arch/powerpc/mm/pgtable-book3s64.c

   1 /*
   2  * Copyright 2015-2016, Aneesh Kumar K.V, IBM Corporation.
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   6  * as published by the Free Software Foundation; either version
   7  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
   8  */
   9
  10 #include <linux/sched.h>
  11 #include <linux/mm_types.h>
  12 #include <linux/memblock.h>
  13 #include <misc/cxl-base.h>
  14
  15 #include <asm/pgalloc.h>
  16 #include <asm/tlb.h>
  17 #include <asm/trace.h>
  18 #include <asm/powernv.h>
  19
  20 #include "mmu_decl.h"
  21 #include <trace/events/thp.h>
  22
  23 unsigned long __pmd_frag_nr;
  24 EXPORT_SYMBOL(__pmd_frag_nr);
  25 unsigned long __pmd_frag_size_shift;
  26 EXPORT_SYMBOL(__pmd_frag_size_shift);
  27
  28 int (*register_process_table)(unsigned long base, unsigned long page_size,
  29                               unsigned long tbl_size);
  30
  31 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
  32 /*
  33  * This is called when relaxing access to a hugepage. It's also called in the page
  34  * fault path when we don't hit any of the major fault cases, ie, a minor
  35  * update of _PAGE_ACCESSED, _PAGE_DIRTY, etc... The generic code will have
  36  * handled those two for us, we additionally deal with missing execute
  37  * permission here on some processors
  38  */
  39 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
  40                           pmd_t *pmdp, pmd_t entry, int dirty)
  41 {
  42         int changed;
  43 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  44         WARN_ON(!pmd_trans_huge(*pmdp) && !pmd_devmap(*pmdp));
  45         assert_spin_locked(pmd_lockptr(vma->vm_mm, pmdp));
  46 #endif
  47         changed = !pmd_same(*(pmdp), entry);
  48         if (changed) {
  49                 /*
  50                  * We can use MMU_PAGE_2M here, because only radix
  51                  * path look at the psize.
  52                  */
  53                 __ptep_set_access_flags(vma, pmdp_ptep(pmdp),
  54                                         pmd_pte(entry), address, MMU_PAGE_2M);
  55         }
  56         return changed;
  57 }
  58
  59 int pmdp_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
  60                               unsigned long address, pmd_t *pmdp)
  61 {
  62         return __pmdp_test_and_clear_young(vma->vm_mm, address, pmdp);
  63 }
  64 /*
  65  * set a new huge pmd. We should not be called for updating
  66  * an existing pmd entry. That should go via pmd_hugepage_update.
  67  */
  68 void set_pmd_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
  69                 pmd_t *pmdp, pmd_t pmd)
  70 {
  71 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  72         /*
  73          * Make sure hardware valid bit is not set. We don't do
  74          * tlb flush for this update.
  75          */
  76         WARN_ON(pte_val(pmd_pte(*pmdp)) & _PAGE_PRESENT);
  77         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
  78         WARN_ON(!(pmd_large(pmd) || pmd_devmap(pmd)));
  79 #endif
  80         trace_hugepage_set_pmd(addr, pmd_val(pmd));
  81         return set_pte_at(mm, addr, pmdp_ptep(pmdp), pmd_pte(pmd));
  82 }
  83
  84 static void do_nothing(void *unused)
  85 {
  86
  87 }
  88 /*
  89  * Serialize against find_current_mm_pte which does lock-less
  90  * lookup in page tables with local interrupts disabled. For huge pages
  91  * it casts pmd_t to pte_t. Since format of pte_t is different from
  92  * pmd_t we want to prevent transit from pmd pointing to page table
  93  * to pmd pointing to huge page (and back) while interrupts are disabled.
  94  * We clear pmd to possibly replace it with page table pointer in
  95  * different code paths. So make sure we wait for the parallel
  96  * find_current_mm_pte to finish.
  97  */
  98 void serialize_against_pte_lookup(struct mm_struct *mm)
  99 {
 100         smp_mb();
 101         smp_call_function_many(mm_cpumask(mm), do_nothing, NULL, 1);
 102 }
 103
 104 /*
 105  * We use this to invalidate a pmdp entry before switching from a
 106  * hugepte to regular pmd entry.
