arch/powerpc/mm/pgtable-radix.c

   1 /*
   2  * Page table handling routines for radix page table.
   3  *
   4  * Copyright 2015-2016, Aneesh Kumar K.V, IBM Corporation.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   8  * as published by the Free Software Foundation; either version
   9  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
  10  */
  11
  12 #define pr_fmt(fmt) "radix-mmu: " fmt
  13
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/sched/mm.h>
  16 #include <linux/memblock.h>
  17 #include <linux/of_fdt.h>
  18 #include <linux/mm.h>
  19 #include <linux/string_helpers.h>
  20 #include <linux/stop_machine.h>
  21
  22 #include <asm/pgtable.h>
  23 #include <asm/pgalloc.h>
  24 #include <asm/mmu_context.h>
  25 #include <asm/dma.h>
  26 #include <asm/machdep.h>
  27 #include <asm/mmu.h>
  28 #include <asm/firmware.h>
  29 #include <asm/powernv.h>
  30 #include <asm/sections.h>
  31 #include <asm/trace.h>
  32 #include <asm/uaccess.h>
  33
  34 #include <trace/events/thp.h>
  35
  36 unsigned int mmu_pid_bits;
  37 unsigned int mmu_base_pid;
  38
  39 static int native_register_process_table(unsigned long base, unsigned long pg_sz,
  40                                          unsigned long table_size)
  41 {
  42         unsigned long patb0, patb1;
  43
  44         patb0 = be64_to_cpu(partition_tb[0].patb0);
  45         patb1 = base | table_size | PATB_GR;
  46
  47         mmu_partition_table_set_entry(0, patb0, patb1);
  48
  49         return 0;
  50 }
  51
  52 static __ref void *early_alloc_pgtable(unsigned long size, int nid,
  53                         unsigned long region_start, unsigned long region_end)
  54 {
  55         phys_addr_t min_addr = MEMBLOCK_LOW_LIMIT;
  56         phys_addr_t max_addr = MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE;
  57         void *ptr;
  58
  59         if (region_start)
  60                 min_addr = region_start;
  61         if (region_end)
  62                 max_addr = region_end;
  63
  64         ptr = memblock_alloc_try_nid(size, size, min_addr, max_addr, nid);
  65
  66         if (!ptr)
  67                 panic("%s: Failed to allocate %lu bytes align=0x%lx nid=%d from=%pa max_addr=%pa\n",
  68                       __func__, size, size, nid, &min_addr, &max_addr);
  69
  70         return ptr;
  71 }
  72
  73 static int early_map_kernel_page(unsigned long ea, unsigned long pa,
  74                           pgprot_t flags,
  75                           unsigned int map_page_size,
  76                           int nid,
  77                           unsigned long region_start, unsigned long region_end)
  78 {
  79         unsigned long pfn = pa >> PAGE_SHIFT;
  80         pgd_t *pgdp;
  81         pud_t *pudp;
  82         pmd_t *pmdp;
  83         pte_t *ptep;
  84
  85         pgdp = pgd_offset_k(ea);
  86         if (pgd_none(*pgdp)) {
  87                 pudp = early_alloc_pgtable(PUD_TABLE_SIZE, nid,
  88                                                 region_start, region_end);
  89                 pgd_populate(&init_mm, pgdp, pudp);
  90         }
  91         pudp = pud_offset(pgdp, ea);
  92         if (map_page_size == PUD_SIZE) {
  93                 ptep = (pte_t *)pudp;
  94                 goto set_the_pte;
  95         }
  96         if (pud_none(*pudp)) {
  97                 pmdp = early_alloc_pgtable(PMD_TABLE_SIZE, nid,
  98                                                 region_start, region_end);
  99                 pud_populate(&init_mm, pudp, pmdp);
 100         }
 101         pmdp = pmd_offset(pudp, ea);
 102         if (map_page_size == PMD_SIZE) {
 103                 ptep = pmdp_ptep(pmdp);
 104                 goto set_the_pte;
 105         }
 106         if (!pmd_present(*pmdp)) {
 107                 ptep = early_alloc_pgtable(PAGE_SIZE, nid,
 108                                                 region_start, region_end);
 109                 pmd_populate_kernel(&init_mm, pmdp, ptep);
 110         }
 111         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, ea);
 112
 113 set_the_pte:
 114         set_pte_at(&init_mm, ea, ptep, pfn_pte(pfn, flags));
 115         smp_wmb();
 116         return 0;
 117 }
 118
 119 /*
 120  * nid, region_start, and region_end are hints to try to place the page
 121  * table memory in the same node or region.
