arch/powerpc/mm/pgtable_64.c

   1 /*
   2  *  This file contains ioremap and related functions for 64-bit machines.
   3  *
   4  *  Derived from arch/ppc64/mm/init.c
   5  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   6  *
   7  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@samba.org)
   8  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   9  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  10  *
  11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  13  *
  14  *  Dave Engebretsen <engebret@us.ibm.com>
  15  *      Rework for PPC64 port.
  16  *
  17  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  18  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  19  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  20  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  21  *
  22  */
  23
  24 #include <linux/signal.h>
  25 #include <linux/sched.h>
  26 #include <linux/kernel.h>
  27 #include <linux/errno.h>
  28 #include <linux/string.h>
  29 #include <linux/export.h>
  30 #include <linux/types.h>
  31 #include <linux/mman.h>
  32 #include <linux/mm.h>
  33 #include <linux/swap.h>
  34 #include <linux/stddef.h>
  35 #include <linux/vmalloc.h>
  36 #include <linux/bootmem.h>
  37 #include <linux/memblock.h>
  38 #include <linux/slab.h>
  39
  40 #include <asm/pgalloc.h>
  41 #include <asm/page.h>
  42 #include <asm/prom.h>
  43 #include <asm/io.h>
  44 #include <asm/mmu_context.h>
  45 #include <asm/pgtable.h>
  46 #include <asm/mmu.h>
  47 #include <asm/smp.h>
  48 #include <asm/machdep.h>
  49 #include <asm/tlb.h>
  50 #include <asm/processor.h>
  51 #include <asm/cputable.h>
  52 #include <asm/sections.h>
  53 #include <asm/firmware.h>
  54
  55 #include "mmu_decl.h"
  56
  57 /* Some sanity checking */
  58 #if TASK_SIZE_USER64 > PGTABLE_RANGE
  59 #error TASK_SIZE_USER64 exceeds pagetable range
  60 #endif
  61
  62 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU_64
  63 #if TASK_SIZE_USER64 > (1UL << (ESID_BITS + SID_SHIFT))
  64 #error TASK_SIZE_USER64 exceeds user VSID range
  65 #endif
  66 #endif
  67
  68 unsigned long ioremap_bot = IOREMAP_BASE;
  69
  70 #ifdef CONFIG_PPC_MMU_NOHASH
  71 static void *early_alloc_pgtable(unsigned long size)
  72 {
  73         void *pt;
  74
  75         if (init_bootmem_done)
  76                 pt = __alloc_bootmem(size, size, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
  77         else
  78                 pt = __va(memblock_alloc_base(size, size,
  79                                          __pa(MAX_DMA_ADDRESS)));
  80         memset(pt, 0, size);
  81
  82         return pt;
  83 }
  84 #endif /* CONFIG_PPC_MMU_NOHASH */
  85
  86 /*
  87  * map_kernel_page currently only called by __ioremap
  88  * map_kernel_page adds an entry to the ioremap page table
  89  * and adds an entry to the HPT, possibly bolting it
  90  */
  91 int map_kernel_page(unsigned long ea, unsigned long pa, int flags)
  92 {
  93         pgd_t *pgdp;
  94         pud_t *pudp;
  95         pmd_t *pmdp;
  96         pte_t *ptep;
  97
  98         if (slab_is_available()) {
  99                 pgdp = pgd_offset_k(ea);
 100                 pudp = pud_alloc(&init_mm, pgdp, ea);
 101                 if (!pudp)
 102                         return -ENOMEM;
 103                 pmdp = pmd_alloc(&init_mm, pudp, ea);
 104                 if (!pmdp)
 105                         return -ENOMEM;
 106                 ptep = pte_alloc_kernel(pmdp, ea);
 107                 if (!ptep)
 108                         return -ENOMEM;
 109                 set_pte_at(&init_mm, ea, ptep, pfn_pte(pa >> PAGE_SHIFT,
 110                                                           __pgprot(flags)));
 111         } else {
 112 #ifdef CONFIG_PPC_MMU_NOHASH
 113                 /* Warning ! This will blow up if bootmem is not initialized
 114                  * which our ppc64 code is keen to do that, we'll need to
 115                  * fix it and/or be more careful
