hugepd_t *)pu;
 137 #endif
 138         }
 139
 140         if (! hpdp)
 141                 return NULL;
 142
 143         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr))
 144                 return NULL;
 145
 146         return hugepte_offset(hpdp, addr);
 147 }
 148
 149 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
 150 {
 151         return 0;
 152 }
 153
 154 static void free_hugepte_range(struct mmu_gather *tlb, hugepd_t *hpdp)
 155 {
 156         pte_t *hugepte = hugepd_page(*hpdp);
 157
 158         hpdp->pd = 0;
 159         tlb->need_flush = 1;
 160         pgtable_free_tlb(tlb, pgtable_free_cache(hugepte, HUGEPTE_CACHE_NUM,
 161                                                  PGF_CACHENUM_MASK));
 162 }
 163
 164 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 165 static void hugetlb_free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
 166                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 167                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 168 {
 169         pmd_t *pmd;
 170         unsigned long next;
 171         unsigned long start;
 172
 173         start = addr;
 174         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 175         do {
 176                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 177                 if (pmd_none(*pmd))
 178                         continue;
 179                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pmd);
 180         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 181
 182         start &= PUD_MASK;
 183         if (start < floor)
 184                 return;
 185         if (ceiling) {
 186                 ceiling &= PUD_MASK;
 187                 if (!ceiling)
 188                         return;
 189         }
 190         if (end - 1 > ceiling - 1)
 191                 return;
 192
 193         pmd = pmd_offset(pud, start);
 194         pud_clear(pud);
 195         pmd_free_tlb(tlb, pmd);
 196 }
 197 #endif
 198
 199 static void hugetlb_free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
 200                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 201                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 202 {
 203         pud_t *pud;
 204         unsigned long next;
 205         unsigned long start;
 206
 207         start = addr;
 208         pud = pud_offset(pgd, addr);
 209         do {
 210                 next = pud_addr_end(addr, end);
 211 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 212                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 213                         continue;
 214                 hugetlb_free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
 215 #else
 216                 if (pud_none(*pud))
 217                         continue;
 218                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pud);
 219 #endif
 220         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 221
 222         start &= PGDIR_MASK;
 223         if (start < floor)
 224                 return;
 225         if (ceiling) {
 226                 ceiling &= PGDIR_MASK;
 227                 if (!ceiling)
 228                         return;
 229         }
 230         if (end - 1 > ceiling - 1)
 231                 return;
 232
 233         pud = pud_offset(pgd, start);
 234         pgd_clear(pgd);
 235         pud_free_tlb(tlb, pud);
 236 }
 237
 238 /*
 239  * This function frees user-level page tables of a process.
 240  *
 241  * Must be called with pagetable lock held.
 242  */
 243 void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather **tlb,
 244                             unsigned long addr, unsigned long end,
 245                             unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 246 {
 247         pgd_t *pgd;
 248         unsigned long next;
 249         unsigned long start;
 250
 251         /*
 252          * Comments below take from the normal free_pgd_range().  They
 253          * apply here too.  The tests against HUGEPD_MASK below are
 254          * essential, because we *don't* test for this at the bottom
 255          * level.  Without them we'll attempt to free a hugepte table
 256          * when we unmap just part of it, even if there are other
 257          * active mappings using it.
 258          *
 259          * The next few lines have given us lots of grief...
 260          *
 261          * Why are we testing HUGEPD* at this top level?  Because
 262          * often there will be no work to do at all, and we'd prefer
 263          * not to go all the way down to the bottom just to discover
 264          * that.
 265          *
 266          * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
 267          * of the address space and the top of it (using -1 for the
 268          * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
 269          * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
 270          * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
 271          * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
 272          * that end 0 case should be mythical).
 273          *
 274          * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we
 275          * must be careful to reject "the opposite 0" before it
 276          * confuses the subsequent tests.  But what about where end is
 277          * brought down by HUGEPD_SIZE below? no, end can't go down to
 278          * 0 there.