 122  */
 123 static int __map_kernel_page(unsigned long ea, unsigned long pa,
 124                           pgprot_t flags,
 125                           unsigned int map_page_size,
 126                           int nid,
 127                           unsigned long region_start, unsigned long region_end)
 128 {
 129         unsigned long pfn = pa >> PAGE_SHIFT;
 130         pgd_t *pgdp;
 131         pud_t *pudp;
 132         pmd_t *pmdp;
 133         pte_t *ptep;
 134         /*
 135          * Make sure task size is correct as per the max adddr
 136          */
 137         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_USER64 > RADIX_PGTABLE_RANGE);
 138
 139 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 140         BUILD_BUG_ON(RADIX_KERN_MAP_SIZE != (1UL << MAX_EA_BITS_PER_CONTEXT));
 141 #endif
 142
 143         if (unlikely(!slab_is_available()))
 144                 return early_map_kernel_page(ea, pa, flags, map_page_size,
 145                                                 nid, region_start, region_end);
 146
 147         /*
 148          * Should make page table allocation functions be able to take a
 149          * node, so we can place kernel page tables on the right nodes after
 150          * boot.
 151          */
 152         pgdp = pgd_offset_k(ea);
 153         pudp = pud_alloc(&init_mm, pgdp, ea);
 154         if (!pudp)
 155                 return -ENOMEM;
 156         if (map_page_size == PUD_SIZE) {
 157                 ptep = (pte_t *)pudp;
 158                 goto set_the_pte;
 159         }
 160         pmdp = pmd_alloc(&init_mm, pudp, ea);
 161         if (!pmdp)
 162                 return -ENOMEM;
 163         if (map_page_size == PMD_SIZE) {
 164                 ptep = pmdp_ptep(pmdp);
 165                 goto set_the_pte;
 166         }
 167         ptep = pte_alloc_kernel(pmdp, ea);
 168         if (!ptep)
 169                 return -ENOMEM;
 170
 171 set_the_pte:
 172         set_pte_at(&init_mm, ea, ptep, pfn_pte(pfn, flags));
 173         smp_wmb();
 174         return 0;
 175 }
 176
 177 int radix__map_kernel_page(unsigned long ea, unsigned long pa,
 178                           pgprot_t flags,
 179                           unsigned int map_page_size)
 180 {
 181         return __map_kernel_page(ea, pa, flags, map_page_size, -1, 0, 0);
 182 }
 183
 184 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 185 void radix__change_memory_range(unsigned long start, unsigned long end,
 186                                 unsigned long clear)
 187 {
 188         unsigned long idx;
 189         pgd_t *pgdp;
 190         pud_t *pudp;
 191         pmd_t *pmdp;
 192         pte_t *ptep;
 193
 194         start = ALIGN_DOWN(start, PAGE_SIZE);
 195         end = PAGE_ALIGN(end); // aligns up
 196
 197         pr_debug("Changing flags on range %lx-%lx removing 0x%lx\n",
 198                  start, end, clear);
 199
 200         for (idx = start; idx < end; idx += PAGE_SIZE) {
 201                 pgdp = pgd_offset_k(idx);
 202                 pudp = pud_alloc(&init_mm, pgdp, idx);
 203                 if (!pudp)
 204                         continue;
 205                 if (pud_huge(*pudp)) {
 206                         ptep = (pte_t *)pudp;
 207                         goto update_the_pte;
 208                 }
 209                 pmdp = pmd_alloc(&init_mm, pudp, idx);
 210                 if (!pmdp)
 211                         continue;
 212                 if (pmd_huge(*pmdp)) {
 213                         ptep = pmdp_ptep(pmdp);
 214                         goto update_the_pte;
 215                 }
 216                 ptep = pte_alloc_kernel(pmdp, idx);
 217                 if (!ptep)
 218                         continue;
 219 update_the_pte:
 220                 radix__pte_update(&init_mm, idx, ptep, clear, 0, 0);
 221         }
 222
 223         radix__flush_tlb_kernel_range(start, end);
 224 }
 225
 226 void radix__mark_rodata_ro(void)
 227 {
 228         unsigned long start, end;
 229
 230         start = (unsigned long)_stext;
 231         end = (unsigned long)__init_begin;
 232
 233         radix__change_memory_range(start, end, _PAGE_WRITE);
 234 }
 235
 236 void radix__mark_initmem_nx(void)
 237 {
 238         unsigned long start = (unsigned long)__init_begin;
 239         unsigned long end = (unsigned long)__init_end;
 240
 241         radix__change_memory_range(start, end, _PAGE_EXEC);
 242 }
 243 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
 244
 245 static inline void __meminit
 246 print_mapping(unsigned long start, unsigned long end, unsigned long size, bool exec)
 247 {
 248         char buf[10];
 249
 250         if (end <= start)
 251                 return;
 252
 253         string_get_size(size, 1, STRING_UNITS_2, buf, sizeof(buf));
 254
 255         pr_info("Mapped 0x%016lx-0x%016lx with %s pages%s\n", start, end, buf,
 256                 exec ? " (exec)" : "");
 257 }
 258
 259 static unsigned long next_boundary(unsigned long addr, unsigned long end)
 260 {
 261 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 262         if (addr < __pa_symbol(__init_begin))
 263                 return __pa_symbol(__init_begin);
 264 #endif
 265         return end;
 266 }
 267
 268 static int __meminit create_physical_mapping(unsigned long start,
 269                                              unsigned long end,
 270                                              int nid)
 271 {
 272         unsigned long vaddr, addr, mapping_size = 0;
 273         bool prev_exec, exec = false;
 274         pgprot_t prot;
 275         int psize;