 116                  */
 117                 pgdp = pgd_offset_k(ea);
 118 #ifdef PUD_TABLE_SIZE
 119                 if (pgd_none(*pgdp)) {
 120                         pudp = early_alloc_pgtable(PUD_TABLE_SIZE);
 121                         BUG_ON(pudp == NULL);
 122                         pgd_populate(&init_mm, pgdp, pudp);
 123                 }
 124 #endif /* PUD_TABLE_SIZE */
 125                 pudp = pud_offset(pgdp, ea);
 126                 if (pud_none(*pudp)) {
 127                         pmdp = early_alloc_pgtable(PMD_TABLE_SIZE);
 128                         BUG_ON(pmdp == NULL);
 129                         pud_populate(&init_mm, pudp, pmdp);
 130                 }
 131                 pmdp = pmd_offset(pudp, ea);
 132                 if (!pmd_present(*pmdp)) {
 133                         ptep = early_alloc_pgtable(PAGE_SIZE);
 134                         BUG_ON(ptep == NULL);
 135                         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmdp, ptep);
 136                 }
 137                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, ea);
 138                 set_pte_at(&init_mm, ea, ptep, pfn_pte(pa >> PAGE_SHIFT,
 139                                                           __pgprot(flags)));
 140 #else /* CONFIG_PPC_MMU_NOHASH */
 141                 /*
 142                  * If the mm subsystem is not fully up, we cannot create a
 143                  * linux page table entry for this mapping.  Simply bolt an
 144                  * entry in the hardware page table.
 145                  *
 146                  */
 147                 if (htab_bolt_mapping(ea, ea + PAGE_SIZE, pa, flags,
 148                                       mmu_io_psize, mmu_kernel_ssize)) {
 149                         printk(KERN_ERR "Failed to do bolted mapping IO "
 150                                "memory at %016lx !\n", pa);
 151                         return -ENOMEM;
 152                 }
 153 #endif /* !CONFIG_PPC_MMU_NOHASH */
 154         }
 155
 156 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3E_64
 157         /*
 158          * With hardware tablewalk, a sync is needed to ensure that
 159          * subsequent accesses see the PTE we just wrote.  Unlike userspace
 160          * mappings, we can't tolerate spurious faults, so make sure
 161          * the new PTE will be seen the first time.
 162          */
 163         mb();
 164 #else
 165         smp_wmb();
 166 #endif
 167         return 0;
 168 }
 169
 170
 171 /**
 172  * __ioremap_at - Low level function to establish the page tables
 173  *                for an IO mapping
 174  */
 175 void __iomem * __ioremap_at(phys_addr_t pa, void *ea, unsigned long size,
 176                             unsigned long flags)
 177 {
 178         unsigned long i;
 179
 180         /* Make sure we have the base flags */
 181         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
 182                 flags |= pgprot_val(PAGE_KERNEL);
 183
 184         /* Non-cacheable page cannot be coherent */
 185         if (flags & _PAGE_NO_CACHE)
 186                 flags &= ~_PAGE_COHERENT;
 187
 188         /* We don't support the 4K PFN hack with ioremap */
 189         if (flags & _PAGE_4K_PFN)
 190                 return NULL;
 191
 192         WARN_ON(pa & ~PAGE_MASK);
 193         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 194         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 195
 196         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE)
 197                 if (map_kernel_page((unsigned long)ea+i, pa+i, flags))
 198                         return NULL;
 199
 200         return (void __iomem *)ea;
 201 }
 202
 203 /**
 204  * __iounmap_from - Low level function to tear down the page tables
 205  *                  for an IO mapping. This is used for mappings that
 206  *                  are manipulated manually, like partial unmapping of
 207  *                  PCI IOs or ISA space.
