arch/powerpc/mm/mem.c

   1 /*
   2  *  PowerPC version
   3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   4  *
   5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
   8  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
   9  *
  10  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  11  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  12  *
  13  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  14  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  15  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  16  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  17  *
  18  */
  19
  20 #include <linux/module.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/errno.h>
  24 #include <linux/string.h>
  25 #include <linux/types.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/stddef.h>
  28 #include <linux/init.h>
  29 #include <linux/bootmem.h>
  30 #include <linux/highmem.h>
  31 #include <linux/initrd.h>
  32 #include <linux/pagemap.h>
  33 #include <linux/suspend.h>
  34 #include <linux/lmb.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
  51 #include "mmu_decl.h"
  52
  53 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
  54 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
  55 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
  56 #endif
  57
  58 int init_bootmem_done;
  59 int mem_init_done;
  60 unsigned long memory_limit;
  61
  62 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  63 pte_t *kmap_pte;
  64 pgprot_t kmap_prot;
  65
  66 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
  67 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
  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 int page_is_ram(unsigned long pfn)
  77 {
  78         unsigned long paddr = (pfn << PAGE_SHIFT);
  79
  80 #ifndef CONFIG_PPC64    /* XXX for now */
  81         return paddr < __pa(high_memory);
  82 #else
  83         int i;
  84         for (i=0; i < lmb.memory.cnt; i++) {
  85                 unsigned long base;
  86
  87                 base = lmb.memory.region[i].base;
  88
  89                 if ((paddr >= base) &&
  90                         (paddr < (base + lmb.memory.region[i].size))) {
  91                         return 1;
  92                 }
  93         }
  94
  95         return 0;
  96 #endif
  97 }
  98
  99 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
 100                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 101 {
 102         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
 103                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
 104
 105         if (!page_is_ram(pfn))
 106                 vma_prot = __pgprot(pgprot_val(vma_prot)
 107                                     | _PAGE_GUARDED | _PAGE_NO_CACHE);
 108         return vma_prot;
 109 }
 110 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
 111
 112 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 113
 114 #ifdef CONFIG_NUMA
 115 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
 116 {
 117         return hot_add_scn_to_nid(start);
 118 }
 119 #endif
 120
 121 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
 122 {
 123         struct pglist_data *pgdata;
 124         struct zone *zone;
 125         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 126         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 127
 128         pgdata = NODE_DATA(nid);
 129
 130         start = (unsigned long)__va(start);
 131         create_section_mapping(start, start + size);
 132
 133         /* this should work for most non-highmem platforms */
 134         zone = pgdata->node_zones;
 135
 136         return __add_pages(zone, start_pfn, nr_pages);
 137 }
 138
 139 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
 140 int remove_memory(u64 start, u64 size)
 141 {
 142         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 143         int ret;
 144
 145         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 146         end_pfn = start_pfn + (size >> PAGE_SHIFT);
 147         ret = offline_pages(start_pfn, end_pfn, 120 * HZ);
 148         if (ret)
 149                 goto out;
 150         /* Arch-specific calls go here - next patch */
 151 out:
 152         return ret;
 153 }
 154 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */
 155 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 156
 157 /*
 158  * walk_memory_resource() needs to make sure there is no holes in a given
 159  * memory range.  PPC64 does not maintain the memory layout in /proc/iomem.
 160  * Instead it maintains it in lmb.memory structures.  Walk through the
 161  * memory regions, find holes and callback for contiguous regions.
 162  */
 163 int
 164 walk_memory_resource(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages, void *arg,
 165                         int (*func)(unsigned long, unsigned long, void *))
 166 {
 167         struct lmb_property res;
 168         unsigned long pfn, len;
 169         u64 end;
 170         int ret = -1;
 171
 172         res.base = (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT;
 173         res.size = (u64) nr_pages << PAGE_SHIFT;
 174
 175         end = res.base + res.size - 1;
 176         while ((res.base < end) && (lmb_find(&res) >= 0)) {
 177                 pfn = (unsigned long)(res.base >> PAGE_SHIFT);
 178                 len = (unsigned long)(res.size >> PAGE_SHIFT);
 179                 ret = (*func)(pfn, len, arg);
 180                 if (ret)
 181                         break;
 182                 res.base += (res.size + 1);
 183                 res.size = (end - res.base + 1);
 184         }
 185         return ret;
 186 }
 187 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_memory_resource);
 188
 189 /*
 190  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
 191  * have available.  If we are using highmem, we only put the
 192  * lowmem into the bootmem system.
 193  */
 194 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 195 void __init do_init_bootmem(void)
 196 {
 197         unsigned long i;
 198         unsigned long start, bootmap_pages;
 199         unsigned long total_pages;
 200         int boot_mapsize;
 201
 202         max_low_pfn = max_pfn = lmb_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
 203         total_pages = (lmb_end_of_DRAM() - memstart_addr) >> PAGE_SHIFT;
 204 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 205         total_pages = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
 206         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 207 #endif
 208
 209         /*
 210          * Find an area to use for the bootmem bitmap.  Calculate the size of
 211          * bitmap required as (Total Memory) / PAGE_SIZE / BITS_PER_BYTE.