 276
 277         start = _ALIGN_UP(start, PAGE_SIZE);
 278         for (addr = start; addr < end; addr += mapping_size) {
 279                 unsigned long gap, previous_size;
 280                 int rc;
 281
 282                 gap = next_boundary(addr, end) - addr;
 283                 previous_size = mapping_size;
 284                 prev_exec = exec;
 285
 286                 if (IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE) && gap >= PUD_SIZE &&
 287                     mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1G].shift) {
 288                         mapping_size = PUD_SIZE;
 289                         psize = MMU_PAGE_1G;
 290                 } else if (IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE) && gap >= PMD_SIZE &&
 291                            mmu_psize_defs[MMU_PAGE_2M].shift) {
 292                         mapping_size = PMD_SIZE;
 293                         psize = MMU_PAGE_2M;
 294                 } else {
 295                         mapping_size = PAGE_SIZE;
 296                         psize = mmu_virtual_psize;
 297                 }
 298
 299                 vaddr = (unsigned long)__va(addr);
 300
 301                 if (overlaps_kernel_text(vaddr, vaddr + mapping_size) ||
 302                     overlaps_interrupt_vector_text(vaddr, vaddr + mapping_size)) {
 303                         prot = PAGE_KERNEL_X;
 304                         exec = true;
 305                 } else {
 306                         prot = PAGE_KERNEL;
 307                         exec = false;
 308                 }
 309
 310                 if (mapping_size != previous_size || exec != prev_exec) {
 311                         print_mapping(start, addr, previous_size, prev_exec);
 312                         start = addr;
 313                 }
 314
 315                 rc = __map_kernel_page(vaddr, addr, prot, mapping_size, nid, start, end);
 316                 if (rc)
 317                         return rc;
 318
 319                 update_page_count(psize, 1);
 320         }
 321
 322         print_mapping(start, addr, mapping_size, exec);
 323         return 0;
 324 }
 325
 326 void __init radix_init_pgtable(void)
 327 {
 328         unsigned long rts_field;
 329         struct memblock_region *reg;
 330
 331         /* We don't support slb for radix */
 332         mmu_slb_size = 0;
 333         /*
 334          * Create the linear mapping, using standard page size for now
 335          */
 336         for_each_memblock(memory, reg) {
 337                 /*
 338                  * The memblock allocator  is up at this point, so the
 339                  * page tables will be allocated within the range. No
 340                  * need or a node (which we don't have yet).
 341                  */
 342                 WARN_ON(create_physical_mapping(reg->base,
 343                                                 reg->base + reg->size,
 344                                                 -1));
 345         }
 346
 347         /* Find out how many PID bits are supported */
 348         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE)) {
 349                 if (!mmu_pid_bits)
 350                         mmu_pid_bits = 20;
 351 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_HV_POSSIBLE
 352                 /*
 353                  * When KVM is possible, we only use the top half of the
 354                  * PID space to avoid collisions between host and guest PIDs
 355                  * which can cause problems due to prefetch when exiting the
 356                  * guest with AIL=3
 357                  */
 358                 mmu_base_pid = 1 << (mmu_pid_bits - 1);
 359 #else
 360                 mmu_base_pid = 1;
 361 #endif
 362         } else {
 363                 /* The guest uses the bottom half of the PID space */
 364                 if (!mmu_pid_bits)
 365                         mmu_pid_bits = 19;
 366                 mmu_base_pid = 1;
 367         }
 368
 369         /*
 370          * Allocate Partition table and process table for the
 371          * host.
 372          */
 373         BUG_ON(PRTB_SIZE_SHIFT > 36);
 374         process_tb = early_alloc_pgtable(1UL << PRTB_SIZE_SHIFT, -1, 0, 0);
 375         /*
 376          * Fill in the process table.
 377          */
 378         rts_field = radix__get_tree_size();
 379         process_tb->prtb0 = cpu_to_be64(rts_field | __pa(init_mm.pgd) | RADIX_PGD_INDEX_SIZE);
 380         /*
 381          * Fill in the partition table. We are suppose to use effective address
 382          * of process table here. But our linear mapping also enable us to use
 383          * physical address here.
 384          */
 385         register_process_table(__pa(process_tb), 0, PRTB_SIZE_SHIFT - 12);
 386         pr_info("Process table %p and radix root for kernel: %p\n", process_tb, init_mm.pgd);
 387         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 388         asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,1,1) : :
 389                      "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (0));
 390         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 391         trace_tlbie(0, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, 0, 2, 1, 1);
 392
 393         /*
 394          * The init_mm context is given the first available (non-zero) PID,
 395          * which is the "guard PID" and contains no page table. PIDR should
 396          * never be set to zero because that duplicates the kernel address
 397          * space at the 0x0... offset (quadrant 0)!
