Merge tag 'kvm-s390-next-5.6-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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         int ret;
155
156         __remove_pages(start_pfn, nr_pages, altmap);
157
158         /* Remove htab bolted mappings for this section of memory */
159         start = (unsigned long)__va(start);
160         flush_dcache_range_chunked(start, start + size, FLUSH_CHUNK_SIZE);
161
162         ret = remove_section_mapping(start, start + size);
163         WARN_ON_ONCE(ret);
164
165         /* Ensure all vmalloc mappings are flushed in case they also
166          * hit that section of memory
167          */
168         vm_unmap_aliases();
169
170         if (resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size()) == -ENOSPC)
171                 pr_warn("Hash collision while resizing HPT\n");
172 }
173 #endif
174
175 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
176 void __init mem_topology_setup(void)
177 {
178         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
179         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
180 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
181         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
182 #endif
183
184         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
185          * memblock_regions
186          */
187         memblock_set_node(0, PHYS_ADDR_MAX, &memblock.memory, 0);
188 }
189
190 void __init initmem_init(void)
191 {
192         /* XXX need to clip this if using highmem? */
193         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
194         sparse_init();
195 }
196
197 /* mark pages that don't exist as nosave */
198 static int __init mark_nonram_nosave(void)
199 {
200         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
201
202         for_each_memblock(memory, reg) {
203                 if (prev &&
204                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
205                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
206                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
207                 prev = reg;
208         }
209         return 0;
210 }
211 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
212 static int __init mark_nonram_nosave(void)
213 {
214         return 0;
215 }
216 #endif
217
218 /*
219  * Zones usage:
220  *
221  * We setup ZONE_DMA to be 31-bits on all platforms and ZONE_NORMAL to be
222  * everything else. GFP_DMA32 page allocations automatically fall back to
223  * ZONE_DMA.
224  *
225  * By using 31-bit unconditionally, we can exploit zone_dma_bits to inform the
226  * generic DMA mapping code.  32-bit only devices (if not handled by an IOMMU
227  * anyway) will take a first dip into ZONE_NORMAL and get otherwise served by
228  * ZONE_DMA.
229  */
230 static unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
231
232 /*
233  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
234  */
235 void __init paging_init(void)
236 {
237         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
238         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
239
240 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
241         unsigned long v = __fix_to_virt(FIX_KMAP_END);
242         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN);
243
244         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
245                 map_kernel_page(v, 0, __pgprot(0)); /* XXX gross */
246
247         map_kernel_page(PKMAP_BASE, 0, __pgprot(0));    /* XXX gross */
248         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
249
250         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
251         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
252 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
253
254         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
255                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
256         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
257                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
258
259         /*
260          * Allow 30-bit DMA for very limited Broadcom wifi chips on many
261          * powerbooks.
262          */
263         if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC32))
264                 zone_dma_bits = 30;
265         else
266                 zone_dma_bits = 31;
267
268 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
269         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = min(max_low_pfn,
270                                       1UL << (zone_dma_bits - PAGE_SHIFT));
271 #endif
272         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
273 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
274         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = max_pfn;
275 #endif
276
277         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
278
279         mark_nonram_nosave();
280 }
281
282 void __init mem_init(void)
283 {
284         /*
285          * book3s is limited to 16 page sizes due to encoding this in
286          * a 4-bit field for slices.
287          */
288         BUILD_BUG_ON(MMU_PAGE_COUNT > 16);
289
290 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
291         /*
292          * Some platforms (e.g. 85xx) limit DMA-able memory way below
293          * 4G. We force memblock to bottom-up mode to ensure that the
294          * memory allocated in swiotlb_init() is DMA-able.
295          * As it's the last memblock allocation, no need to reset it
296          * back to to-down.
297          */
298         memblock_set_bottom_up(true);
299         swiotlb_init(0);
300 #endif
301
302         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
303         set_max_mapnr(max_pfn);
304         memblock_free_all();
305
306 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
307         {
308                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
309
310                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
311                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
312                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
313                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
314                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
315                                 free_highmem_page(page);
316                 }
317         }
318 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
319
320 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
321         /*
322          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
323          * functions.... do it here for the non-smp case.
