Merge branch 'ras-urgent-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / powerpc / mm / mem.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  *  PowerPC version
4  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
5  *
6  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
7  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
8  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
9  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
10  *
11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
13  */
14
15 #include <linux/export.h>
16 #include <linux/sched.h>
17 #include <linux/kernel.h>
18 #include <linux/errno.h>
19 #include <linux/string.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/types.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/stddef.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/memblock.h>
26 #include <linux/highmem.h>
27 #include <linux/initrd.h>
28 #include <linux/pagemap.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/hugetlb.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/vmalloc.h>
33 #include <linux/memremap.h>
34 #include <linux/dma-direct.h>
35
36 #include <asm/pgalloc.h>
37 #include <asm/prom.h>
38 #include <asm/io.h>
39 #include <asm/mmu_context.h>
40 #include <asm/pgtable.h>
41 #include <asm/mmu.h>
42 #include <asm/smp.h>
43 #include <asm/machdep.h>
44 #include <asm/btext.h>
45 #include <asm/tlb.h>
46 #include <asm/sections.h>
47 #include <asm/sparsemem.h>
48 #include <asm/vdso.h>
49 #include <asm/fixmap.h>
50 #include <asm/swiotlb.h>
51 #include <asm/rtas.h>
52
53 #include <mm/mmu_decl.h>
54
55 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
56 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
57 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
58 #endif
59
60 unsigned long long memory_limit;
61 bool init_mem_is_free;
62
63 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
64 pte_t *kmap_pte;
65 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
66 pgprot_t kmap_prot;
67 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
68
69 static inline pte_t *virt_to_kpte(unsigned long vaddr)
70 {
71         return pte_offset_kernel(pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(vaddr),
72                         vaddr), vaddr), vaddr);
73 }
74 #endif
75
76 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
77                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
78 {
79         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
80                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
81
82         if (!page_is_ram(pfn))
83                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
84
85         return vma_prot;
86 }
87 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
88
89 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
90
91 #ifdef CONFIG_NUMA
92 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
93 {
94         return hot_add_scn_to_nid(start);
95 }
96 #endif
97
98 int __weak create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end, int nid)
99 {
100         return -ENODEV;
101 }
102
103 int __weak remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
104 {
105         return -ENODEV;
106 }
107
108 #define FLUSH_CHUNK_SIZE SZ_1G
109 /**
110  * flush_dcache_range_chunked(): Write any modified data cache blocks out to
111  * memory and invalidate them, in chunks of up to FLUSH_CHUNK_SIZE
112  * Does not invalidate the corresponding instruction cache blocks.
113  *
114  * @start: the start address
115  * @stop: the stop address (exclusive)
116  * @chunk: the max size of the chunks
117  */
118 static void flush_dcache_range_chunked(unsigned long start, unsigned long stop,
119                                        unsigned long chunk)
120 {
121         unsigned long i;
122
123         for (i = start; i < stop; i += chunk) {
124                 flush_dcache_range(i, min(stop, i + chunk));
125                 cond_resched();
126         }
127 }
128
129 int __ref arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
130                         struct mhp_restrictions *restrictions)
131 {
132         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
133         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
134         int rc;
135
136         resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size());
137
138         start = (unsigned long)__va(start);
139         rc = create_section_mapping(start, start + size, nid);
140         if (rc) {
141                 pr_warn("Unable to create mapping for hot added memory 0x%llx..0x%llx: %d\n",
142                         start, start + size, rc);
143                 return -EFAULT;
144         }
145
146         return __add_pages(nid, start_pfn, nr_pages, restrictions);
147 }
148
149 void __ref arch_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size,
150                              struct vmem_altmap *altmap)
151 {
152         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
153         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
154         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn) + vmem_altmap_offset(altmap);
155         int ret;
156
157         __remove_pages(page_zone(page), start_pfn, nr_pages, altmap);
158
159         /* Remove htab bolted mappings for this section of memory */
160         start = (unsigned long)__va(start);
161         flush_dcache_range_chunked(start, start + size, FLUSH_CHUNK_SIZE);
162
163         ret = remove_section_mapping(start, start + size);
164         WARN_ON_ONCE(ret);
165
166         /* Ensure all vmalloc mappings are flushed in case they also
167          * hit that section of memory