 398          *
 399          * An arbitrary PID that may later be allocated by the PID allocator
 400          * for userspace processes must not be used either, because that
 401          * would cause stale user mappings for that PID on CPUs outside of
 402          * the TLB invalidation scheme (because it won't be in mm_cpumask).
 403          *
 404          * So permanently carve out one PID for the purpose of a guard PID.
 405          */
 406         init_mm.context.id = mmu_base_pid;
 407         mmu_base_pid++;
 408 }
 409
 410 static void __init radix_init_partition_table(void)
 411 {
 412         unsigned long rts_field, dw0;
 413
 414         mmu_partition_table_init();
 415         rts_field = radix__get_tree_size();
 416         dw0 = rts_field | __pa(init_mm.pgd) | RADIX_PGD_INDEX_SIZE | PATB_HR;
 417         mmu_partition_table_set_entry(0, dw0, 0);
 418
 419         pr_info("Initializing Radix MMU\n");
 420         pr_info("Partition table %p\n", partition_tb);
 421 }
 422
 423 void __init radix_init_native(void)
 424 {
 425         register_process_table = native_register_process_table;
 426 }
 427
 428 static int __init get_idx_from_shift(unsigned int shift)
 429 {
 430         int idx = -1;
 431
 432         switch (shift) {
 433         case 0xc:
 434                 idx = MMU_PAGE_4K;
 435                 break;
 436         case 0x10:
 437                 idx = MMU_PAGE_64K;
 438                 break;
 439         case 0x15:
 440                 idx = MMU_PAGE_2M;
 441                 break;
 442         case 0x1e:
 443                 idx = MMU_PAGE_1G;
 444                 break;
 445         }
 446         return idx;
 447 }
 448
 449 static int __init radix_dt_scan_page_sizes(unsigned long node,
 450                                            const char *uname, int depth,
 451                                            void *data)
 452 {
 453         int size = 0;
 454         int shift, idx;
 455         unsigned int ap;
 456         const __be32 *prop;
 457         const char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
 458
 459         /* We are scanning "cpu" nodes only */
 460         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
 461                 return 0;
 462
 463         /* Find MMU PID size */
 464         prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,mmu-pid-bits", &size);
 465         if (prop && size == 4)
 466                 mmu_pid_bits = be32_to_cpup(prop);
 467
 468         /* Grab page size encodings */
 469         prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,processor-radix-AP-encodings", &size);
 470         if (!prop)
 471                 return 0;
 472
 473         pr_info("Page sizes from device-tree:\n");
 474         for (; size >= 4; size -= 4, ++prop) {
 475
 476                 struct mmu_psize_def *def;
 477
 478                 /* top 3 bit is AP encoding */
 479                 shift = be32_to_cpu(prop[0]) & ~(0xe << 28);
 480                 ap = be32_to_cpu(prop[0]) >> 29;
 481                 pr_info("Page size shift = %d AP=0x%x\n", shift, ap);
 482
 483                 idx = get_idx_from_shift(shift);
 484                 if (idx < 0)
 485                         continue;
 486
 487                 def = &mmu_psize_defs[idx];
 488                 def->shift = shift;
 489                 def->ap  = ap;
 490         }
 491
 492         /* needed ? */
 493         cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_NO_SLBIE_B;
 494         return 1;
 495 }
 496
 497 void __init radix__early_init_devtree(void)
 498 {
 499         int rc;
 500
 501         /*
 502          * Try to find the available page sizes in the device-tree
 503          */
 504         rc = of_scan_flat_dt(radix_dt_scan_page_sizes, NULL);
 505         if (rc != 0)  /* Found */
 506                 goto found;
 507         /*
 508          * let's assume we have page 4k and 64k support
 509          */
 510         mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4K].shift = 12;
 511         mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4K].ap = 0x0;
 512
 513         mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift = 16;
 514         mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].ap = 0x5;
 515 found:
 516 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 517         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_2M].shift) {
 518                 /*
 519                  * map vmemmap using 2M if available
 520                  */
 521                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_2M;
 522         }
 523 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 524         return;
 525 }
 526
 527 static void radix_init_amor(void)
 528 {
 529         /*
 530         * In HV mode, we init AMOR (Authority Mask Override Register) so that
 531         * the hypervisor and guest can setup IAMR (Instruction Authority Mask
 532         * Register), enable key 0 and set it to 1.
 533         *
 534         * AMOR = 0b1100 .... 0000 (Mask for key 0 is 11)
 535         */
 536         mtspr(SPRN_AMOR, (3ul << 62));
 537 }
 538
 539 #ifdef CONFIG_PPC_KUEP
 540 void setup_kuep(bool disabled)
 541 {
 542         if (disabled || !early_radix_enabled())
 543                 return;
 544
 545         if (smp_processor_id() == boot_cpuid)
 546                 pr_info("Activating Kernel Userspace Execution Prevention\n");
 547
 548         /*
 549          * Radix always uses key0 of the IAMR to determine if an access is
 550          * allowed. We set bit 0 (IBM bit 1) of key0, to prevent instruction
 551          * fetch.