 279          *
 280          * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
 281          * masks at different levels, in order to test whether a table
 282          * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
 283          * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
 284          */
 285
 286         addr &= HUGEPD_MASK;
 287         if (addr < floor) {
 288                 addr += HUGEPD_SIZE;
 289                 if (!addr)
 290                         return;
 291         }
 292         if (ceiling) {
 293                 ceiling &= HUGEPD_MASK;
 294                 if (!ceiling)
 295                         return;
 296         }
 297         if (end - 1 > ceiling - 1)
 298                 end -= HUGEPD_SIZE;
 299         if (addr > end - 1)
 300                 return;
 301
 302         start = addr;
 303         pgd = pgd_offset((*tlb)->mm, addr);
 304         do {
 305                 BUG_ON(! in_hugepage_area((*tlb)->mm->context, addr));
 306                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 307                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 308                         continue;
 309                 hugetlb_free_pud_range(*tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
 310         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 311 }
 312
 313 void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 314                      pte_t *ptep, pte_t pte)
 315 {
 316         if (pte_present(*ptep)) {
 317                 /* We open-code pte_clear because we need to pass the right
 318                  * argument to hpte_need_flush (huge / !huge). Might not be
 319                  * necessary anymore if we make hpte_need_flush() get the
 320                  * page size from the slices
 321                  */
 322                 pte_update(mm, addr & HPAGE_MASK, ptep, ~0UL, 1);
 323         }
 324         *ptep = __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS);
 325 }
 326
 327 pte_t huge_ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 328                               pte_t *ptep)
 329 {
 330         unsigned long old = pte_update(mm, addr, ptep, ~0UL, 1);
 331         return __pte(old);
 332 }
 333
 334 struct slb_flush_info {
 335         struct mm_struct *mm;
 336         u16 newareas;
 337 };
 338
 339 static void flush_low_segments(void *parm)
 340 {
 341         struct slb_flush_info *fi = parm;
 342         unsigned long i;
 343
 344         BUILD_BUG_ON((sizeof(fi->newareas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
 345
 346         if (current->active_mm != fi->mm)
 347                 return;
 348
 349         /* Only need to do anything if this CPU is working in the same
 350          * mm as the one which has changed */
 351
 352         /* update the paca copy of the context struct */
 353         get_paca()->context = current->active_mm->context;
 354
 355         asm volatile("isync" : : : "memory");
 356         for (i = 0; i < NUM_LOW_AREAS; i++) {
 357                 if (! (fi->newareas & (1U << i)))
 358                         continue;
 359                 asm volatile("slbie %0"
 360                              : : "r" ((i << SID_SHIFT) | SLBIE_C));
 361         }
 362         asm volatile("isync" : : : "memory");
 363 }
 364
 365 static void flush_high_segments(void *parm)
 366 {
 367         struct slb_flush_info *fi = parm;
 368         unsigned long i, j;
 369
 370
 371         BUILD_BUG_ON((sizeof(fi->newareas)*8) != NUM_HIGH_AREAS);
 372
 373         if (current->active_mm != fi->mm)
 374                 return;
 375
 376         /* Only need to do anything if this CPU is working in the same
 377          * mm as the one which has changed */
 378
 379         /* update the paca copy of the context struct */
 380         get_paca()->context = current->active_mm->context;
 381
 382         asm volatile("isync" : : : "memory");
 383         for (i = 0; i < NUM_HIGH_AREAS; i++) {
 384                 if (! (fi->newareas & (1U << i)))
 385                         continue;
 386                 for (j = 0; j < (1UL << (HTLB_AREA_SHIFT-SID_SHIFT)); j++)
 387                         asm volatile("slbie %0"
 388                                      :: "r" (((i << HTLB_AREA_SHIFT)
 389                                               + (j << SID_SHIFT)) | SLBIE_C));
 390         }
 391         asm volatile("isync" : : : "memory");
 392 }
 393
 394 static int prepare_low_area_for_htlb(struct mm_struct *mm, unsigned long area)
