arch/powerpc/mm/pgtable.c

   1 /*
   2  * This file contains common routines for dealing with free of page tables
   3  * Along with common page table handling code
   4  *
   5  *  Derived from arch/powerpc/mm/tlb_64.c:
   6  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   7  *
   8  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   9  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
  10  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  11  *
  12  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  13  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  14  *
  15  *  Dave Engebretsen <engebret@us.ibm.com>
  16  *      Rework for PPC64 port.
  17  *
  18  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  19  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  20  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  21  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  22  */
  23
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/gfp.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/init.h>
  28 #include <linux/percpu.h>
  29 #include <linux/hardirq.h>
  30 #include <asm/pgalloc.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/tlb.h>
  33
  34 #include "mmu_decl.h"
  35
  36 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
  37
  38 #ifdef CONFIG_SMP
  39
  40 /*
  41  * Handle batching of page table freeing on SMP. Page tables are
  42  * queued up and send to be freed later by RCU in order to avoid
  43  * freeing a page table page that is being walked without locks
  44  */
  45
  46 static DEFINE_PER_CPU(struct pte_freelist_batch *, pte_freelist_cur);
  47 static unsigned long pte_freelist_forced_free;
  48
  49 struct pte_freelist_batch
  50 {
  51         struct rcu_head rcu;
  52         unsigned int    index;
  53         unsigned long   tables[0];
  54 };
  55
  56 #define PTE_FREELIST_SIZE \
  57         ((PAGE_SIZE - sizeof(struct pte_freelist_batch)) \
  58           / sizeof(unsigned long))
  59
  60 static void pte_free_smp_sync(void *arg)
  61 {
  62         /* Do nothing, just ensure we sync with all CPUs */
  63 }
  64
  65 /* This is only called when we are critically out of memory
  66  * (and fail to get a page in pte_free_tlb).
  67  */
  68 static void pgtable_free_now(void *table, unsigned shift)
  69 {
  70         pte_freelist_forced_free++;
  71
  72         smp_call_function(pte_free_smp_sync, NULL, 1);
  73
  74         pgtable_free(table, shift);
  75 }
  76
  77 static void pte_free_rcu_callback(struct rcu_head *head)
  78 {
  79         struct pte_freelist_batch *batch =
  80                 container_of(head, struct pte_freelist_batch, rcu);
  81         unsigned int i;
  82
  83         for (i = 0; i < batch->index; i++) {
  84                 void *table = (void *)(batch->tables[i] & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
  85                 unsigned shift = batch->tables[i] & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
  86
  87                 pgtable_free(table, shift);
  88         }
  89
  90         free_page((unsigned long)batch);
  91 }
  92
  93 static void pte_free_submit(struct pte_freelist_batch *batch)
  94 {
  95         call_rcu(&batch->rcu, pte_free_rcu_callback);
  96 }
  97
  98 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, unsigned shift)
  99 {
 100         /* This is safe since tlb_gather_mmu has disabled preemption */
 101         struct pte_freelist_batch **batchp = &__get_cpu_var(pte_freelist_cur);
 102         unsigned long pgf;
 103
 104         if (atomic_read(&tlb->mm->mm_users) < 2 ||
 105             cpumask_equal(mm_cpumask(tlb->mm), cpumask_of(smp_processor_id()))){
 106                 pgtable_free(table, shift);
 107                 return;
 108         }
 109
 110         if (*batchp == NULL) {
 111                 *batchp = (struct pte_freelist_batch *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
 112                 if (*batchp == NULL) {
 113                         pgtable_free_now(table, shift);
 114                         return;
 115                 }
