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