 208  */
 209 void __iounmap_at(void *ea, unsigned long size)
 210 {
 211         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 212         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 213
 214         unmap_kernel_range((unsigned long)ea, size);
 215 }
 216
 217 void __iomem * __ioremap_caller(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 218                                 unsigned long flags, void *caller)
 219 {
 220         phys_addr_t paligned;
 221         void __iomem *ret;
 222
 223         /*
 224          * Choose an address to map it to.
 225          * Once the imalloc system is running, we use it.
 226          * Before that, we map using addresses going
 227          * up from ioremap_bot.  imalloc will use
 228          * the addresses from ioremap_bot through
 229          * IMALLOC_END
 230          *
 231          */
 232         paligned = addr & PAGE_MASK;
 233         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - paligned;
 234
 235         if ((size == 0) || (paligned == 0))
 236                 return NULL;
 237
 238         if (mem_init_done) {
 239                 struct vm_struct *area;
 240
 241                 area = __get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
 242                                             ioremap_bot, IOREMAP_END,
 243                                             caller);
 244                 if (area == NULL)
 245                         return NULL;
 246
 247                 area->phys_addr = paligned;
 248                 ret = __ioremap_at(paligned, area->addr, size, flags);
 249                 if (!ret)
 250                         vunmap(area->addr);
 251         } else {
 252                 ret = __ioremap_at(paligned, (void *)ioremap_bot, size, flags);
 253                 if (ret)
 254                         ioremap_bot += size;
 255         }
 256
 257         if (ret)
 258                 ret += addr & ~PAGE_MASK;
 259         return ret;
 260 }
 261
 262 void __iomem * __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 263                          unsigned long flags)
 264 {
 265         return __ioremap_caller(addr, size, flags, __builtin_return_address(0));
 266 }
 267
 268 void __iomem * ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 269 {
 270         unsigned long flags = _PAGE_NO_CACHE | _PAGE_GUARDED;
 271         void *caller = __builtin_return_address(0);
 272
 273         if (ppc_md.ioremap)
 274                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 275         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 276 }
 277
 278 void __iomem * ioremap_wc(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 279 {
 280         unsigned long flags = _PAGE_NO_CACHE;
 281         void *caller = __builtin_return_address(0);
 282
 283         if (ppc_md.ioremap)
 284                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 285         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 286 }
 287
 288 void __iomem * ioremap_prot(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 289                              unsigned long flags)
 290 {
 291         void *caller = __builtin_return_address(0);
 292
 293         /* writeable implies dirty for kernel addresses */
 294         if (flags & _PAGE_RW)
 295                 flags |= _PAGE_DIRTY;
 296
 297         /* we don't want to let _PAGE_USER and _PAGE_EXEC leak out */
 298         flags &= ~(_PAGE_USER | _PAGE_EXEC);
 299
 300 #ifdef _PAGE_BAP_SR
 301         /* _PAGE_USER contains _PAGE_BAP_SR on BookE using the new PTE format
 302          * which means that we just cleared supervisor access... oops ;-) This
 303          * restores it
 304          */
 305         flags |= _PAGE_BAP_SR;
 306 #endif
 307
 308         if (ppc_md.ioremap)
 309                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 310         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 311 }
 312
 313
 314 /*
 315  * Unmap an IO region and remove it from imalloc'd list.
 316  * Access to IO memory should be serialized by driver.