 395 {
 396         unsigned long start = area << SID_SHIFT;
 397         unsigned long end = (area+1) << SID_SHIFT;
 398         struct vm_area_struct *vma;
 399
 400         BUG_ON(area >= NUM_LOW_AREAS);
 401
 402         /* Check no VMAs are in the region */
 403         vma = find_vma(mm, start);
 404         if (vma && (vma->vm_start < end))
 405                 return -EBUSY;
 406
 407         return 0;
 408 }
 409
 410 static int prepare_high_area_for_htlb(struct mm_struct *mm, unsigned long area)
 411 {
 412         unsigned long start = area << HTLB_AREA_SHIFT;
 413         unsigned long end = (area+1) << HTLB_AREA_SHIFT;
 414         struct vm_area_struct *vma;
 415
 416         BUG_ON(area >= NUM_HIGH_AREAS);
 417
 418         /* Hack, so that each addresses is controlled by exactly one
 419          * of the high or low area bitmaps, the first high area starts
 420          * at 4GB, not 0 */
 421         if (start == 0)
 422                 start = 0x100000000UL;
 423
 424         /* Check no VMAs are in the region */
 425         vma = find_vma(mm, start);
 426         if (vma && (vma->vm_start < end))
 427                 return -EBUSY;
 428
 429         return 0;
 430 }
 431
 432 static int open_low_hpage_areas(struct mm_struct *mm, u16 newareas)
 433 {
 434         unsigned long i;
 435         struct slb_flush_info fi;
 436
 437         BUILD_BUG_ON((sizeof(newareas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
 438         BUILD_BUG_ON((sizeof(mm->context.low_htlb_areas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
 439
 440         newareas &= ~(mm->context.low_htlb_areas);
 441         if (! newareas)
 442                 return 0; /* The segments we want are already open */
 443
 444         for (i = 0; i < NUM_LOW_AREAS; i++)
 445                 if ((1 << i) & newareas)
 446                         if (prepare_low_area_for_htlb(mm, i) != 0)
 447                                 return -EBUSY;
 448
 449         mm->context.low_htlb_areas |= newareas;
 450
 451         /* the context change must make it to memory before the flush,
 452          * so that further SLB misses do the right thing. */
 453         mb();
 454
 455         fi.mm = mm;
 456         fi.newareas = newareas;
 457         on_each_cpu(flush_low_segments, &fi, 0, 1);
 458
 459         return 0;
 460 }
 461
 462 static int open_high_hpage_areas(struct mm_struct *mm, u16 newareas)
 463 {
 464         struct slb_flush_info fi;
 465         unsigned long i;
 466
 467         BUILD_BUG_ON((sizeof(newareas)*8) != NUM_HIGH_AREAS);
 468         BUILD_BUG_ON((sizeof(mm->context.high_htlb_areas)*8)
 469                      != NUM_HIGH_AREAS);
 470
 471         newareas &= ~(mm->context.high_htlb_areas);
 472         if (! newareas)
 473                 return 0; /* The areas we want are already open */
 474
 475         for (i = 0; i < NUM_HIGH_AREAS; i++)
 476                 if ((1 << i) & newareas)
 477                         if (prepare_high_area_for_htlb(mm, i) != 0)
 478                                 return -EBUSY;
 479
 480         mm->context.high_htlb_areas |= newareas;
 481
 482         /* the context change must make it to memory before the flush,
 483          * so that further SLB misses do the right thing. */
 484         mb();
 485
 486         fi.mm = mm;
 487         fi.newareas = newareas;
 488         on_each_cpu(flush_high_segments, &fi, 0, 1);
 489
 490         return 0;
 491 }
 492
 493 int prepare_hugepage_range(unsigned long addr, unsigned long len, pgoff_t pgoff)
 494 {
 495         int err = 0;
 496
 497         if (pgoff & (~HPAGE_MASK >> PAGE_SHIFT))
 498                 return -EINVAL;
 499         if (len & ~HPAGE_MASK)
 500                 return -EINVAL;
 501         if (addr & ~HPAGE_MASK)
 502                 return -EINVAL;
 503
 504         if (addr < 0x100000000UL)
 505                 err = open_low_hpage_areas(current->mm,
 506                                           LOW_ESID_MASK(addr, len));
 507         if ((addr + len) > 0x100000000UL)
 508                 err = open_high_hpage_areas(current->mm,
 509                                             HTLB_AREA_MASK(addr, len));
 510 #ifdef CONFIG_SPE_BASE
 511         spu_flush_all_slbs(current->mm);
 512 #endif
 513         if (err) {
 514                 printk(KERN_DEBUG "prepare_hugepage_range(%lx, %lx)"
 515                        " failed (lowmask: 0x%04hx, highmask: 0x%04hx)\n",