324          */
325         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
326                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
327 #endif
328
329         mem_init_print_info(NULL);
330 #ifdef CONFIG_PPC32
331         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
332 #ifdef CONFIG_KASAN
333         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : kasan shadow mem\n",
334                 KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
335 #endif
336         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
337 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
338         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
339                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
340 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
341         if (ioremap_bot != IOREMAP_TOP)
342                 pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
343                         ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
344         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
345                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
346 #endif /* CONFIG_PPC32 */
347 }
348
349 void free_initmem(void)
350 {
351         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
352         mark_initmem_nx();
353         init_mem_is_free = true;
354         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
355 }
356
357 /**
358  * flush_coherent_icache() - if a CPU has a coherent icache, flush it
359  * @addr: The base address to use (can be any valid address, the whole cache will be flushed)
360  * Return true if the cache was flushed, false otherwise
361  */
362 static inline bool flush_coherent_icache(unsigned long addr)
363 {
364         /*
365          * For a snooping icache, we still need a dummy icbi to purge all the
366          * prefetched instructions from the ifetch buffers. We also need a sync
367          * before the icbi to order the the actual stores to memory that might
368          * have modified instructions with the icbi.
369          */
370         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE)) {
371                 mb(); /* sync */
372                 icbi((void *)addr);
373                 mb(); /* sync */
374                 isync();
375                 return true;
376         }
377
378         return false;
379 }
380
381 /**
382  * invalidate_icache_range() - Flush the icache by issuing icbi across an address range
383  * @start: the start address
384  * @stop: the stop address (exclusive)
385  */
386 static void invalidate_icache_range(unsigned long start, unsigned long stop)
387 {
388         unsigned long shift = l1_icache_shift();
389         unsigned long bytes = l1_icache_bytes();
390         char *addr = (char *)(start & ~(bytes - 1));
391         unsigned long size = stop - (unsigned long)addr + (bytes - 1);
392         unsigned long i;
393
394         for (i = 0; i < size >> shift; i++, addr += bytes)
395                 icbi(addr);
396
397         mb(); /* sync */
398         isync();
399 }
400
401 /**
402  * flush_icache_range: Write any modified data cache blocks out to memory
403  * and invalidate the corresponding blocks in the instruction cache
404  *
405  * Generic code will call this after writing memory, before executing from it.
406  *
407  * @start: the start address
408  * @stop: the stop address (exclusive)
409  */
410 void flush_icache_range(unsigned long start, unsigned long stop)
411 {
412         if (flush_coherent_icache(start))
413                 return;
414
415         clean_dcache_range(start, stop);
416
417         if (IS_ENABLED(CONFIG_44x)) {
418                 /*
419                  * Flash invalidate on 44x because we are passed kmapped
420                  * addresses and this doesn't work for userspace pages due to
421                  * the virtually tagged icache.
422                  */
423                 iccci((void *)start);
424                 mb(); /* sync */
425                 isync();
426         } else
427                 invalidate_icache_range(start, stop);
428 }
429 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_range);
430
431 #if !defined(CONFIG_PPC_8xx) && !defined(CONFIG_PPC64)
432 /**
433  * flush_dcache_icache_phys() - Flush a page by it's physical address
434  * @physaddr: the physical address of the page
435  */
436 static void flush_dcache_icache_phys(unsigned long physaddr)
437 {
438         unsigned long bytes = l1_dcache_bytes();
439         unsigned long nb = PAGE_SIZE / bytes;
440         unsigned long addr = physaddr & PAGE_MASK;
441         unsigned long msr, msr0;
442         unsigned long loop1 = addr, loop2 = addr;
443
444         msr0 = mfmsr();
445         msr = msr0 & ~MSR_DR;
446         /*
447          * This must remain as ASM to prevent potential memory accesses
448          * while the data MMU is disabled
449          */
450         asm volatile(
451                 "   mtctr %2;\n"
452                 "   mtmsr %3;\n"
453                 "   isync;\n"
454                 "0: dcbst   0, %0;\n"
455                 "   addi    %0, %0, %4;\n"
456                 "   bdnz    0b;\n"
457                 "   sync;\n"
458                 "   mtctr %2;\n"
459                 "1: icbi    0, %1;\n"
460                 "   addi    %1, %1, %4;\n"
461                 "   bdnz    1b;\n"
462                 "   sync;\n"
463                 "   mtmsr %5;\n"
464                 "   isync;\n"
465                 : "+&r" (loop1), "+&r" (loop2)
466                 : "r" (nb), "r" (msr), "i" (bytes), "r" (msr0)
467                 : "ctr", "memory");
468 }
469 #endif // !defined(CONFIG_PPC_8xx) && !defined(CONFIG_PPC64)
470
471 /*
472  * This is called when a page has been modified by the kernel.