 317  */
 318 void __iounmap(volatile void __iomem *token)
 319 {
 320         void *addr;
 321
 322         if (!mem_init_done)
 323                 return;
 324
 325         addr = (void *) ((unsigned long __force)
 326                          PCI_FIX_ADDR(token) & PAGE_MASK);
 327         if ((unsigned long)addr < ioremap_bot) {
 328                 printk(KERN_WARNING "Attempt to iounmap early bolted mapping"
 329                        " at 0x%p\n", addr);
 330                 return;
 331         }
 332         vunmap(addr);
 333 }
 334
 335 void iounmap(volatile void __iomem *token)
 336 {
 337         if (ppc_md.iounmap)
 338                 ppc_md.iounmap(token);
 339         else
 340                 __iounmap(token);
 341 }
 342
 343 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
 344 EXPORT_SYMBOL(ioremap_wc);
 345 EXPORT_SYMBOL(ioremap_prot);
 346 EXPORT_SYMBOL(__ioremap);
 347 EXPORT_SYMBOL(__ioremap_at);
 348 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 349 EXPORT_SYMBOL(__iounmap);
 350 EXPORT_SYMBOL(__iounmap_at);
 351
 352 /*
 353  * For hugepage we have pfn in the pmd, we use PTE_RPN_SHIFT bits for flags
 354  * For PTE page, we have a PTE_FRAG_SIZE (4K) aligned virtual address.
 355  */
 356 struct page *pmd_page(pmd_t pmd)
 357 {
 358 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 359         if (pmd_trans_huge(pmd))
 360                 return pfn_to_page(pmd_pfn(pmd));
 361 #endif
 362         return virt_to_page(pmd_page_vaddr(pmd));
 363 }
 364
 365 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 366 static pte_t *get_from_cache(struct mm_struct *mm)
 367 {
 368         void *pte_frag, *ret;
 369
 370         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 371         ret = mm->context.pte_frag;
 372         if (ret) {
 373                 pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 374                 /*
 375                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 376                  */
 377                 if (((unsigned long)pte_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 378                         pte_frag = NULL;
 379                 mm->context.pte_frag = pte_frag;
 380         }
 381         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 382         return (pte_t *)ret;
 383 }
 384
 385 static pte_t *__alloc_for_cache(struct mm_struct *mm, int kernel)
 386 {
 387         void *ret = NULL;
 388         struct page *page = alloc_page(GFP_KERNEL | __GFP_NOTRACK |
 389                                        __GFP_REPEAT | __GFP_ZERO);
 390         if (!page)
 391                 return NULL;
 392         if (!kernel && !pgtable_page_ctor(page)) {
 393                 __free_page(page);
 394                 return NULL;
 395         }
 396
 397         ret = page_address(page);
 398         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 399         /*
 400          * If we find pgtable_page set, we return
 401          * the allocated page with single fragement
 402          * count.
 403          */
 404         if (likely(!mm->context.pte_frag)) {
 405                 atomic_set(&page->_count, PTE_FRAG_NR);
 406                 mm->context.pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 407         }
 408         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 409
 410         return (pte_t *)ret;
 411 }
 412
 413 pte_t *page_table_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr, int kernel)
 414 {
 415         pte_t *pte;
 416
 417         pte = get_from_cache(mm);
 418         if (pte)
 419                 return pte;
 420
 421         return __alloc_for_cache(mm, kernel);
 422 }
 423
 424 void page_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table, int kernel)
 425 {
 426         struct page *page = virt_to_page(table);
 427         if (put_page_testzero(page)) {
 428                 if (!kernel)
 429                         pgtable_page_dtor(page);
 430                 free_hot_cold_page(page, 0);
 431         }
 432 }
 433
 434 #ifdef CONFIG_SMP
 435 static void page_table_free_rcu(void *table)
 436 {
 437         struct page *page = virt_to_page(table);
 438         if (put_page_testzero(page)) {
 439                 pgtable_page_dtor(page);
 440                 free_hot_cold_page(page, 0);
 441         }
 442 }
 443
 444 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 445 {
 446         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
 447
 448         BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 449         pgf |= shift;
 450         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
 451 }
 452
 453 void __tlb_remove_table(void *_table)
 454 {