 516                        addr, len,
 517                        LOW_ESID_MASK(addr, len), HTLB_AREA_MASK(addr, len));
 518                 return err;
 519         }
 520
 521         return 0;
 522 }
 523
 524 struct page *
 525 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
 526 {
 527         pte_t *ptep;
 528         struct page *page;
 529
 530         if (! in_hugepage_area(mm->context, address))
 531                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 532
 533         ptep = huge_pte_offset(mm, address);
 534         page = pte_page(*ptep);
 535         if (page)
 536                 page += (address % HPAGE_SIZE) / PAGE_SIZE;
 537
 538         return page;
 539 }
 540
 541 int pmd_huge(pmd_t pmd)
 542 {
 543         return 0;
 544 }
 545
 546 struct page *
 547 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 548                 pmd_t *pmd, int write)
 549 {
 550         BUG();
 551         return NULL;
 552 }
 553
 554 /* Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
 555  * normal user address space, we have to take special measures to make
 556  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions. */
 557 unsigned long arch_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr,
 558                                      unsigned long len, unsigned long pgoff,
 559                                      unsigned long flags)
 560 {
 561         struct mm_struct *mm = current->mm;
 562         struct vm_area_struct *vma;
 563         unsigned long start_addr;
 564
 565         if (len > TASK_SIZE)
 566                 return -ENOMEM;
 567
 568         /* handle fixed mapping: prevent overlap with huge pages */
 569         if (flags & MAP_FIXED) {
 570                 if (is_hugepage_only_range(mm, addr, len))
 571                         return -EINVAL;
 572                 return addr;
 573         }
 574
 575         if (addr) {
 576                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 577                 vma = find_vma(mm, addr);
 578                 if (((TASK_SIZE - len) >= addr)
 579                     && (!vma || (addr+len) <= vma->vm_start)
 580                     && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
 581                         return addr;
 582         }
 583         if (len > mm->cached_hole_size) {
 584                 start_addr = addr = mm->free_area_cache;
 585         } else {
 586                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
 587                 mm->cached_hole_size = 0;
 588         }
 589
 590 full_search:
 591         vma = find_vma(mm, addr);
 592         while (TASK_SIZE - len >= addr) {
 593                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end));
 594
 595                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
 596                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
 597                         vma = find_vma(mm, addr);
 598                         continue;
 599                 }
 600                 if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
 601                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
 602                         vma = find_vma(mm, addr);
 603                         continue;
 604                 }
 605                 if (!vma || addr + len <= vma->vm_start) {
 606                         /*
 607                          * Remember the place where we stopped the search:
 608                          */
 609                         mm->free_area_cache = addr + len;
 610                         return addr;
 611                 }
 612                 if (addr + mm->cached_hole_size < vma->vm_start)
 613                         mm->cached_hole_size = vma->vm_start - addr;
 614                 addr = vma->vm_end;
 615                 vma = vma->vm_next;
 616         }
 617
 618         /* Make sure we didn't miss any holes */
 619         if (start_addr != TASK_UNMAPPED_BASE) {
 620                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
 621                 mm->cached_hole_size = 0;
 622                 goto full_search;
 623         }
 624         return -ENOMEM;
 625 }
 626
 627 /*
 628  * This mmap-allocator allocates new areas top-down from below the
 629  * stack's low limit (the base):
 630  *
 631  * Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
 632  * normal user address space, we have to take special measures to make
 633  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions.