 552          */
 553         mtspr(SPRN_IAMR, (1ul << 62));
 554 }
 555 #endif
 556
 557 #ifdef CONFIG_PPC_KUAP
 558 void setup_kuap(bool disabled)
 559 {
 560         if (disabled || !early_radix_enabled())
 561                 return;
 562
 563         if (smp_processor_id() == boot_cpuid) {
 564                 pr_info("Activating Kernel Userspace Access Prevention\n");
 565                 cur_cpu_spec->mmu_features |= MMU_FTR_RADIX_KUAP;
 566         }
 567
 568         /* Make sure userspace can't change the AMR */
 569         mtspr(SPRN_UAMOR, 0);
 570         mtspr(SPRN_AMR, AMR_KUAP_BLOCKED);
 571         isync();
 572 }
 573 #endif
 574
 575 void __init radix__early_init_mmu(void)
 576 {
 577         unsigned long lpcr;
 578
 579 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 580         /* PAGE_SIZE mappings */
 581         mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_64K;
 582 #else
 583         mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_4K;
 584 #endif
 585
 586 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 587         /* vmemmap mapping */
 588         mmu_vmemmap_psize = mmu_virtual_psize;
 589 #endif
 590         /*
 591          * initialize page table size
 592          */
 593         __pte_index_size = RADIX_PTE_INDEX_SIZE;
 594         __pmd_index_size = RADIX_PMD_INDEX_SIZE;
 595         __pud_index_size = RADIX_PUD_INDEX_SIZE;
 596         __pgd_index_size = RADIX_PGD_INDEX_SIZE;
 597         __pud_cache_index = RADIX_PUD_INDEX_SIZE;
 598         __pte_table_size = RADIX_PTE_TABLE_SIZE;
 599         __pmd_table_size = RADIX_PMD_TABLE_SIZE;
 600         __pud_table_size = RADIX_PUD_TABLE_SIZE;
 601         __pgd_table_size = RADIX_PGD_TABLE_SIZE;
 602
 603         __pmd_val_bits = RADIX_PMD_VAL_BITS;
 604         __pud_val_bits = RADIX_PUD_VAL_BITS;
 605         __pgd_val_bits = RADIX_PGD_VAL_BITS;
 606
 607         __kernel_virt_start = RADIX_KERN_VIRT_START;
 608         __vmalloc_start = RADIX_VMALLOC_START;
 609         __vmalloc_end = RADIX_VMALLOC_END;
 610         __kernel_io_start = RADIX_KERN_IO_START;
 611         __kernel_io_end = RADIX_KERN_IO_END;
 612         vmemmap = (struct page *)RADIX_VMEMMAP_START;
 613         ioremap_bot = IOREMAP_BASE;
 614
 615 #ifdef CONFIG_PCI
 616         pci_io_base = ISA_IO_BASE;
 617 #endif
 618         __pte_frag_nr = RADIX_PTE_FRAG_NR;
 619         __pte_frag_size_shift = RADIX_PTE_FRAG_SIZE_SHIFT;
 620         __pmd_frag_nr = RADIX_PMD_FRAG_NR;
 621         __pmd_frag_size_shift = RADIX_PMD_FRAG_SIZE_SHIFT;
 622
 623         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
 624                 radix_init_native();
 625                 lpcr = mfspr(SPRN_LPCR);
 626                 mtspr(SPRN_LPCR, lpcr | LPCR_UPRT | LPCR_HR);
 627                 radix_init_partition_table();
 628                 radix_init_amor();
 629         } else {
 630                 radix_init_pseries();
 631         }
 632
 633         memblock_set_current_limit(MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE);
 634
 635         radix_init_pgtable();
 636         /* Switch to the guard PID before turning on MMU */
 637         radix__switch_mmu_context(NULL, &init_mm);
 638         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 639                 tlbiel_all();
 640 }
 641
 642 void radix__early_init_mmu_secondary(void)
 643 {
 644         unsigned long lpcr;
 645         /*
 646          * update partition table control register and UPRT
 647          */
 648         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
 649                 lpcr = mfspr(SPRN_LPCR);
 650                 mtspr(SPRN_LPCR, lpcr | LPCR_UPRT | LPCR_HR);
 651
 652                 mtspr(SPRN_PTCR,
 653                       __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12));
 654                 radix_init_amor();
 655         }
 656
 657         radix__switch_mmu_context(NULL, &init_mm);
 658         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 659                 tlbiel_all();
 660 }
 661
 662 void radix__mmu_cleanup_all(void)
 663 {
 664         unsigned long lpcr;
 665
 666         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
 667                 lpcr = mfspr(SPRN_LPCR);
 668                 mtspr(SPRN_LPCR, lpcr & ~LPCR_UPRT);
 669                 mtspr(SPRN_PTCR, 0);
 670                 powernv_set_nmmu_ptcr(0);
 671                 radix__flush_tlb_all();
 672         }
 673 }
 674
 675 void radix__setup_initial_memory_limit(phys_addr_t first_memblock_base,
 676                                 phys_addr_t first_memblock_size)
 677 {
 678         /* We don't currently support the first MEMBLOCK not mapping 0
 679          * physical on those processors
 680          */
 681         BUG_ON(first_memblock_base != 0);
 682
 683         /*
 684          * Radix mode is not limited by RMA / VRMA addressing.