 455         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 456         unsigned shift = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
 457
 458         if (!shift)
 459                 /* PTE page needs special handling */
 460                 page_table_free_rcu(table);
 461         else {
 462                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 463                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 464         }
 465 }
 466 #else
 467 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 468 {
 469         if (!shift) {
 470                 /* PTE page needs special handling */
 471                 struct page *page = virt_to_page(table);
 472                 if (put_page_testzero(page)) {
 473                         pgtable_page_dtor(page);
 474                         free_hot_cold_page(page, 0);
 475                 }
 476         } else {
 477                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 478                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 479         }
 480 }
 481 #endif
 482 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
 483
 484 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 485
 486 /*
 487  * This is called when relaxing access to a hugepage. It's also called in the page
 488  * fault path when we don't hit any of the major fault cases, ie, a minor
 489  * update of _PAGE_ACCESSED, _PAGE_DIRTY, etc... The generic code will have
 490  * handled those two for us, we additionally deal with missing execute
 491  * permission here on some processors
 492  */
 493 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 494                           pmd_t *pmdp, pmd_t entry, int dirty)
 495 {
 496         int changed;
 497 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 498         WARN_ON(!pmd_trans_huge(*pmdp));
 499         assert_spin_locked(&vma->vm_mm->page_table_lock);
 500 #endif
 501         changed = !pmd_same(*(pmdp), entry);
 502         if (changed) {
 503                 __ptep_set_access_flags(pmdp_ptep(pmdp), pmd_pte(entry));
 504                 /*
 505                  * Since we are not supporting SW TLB systems, we don't
 506                  * have any thing similar to flush_tlb_page_nohash()
 507                  */
 508         }
 509         return changed;
 510 }
 511
 512 unsigned long pmd_hugepage_update(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 513                                   pmd_t *pmdp, unsigned long clr,
 514                                   unsigned long set)
 515 {
 516
 517         unsigned long old, tmp;
 518
 519 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 520         WARN_ON(!pmd_trans_huge(*pmdp));
 521         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
 522 #endif
 523
 524 #ifdef PTE_ATOMIC_UPDATES
 525         __asm__ __volatile__(
 526         "1:     ldarx   %0,0,%3\n\
 527                 andi.   %1,%0,%6\n\
 528                 bne-    1b \n\
 529                 andc    %1,%0,%4 \n\
 530                 or      %1,%1,%7\n\
 531                 stdcx.  %1,0,%3 \n\
 532                 bne-    1b"
 533         : "=&r" (old), "=&r" (tmp), "=m" (*pmdp)
 534         : "r" (pmdp), "r" (clr), "m" (*pmdp), "i" (_PAGE_BUSY), "r" (set)
 535         : "cc" );
 536 #else
 537         old = pmd_val(*pmdp);
 538         *pmdp = __pmd((old & ~clr) | set);
 539 #endif
 540         if (old & _PAGE_HASHPTE)
 541                 hpte_do_hugepage_flush(mm, addr, pmdp);
 542         return old;
 543 }
 544
 545 pmd_t pmdp_clear_flush(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 546                        pmd_t *pmdp)
 547 {
 548         pmd_t pmd;
 549
 550         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
 551         if (pmd_trans_huge(*pmdp)) {
 552                 pmd = pmdp_get_and_clear(vma->vm_mm, address, pmdp);
 553         } else {
 554                 /*
 555                  * khugepaged calls this for normal pmd
 556                  */
 557                 pmd = *pmdp;
 558                 pmd_clear(pmdp);
 559                 /*
 560                  * Wait for all pending hash_page to finish. This is needed
 561                  * in case of subpage collapse. When we collapse normal pages
 562                  * to hugepage, we first clear the pmd, then invalidate all
 563                  * the PTE entries. The assumption here is that any low level
 564                  * page fault will see a none pmd and take the slow path that
 565                  * will wait on mmap_sem. But we could very well be in a
 566                  * hash_page with local ptep pointer value. Such a hash page
 567                  * can result in adding new HPTE entries for normal subpages.