 634  */
 635 unsigned long
 636 arch_get_unmapped_area_topdown(struct file *filp, const unsigned long addr0,
 637                           const unsigned long len, const unsigned long pgoff,
 638                           const unsigned long flags)
 639 {
 640         struct vm_area_struct *vma, *prev_vma;
 641         struct mm_struct *mm = current->mm;
 642         unsigned long base = mm->mmap_base, addr = addr0;
 643         unsigned long largest_hole = mm->cached_hole_size;
 644         int first_time = 1;
 645
 646         /* requested length too big for entire address space */
 647         if (len > TASK_SIZE)
 648                 return -ENOMEM;
 649
 650         /* handle fixed mapping: prevent overlap with huge pages */
 651         if (flags & MAP_FIXED) {
 652                 if (is_hugepage_only_range(mm, addr, len))
 653                         return -EINVAL;
 654                 return addr;
 655         }
 656
 657         /* dont allow allocations above current base */
 658         if (mm->free_area_cache > base)
 659                 mm->free_area_cache = base;
 660
 661         /* requesting a specific address */
 662         if (addr) {
 663                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 664                 vma = find_vma(mm, addr);
 665                 if (TASK_SIZE - len >= addr &&
 666                                 (!vma || addr + len <= vma->vm_start)
 667                                 && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
 668                         return addr;
 669         }
 670
 671         if (len <= largest_hole) {
 672                 largest_hole = 0;
 673                 mm->free_area_cache = base;
 674         }
 675 try_again:
 676         /* make sure it can fit in the remaining address space */
 677         if (mm->free_area_cache < len)
 678                 goto fail;
 679
 680         /* either no address requested or cant fit in requested address hole */
 681         addr = (mm->free_area_cache - len) & PAGE_MASK;
 682         do {
 683 hugepage_recheck:
 684                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
 685                         addr = (addr & ((~0) << SID_SHIFT)) - len;
 686                         goto hugepage_recheck;
 687                 } else if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
 688                         addr = (addr & ((~0UL) << HTLB_AREA_SHIFT)) - len;
 689                         goto hugepage_recheck;
 690                 }
 691
 692                 /*
 693                  * Lookup failure means no vma is above this address,
 694                  * i.e. return with success:
 695                  */
 696                 if (!(vma = find_vma_prev(mm, addr, &prev_vma)))
 697                         return addr;
 698
 699                 /*
 700                  * new region fits between prev_vma->vm_end and
 701                  * vma->vm_start, use it:
 702                  */
 703                 if (addr+len <= vma->vm_start &&
 704                           (!prev_vma || (addr >= prev_vma->vm_end))) {
 705                         /* remember the address as a hint for next time */
 706                         mm->cached_hole_size = largest_hole;
 707                         return (mm->free_area_cache = addr);
 708                 } else {
 709                         /* pull free_area_cache down to the first hole */
 710                         if (mm->free_area_cache == vma->vm_end) {
 711                                 mm->free_area_cache = vma->vm_start;
 712                                 mm->cached_hole_size = largest_hole;
 713                         }
 714                 }
 715
 716                 /* remember the largest hole we saw so far */
 717                 if (addr + largest_hole < vma->vm_start)
 718                         largest_hole = vma->vm_start - addr;
 719
 720                 /* try just below the current vma->vm_start */
 721                 addr = vma->vm_start-len;
 722         } while (len <= vma->vm_start);
 723
 724 fail:
 725         /*
 726          * if hint left us with no space for the requested
 727          * mapping then try again:
 728          */
 729         if (first_time) {
 730                 mm->free_area_cache = base;
 731                 largest_hole = 0;
 732                 first_time = 0;
 733                 goto try_again;
 734         }
 735         /*
 736          * A failed mmap() very likely causes application failure,
 737          * so fall back to the bottom-up function here. This scenario
 738          * can happen with large stack limits and large mmap()
 739          * allocations.