 685          */
 686         ppc64_rma_size = ULONG_MAX;
 687 }
 688
 689 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 690 static void free_pte_table(pte_t *pte_start, pmd_t *pmd)
 691 {
 692         pte_t *pte;
 693         int i;
 694
 695         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
 696                 pte = pte_start + i;
 697                 if (!pte_none(*pte))
 698                         return;
 699         }
 700
 701         pte_free_kernel(&init_mm, pte_start);
 702         pmd_clear(pmd);
 703 }
 704
 705 static void free_pmd_table(pmd_t *pmd_start, pud_t *pud)
 706 {
 707         pmd_t *pmd;
 708         int i;
 709
 710         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
 711                 pmd = pmd_start + i;
 712                 if (!pmd_none(*pmd))
 713                         return;
 714         }
 715
 716         pmd_free(&init_mm, pmd_start);
 717         pud_clear(pud);
 718 }
 719
 720 struct change_mapping_params {
 721         pte_t *pte;
 722         unsigned long start;
 723         unsigned long end;
 724         unsigned long aligned_start;
 725         unsigned long aligned_end;
 726 };
 727
 728 static int __meminit stop_machine_change_mapping(void *data)
 729 {
 730         struct change_mapping_params *params =
 731                         (struct change_mapping_params *)data;
 732
 733         if (!data)
 734                 return -1;
 735
 736         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
 737         pte_clear(&init_mm, params->aligned_start, params->pte);
 738         create_physical_mapping(params->aligned_start, params->start, -1);
 739         create_physical_mapping(params->end, params->aligned_end, -1);
 740         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
 741         return 0;
 742 }
 743
 744 static void remove_pte_table(pte_t *pte_start, unsigned long addr,
 745                              unsigned long end)
 746 {
 747         unsigned long next;
 748         pte_t *pte;
 749
 750         pte = pte_start + pte_index(addr);
 751         for (; addr < end; addr = next, pte++) {
 752                 next = (addr + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
 753                 if (next > end)
 754                         next = end;
 755
 756                 if (!pte_present(*pte))
 757                         continue;
 758
 759                 if (!PAGE_ALIGNED(addr) || !PAGE_ALIGNED(next)) {
 760                         /*
 761                          * The vmemmap_free() and remove_section_mapping()
 762                          * codepaths call us with aligned addresses.
 763                          */
 764                         WARN_ONCE(1, "%s: unaligned range\n", __func__);
 765                         continue;
 766                 }
 767
 768                 pte_clear(&init_mm, addr, pte);
 769         }
 770 }
 771
 772 /*
 773  * clear the pte and potentially split the mapping helper
 774  */
 775 static void __meminit split_kernel_mapping(unsigned long addr, unsigned long end,
 776                                 unsigned long size, pte_t *pte)
 777 {
 778         unsigned long mask = ~(size - 1);
 779         unsigned long aligned_start = addr & mask;
 780         unsigned long aligned_end = addr + size;
 781         struct change_mapping_params params;
 782         bool split_region = false;
 783
 784         if ((end - addr) < size) {
 785                 /*
 786                  * We're going to clear the PTE, but not flushed
 787                  * the mapping, time to remap and flush. The
 788                  * effects if visible outside the processor or
 789                  * if we are running in code close to the
 790                  * mapping we cleared, we are in trouble.