 568                  * That means we could be modifying the page content as we
 569                  * copy them to a huge page. So wait for parallel hash_page
 570                  * to finish before invalidating HPTE entries. We can do this
 571                  * by sending an IPI to all the cpus and executing a dummy
 572                  * function there.
 573                  */
 574                 kick_all_cpus_sync();
 575                 /*
 576                  * Now invalidate the hpte entries in the range
 577                  * covered by pmd. This make sure we take a
 578                  * fault and will find the pmd as none, which will
 579                  * result in a major fault which takes mmap_sem and
 580                  * hence wait for collapse to complete. Without this
 581                  * the __collapse_huge_page_copy can result in copying
 582                  * the old content.
 583                  */
 584                 flush_tlb_pmd_range(vma->vm_mm, &pmd, address);
 585         }
 586         return pmd;
 587 }
 588
 589 int pmdp_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
 590                               unsigned long address, pmd_t *pmdp)
 591 {
 592         return __pmdp_test_and_clear_young(vma->vm_mm, address, pmdp);
 593 }
 594
 595 /*
 596  * We currently remove entries from the hashtable regardless of whether
 597  * the entry was young or dirty. The generic routines only flush if the
 598  * entry was young or dirty which is not good enough.
 599  *
 600  * We should be more intelligent about this but for the moment we override
 601  * these functions and force a tlb flush unconditionally
 602  */
 603 int pmdp_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
 604                                   unsigned long address, pmd_t *pmdp)
 605 {
 606         return __pmdp_test_and_clear_young(vma->vm_mm, address, pmdp);
 607 }
 608
 609 /*
 610  * We mark the pmd splitting and invalidate all the hpte
 611  * entries for this hugepage.
 612  */
 613 void pmdp_splitting_flush(struct vm_area_struct *vma,
 614                           unsigned long address, pmd_t *pmdp)
 615 {
 616         unsigned long old, tmp;
 617
 618         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
 619
 620 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 621         WARN_ON(!pmd_trans_huge(*pmdp));
 622         assert_spin_locked(&vma->vm_mm->page_table_lock);
 623 #endif
 624
 625 #ifdef PTE_ATOMIC_UPDATES
 626
 627         __asm__ __volatile__(
 628         "1:     ldarx   %0,0,%3\n\
 629                 andi.   %1,%0,%6\n\
 630                 bne-    1b \n\
 631                 ori     %1,%0,%4 \n\
 632                 stdcx.  %1,0,%3 \n\
 633                 bne-    1b"
 634         : "=&r" (old), "=&r" (tmp), "=m" (*pmdp)
 635         : "r" (pmdp), "i" (_PAGE_SPLITTING), "m" (*pmdp), "i" (_PAGE_BUSY)
 636         : "cc" );
 637 #else
 638         old = pmd_val(*pmdp);
 639         *pmdp = __pmd(old | _PAGE_SPLITTING);
 640 #endif
 641         /*
 642          * If we didn't had the splitting flag set, go and flush the
 643          * HPTE entries.
 644          */
 645         if (!(old & _PAGE_SPLITTING)) {
 646                 /* We need to flush the hpte */
 647                 if (old & _PAGE_HASHPTE)
 648                         hpte_do_hugepage_flush(vma->vm_mm, address, pmdp);
 649         }
 650 }
 651
 652 /*
 653  * We want to put the pgtable in pmd and use pgtable for tracking
 654  * the base page size hptes
 655  */
 656 void pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
 657                                 pgtable_t pgtable)
 658 {
 659         pgtable_t *pgtable_slot;
 660         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
 661         /*
 662          * we store the pgtable in the second half of PMD
 663          */
 664         pgtable_slot = (pgtable_t *)pmdp + PTRS_PER_PMD;
 665         *pgtable_slot = pgtable;
 666         /*
 667          * expose the deposited pgtable to other cpus.
 668          * before we set the hugepage PTE at pmd level
 669          * hash fault code looks at the deposted pgtable
 670          * to store hash index values.
