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 int __ref arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
 109                         struct mhp_restrictions *restrictions)
 110 {
 111         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 112         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 113         int rc;
 114
 115         resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size());
 116
 117         start = (unsigned long)__va(start);
 118         rc = create_section_mapping(start, start + size, nid);
 119         if (rc) {
 120                 pr_warn("Unable to create mapping for hot added memory 0x%llx..0x%llx: %d\n",
 121                         start, start + size, rc);
 122                 return -EFAULT;
 123         }
 124         flush_dcache_range(start, start + size);
 125
 126         return __add_pages(nid, start_pfn, nr_pages, restrictions);
 127 }
 128
 129 void __ref arch_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size,
 130                              struct vmem_altmap *altmap)
 131 {
 132         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 133         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 134         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn) + vmem_altmap_offset(altmap);
 135         int ret;
 136
 137         __remove_pages(page_zone(page), start_pfn, nr_pages, altmap);
 138
 139         /* Remove htab bolted mappings for this section of memory */
 140         start = (unsigned long)__va(start);
 141         flush_dcache_range(start, start + size);
 142         ret = remove_section_mapping(start, start + size);
 143         WARN_ON_ONCE(ret);
 144
 145         /* Ensure all vmalloc mappings are flushed in case they also
 146          * hit that section of memory
 147          */
 148         vm_unmap_aliases();
 149
 150         if (resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size()) == -ENOSPC)
 151                 pr_warn("Hash collision while resizing HPT\n");
 152 }
 153 #endif
 154
 155 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 156 void __init mem_topology_setup(void)
 157 {
 158         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
 159         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
 160 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 161         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 162 #endif
 163
 164         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
 165          * memblock_regions
 166          */
 167         memblock_set_node(0, PHYS_ADDR_MAX, &memblock.memory, 0);
 168 }
 169
 170 void __init initmem_init(void)
 171 {
 172         /* XXX need to clip this if using highmem? */
 173         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
 174         sparse_init();
 175 }
 176
 177 /* mark pages that don't exist as nosave */
 178 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 179 {
 180         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
 181
 182         for_each_memblock(memory, reg) {
 183                 if (prev &&
 184                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
 185                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
 186                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 187                 prev = reg;
 188         }
 189         return 0;
 190 }
 191 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
 192 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 193 {
 194         return 0;
 195 }
 196 #endif
 197
 198 /*
 199  * Zones usage:
 200  *
 201  * We setup ZONE_DMA to be 31-bits on all platforms and ZONE_NORMAL to be
 202  * everything else. GFP_DMA32 page allocations automatically fall back to
 203  * ZONE_DMA.
 204  *
 205  * By using 31-bit unconditionally, we can exploit zone_dma_bits to inform the
 206  * generic DMA mapping code.  32-bit only devices (if not handled by an IOMMU
 207  * anyway) will take a first dip into ZONE_NORMAL and get otherwise served by
 208  * ZONE_DMA.
 209  */
 210 static unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 211
 212 /*
 213  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
 214  */
 215 void __init paging_init(void)
 216 {
 217         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
 218         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
 219
 220 #ifdef CONFIG_PPC32
 221         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
 222         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
 223
 224         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
 225                 map_kernel_page(v, 0, __pgprot(0)); /* XXX gross */
 226 #endif
 227
 228 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 229         map_kernel_page(PKMAP_BASE, 0, __pgprot(0));    /* XXX gross */
 230         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
 231
 232         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
 233         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
 234 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 235
 236         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
 237                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
 238         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
 239                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
 240
 241         /*
 242          * Allow 30-bit DMA for very limited Broadcom wifi chips on many
 243          * powerbooks.
 244          */
 245         if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC32))
 246                 zone_dma_bits = 30;
 247         else
 248                 zone_dma_bits = 31;
 249
 250 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 251         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = min(max_low_pfn,
 252                                       1UL << (zone_dma_bits - PAGE_SHIFT));
 253 #endif
 254         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
 255 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 256         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = max_pfn;
 257 #endif
 258
 259         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 260
 261         mark_nonram_nosave();
 262 }
 263
 264 void __init mem_init(void)
 265 {
 266         /*
 267          * book3s is limited to 16 page sizes due to encoding this in
 268          * a 4-bit field for slices.
