2f9e9afcb9f4270d6e5f5a496f33999d6ce8298b
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / x86 / mm / pgtable_32.c
1 /*
2  *  linux/arch/i386/mm/pgtable.c
3  */
4
5 #include <linux/sched.h>
6 #include <linux/kernel.h>
7 #include <linux/errno.h>
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/nmi.h>
10 #include <linux/swap.h>
11 #include <linux/smp.h>
12 #include <linux/highmem.h>
13 #include <linux/slab.h>
14 #include <linux/pagemap.h>
15 #include <linux/spinlock.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/quicklist.h>
18
19 #include <asm/system.h>
20 #include <asm/pgtable.h>
21 #include <asm/pgalloc.h>
22 #include <asm/fixmap.h>
23 #include <asm/e820.h>
24 #include <asm/tlb.h>
25 #include <asm/tlbflush.h>
26
27 void show_mem(void)
28 {
29         int total = 0, reserved = 0;
30         int shared = 0, cached = 0;
31         int highmem = 0;
32         struct page *page;
33         pg_data_t *pgdat;
34         unsigned long i;
35         unsigned long flags;
36
37         printk(KERN_INFO "Mem-info:\n");
38         show_free_areas();
39         printk(KERN_INFO "Free swap:       %6ldkB\n", nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
40         for_each_online_pgdat(pgdat) {
41                 pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
42                 for (i = 0; i < pgdat->node_spanned_pages; ++i) {
43                         if (unlikely(i % MAX_ORDER_NR_PAGES == 0))
44                                 touch_nmi_watchdog();
45                         page = pgdat_page_nr(pgdat, i);
46                         total++;
47                         if (PageHighMem(page))
48                                 highmem++;
49                         if (PageReserved(page))
50                                 reserved++;
51                         else if (PageSwapCache(page))
52                                 cached++;
53                         else if (page_count(page))
54                                 shared += page_count(page) - 1;
55                 }
56                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
57         }
58         printk(KERN_INFO "%d pages of RAM\n", total);
59         printk(KERN_INFO "%d pages of HIGHMEM\n", highmem);
60         printk(KERN_INFO "%d reserved pages\n", reserved);
61         printk(KERN_INFO "%d pages shared\n", shared);
62         printk(KERN_INFO "%d pages swap cached\n", cached);
63
64         printk(KERN_INFO "%lu pages dirty\n", global_page_state(NR_FILE_DIRTY));
65         printk(KERN_INFO "%lu pages writeback\n",
66                                         global_page_state(NR_WRITEBACK));
67         printk(KERN_INFO "%lu pages mapped\n", global_page_state(NR_FILE_MAPPED));
68         printk(KERN_INFO "%lu pages slab\n",
69                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
70                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE));
71         printk(KERN_INFO "%lu pages pagetables\n",
72                                         global_page_state(NR_PAGETABLE));
73 }
74
75 /*
76  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame 
77  * and protection flags for that frame.
78  */ 
79 static void set_pte_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags)
80 {
81         pgd_t *pgd;
82         pud_t *pud;
83         pmd_t *pmd;
84         pte_t *pte;
85
86         pgd = swapper_pg_dir + pgd_index(vaddr);
87         if (pgd_none(*pgd)) {
88                 BUG();
89                 return;
90         }
91         pud = pud_offset(pgd, vaddr);
92         if (pud_none(*pud)) {
93                 BUG();
94                 return;
95         }
96         pmd = pmd_offset(pud, vaddr);
97         if (pmd_none(*pmd)) {
98                 BUG();
99                 return;
100         }
101         pte = pte_offset_kernel(pmd, vaddr);
102         if (pgprot_val(flags))
103                 set_pte_present(&init_mm, vaddr, pte, pfn_pte(pfn, flags));
104         else
105                 pte_clear(&init_mm, vaddr, pte);
106
107         /*
108          * It's enough to flush this one mapping.
109          * (PGE mappings get flushed as well)
110          */
111         __flush_tlb_one(vaddr);
112 }
113
114 /*
115  * Associate a large virtual page frame with a given physical page frame 
116  * and protection flags for that frame. pfn is for the base of the page,
117  * vaddr is what the page gets mapped to - both must be properly aligned. 
118  * The pmd must already be instantiated. Assumes PAE mode.
