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