 671          */
 672         smp_wmb();
 673 }
 674
 675 pgtable_t pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
 676 {
 677         pgtable_t pgtable;
 678         pgtable_t *pgtable_slot;
 679
 680         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
 681         pgtable_slot = (pgtable_t *)pmdp + PTRS_PER_PMD;
 682         pgtable = *pgtable_slot;
 683         /*
 684          * Once we withdraw, mark the entry NULL.
 685          */
 686         *pgtable_slot = NULL;
 687         /*
 688          * We store HPTE information in the deposited PTE fragment.
 689          * zero out the content on withdraw.
 690          */
 691         memset(pgtable, 0, PTE_FRAG_SIZE);
 692         return pgtable;
 693 }
 694
 695 /*
 696  * set a new huge pmd. We should not be called for updating
 697  * an existing pmd entry. That should go via pmd_hugepage_update.
 698  */
 699 void set_pmd_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 700                 pmd_t *pmdp, pmd_t pmd)
 701 {
 702 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 703         WARN_ON(pmd_val(*pmdp) & _PAGE_PRESENT);
 704         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
 705         WARN_ON(!pmd_trans_huge(pmd));
 706 #endif
 707         return set_pte_at(mm, addr, pmdp_ptep(pmdp), pmd_pte(pmd));
 708 }
 709
 710 void pmdp_invalidate(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 711                      pmd_t *pmdp)
 712 {
 713         pmd_hugepage_update(vma->vm_mm, address, pmdp, _PAGE_PRESENT, 0);
 714 }
 715
 716 /*
 717  * A linux hugepage PMD was changed and the corresponding hash table entries
 718  * neesd to be flushed.
 719  */
 720 void hpte_do_hugepage_flush(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 721                             pmd_t *pmdp)
 722 {
 723         int ssize, i;
 724         unsigned long s_addr;
 725         int max_hpte_count;
 726         unsigned int psize, valid;
 727         unsigned char *hpte_slot_array;
 728         unsigned long hidx, vpn, vsid, hash, shift, slot;
 729
 730         /*
 731          * Flush all the hptes mapping this hugepage
 732          */
 733         s_addr = addr & HPAGE_PMD_MASK;
 734         hpte_slot_array = get_hpte_slot_array(pmdp);
 735         /*
 736          * IF we try to do a HUGE PTE update after a withdraw is done.
 737          * we will find the below NULL. This happens when we do
 738          * split_huge_page_pmd
 739          */
 740         if (!hpte_slot_array)
 741                 return;
 742
 743         /* get the base page size */
 744         psize = get_slice_psize(mm, s_addr);
 745
 746         if (ppc_md.hugepage_invalidate)
 747                 return ppc_md.hugepage_invalidate(mm, hpte_slot_array,
 748                                                   s_addr, psize);
 749         /*
 750          * No bluk hpte removal support, invalidate each entry
 751          */
 752         shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
 753         max_hpte_count = HPAGE_PMD_SIZE >> shift;
 754         for (i = 0; i < max_hpte_count; i++) {
 755                 /*
 756                  * 8 bits per each hpte entries
 757                  * 000| [ secondary group (one bit) | hidx (3 bits) | valid bit]
 758                  */
 759                 valid = hpte_valid(hpte_slot_array, i);
 760                 if (!valid)
 761                         continue;
 762                 hidx =  hpte_hash_index(hpte_slot_array, i);
 763
 764                 /* get the vpn */
 765                 addr = s_addr + (i * (1ul << shift));
 766                 if (!is_kernel_addr(addr)) {
 767                         ssize = user_segment_size(addr);
 768                         vsid = get_vsid(mm->context.id, addr, ssize);
 769                         WARN_ON(vsid == 0);
 770                 } else {
 771                         vsid = get_kernel_vsid(addr, mmu_kernel_ssize);
 772                         ssize = mmu_kernel_ssize;
 773                 }
 774
 775                 vpn = hpt_vpn(addr, vsid, ssize);
 776                 hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
 777                 if (hidx & _PTEIDX_SECONDARY)
 778                         hash = ~hash;
 779
 780                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 781                 slot += hidx & _PTEIDX_GROUP_IX;
 782                 ppc_md.hpte_invalidate(slot, vpn, psize,
 783                                        MMU_PAGE_16M, ssize, 0);
 784         }
 785 }
 786
 787 static pmd_t pmd_set_protbits(pmd_t pmd, pgprot_t pgprot)
 788 {
 789         pmd_val(pmd) |= pgprot_val(pgprot);
 790         return pmd;
 791 }
 792
 793 pmd_t pfn_pmd(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
 794 {
 795         pmd_t pmd;
 796         /*
 797          * For a valid pte, we would have _PAGE_PRESENT or _PAGE_FILE always
 798          * set. We use this to check THP page at pmd level.