119  */ 
120 void set_pmd_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags)
121 {
122         pgd_t *pgd;
123         pud_t *pud;
124         pmd_t *pmd;
125
126         if (vaddr & (PMD_SIZE-1)) {             /* vaddr is misaligned */
127                 printk(KERN_WARNING "set_pmd_pfn: vaddr misaligned\n");
128                 return; /* BUG(); */
129         }
130         if (pfn & (PTRS_PER_PTE-1)) {           /* pfn is misaligned */
131                 printk(KERN_WARNING "set_pmd_pfn: pfn misaligned\n");
132                 return; /* BUG(); */
133         }
134         pgd = swapper_pg_dir + pgd_index(vaddr);
135         if (pgd_none(*pgd)) {
136                 printk(KERN_WARNING "set_pmd_pfn: pgd_none\n");
137                 return; /* BUG(); */
138         }
139         pud = pud_offset(pgd, vaddr);
140         pmd = pmd_offset(pud, vaddr);
141         set_pmd(pmd, pfn_pmd(pfn, flags));
142         /*
143          * It's enough to flush this one mapping.
144          * (PGE mappings get flushed as well)
145          */
146         __flush_tlb_one(vaddr);
147 }
148
149 static int fixmaps;
150 unsigned long __FIXADDR_TOP = 0xfffff000;
151 EXPORT_SYMBOL(__FIXADDR_TOP);
152
153 void __set_fixmap (enum fixed_addresses idx, unsigned long phys, pgprot_t flags)
154 {
155         unsigned long address = __fix_to_virt(idx);
156
157         if (idx >= __end_of_fixed_addresses) {
158                 BUG();
159                 return;
160         }
161         set_pte_pfn(address, phys >> PAGE_SHIFT, flags);
162         fixmaps++;
163 }
164
165 /**
166  * reserve_top_address - reserves a hole in the top of kernel address space
167  * @reserve - size of hole to reserve
168  *
169  * Can be used to relocate the fixmap area and poke a hole in the top
170  * of kernel address space to make room for a hypervisor.
171  */
172 void reserve_top_address(unsigned long reserve)
173 {
174         BUG_ON(fixmaps > 0);
175         printk(KERN_INFO "Reserving virtual address space above 0x%08x\n",
176                (int)-reserve);
177         __FIXADDR_TOP = -reserve - PAGE_SIZE;
178         __VMALLOC_RESERVE += reserve;
179 }
180
181 pte_t *pte_alloc_one_kernel(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
182 {
183         return (pte_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO);
184 }
185
186 pgtable_t pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
187 {
188         struct page *pte;
189
190 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
191         pte = alloc_pages(GFP_KERNEL|__GFP_HIGHMEM|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO, 0);
192 #else
193         pte = alloc_pages(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO, 0);
194 #endif
195         if (pte)
196                 pgtable_page_ctor(pte);
197         return pte;
198 }
199
200 /*
201  * List of all pgd's needed for non-PAE so it can invalidate entries
202  * in both cached and uncached pgd's; not needed for PAE since the
203  * kernel pmd is shared. If PAE were not to share the pmd a similar
204  * tactic would be needed. This is essentially codepath-based locking
205  * against pageattr.c; it is the unique case in which a valid change
206  * of kernel pagetables can't be lazily synchronized by vmalloc faults.
207  * vmalloc faults work because attached pagetables are never freed.
208  * -- wli
209  */
210 static inline void pgd_list_add(pgd_t *pgd)
211 {
212         struct page *page = virt_to_page(pgd);
213
214         list_add(&page->lru, &pgd_list);
215 }
216
217 static inline void pgd_list_del(pgd_t *pgd)
218 {
219         struct page *page = virt_to_page(pgd);
220
221         list_del(&page->lru);
222 }
223
224 #define UNSHARED_PTRS_PER_PGD                           \
225         (SHARED_KERNEL_PMD ? USER_PTRS_PER_PGD : PTRS_PER_PGD)
226
227 static void pgd_ctor(void *p)
228 {
229         pgd_t *pgd = p;
230         unsigned long flags;
231
232         /* Clear usermode parts of PGD */
233         memset(pgd, 0, USER_PTRS_PER_PGD*sizeof(pgd_t));
234
235         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
236
237         /* If the pgd points to a shared pagetable level (either the
238            ptes in non-PAE, or shared PMD in PAE), then just copy the
239            references from swapper_pg_dir. */
240         if (PAGETABLE_LEVELS == 2 ||
241             (PAGETABLE_LEVELS == 3 && SHARED_KERNEL_PMD)) {
242                 clone_pgd_range(pgd + USER_PTRS_PER_PGD,
243                                 swapper_pg_dir + USER_PTRS_PER_PGD,
244                                 KERNEL_PGD_PTRS);
245                 paravirt_alloc_pd_clone(__pa(pgd) >> PAGE_SHIFT,
246                                         __pa(swapper_pg_dir) >> PAGE_SHIFT,
247                                         USER_PTRS_PER_PGD,
248                                         KERNEL_PGD_PTRS);
249         }
250
251         /* list required to sync kernel mapping updates */
252         if (!SHARED_KERNEL_PMD)
253                 pgd_list_add(pgd);
254
255         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
256 }
257
258 static void pgd_dtor(void *pgd)
259 {
260         unsigned long flags; /* can be called from interrupt context */
261
262         if (SHARED_KERNEL_PMD)
263                 return;
264
265         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
266         pgd_list_del(pgd);
267         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
268 }
269
270 #ifdef CONFIG_X86_PAE
271 /*
272  * Mop up any pmd pages which may still be attached to the pgd.