 107  */
 108 pmd_t pmdp_invalidate(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 109                      pmd_t *pmdp)
 110 {
 111         unsigned long old_pmd;
 112
 113         old_pmd = pmd_hugepage_update(vma->vm_mm, address, pmdp, _PAGE_PRESENT, _PAGE_INVALID);
 114         flush_pmd_tlb_range(vma, address, address + HPAGE_PMD_SIZE);
 115         /*
 116          * This ensures that generic code that rely on IRQ disabling
 117          * to prevent a parallel THP split work as expected.
 118          */
 119         serialize_against_pte_lookup(vma->vm_mm);
 120         return __pmd(old_pmd);
 121 }
 122
 123 static pmd_t pmd_set_protbits(pmd_t pmd, pgprot_t pgprot)
 124 {
 125         return __pmd(pmd_val(pmd) | pgprot_val(pgprot));
 126 }
 127
 128 pmd_t pfn_pmd(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
 129 {
 130         unsigned long pmdv;
 131
 132         pmdv = (pfn << PAGE_SHIFT) & PTE_RPN_MASK;
 133         return pmd_set_protbits(__pmd(pmdv), pgprot);
 134 }
 135
 136 pmd_t mk_pmd(struct page *page, pgprot_t pgprot)
 137 {
 138         return pfn_pmd(page_to_pfn(page), pgprot);
 139 }
 140
 141 pmd_t pmd_modify(pmd_t pmd, pgprot_t newprot)
 142 {
 143         unsigned long pmdv;
 144
 145         pmdv = pmd_val(pmd);
 146         pmdv &= _HPAGE_CHG_MASK;
 147         return pmd_set_protbits(__pmd(pmdv), newprot);
 148 }
 149
 150 /*
 151  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 152  * fault has been handled by updating a HUGE PMD entry in the linux page tables.
 153  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 154  * the updated linux HUGE PMD entry.
 155  */
 156 void update_mmu_cache_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 157                           pmd_t *pmd)
 158 {
 159         if (radix_enabled())
 160                 prefetch((void *)addr);
 161 }
 162 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
 163
 164 /* For use by kexec */
 165 void mmu_cleanup_all(void)
 166 {
 167         if (radix_enabled())
 168                 radix__mmu_cleanup_all();
 169         else if (mmu_hash_ops.hpte_clear_all)
 170                 mmu_hash_ops.hpte_clear_all();
 171 }
 172
 173 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 174 int __meminit create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end, int nid)
 175 {
 176         if (radix_enabled())
 177                 return radix__create_section_mapping(start, end, nid);
 178
 179         return hash__create_section_mapping(start, end, nid);
 180 }
 181
 182 int __meminit remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 183 {
 184         if (radix_enabled())
 185                 return radix__remove_section_mapping(start, end);
 186
 187         return hash__remove_section_mapping(start, end);
 188 }
 189 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 190
 191 void __init mmu_partition_table_init(void)
 192 {
 193         unsigned long patb_size = 1UL << PATB_SIZE_SHIFT;
 194         unsigned long ptcr;
 195
 196         BUILD_BUG_ON_MSG((PATB_SIZE_SHIFT > 36), "Partition table size too large.");
 197         partition_tb = __va(memblock_alloc_base(patb_size, patb_size,
 198                                                 MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE));
 199
 200         /* Initialize the Partition Table with no entries */
 201         memset((void *)partition_tb, 0, patb_size);
 202
 203         /*
 204          * update partition table control register,
 205          * 64 K size.
 206          */
 207         ptcr = __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12);
 208         mtspr(SPRN_PTCR, ptcr);
 209         powernv_set_nmmu_ptcr(ptcr);
 210 }
 211
 212 void mmu_partition_table_set_entry(unsigned int lpid, unsigned long dw0,
 213                                    unsigned long dw1)
 214 {
 215         unsigned long old = be64_to_cpu(partition_tb[lpid].patb0);
 216
 217         partition_tb[lpid].patb0 = cpu_to_be64(dw0);
 218         partition_tb[lpid].patb1 = cpu_to_be64(dw1);
 219
 220         /*
 221          * Global flush of TLBs and partition table caches for this lpid.