 212          * Add 1 additional page in case the address isn't page-aligned.
 213          */
 214         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(total_pages);
 215
 216         start = lmb_alloc(bootmap_pages << PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
 217
 218         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
 219         boot_mapsize = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), start >> PAGE_SHIFT, min_low_pfn, max_low_pfn);
 220
 221         /* Add active regions with valid PFNs */
 222         for (i = 0; i < lmb.memory.cnt; i++) {
 223                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
 224                 start_pfn = lmb.memory.region[i].base >> PAGE_SHIFT;
 225                 end_pfn = start_pfn + lmb_size_pages(&lmb.memory, i);
 226                 add_active_range(0, start_pfn, end_pfn);
 227         }
 228
 229         /* Add all physical memory to the bootmem map, mark each area
 230          * present.
 231          */
 232 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 233         free_bootmem_with_active_regions(0, lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT);
 234
 235         /* reserve the sections we're already using */
 236         for (i = 0; i < lmb.reserved.cnt; i++) {
 237                 unsigned long addr = lmb.reserved.region[i].base +
 238                                      lmb_size_bytes(&lmb.reserved, i) - 1;
 239                 if (addr < lowmem_end_addr)
 240                         reserve_bootmem(lmb.reserved.region[i].base,
 241                                         lmb_size_bytes(&lmb.reserved, i),
 242                                         BOOTMEM_DEFAULT);
 243                 else if (lmb.reserved.region[i].base < lowmem_end_addr) {
 244                         unsigned long adjusted_size = lowmem_end_addr -
 245                                       lmb.reserved.region[i].base;
 246                         reserve_bootmem(lmb.reserved.region[i].base,
 247                                         adjusted_size, BOOTMEM_DEFAULT);
 248                 }
 249         }
 250 #else
 251         free_bootmem_with_active_regions(0, max_pfn);
 252
 253         /* reserve the sections we're already using */
 254         for (i = 0; i < lmb.reserved.cnt; i++)
 255                 reserve_bootmem(lmb.reserved.region[i].base,
 256                                 lmb_size_bytes(&lmb.reserved, i),
 257                                 BOOTMEM_DEFAULT);
 258
 259 #endif
 260         /* XXX need to clip this if using highmem? */
 261         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
 262
 263         init_bootmem_done = 1;
 264 }
 265
 266 /* mark pages that don't exist as nosave */
 267 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 268 {
 269         unsigned long lmb_next_region_start_pfn,
 270                       lmb_region_max_pfn;
 271         int i;
 272
 273         for (i = 0; i < lmb.memory.cnt - 1; i++) {
 274                 lmb_region_max_pfn =
 275                         (lmb.memory.region[i].base >> PAGE_SHIFT) +
 276                         (lmb.memory.region[i].size >> PAGE_SHIFT);
 277                 lmb_next_region_start_pfn =
 278                         lmb.memory.region[i+1].base >> PAGE_SHIFT;
 279
 280                 if (lmb_region_max_pfn < lmb_next_region_start_pfn)
 281                         register_nosave_region(lmb_region_max_pfn,
 282                                                lmb_next_region_start_pfn);
 283         }
 284
 285         return 0;
 286 }
 287
 288 /*
 289  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
 290  */
 291 void __init paging_init(void)
 292 {
 293         unsigned long total_ram = lmb_phys_mem_size();
 294         phys_addr_t top_of_ram = lmb_end_of_DRAM();
 295         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 296
 297 #ifdef CONFIG_PPC32
 298         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
 299         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
 300
 301         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
 302                 map_page(v, 0, 0); /* XXX gross */
 303 #endif
 304
 305 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 306         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
 307         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
 308
 309         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
 310         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
 311 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 312
 313         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%lx\n",
 314                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
 315         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
 316                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
 317         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 318 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 319         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 320         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
 321 #else
 322         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
 323 #endif
 324         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 325
 326         mark_nonram_nosave();
 327 }
 328 #endif /* ! CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
 329
 330 void __init mem_init(void)
 331 {
 332 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 333         int nid;
 334 #endif
 335         pg_data_t *pgdat;
 336         unsigned long i;
 337         struct page *page;
 338         unsigned long reservedpages = 0, codesize, initsize, datasize, bsssize;
 339
 340         num_physpages = lmb.memory.size >> PAGE_SHIFT;
 341         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
 342
 343 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 344         for_each_online_node(nid) {
 345                 if (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages != 0) {
 346                         printk("freeing bootmem node %d\n", nid);
 347                         totalram_pages +=
 348                                 free_all_bootmem_node(NODE_DATA(nid));
 349                 }
 350         }
 351 #else
 352         max_mapnr = max_pfn;
 353         totalram_pages += free_all_bootmem();
 354 #endif
 355         for_each_online_pgdat(pgdat) {
 356                 for (i = 0; i < pgdat->node_spanned_pages; i++) {
 357                         if (!pfn_valid(pgdat->node_start_pfn + i))
 358                                 continue;
 359                         page = pgdat_page_nr(pgdat, i);
 360                         if (PageReserved(page))
 361                                 reservedpages++;
 362                 }
 363         }
 364
 365         codesize = (unsigned long)&_sdata - (unsigned long)&_stext;
 366         datasize = (unsigned long)&_edata - (unsigned long)&_sdata;
 367         initsize = (unsigned long)&__init_end - (unsigned long)&__init_begin;
 368         bsssize = (unsigned long)&__bss_stop - (unsigned long)&__bss_start;
 369
 370 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 371         {
 372                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
 373
 374                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 375                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
 376                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 377                         if (lmb_is_reserved(pfn << PAGE_SHIFT))
 378                                 continue;
 379                         ClearPageReserved(page);
 380                         init_page_count(page);
 381                         __free_page(page);
 382                         totalhigh_pages++;
 383                         reservedpages--;
 384                 }
 385                 totalram_pages += totalhigh_pages;
 386                 printk(KERN_DEBUG "High memory: %luk\n",
 387                        totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10));
 388         }
 389 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 390
 391         printk(KERN_INFO "Memory: %luk/%luk available (%luk kernel code, "
 392                "%luk reserved, %luk data, %luk bss, %luk init)\n",
 393                 (unsigned long)nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
 394                 num_physpages << (PAGE_SHIFT-10),
 395                 codesize >> 10,
 396                 reservedpages << (PAGE_SHIFT-10),
 397                 datasize >> 10,
 398                 bsssize >> 10,
 399                 initsize >> 10);
 400
 401         mem_init_done = 1;
 402 }
 403
 404 /*
 405  * This is called when a page has been modified by the kernel.