168          */
169         vm_unmap_aliases();
170
171         if (resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size()) == -ENOSPC)
172                 pr_warn("Hash collision while resizing HPT\n");
173 }
174 #endif
175
176 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
177 void __init mem_topology_setup(void)
178 {
179         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
180         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
181 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
182         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
183 #endif
184
185         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
186          * memblock_regions
187          */
188         memblock_set_node(0, PHYS_ADDR_MAX, &memblock.memory, 0);
189 }
190
191 void __init initmem_init(void)
192 {
193         /* XXX need to clip this if using highmem? */
194         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
195         sparse_init();
196 }
197
198 /* mark pages that don't exist as nosave */
199 static int __init mark_nonram_nosave(void)
200 {
201         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
202
203         for_each_memblock(memory, reg) {
204                 if (prev &&
205                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
206                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
207                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
208                 prev = reg;
209         }
210         return 0;
211 }
212 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
213 static int __init mark_nonram_nosave(void)
214 {
215         return 0;
216 }
217 #endif
218
219 /*
220  * Zones usage:
221  *
222  * We setup ZONE_DMA to be 31-bits on all platforms and ZONE_NORMAL to be
223  * everything else. GFP_DMA32 page allocations automatically fall back to
224  * ZONE_DMA.
225  *
226  * By using 31-bit unconditionally, we can exploit zone_dma_bits to inform the
227  * generic DMA mapping code.  32-bit only devices (if not handled by an IOMMU
228  * anyway) will take a first dip into ZONE_NORMAL and get otherwise served by
229  * ZONE_DMA.
230  */
231 static unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
232
233 /*
234  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
235  */
236 void __init paging_init(void)
237 {
238         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
239         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
240
241 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
242         unsigned long v = __fix_to_virt(FIX_KMAP_END);
243         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN);
244
245         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
246                 map_kernel_page(v, 0, __pgprot(0)); /* XXX gross */
247
248         map_kernel_page(PKMAP_BASE, 0, __pgprot(0));    /* XXX gross */
249         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
250
251         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
252         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
253 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
254
255         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
256                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
257         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
258                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
259
260         /*
261          * Allow 30-bit DMA for very limited Broadcom wifi chips on many
262          * powerbooks.
263          */
264         if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC32))
265                 zone_dma_bits = 30;
266         else
267                 zone_dma_bits = 31;
268
269 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
270         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = min(max_low_pfn,
271                                       1UL << (zone_dma_bits - PAGE_SHIFT));
272 #endif
273         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
274 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
275         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = max_pfn;
276 #endif
277
278         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
279
280         mark_nonram_nosave();
281 }
282
283 void __init mem_init(void)
284 {
285         /*
286          * book3s is limited to 16 page sizes due to encoding this in
287          * a 4-bit field for slices.
288          */
289         BUILD_BUG_ON(MMU_PAGE_COUNT > 16);
290
291 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
292         swiotlb_init(0);
293 #endif
294
295         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
296         set_max_mapnr(max_pfn);
297         memblock_free_all();
298
299 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
300         {
301                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
302
303                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
304                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
305                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
306                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
307                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
308                                 free_highmem_page(page);
309                 }
310         }
311 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
312
313 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
314         /*
315          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
316          * functions.... do it here for the non-smp case.