473  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
474  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
475  */
476 void flush_dcache_page(struct page *page)
477 {
478         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
479                 return;
480         /* avoid an atomic op if possible */
481         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
482                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
483 }
484 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
485
486 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
487 {
488 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
489         if (PageCompound(page)) {
490                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
491                 return;
492         }
493 #endif
494 #if defined(CONFIG_PPC_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
495         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
496         __flush_dcache_icache(page_address(page));
497 #else
498         if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) || sizeof(phys_addr_t) > sizeof(void *)) {
499                 void *start = kmap_atomic(page);
500                 __flush_dcache_icache(start);
501                 kunmap_atomic(start);
502         } else {
503                 unsigned long addr = page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
504
505                 if (flush_coherent_icache(addr))
506                         return;
507                 flush_dcache_icache_phys(addr);
508         }
509 #endif
510 }
511 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
512
513 /**
514  * __flush_dcache_icache(): Flush a particular page from the data cache to RAM.
515  * Note: this is necessary because the instruction cache does *not*
516  * snoop from the data cache.
517  *
518  * @page: the address of the page to flush
519  */
520 void __flush_dcache_icache(void *p)
521 {
522         unsigned long addr = (unsigned long)p;
523
524         if (flush_coherent_icache(addr))
525                 return;
526
527         clean_dcache_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
528
529         /*
530          * We don't flush the icache on 44x. Those have a virtual icache and we
531          * don't have access to the virtual address here (it's not the page
532          * vaddr but where it's mapped in user space). The flushing of the
533          * icache on these is handled elsewhere, when a change in the address
534          * space occurs, before returning to user space.
535          */
536
537         if (cpu_has_feature(MMU_FTR_TYPE_44x))
538                 return;
539
540         invalidate_icache_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
541 }
542
543 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
544 {
545         clear_page(page);
546
547         /*
548          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
549          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
550          * - Anton
551          */
552         flush_dcache_page(pg);
553 }
554 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
555
556 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
557                     struct page *pg)
558 {
559         copy_page(vto, vfrom);
560
561         /*
562          * We should be able to use the following optimisation, however
563          * there are two problems.
564          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
565          * were not marked executable.
566          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
567          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
568          * not marked executable.
569          * - Anton
570          */
571 #if 0
572         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
573                 return;
574 #endif
575
576         flush_dcache_page(pg);
577 }
578
579 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
580                              unsigned long addr, int len)
581 {
582         unsigned long maddr;
583
584         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
585         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
586         kunmap(page);
587 }
588 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
589
590 /*
591  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
592  * (eg kdump).
593  */
594 static int __init add_system_ram_resources(void)
595 {
596         struct memblock_region *reg;
597
598         for_each_memblock(memory, reg) {
599                 struct resource *res;
600                 unsigned long base = reg->base;
601                 unsigned long size = reg->size;
602
603                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
604                 WARN_ON(!res);
605
606                 if (res) {
607                         res->name = "System RAM";
608                         res->start = base;
609                         res->end = base + size - 1;
610                         res->flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
611                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
612                 }
613         }
614
615         return 0;
616 }
617 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
618
619 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
620 /*
621  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
622  * is valid. The argument is a physical page number.
623  *
624  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
625  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
626  */
627 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
628 {
629         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
630                 return 1;
631         if (iomem_is_exclusive(PFN_PHYS(pfn)))
632                 return 0;
633         if (!page_is_ram(pfn))
634                 return 1;
635         return 0;
636 }
637 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
638
639 /*
640  * This is defined in kernel/resource.c but only powerpc needs to export it, for
641  * the EHEA driver. Drop this when drivers/net/ethernet/ibm/ehea is removed.
642  */
643 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);