 116                 (*batchp)->index = 0;
 117         }
 118         BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 119         pgf = (unsigned long)table | shift;
 120         (*batchp)->tables[(*batchp)->index++] = pgf;
 121         if ((*batchp)->index == PTE_FREELIST_SIZE) {
 122                 pte_free_submit(*batchp);
 123                 *batchp = NULL;
 124         }
 125 }
 126
 127 void pte_free_finish(void)
 128 {
 129         /* This is safe since tlb_gather_mmu has disabled preemption */
 130         struct pte_freelist_batch **batchp = &__get_cpu_var(pte_freelist_cur);
 131
 132         if (*batchp == NULL)
 133                 return;
 134         pte_free_submit(*batchp);
 135         *batchp = NULL;
 136 }
 137
 138 #endif /* CONFIG_SMP */
 139
 140 static inline int is_exec_fault(void)
 141 {
 142         return current->thread.regs && TRAP(current->thread.regs) == 0x400;
 143 }
 144
 145 /* We only try to do i/d cache coherency on stuff that looks like
 146  * reasonably "normal" PTEs. We currently require a PTE to be present
 147  * and we avoid _PAGE_SPECIAL and _PAGE_NO_CACHE. We also only do that
 148  * on userspace PTEs
 149  */
 150 static inline int pte_looks_normal(pte_t pte)
 151 {
 152         return (pte_val(pte) &
 153             (_PAGE_PRESENT | _PAGE_SPECIAL | _PAGE_NO_CACHE | _PAGE_USER)) ==
 154             (_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER);
 155 }
 156
 157 struct page * maybe_pte_to_page(pte_t pte)
 158 {
 159         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
 160         struct page *page;
 161
 162         if (unlikely(!pfn_valid(pfn)))
 163                 return NULL;
 164         page = pfn_to_page(pfn);
 165         if (PageReserved(page))
 166                 return NULL;
 167         return page;
 168 }
 169
 170 #if defined(CONFIG_PPC_STD_MMU) || _PAGE_EXEC == 0
 171
 172 /* Server-style MMU handles coherency when hashing if HW exec permission
 173  * is supposed per page (currently 64-bit only). If not, then, we always
 174  * flush the cache for valid PTEs in set_pte. Embedded CPU without HW exec
 175  * support falls into the same category.
 176  */
 177
 178 static pte_t set_pte_filter(pte_t pte, unsigned long addr)
 179 {
 180         pte = __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS);
 181         if (pte_looks_normal(pte) && !(cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE) ||
 182                                        cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE))) {
 183                 struct page *pg = maybe_pte_to_page(pte);
 184                 if (!pg)
 185                         return pte;
 186                 if (!test_bit(PG_arch_1, &pg->flags)) {
 187 #ifdef CONFIG_8xx
 188                         /* On 8xx, cache control instructions (particularly
 189                          * "dcbst" from flush_dcache_icache) fault as write
 190                          * operation if there is an unpopulated TLB entry
 191                          * for the address in question. To workaround that,
 192                          * we invalidate the TLB here, thus avoiding dcbst
 193                          * misbehaviour.
 194                          */
 195                         /* 8xx doesn't care about PID, size or ind args */
 196                         _tlbil_va(addr, 0, 0, 0);
 197 #endif /* CONFIG_8xx */
 198                         flush_dcache_icache_page(pg);
 199                         set_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
 200                 }
 201         }
 202         return pte;
 203 }
 204
 205 static pte_t set_access_flags_filter(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma,
 206                                      int dirty)
 207 {
 208         return pte;
 209 }
 210
 211 #else /* defined(CONFIG_PPC_STD_MMU) || _PAGE_EXEC == 0 */
 212
 213 /* Embedded type MMU with HW exec support. This is a bit more complicated
 214  * as we don't have two bits to spare for _PAGE_EXEC and _PAGE_HWEXEC so
 215  * instead we "filter out" the exec permission for non clean pages.