 740          */
 741         mm->free_area_cache = TASK_UNMAPPED_BASE;
 742         mm->cached_hole_size = ~0UL;
 743         addr = arch_get_unmapped_area(filp, addr0, len, pgoff, flags);
 744         /*
 745          * Restore the topdown base:
 746          */
 747         mm->free_area_cache = base;
 748         mm->cached_hole_size = ~0UL;
 749
 750         return addr;
 751 }
 752
 753 static int htlb_check_hinted_area(unsigned long addr, unsigned long len)
 754 {
 755         struct vm_area_struct *vma;
 756
 757         vma = find_vma(current->mm, addr);
 758         if (TASK_SIZE - len >= addr &&
 759             (!vma || ((addr + len) <= vma->vm_start)))
 760                 return 0;
 761
 762         return -ENOMEM;
 763 }
 764
 765 static unsigned long htlb_get_low_area(unsigned long len, u16 segmask)
 766 {
 767         unsigned long addr = 0;
 768         struct vm_area_struct *vma;
 769
 770         vma = find_vma(current->mm, addr);
 771         while (addr + len <= 0x100000000UL) {
 772                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
 773
 774                 if (! __within_hugepage_low_range(addr, len, segmask)) {
 775                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
 776                         vma = find_vma(current->mm, addr);
 777                         continue;
 778                 }
 779
 780                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
 781                         return addr;
 782                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
 783                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
 784                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
 785                  * some VMAs */
 786                 vma = find_vma(current->mm, addr);
 787         }
 788
 789         return -ENOMEM;
 790 }
 791
 792 static unsigned long htlb_get_high_area(unsigned long len, u16 areamask)
 793 {
 794         unsigned long addr = 0x100000000UL;
 795         struct vm_area_struct *vma;
 796
 797         vma = find_vma(current->mm, addr);
 798         while (addr + len <= TASK_SIZE_USER64) {
 799                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
 800
 801                 if (! __within_hugepage_high_range(addr, len, areamask)) {
 802                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
 803                         vma = find_vma(current->mm, addr);
 804                         continue;
 805                 }
 806
 807                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
 808                         return addr;
 809                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
 810                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
 811                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
 812                  * some VMAs */
 813                 vma = find_vma(current->mm, addr);
 814         }
 815
 816         return -ENOMEM;
 817 }
 818
 819 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
 820                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
 821                                         unsigned long flags)
 822 {
 823         int lastshift;
 824         u16 areamask, curareas;
 825
 826         if (HPAGE_SHIFT == 0)
 827                 return -EINVAL;
 828         if (len & ~HPAGE_MASK)
 829                 return -EINVAL;
 830         if (len > TASK_SIZE)
 831                 return -ENOMEM;
 832
 833         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
 834                 return -EINVAL;
 835
 836         /* Paranoia, caller should have dealt with this */
 837         BUG_ON((addr + len)  < addr);
 838
 839         /* Handle MAP_FIXED */
 840         if (flags & MAP_FIXED) {
 841                 if (prepare_hugepage_range(addr, len, pgoff))
 842                         return -EINVAL;
 843                 return addr;
 844         }
 845
 846         if (test_thread_flag(TIF_32BIT)) {
 847                 curareas = current->mm->context.low_htlb_areas;
 848
 849                 /* First see if we can use the hint address */
 850                 if (addr && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
 851                         areamask = LOW_ESID_MASK(addr, len);
 852                         if (open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 853                                 return addr;
 854                 }
 855
 856                 /* Next see if we can map in the existing low areas */
 857                 addr = htlb_get_low_area(len, curareas);
 858                 if (addr != -ENOMEM)
 859                         return addr;
 860
 861                 /* Finally go looking for areas to open */
 862                 lastshift = 0;