 222          * The type of flush (hash or radix) depends on what the previous
 223          * use of this partition ID was, not the new use.
 224          */
 225         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 226         if (old & PATB_HR) {
 227                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,1) : :
 228                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 229                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,1,1) : :
 230                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 231                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 1);
 232         } else {
 233                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,0) : :
 234                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 235                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 0);
 236         }
 237         /* do we need fixup here ?*/
 238         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 239 }
 240 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_partition_table_set_entry);
 241
 242 static pmd_t *get_pmd_from_cache(struct mm_struct *mm)
 243 {
 244         void *pmd_frag, *ret;
 245
 246         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 247         ret = mm->context.pmd_frag;
 248         if (ret) {
 249                 pmd_frag = ret + PMD_FRAG_SIZE;
 250                 /*
 251                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 252                  */
 253                 if (((unsigned long)pmd_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 254                         pmd_frag = NULL;
 255                 mm->context.pmd_frag = pmd_frag;
 256         }
 257         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 258         return (pmd_t *)ret;
 259 }
 260
 261 static pmd_t *__alloc_for_pmdcache(struct mm_struct *mm)
 262 {
 263         void *ret = NULL;
 264         struct page *page;
 265         gfp_t gfp = GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO;
 266
 267         if (mm == &init_mm)
 268                 gfp &= ~__GFP_ACCOUNT;
 269         page = alloc_page(gfp);
 270         if (!page)
 271                 return NULL;
 272         if (!pgtable_pmd_page_ctor(page)) {
 273                 __free_pages(page, 0);
 274                 return NULL;
 275         }
 276
 277         atomic_set(&page->pt_frag_refcount, 1);
 278
 279         ret = page_address(page);
 280         /*
 281          * if we support only one fragment just return the
 282          * allocated page.
 283          */
 284         if (PMD_FRAG_NR == 1)
 285                 return ret;
 286
 287         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 288         /*
 289          * If we find pgtable_page set, we return
 290          * the allocated page with single fragement
 291          * count.
 292          */
 293         if (likely(!mm->context.pmd_frag)) {
 294                 atomic_set(&page->pt_frag_refcount, PMD_FRAG_NR);
 295                 mm->context.pmd_frag = ret + PMD_FRAG_SIZE;
 296         }
 297         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 298
 299         return (pmd_t *)ret;
 300 }
 301
 302 pmd_t *pmd_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
 303 {
 304         pmd_t *pmd;
 305
 306         pmd = get_pmd_from_cache(mm);
 307         if (pmd)
 308                 return pmd;
 309
 310         return __alloc_for_pmdcache(mm);
 311 }
 312
 313 void pmd_fragment_free(unsigned long *pmd)
 314 {
 315         struct page *page = virt_to_page(pmd);
 316
 317         BUG_ON(atomic_read(&page->pt_frag_refcount) <= 0);
 318         if (atomic_dec_and_test(&page->pt_frag_refcount)) {
 319                 pgtable_pmd_page_dtor(page);
 320                 __free_page(page);
 321         }
 322 }
 323
 324 static pte_t *get_pte_from_cache(struct mm_struct *mm)
 325 {
 326         void *pte_frag, *ret;
 327
 328         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 329         ret = mm->context.pte_frag;
 330         if (ret) {
 331                 pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 332                 /*
 333                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 334                  */
 335                 if (((unsigned long)pte_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 336                         pte_frag = NULL;
 337                 mm->context.pte_frag = pte_frag;
 338         }
 339         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 340         return (pte_t *)ret;
 341 }
 342
 343 static pte_t *__alloc_for_ptecache(struct mm_struct *mm, int kernel)
 344 {
 345         void *ret = NULL;
 346         struct page *page;
 347
 348         if (!kernel) {
 349                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP | __GFP_ACCOUNT);
 350                 if (!page)
 351                         return NULL;
 352                 if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 353                         __free_page(page);
 354                         return NULL;
 355                 }
 356         } else {
 357                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP);
 358                 if (!page)
 359                         return NULL;
 360         }
 361
 362         atomic_set(&page->pt_frag_refcount, 1);
 363
 364         ret = page_address(page);
 365         /*
 366          * if we support only one fragment just return the
 367          * allocated page.