317          */
318         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
319                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
320 #endif
321
322         mem_init_print_info(NULL);
323 #ifdef CONFIG_PPC32
324         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
325 #ifdef CONFIG_KASAN
326         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : kasan shadow mem\n",
327                 KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
328 #endif
329         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
330 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
331         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
332                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
333 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
334         if (ioremap_bot != IOREMAP_TOP)
335                 pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
336                         ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
337         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
338                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
339 #endif /* CONFIG_PPC32 */
340 }
341
342 void free_initmem(void)
343 {
344         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
345         mark_initmem_nx();
346         init_mem_is_free = true;
347         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
348 }
349
350 /**
351  * flush_coherent_icache() - if a CPU has a coherent icache, flush it
352  * @addr: The base address to use (can be any valid address, the whole cache will be flushed)
353  * Return true if the cache was flushed, false otherwise
354  */
355 static inline bool flush_coherent_icache(unsigned long addr)
356 {
357         /*
358          * For a snooping icache, we still need a dummy icbi to purge all the
359          * prefetched instructions from the ifetch buffers. We also need a sync
360          * before the icbi to order the the actual stores to memory that might
361          * have modified instructions with the icbi.
362          */
363         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE)) {
364                 mb(); /* sync */
365                 icbi((void *)addr);
366                 mb(); /* sync */
367                 isync();
368                 return true;
369         }
370
371         return false;
372 }
373
374 /**
375  * invalidate_icache_range() - Flush the icache by issuing icbi across an address range
376  * @start: the start address
377  * @stop: the stop address (exclusive)
378  */
379 static void invalidate_icache_range(unsigned long start, unsigned long stop)
380 {
381         unsigned long shift = l1_icache_shift();
382         unsigned long bytes = l1_icache_bytes();
383         char *addr = (char *)(start & ~(bytes - 1));
384         unsigned long size = stop - (unsigned long)addr + (bytes - 1);
385         unsigned long i;
386
387         for (i = 0; i < size >> shift; i++, addr += bytes)
388                 icbi(addr);
389
390         mb(); /* sync */
391         isync();
392 }
393
394 /**
395  * flush_icache_range: Write any modified data cache blocks out to memory
396  * and invalidate the corresponding blocks in the instruction cache
397  *
398  * Generic code will call this after writing memory, before executing from it.
399  *
400  * @start: the start address
401  * @stop: the stop address (exclusive)
402  */
403 void flush_icache_range(unsigned long start, unsigned long stop)
404 {
405         if (flush_coherent_icache(start))
406                 return;
407
408         clean_dcache_range(start, stop);
409
410         if (IS_ENABLED(CONFIG_44x)) {
411                 /*
412                  * Flash invalidate on 44x because we are passed kmapped
413                  * addresses and this doesn't work for userspace pages due to
414                  * the virtually tagged icache.
415                  */
416                 iccci((void *)start);
417                 mb(); /* sync */
418                 isync();
419         } else
420                 invalidate_icache_range(start, stop);
421 }
422 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_range);
423
424 #if !defined(CONFIG_PPC_8xx) && !defined(CONFIG_PPC64)
425 /**
426  * flush_dcache_icache_phys() - Flush a page by it's physical address
427  * @physaddr: the physical address of the page
428  */
429 static void flush_dcache_icache_phys(unsigned long physaddr)
430 {
431         unsigned long bytes = l1_dcache_bytes();
432         unsigned long nb = PAGE_SIZE / bytes;
433         unsigned long addr = physaddr & PAGE_MASK;
434         unsigned long msr, msr0;
435         unsigned long loop1 = addr, loop2 = addr;
436
437         msr0 = mfmsr();
438         msr = msr0 & ~MSR_DR;
439         /*
440          * This must remain as ASM to prevent potential memory accesses
441          * while the data MMU is disabled
442          */
443         asm volatile(
444                 "   mtctr %2;\n"
445                 "   mtmsr %3;\n"
446                 "   isync;\n"
447                 "0: dcbst   0, %0;\n"
448                 "   addi    %0, %0, %4;\n"
449                 "   bdnz    0b;\n"
450                 "   sync;\n"
451                 "   mtctr %2;\n"
452                 "1: icbi    0, %1;\n"
453                 "   addi    %1, %1, %4;\n"
454                 "   bdnz    1b;\n"
455                 "   sync;\n"
456                 "   mtmsr %5;\n"
457                 "   isync;\n"
458                 : "+&r" (loop1), "+&r" (loop2)
459                 : "r" (nb), "r" (msr), "i" (bytes), "r" (msr0)
460                 : "ctr", "memory");
461 }
462 #endif // !defined(CONFIG_PPC_8xx) && !defined(CONFIG_PPC64)
463
464 /*
465  * This is called when a page has been modified by the kernel.