 863                 for (areamask = LOW_ESID_MASK(0x100000000UL-len, len);
 864                      ! lastshift; areamask >>=1) {
 865                         if (areamask & 1)
 866                                 lastshift = 1;
 867
 868                         addr = htlb_get_low_area(len, curareas | areamask);
 869                         if ((addr != -ENOMEM)
 870                             && open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 871                                 return addr;
 872                 }
 873         } else {
 874                 curareas = current->mm->context.high_htlb_areas;
 875
 876                 /* First see if we can use the hint address */
 877                 /* We discourage 64-bit processes from doing hugepage
 878                  * mappings below 4GB (must use MAP_FIXED) */
 879                 if ((addr >= 0x100000000UL)
 880                     && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
 881                         areamask = HTLB_AREA_MASK(addr, len);
 882                         if (open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 883                                 return addr;
 884                 }
 885
 886                 /* Next see if we can map in the existing high areas */
 887                 addr = htlb_get_high_area(len, curareas);
 888                 if (addr != -ENOMEM)
 889                         return addr;
 890
 891                 /* Finally go looking for areas to open */
 892                 lastshift = 0;
 893                 for (areamask = HTLB_AREA_MASK(TASK_SIZE_USER64-len, len);
 894                      ! lastshift; areamask >>=1) {
 895                         if (areamask & 1)
 896                                 lastshift = 1;
 897
 898                         addr = htlb_get_high_area(len, curareas | areamask);
 899                         if ((addr != -ENOMEM)
 900                             && open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 901                                 return addr;
 902                 }
 903         }
 904         printk(KERN_DEBUG "hugetlb_get_unmapped_area() unable to open"
 905                " enough areas\n");
 906         return -ENOMEM;
 907 }
 908
 909 /*
 910  * Called by asm hashtable.S for doing lazy icache flush
 911  */
 912 static unsigned int hash_huge_page_do_lazy_icache(unsigned long rflags,
 913                                                   pte_t pte, int trap)
 914 {
 915         struct page *page;
 916         int i;
 917
 918         if (!pfn_valid(pte_pfn(pte)))
 919                 return rflags;
 920
 921         page = pte_page(pte);
 922
 923         /* page is dirty */
 924         if (!test_bit(PG_arch_1, &page->flags) && !PageReserved(page)) {
 925                 if (trap == 0x400) {
 926                         for (i = 0; i < (HPAGE_SIZE / PAGE_SIZE); i++)
 927                                 __flush_dcache_icache(page_address(page+i));
 928                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 929                 } else {
 930                         rflags |= HPTE_R_N;
 931                 }
 932         }
 933         return rflags;
 934 }
 935
 936 int hash_huge_page(struct mm_struct *mm, unsigned long access,
 937                    unsigned long ea, unsigned long vsid, int local,
 938                    unsigned long trap)
 939 {
 940         pte_t *ptep;
 941         unsigned long old_pte, new_pte;
 942         unsigned long va, rflags, pa;
 943         long slot;
 944         int err = 1;
 945
 946         ptep = huge_pte_offset(mm, ea);
 947
 948         /* Search the Linux page table for a match with va */
 949         va = (vsid << 28) | (ea & 0x0fffffff);
 950
 951         /*
 952          * If no pte found or not present, send the problem up to
 953          * do_page_fault
 954          */
 955         if (unlikely(!ptep || pte_none(*ptep)))
 956                 goto out;
 957
 958         /*
 959          * Check the user's access rights to the page.  If access should be
 960          * prevented then send the problem up to do_page_fault.
 961          */
 962         if (unlikely(access & ~pte_val(*ptep)))
 963                 goto out;
 964         /*
 965          * At this point, we have a pte (old_pte) which can be used to build
 966          * or update an HPTE. There are 2 cases:
 967          *
 968          * 1. There is a valid (present) pte with no associated HPTE (this is
 969          *      the most common case)
 970          * 2. There is a valid (present) pte with an associated HPTE. The
 971          *      current values of the pp bits in the HPTE prevent access
 972          *      because we are doing software DIRTY bit management and the
 973          *      page is currently not DIRTY.