 269          */
 270         BUILD_BUG_ON(MMU_PAGE_COUNT > 16);
 271
 272 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 273         swiotlb_init(0);
 274 #endif
 275
 276         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
 277         set_max_mapnr(max_pfn);
 278         memblock_free_all();
 279
 280 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 281         {
 282                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
 283
 284                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 285                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
 286                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 287                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 288                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
 289                                 free_highmem_page(page);
 290                 }
 291         }
 292 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 293
 294 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
 295         /*
 296          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
 297          * functions.... do it here for the non-smp case.
 298          */
 299         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
 300                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
 301 #endif
 302
 303         mem_init_print_info(NULL);
 304 #ifdef CONFIG_PPC32
 305         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
 306 #ifdef CONFIG_KASAN
 307         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : kasan shadow mem\n",
 308                 KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 309 #endif
 310         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
 311 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 312         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
 313                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
 314 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 315         if (ioremap_bot != IOREMAP_TOP)
 316                 pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
 317                         ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
 318         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
 319                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
 320 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 321 }
 322
 323 void free_initmem(void)
 324 {
 325         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
 326         mark_initmem_nx();
 327         init_mem_is_free = true;
 328         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
 329 }
 330
 331 /*
 332  * This is called when a page has been modified by the kernel.
 333  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
 334  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
 335  */
 336 void flush_dcache_page(struct page *page)
 337 {
 338         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 339                 return;
 340         /* avoid an atomic op if possible */
 341         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
 342                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 343 }
 344 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
 345
 346 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
 347 {
 348 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 349         if (PageCompound(page)) {
 350                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
 351                 return;
 352         }
 353 #endif
 354 #if defined(CONFIG_PPC_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
 355         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
 356         __flush_dcache_icache(page_address(page));
 357 #else
 358         if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) || sizeof(phys_addr_t) > sizeof(void *)) {
 359                 void *start = kmap_atomic(page);
 360                 __flush_dcache_icache(start);
 361                 kunmap_atomic(start);
 362         } else {
 363                 __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
 364         }
 365 #endif
 366 }
 367 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
 368
 369 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
 370 {
 371         clear_page(page);
 372
 373         /*
 374          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
 375          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
 376          * - Anton
 377          */
 378         flush_dcache_page(pg);
 379 }
 380 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
 381
 382 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
 383                     struct page *pg)
 384 {
 385         copy_page(vto, vfrom);
 386
 387         /*
 388          * We should be able to use the following optimisation, however
 389          * there are two problems.
 390          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
 391          * were not marked executable.
 392          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
 393          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
 394          * not marked executable.
 395          * - Anton
 396          */
 397 #if 0
 398         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
 399                 return;
 400 #endif
 401
 402         flush_dcache_page(pg);
 403 }
 404
 405 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
 406                              unsigned long addr, int len)
 407 {
 408         unsigned long maddr;
 409
 410         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
 411         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
 412         kunmap(page);
 413 }
 414 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
 415
 416 /*
 417  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
 418  * (eg kdump).
 419  */
 420 static int __init add_system_ram_resources(void)
 421 {
 422         struct memblock_region *reg;
 423
 424         for_each_memblock(memory, reg) {
 425                 struct resource *res;
 426                 unsigned long base = reg->base;
 427                 unsigned long size = reg->size;
 428
 429                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
 430                 WARN_ON(!res);
 431
 432                 if (res) {
 433                         res->name = "System RAM";
 434                         res->start = base;
 435                         res->end = base + size - 1;
 436                         res->flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
 437                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
 438                 }
 439         }
 440
 441         return 0;
 442 }
 443 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
 444
 445 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 446 /*
 447  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
 448  * is valid. The argument is a physical page number.
 449  *
 450  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
 451  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 452  */
 453 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
 454 {
 455         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
 456                 return 1;
 457         if (iomem_is_exclusive(PFN_PHYS(pfn)))
 458                 return 0;
 459         if (!page_is_ram(pfn))
 460                 return 1;
 461         return 0;
 462 }
 463 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
 464
 465 /*
 466  * This is defined in kernel/resource.c but only powerpc needs to export it, for
 467  * the EHEA driver. Drop this when drivers/net/ethernet/ibm/ehea is removed.
 468  */
 469 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);