 216  */
 217 static pte_t set_pte_filter(pte_t pte, unsigned long addr)
 218 {
 219         struct page *pg;
 220
 221         /* No exec permission in the first place, move on */
 222         if (!(pte_val(pte) & _PAGE_EXEC) || !pte_looks_normal(pte))
 223                 return pte;
 224
 225         /* If you set _PAGE_EXEC on weird pages you're on your own */
 226         pg = maybe_pte_to_page(pte);
 227         if (unlikely(!pg))
 228                 return pte;
 229
 230         /* If the page clean, we move on */
 231         if (test_bit(PG_arch_1, &pg->flags))
 232                 return pte;
 233
 234         /* If it's an exec fault, we flush the cache and make it clean */
 235         if (is_exec_fault()) {
 236                 flush_dcache_icache_page(pg);
 237                 set_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
 238                 return pte;
 239         }
 240
 241         /* Else, we filter out _PAGE_EXEC */
 242         return __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_EXEC);
 243 }
 244
 245 static pte_t set_access_flags_filter(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma,
 246                                      int dirty)
 247 {
 248         struct page *pg;
 249
 250         /* So here, we only care about exec faults, as we use them
 251          * to recover lost _PAGE_EXEC and perform I$/D$ coherency
 252          * if necessary. Also if _PAGE_EXEC is already set, same deal,
 253          * we just bail out
 254          */
 255         if (dirty || (pte_val(pte) & _PAGE_EXEC) || !is_exec_fault())
 256                 return pte;
 257
 258 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 259         /* So this is an exec fault, _PAGE_EXEC is not set. If it was
 260          * an error we would have bailed out earlier in do_page_fault()
 261          * but let's make sure of it
 262          */
 263         if (WARN_ON(!(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
 264                 return pte;
 265 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 266
 267         /* If you set _PAGE_EXEC on weird pages you're on your own */
 268         pg = maybe_pte_to_page(pte);
 269         if (unlikely(!pg))
 270                 goto bail;
 271
 272         /* If the page is already clean, we move on */
 273         if (test_bit(PG_arch_1, &pg->flags))
 274                 goto bail;
 275
 276         /* Clean the page and set PG_arch_1 */
 277         flush_dcache_icache_page(pg);
 278         set_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
 279
 280  bail:
 281         return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_EXEC);
 282 }
 283
 284 #endif /* !(defined(CONFIG_PPC_STD_MMU) || _PAGE_EXEC == 0) */
 285
 286 /*
 287  * set_pte stores a linux PTE into the linux page table.
 288  */
 289 void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep,
 290                 pte_t pte)
 291 {
 292 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 293         WARN_ON(pte_present(*ptep));
 294 #endif
 295         /* Note: mm->context.id might not yet have been assigned as
 296          * this context might not have been activated yet when this
 297          * is called.
 298          */
 299         pte = set_pte_filter(pte, addr);
 300
 301         /* Perform the setting of the PTE */
 302         __set_pte_at(mm, addr, ptep, pte, 0);
 303 }
 304
 305 /*
 306  * This is called when relaxing access to a PTE. It's also called in the page
 307  * fault path when we don't hit any of the major fault cases, ie, a minor
 308  * update of _PAGE_ACCESSED, _PAGE_DIRTY, etc... The generic code will have
 309  * handled those two for us, we additionally deal with missing execute
 310  * permission here on some processors
 311  */
 312 int ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 313                           pte_t *ptep, pte_t entry, int dirty)
 314 {
 315         int changed;
 316         entry = set_access_flags_filter(entry, vma, dirty);
 317         changed = !pte_same(*(ptep), entry);
 318         if (changed) {
 319                 if (!(vma->vm_flags & VM_HUGETLB))
 320                         assert_pte_locked(vma->vm_mm, address);
 321                 __ptep_set_access_flags(ptep, entry);
 322                 flush_tlb_page_nohash(vma, address);
 323         }
 324         return changed;
 325 }
 326
 327 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 328 void assert_pte_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 329 {
 330         pgd_t *pgd;
 331         pud_t *pud;
 332         pmd_t *pmd;
 333
 334         if (mm == &init_mm)
 335                 return;
 336         pgd = mm->pgd + pgd_index(addr);
 337         BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 338         pud = pud_offset(pgd, addr);
 339         BUG_ON(pud_none(*pud));
 340         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 341         BUG_ON(!pmd_present(*pmd));
 342         assert_spin_locked(pte_lockptr(mm, pmd));
 343 }
 344 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 345