 791                  */
 792                 if (overlaps_kernel_text(aligned_start, addr) ||
 793                         overlaps_kernel_text(end, aligned_end)) {
 794                         /*
 795                          * Hack, just return, don't pte_clear
 796                          */
 797                         WARN_ONCE(1, "Linear mapping %lx->%lx overlaps kernel "
 798                                   "text, not splitting\n", addr, end);
 799                         return;
 800                 }
 801                 split_region = true;
 802         }
 803
 804         if (split_region) {
 805                 params.pte = pte;
 806                 params.start = addr;
 807                 params.end = end;
 808                 params.aligned_start = addr & ~(size - 1);
 809                 params.aligned_end = min_t(unsigned long, aligned_end,
 810                                 (unsigned long)__va(memblock_end_of_DRAM()));
 811                 stop_machine(stop_machine_change_mapping, &params, NULL);
 812                 return;
 813         }
 814
 815         pte_clear(&init_mm, addr, pte);
 816 }
 817
 818 static void remove_pmd_table(pmd_t *pmd_start, unsigned long addr,
 819                              unsigned long end)
 820 {
 821         unsigned long next;
 822         pte_t *pte_base;
 823         pmd_t *pmd;
 824
 825         pmd = pmd_start + pmd_index(addr);
 826         for (; addr < end; addr = next, pmd++) {
 827                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 828
 829                 if (!pmd_present(*pmd))
 830                         continue;
 831
 832                 if (pmd_huge(*pmd)) {
 833                         split_kernel_mapping(addr, end, PMD_SIZE, (pte_t *)pmd);
 834                         continue;
 835                 }
 836
 837                 pte_base = (pte_t *)pmd_page_vaddr(*pmd);
 838                 remove_pte_table(pte_base, addr, next);
 839                 free_pte_table(pte_base, pmd);
 840         }
 841 }
 842
 843 static void remove_pud_table(pud_t *pud_start, unsigned long addr,
 844                              unsigned long end)
 845 {
 846         unsigned long next;
 847         pmd_t *pmd_base;
 848         pud_t *pud;
 849
 850         pud = pud_start + pud_index(addr);
 851         for (; addr < end; addr = next, pud++) {
 852                 next = pud_addr_end(addr, end);
 853
 854                 if (!pud_present(*pud))
 855                         continue;
 856
 857                 if (pud_huge(*pud)) {
 858                         split_kernel_mapping(addr, end, PUD_SIZE, (pte_t *)pud);
 859                         continue;
 860                 }
 861
 862                 pmd_base = (pmd_t *)pud_page_vaddr(*pud);
 863                 remove_pmd_table(pmd_base, addr, next);
 864                 free_pmd_table(pmd_base, pud);
 865         }
 866 }
 867
 868 static void __meminit remove_pagetable(unsigned long start, unsigned long end)
 869 {
 870         unsigned long addr, next;
 871         pud_t *pud_base;
 872         pgd_t *pgd;
 873
 874         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
 875
 876         for (addr = start; addr < end; addr = next) {
 877                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 878
 879                 pgd = pgd_offset_k(addr);
 880                 if (!pgd_present(*pgd))
 881                         continue;
 882
 883                 if (pgd_huge(*pgd)) {
 884                         split_kernel_mapping(addr, end, PGDIR_SIZE, (pte_t *)pgd);
 885                         continue;
 886                 }
 887
 888                 pud_base = (pud_t *)pgd_page_vaddr(*pgd);
 889                 remove_pud_table(pud_base, addr, next);
 890         }
 891
 892         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
 893         radix__flush_tlb_kernel_range(start, end);
 894 }
 895
 896 int __meminit radix__create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end, int nid)
 897 {
 898         return create_physical_mapping(start, end, nid);
 899 }
 900
 901 int __meminit radix__remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 902 {
 903         remove_pagetable(start, end);
 904         return 0;
 905 }
 906 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 907
 908 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 909 static int __map_kernel_page_nid(unsigned long ea, unsigned long pa,
 910                                  pgprot_t flags, unsigned int map_page_size,
 911                                  int nid)
 912 {
 913         return __map_kernel_page(ea, pa, flags, map_page_size, nid, 0, 0);
 914 }
 915
 916 int __meminit radix__vmemmap_create_mapping(unsigned long start,
 917                                       unsigned long page_size,
 918                                       unsigned long phys)
 919 {
 920         /* Create a PTE encoding */
 921         unsigned long flags = _PAGE_PRESENT | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_KERNEL_RW;
 922         int nid = early_pfn_to_nid(phys >> PAGE_SHIFT);
 923         int ret;
 924
 925         ret = __map_kernel_page_nid(start, phys, __pgprot(flags), page_size, nid);
 926         BUG_ON(ret);
 927
 928         return 0;
 929 }
 930
 931 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 932 void __meminit radix__vmemmap_remove_mapping(unsigned long start, unsigned long page_size)
 933 {
 934         remove_pagetable(start, start + page_size);
 935 }
 936 #endif
 937 #endif
 938
 939 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 940
 941 unsigned long radix__pmd_hugepage_update(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 942                                   pmd_t *pmdp, unsigned long clr,
 943                                   unsigned long set)
 944 {
 945         unsigned long old;
 946
 947 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 948         WARN_ON(!radix__pmd_trans_huge(*pmdp) && !pmd_devmap(*pmdp));
 949         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
 950 #endif
 951
 952         old = radix__pte_update(mm, addr, (pte_t *)pmdp, clr, set, 1);
 953         trace_hugepage_update(addr, old, clr, set);
 954
 955         return old;
 956 }
 957
 958 pmd_t radix__pmdp_collapse_flush(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 959                         pmd_t *pmdp)
 960
 961 {
 962         pmd_t pmd;
 963
 964         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
 965         VM_BUG_ON(radix__pmd_trans_huge(*pmdp));
 966         VM_BUG_ON(pmd_devmap(*pmdp));
 967         /*
 968          * khugepaged calls this for normal pmd
 969          */
 970         pmd = *pmdp;
 971         pmd_clear(pmdp);
 972
 973         /*FIXME!!  Verify whether we need this kick below */
 974         serialize_against_pte_lookup(vma->vm_mm);
 975
 976         radix__flush_tlb_collapsed_pmd(vma->vm_mm, address);
 977
 978         return pmd;
 979 }
 980
 981 /*
 982  * For us pgtable_t is pte_t *. Inorder to save the deposisted
 983  * page table, we consider the allocated page table as a list
 984  * head. On withdraw we need to make sure we zero out the used
 985  * list_head memory area.