 974          */
 975
 976
 977         do {
 978                 old_pte = pte_val(*ptep);
 979                 if (old_pte & _PAGE_BUSY)
 980                         goto out;
 981                 new_pte = old_pte | _PAGE_BUSY |
 982                         _PAGE_ACCESSED | _PAGE_HASHPTE;
 983         } while(old_pte != __cmpxchg_u64((unsigned long *)ptep,
 984                                          old_pte, new_pte));
 985
 986         rflags = 0x2 | (!(new_pte & _PAGE_RW));
 987         /* _PAGE_EXEC -> HW_NO_EXEC since it's inverted */
 988         rflags |= ((new_pte & _PAGE_EXEC) ? 0 : HPTE_R_N);
 989         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 990                 /* No CPU has hugepages but lacks no execute, so we
 991                  * don't need to worry about that case */
 992                 rflags = hash_huge_page_do_lazy_icache(rflags, __pte(old_pte),
 993                                                        trap);
 994
 995         /* Check if pte already has an hpte (case 2) */
 996         if (unlikely(old_pte & _PAGE_HASHPTE)) {
 997                 /* There MIGHT be an HPTE for this pte */
 998                 unsigned long hash, slot;
 999
1000                 hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
1001                 if (old_pte & _PAGE_F_SECOND)
1002                         hash = ~hash;
1003                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
1004                 slot += (old_pte & _PAGE_F_GIX) >> 12;
1005
1006                 if (ppc_md.hpte_updatepp(slot, rflags, va, mmu_huge_psize,
1007                                          local) == -1)
1008                         old_pte &= ~_PAGE_HPTEFLAGS;
1009         }
1010
1011         if (likely(!(old_pte & _PAGE_HASHPTE))) {
1012                 unsigned long hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
1013                 unsigned long hpte_group;
1014
1015                 pa = pte_pfn(__pte(old_pte)) << PAGE_SHIFT;
1016
1017 repeat:
1018                 hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1019                               HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
1020
1021                 /* clear HPTE slot informations in new PTE */
1022                 new_pte = (new_pte & ~_PAGE_HPTEFLAGS) | _PAGE_HASHPTE;
1023
1024                 /* Add in WIMG bits */
1025                 /* XXX We should store these in the pte */
1026                 /* --BenH: I think they are ... */
1027                 rflags |= _PAGE_COHERENT;
1028
1029                 /* Insert into the hash table, primary slot */
1030                 slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags, 0,
1031                                           mmu_huge_psize);
1032
1033                 /* Primary is full, try the secondary */
1034                 if (unlikely(slot == -1)) {
1035                         hpte_group = ((~hash & htab_hash_mask) *
1036                                       HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
1037                         slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags,
1038                                                   HPTE_V_SECONDARY,
1039                                                   mmu_huge_psize);
1040                         if (slot == -1) {
1041                                 if (mftb() & 0x1)
1042                                         hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1043                                                       HPTES_PER_GROUP)&~0x7UL;
1044
1045                                 ppc_md.hpte_remove(hpte_group);
1046                                 goto repeat;
1047                         }
1048                 }
1049
1050                 if (unlikely(slot == -2))
1051                         panic("hash_huge_page: pte_insert failed\n");
1052
1053                 new_pte |= (slot << 12) & (_PAGE_F_SECOND | _PAGE_F_GIX);
1054         }
1055
1056         /*
1057          * No need to use ldarx/stdcx here
1058          */
1059         *ptep = __pte(new_pte & ~_PAGE_BUSY);
1060
1061         err = 0;
1062
1063  out:
1064         return err;
1065 }
1066
1067 static void zero_ctor(void *addr, struct kmem_cache *cache, unsigned long flags)
1068 {
1069         memset(addr, 0, kmem_cache_size(cache));
1070 }
1071
1072 static int __init hugetlbpage_init(void)
1073 {
1074         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
1075                 return -ENODEV;
1076
1077         huge_pgtable_cache = kmem_cache_create("hugepte_cache",
1078                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1079                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1080                                                0,
1081                                                zero_ctor, NULL);
1082         if (! huge_pgtable_cache)
1083                 panic("hugetlbpage_init(): could not create hugepte cache\n");
1084
1085         return 0;
1086 }
1087
1088 module_init(hugetlbpage_init);