466  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
467  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
468  */
469 void flush_dcache_page(struct page *page)
470 {
471         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
472                 return;
473         /* avoid an atomic op if possible */
474         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
475                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
476 }
477 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
478
479 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
480 {
481 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
482         if (PageCompound(page)) {
483                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
484                 return;
485         }
486 #endif
487 #if defined(CONFIG_PPC_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
488         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
489         __flush_dcache_icache(page_address(page));
490 #else
491         if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) || sizeof(phys_addr_t) > sizeof(void *)) {
492                 void *start = kmap_atomic(page);
493                 __flush_dcache_icache(start);
494                 kunmap_atomic(start);
495         } else {
496                 unsigned long addr = page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
497
498                 if (flush_coherent_icache(addr))
499                         return;
500                 flush_dcache_icache_phys(addr);
501         }
502 #endif
503 }
504 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
505
506 /**
507  * __flush_dcache_icache(): Flush a particular page from the data cache to RAM.
508  * Note: this is necessary because the instruction cache does *not*
509  * snoop from the data cache.
510  *
511  * @page: the address of the page to flush
512  */
513 void __flush_dcache_icache(void *p)
514 {
515         unsigned long addr = (unsigned long)p;
516
517         if (flush_coherent_icache(addr))
518                 return;
519
520         clean_dcache_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
521
522         /*
523          * We don't flush the icache on 44x. Those have a virtual icache and we
524          * don't have access to the virtual address here (it's not the page
525          * vaddr but where it's mapped in user space). The flushing of the
526          * icache on these is handled elsewhere, when a change in the address
527          * space occurs, before returning to user space.
528          */
529
530         if (cpu_has_feature(MMU_FTR_TYPE_44x))
531                 return;
532
533         invalidate_icache_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
534 }
535
536 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
537 {
538         clear_page(page);
539
540         /*
541          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
542          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
543          * - Anton
544          */
545         flush_dcache_page(pg);
546 }
547 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
548
549 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
550                     struct page *pg)
551 {
552         copy_page(vto, vfrom);
553
554         /*
555          * We should be able to use the following optimisation, however
556          * there are two problems.
557          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
558          * were not marked executable.
559          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
560          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
561          * not marked executable.
562          * - Anton
563          */
564 #if 0
565         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
566                 return;
567 #endif
568
569         flush_dcache_page(pg);
570 }
571
572 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
573                              unsigned long addr, int len)
574 {
575         unsigned long maddr;
576
577         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
578         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
579         kunmap(page);
580 }
581 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
582
583 /*
584  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
585  * (eg kdump).
586  */
587 static int __init add_system_ram_resources(void)
588 {
589         struct memblock_region *reg;
590
591         for_each_memblock(memory, reg) {
592                 struct resource *res;
593                 unsigned long base = reg->base;
594                 unsigned long size = reg->size;
595
596                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
597                 WARN_ON(!res);
598
599                 if (res) {
600                         res->name = "System RAM";
601                         res->start = base;
602                         res->end = base + size - 1;
603                         res->flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
604                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
605                 }
606         }
607
608         return 0;
609 }
610 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
611
612 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
613 /*
614  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
615  * is valid. The argument is a physical page number.
616  *
617  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
618  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
619  */
620 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
621 {
622         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
623                 return 1;
624         if (iomem_is_exclusive(PFN_PHYS(pfn)))
625                 return 0;
626         if (!page_is_ram(pfn))
627                 return 1;
628         return 0;
629 }
630 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
631
632 /*
633  * This is defined in kernel/resource.c but only powerpc needs to export it, for
634  * the EHEA driver. Drop this when drivers/net/ethernet/ibm/ehea is removed.
635  */
636 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);