 986  */
 987 void radix__pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
 988                                  pgtable_t pgtable)
 989 {
 990         struct list_head *lh = (struct list_head *) pgtable;
 991
 992         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
 993
 994         /* FIFO */
 995         if (!pmd_huge_pte(mm, pmdp))
 996                 INIT_LIST_HEAD(lh);
 997         else
 998                 list_add(lh, (struct list_head *) pmd_huge_pte(mm, pmdp));
 999         pmd_huge_pte(mm, pmdp) = pgtable;
1000 }
1001
1002 pgtable_t radix__pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
1003 {
1004         pte_t *ptep;
1005         pgtable_t pgtable;
1006         struct list_head *lh;
1007
1008         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
1009
1010         /* FIFO */
1011         pgtable = pmd_huge_pte(mm, pmdp);
1012         lh = (struct list_head *) pgtable;
1013         if (list_empty(lh))
1014                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = NULL;
1015         else {
1016                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = (pgtable_t) lh->next;
1017                 list_del(lh);
1018         }
1019         ptep = (pte_t *) pgtable;
1020         *ptep = __pte(0);
1021         ptep++;
1022         *ptep = __pte(0);
1023         return pgtable;
1024 }
1025
1026
1027 pmd_t radix__pmdp_huge_get_and_clear(struct mm_struct *mm,
1028                                unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
1029 {
1030         pmd_t old_pmd;
1031         unsigned long old;
1032
1033         old = radix__pmd_hugepage_update(mm, addr, pmdp, ~0UL, 0);
1034         old_pmd = __pmd(old);
1035         /*
1036          * Serialize against find_current_mm_pte which does lock-less
1037          * lookup in page tables with local interrupts disabled. For huge pages
1038          * it casts pmd_t to pte_t. Since format of pte_t is different from
1039          * pmd_t we want to prevent transit from pmd pointing to page table
1040          * to pmd pointing to huge page (and back) while interrupts are disabled.
1041          * We clear pmd to possibly replace it with page table pointer in
1042          * different code paths. So make sure we wait for the parallel
1043          * find_current_mm_pte to finish.
1044          */
1045         serialize_against_pte_lookup(mm);
1046         return old_pmd;
1047 }
1048
1049 int radix__has_transparent_hugepage(void)
1050 {
1051         /* For radix 2M at PMD level means thp */
1052         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_2M].shift == PMD_SHIFT)
1053                 return 1;
1054         return 0;
1055 }
1056 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1057
1058 void radix__ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, pte_t *ptep,
1059                                   pte_t entry, unsigned long address, int psize)
1060 {
1061         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1062         unsigned long set = pte_val(entry) & (_PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED |
1063                                               _PAGE_RW | _PAGE_EXEC);
1064
1065         unsigned long change = pte_val(entry) ^ pte_val(*ptep);
1066         /*
1067          * To avoid NMMU hang while relaxing access, we need mark
1068          * the pte invalid in between.
1069          */
1070         if ((change & _PAGE_RW) && atomic_read(&mm->context.copros) > 0) {
1071                 unsigned long old_pte, new_pte;
1072
1073                 old_pte = __radix_pte_update(ptep, _PAGE_PRESENT, _PAGE_INVALID);
1074                 /*
1075                  * new value of pte
1076                  */
1077                 new_pte = old_pte | set;
1078                 radix__flush_tlb_page_psize(mm, address, psize);
1079                 __radix_pte_update(ptep, _PAGE_INVALID, new_pte);
1080         } else {
1081                 __radix_pte_update(ptep, 0, set);
1082                 /*
1083                  * Book3S does not require a TLB flush when relaxing access
1084                  * restrictions when the address space is not attached to a
1085                  * NMMU, because the core MMU will reload the pte after taking
1086                  * an access fault, which is defined by the architectue.
1087                  */
1088         }
1089         /* See ptesync comment in radix__set_pte_at */
1090 }
1091
1092 void radix__ptep_modify_prot_commit(struct vm_area_struct *vma,
1093                                     unsigned long addr, pte_t *ptep,
1094                                     pte_t old_pte, pte_t pte)
1095 {
1096         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1097
1098         /*
1099          * To avoid NMMU hang while relaxing access we need to flush the tlb before
1100          * we set the new value. We need to do this only for radix, because hash
1101          * translation does flush when updating the linux pte.
1102          */
1103         if (is_pte_rw_upgrade(pte_val(old_pte), pte_val(pte)) &&
1104             (atomic_read(&mm->context.copros) > 0))
1105                 radix__flush_tlb_page(vma, addr);
1106
1107         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
1108 }