273  * Normally they will be freed by munmap/exit_mmap, but any pmd we
274  * preallocate which never got a corresponding vma will need to be
275  * freed manually.
276  */
277 static void pgd_mop_up_pmds(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgdp)
278 {
279         int i;
280
281         for(i = 0; i < UNSHARED_PTRS_PER_PGD; i++) {
282                 pgd_t pgd = pgdp[i];
283
284                 if (pgd_val(pgd) != 0) {
285                         pmd_t *pmd = (pmd_t *)pgd_page_vaddr(pgd);
286
287                         pgdp[i] = native_make_pgd(0);
288
289                         paravirt_release_pd(pgd_val(pgd) >> PAGE_SHIFT);
290                         pmd_free(mm, pmd);
291                 }
292         }
293 }
294
295 /*
296  * In PAE mode, we need to do a cr3 reload (=tlb flush) when
297  * updating the top-level pagetable entries to guarantee the
298  * processor notices the update.  Since this is expensive, and
299  * all 4 top-level entries are used almost immediately in a
300  * new process's life, we just pre-populate them here.
301  *
302  * Also, if we're in a paravirt environment where the kernel pmd is
303  * not shared between pagetables (!SHARED_KERNEL_PMDS), we allocate
304  * and initialize the kernel pmds here.
305  */
306 static int pgd_prepopulate_pmd(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
307 {
308         pud_t *pud;
309         unsigned long addr;
310         int i;
311
312         pud = pud_offset(pgd, 0);
313         for (addr = i = 0; i < UNSHARED_PTRS_PER_PGD;
314              i++, pud++, addr += PUD_SIZE) {
315                 pmd_t *pmd = pmd_alloc_one(mm, addr);
316
317                 if (!pmd) {
318                         pgd_mop_up_pmds(mm, pgd);
319                         return 0;
320                 }
321
322                 if (i >= USER_PTRS_PER_PGD)
323                         memcpy(pmd, (pmd_t *)pgd_page_vaddr(swapper_pg_dir[i]),
324                                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
325
326                 pud_populate(mm, pud, pmd);
327         }
328
329         return 1;
330 }
331 #else  /* !CONFIG_X86_PAE */
332 /* No need to prepopulate any pagetable entries in non-PAE modes. */
333 static int pgd_prepopulate_pmd(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
334 {
335         return 1;
336 }
337
338 static void pgd_mop_up_pmds(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgdp)
339 {
340 }
341 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
342
343 pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
344 {
345         pgd_t *pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
346
347         /* so that alloc_pd can use it */
348         mm->pgd = pgd;
349         if (pgd)
350                 pgd_ctor(pgd);
351
352         if (pgd && !pgd_prepopulate_pmd(mm, pgd)) {
353                 pgd_dtor(pgd);
354                 free_page((unsigned long)pgd);
355                 pgd = NULL;
356         }
357
358         return pgd;
359 }
360
361 void pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
362 {
363         pgd_mop_up_pmds(mm, pgd);
364         pgd_dtor(pgd);
365         free_page((unsigned long)pgd);
366 }
367
368 void __pte_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, struct page *pte)
369 {
370         pgtable_page_dtor(pte);
371         paravirt_release_pt(page_to_pfn(pte));
372         tlb_remove_page(tlb, pte);
373 }
374
375 #ifdef CONFIG_X86_PAE
376
377 void __pmd_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, pmd_t *pmd)
378 {
379         paravirt_release_pd(__pa(pmd) >> PAGE_SHIFT);
380         tlb_remove_page(tlb, virt_to_page(pmd));
381 }
382
383 #endif