 406  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
 407  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
 408  */
 409 void flush_dcache_page(struct page *page)
 410 {
 411         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 412                 return;
 413         /* avoid an atomic op if possible */
 414         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
 415                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 416 }
 417 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
 418
 419 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
 420 {
 421 #ifdef CONFIG_BOOKE
 422         void *start = kmap_atomic(page, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
 423         __flush_dcache_icache(start);
 424         kunmap_atomic(start, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
 425 #elif defined(CONFIG_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
 426         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
 427         __flush_dcache_icache(page_address(page));
 428 #else
 429         __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
 430 #endif
 431
 432 }
 433 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
 434 {
 435         clear_page(page);
 436
 437         /*
 438          * We shouldnt have to do this, but some versions of glibc
 439          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
 440          * - Anton
 441          */
 442         flush_dcache_page(pg);
 443 }
 444 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
 445
 446 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
 447                     struct page *pg)
 448 {
 449         copy_page(vto, vfrom);
 450
 451         /*
 452          * We should be able to use the following optimisation, however
 453          * there are two problems.
 454          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
 455          * were not marked executable.
 456          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
 457          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
 458          * not marked executable.
 459          * - Anton
 460          */
 461 #if 0
 462         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
 463                 return;
 464 #endif
 465
 466         flush_dcache_page(pg);
 467 }
 468
 469 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
 470                              unsigned long addr, int len)
 471 {
 472         unsigned long maddr;
 473
 474         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
 475         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
 476         kunmap(page);
 477 }
 478 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
 479
 480 /*
 481  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 482  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
 483  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 484  * the updated linux PTE.
 485  *
 486  * This must always be called with the pte lock held.
 487  */
 488 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 489                       pte_t pte)
 490 {
 491 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 492         unsigned long access = 0, trap;
 493 #endif
 494         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
 495
 496         /* handle i-cache coherency */
 497         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE) &&
 498             !cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) &&
 499             pfn_valid(pfn)) {
 500                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 501 #ifdef CONFIG_8xx
 502                 /* On 8xx, cache control instructions (particularly
 503                  * "dcbst" from flush_dcache_icache) fault as write
 504                  * operation if there is an unpopulated TLB entry
 505                  * for the address in question. To workaround that,
 506                  * we invalidate the TLB here, thus avoiding dcbst
 507                  * misbehaviour.
 508                  */
 509                 _tlbie(address, 0 /* 8xx doesn't care about PID */);
 510 #endif
 511                 /* The _PAGE_USER test should really be _PAGE_EXEC, but
 512                  * older glibc versions execute some code from no-exec
 513                  * pages, which for now we are supporting.  If exec-only
 514                  * pages are ever implemented, this will have to change.
 515                  */
 516                 if (!PageReserved(page) && (pte_val(pte) & _PAGE_USER)
 517                     && !test_bit(PG_arch_1, &page->flags)) {
 518                         if (vma->vm_mm == current->active_mm) {
 519                                 __flush_dcache_icache((void *) address);
 520                         } else
 521                                 flush_dcache_icache_page(page);
 522                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 523                 }
 524         }
 525
 526 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 527         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
 528         if (!pte_young(pte) || address >= TASK_SIZE)
 529                 return;
 530
 531         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
 532          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
 533          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
 534          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
 535          *
 536          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
 537          */
 538         if (current->thread.regs == NULL)
 539                 return;
 540         trap = TRAP(current->thread.regs);
 541         if (trap == 0x400)
 542                 access |= _PAGE_EXEC;
 543         else if (trap != 0x300)
 544                 return;
 545         hash_preload(vma->vm_mm, address, access, trap);
 546 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
 547 }