 368          */
 369         if (PTE_FRAG_NR == 1)
 370                 return ret;
 371         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 372         /*
 373          * If we find pgtable_page set, we return
 374          * the allocated page with single fragement
 375          * count.
 376          */
 377         if (likely(!mm->context.pte_frag)) {
 378                 atomic_set(&page->pt_frag_refcount, PTE_FRAG_NR);
 379                 mm->context.pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 380         }
 381         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 382
 383         return (pte_t *)ret;
 384 }
 385
 386 pte_t *pte_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr, int kernel)
 387 {
 388         pte_t *pte;
 389
 390         pte = get_pte_from_cache(mm);
 391         if (pte)
 392                 return pte;
 393
 394         return __alloc_for_ptecache(mm, kernel);
 395 }
 396
 397 void pte_fragment_free(unsigned long *table, int kernel)
 398 {
 399         struct page *page = virt_to_page(table);
 400
 401         BUG_ON(atomic_read(&page->pt_frag_refcount) <= 0);
 402         if (atomic_dec_and_test(&page->pt_frag_refcount)) {
 403                 if (!kernel)
 404                         pgtable_page_dtor(page);
 405                 __free_page(page);
 406         }
 407 }
 408
 409 static inline void pgtable_free(void *table, int index)
 410 {
 411         switch (index) {
 412         case PTE_INDEX:
 413                 pte_fragment_free(table, 0);
 414                 break;
 415         case PMD_INDEX:
 416                 pmd_fragment_free(table);
 417                 break;
 418         case PUD_INDEX:
 419                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(PUD_CACHE_INDEX), table);
 420                 break;
 421 #if defined(CONFIG_PPC_4K_PAGES) && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
 422                 /* 16M hugepd directory at pud level */
 423         case HTLB_16M_INDEX:
 424                 BUILD_BUG_ON(H_16M_CACHE_INDEX <= 0);
 425                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(H_16M_CACHE_INDEX), table);
 426                 break;
 427                 /* 16G hugepd directory at the pgd level */
 428         case HTLB_16G_INDEX:
 429                 BUILD_BUG_ON(H_16G_CACHE_INDEX <= 0);
 430                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(H_16G_CACHE_INDEX), table);
 431                 break;
 432 #endif
 433                 /* We don't free pgd table via RCU callback */
 434         default:
 435                 BUG();
 436         }
 437 }
 438
 439 #ifdef CONFIG_SMP
 440 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int index)
 441 {
 442         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
 443
 444         BUG_ON(index > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 445         pgf |= index;
 446         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
 447 }
 448
 449 void __tlb_remove_table(void *_table)
 450 {
 451         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 452         unsigned int index = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
 453
 454         return pgtable_free(table, index);
 455 }
 456 #else
 457 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int index)
 458 {
 459         return pgtable_free(table, index);
 460 }
 461 #endif
 462
 463 #ifdef CONFIG_PROC_FS
 464 atomic_long_t direct_pages_count[MMU_PAGE_COUNT];
 465
 466 void arch_report_meminfo(struct seq_file *m)
 467 {
 468         /*
 469          * Hash maps the memory with one size mmu_linear_psize.
 470          * So don't bother to print these on hash
 471          */
 472         if (!radix_enabled())
 473                 return;
 474         seq_printf(m, "DirectMap4k:    %8lu kB\n",
 475                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_4K]) << 2);
 476         seq_printf(m, "DirectMap64k:    %8lu kB\n",
 477                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_64K]) << 6);
 478         seq_printf(m, "DirectMap2M:    %8lu kB\n",
 479                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_2M]) << 11);
 480         seq_printf(m, "DirectMap1G:    %8lu kB\n",
 481                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_1G]) << 20);
 482 }
 483 #endif /* CONFIG_PROC_FS */