 799          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
 800          */
 801         pmd_val(pmd) = pfn << PTE_RPN_SHIFT;
 802         pmd_val(pmd) |= _PAGE_THP_HUGE;
 803         pmd = pmd_set_protbits(pmd, pgprot);
 804         return pmd;
 805 }
 806
 807 pmd_t mk_pmd(struct page *page, pgprot_t pgprot)
 808 {
 809         return pfn_pmd(page_to_pfn(page), pgprot);
 810 }
 811
 812 pmd_t pmd_modify(pmd_t pmd, pgprot_t newprot)
 813 {
 814
 815         pmd_val(pmd) &= _HPAGE_CHG_MASK;
 816         pmd = pmd_set_protbits(pmd, newprot);
 817         return pmd;
 818 }
 819
 820 /*
 821  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 822  * fault has been handled by updating a HUGE PMD entry in the linux page tables.
 823  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 824  * the updated linux HUGE PMD entry.
 825  */
 826 void update_mmu_cache_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 827                           pmd_t *pmd)
 828 {
 829         return;
 830 }
 831
 832 pmd_t pmdp_get_and_clear(struct mm_struct *mm,
 833                          unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
 834 {
 835         pmd_t old_pmd;
 836         pgtable_t pgtable;
 837         unsigned long old;
 838         pgtable_t *pgtable_slot;
 839
 840         old = pmd_hugepage_update(mm, addr, pmdp, ~0UL, 0);
 841         old_pmd = __pmd(old);
 842         /*
 843          * We have pmd == none and we are holding page_table_lock.
 844          * So we can safely go and clear the pgtable hash
 845          * index info.
 846          */
 847         pgtable_slot = (pgtable_t *)pmdp + PTRS_PER_PMD;
 848         pgtable = *pgtable_slot;
 849         /*
 850          * Let's zero out old valid and hash index details
 851          * hash fault look at them.
 852          */
 853         memset(pgtable, 0, PTE_FRAG_SIZE);
 854         return old_pmd;
 855 }
 856
 857 int has_transparent_hugepage(void)
 858 {
 859         if (!mmu_has_feature(MMU_FTR_16M_PAGE))
 860                 return 0;
 861         /*
 862          * We support THP only if PMD_SIZE is 16MB.
 863          */
 864         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift != PMD_SHIFT)
 865                 return 0;
 866         /*
 867          * We need to make sure that we support 16MB hugepage in a segement
 868          * with base page size 64K or 4K. We only enable THP with a PAGE_SIZE
 869          * of 64K.
 870          */
 871         /*
 872          * If we have 64K HPTE, we will be using that by default
 873          */
 874         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift &&
 875             (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].penc[MMU_PAGE_16M] == -1))
 876                 return 0;
 877         /*
 878          * Ok we only have 4K HPTE
 879          */
 880         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4K].penc[MMU_PAGE_16M] == -1)
 881                 return 0;
 882
 883         return 1;
 884 }
 885 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */