arch/powerpc/mm/book3s64/pgtable.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 <mm/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
  77         WARN_ON(pte_hw_valid(pmd_pte(*pmdp)) && !pte_protnone(pmd_pte(*pmdp)));
  78         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
  79         WARN_ON(!(pmd_large(pmd) || pmd_devmap(pmd)));
  80 #endif
  81         trace_hugepage_set_pmd(addr, pmd_val(pmd));
  82         return set_pte_at(mm, addr, pmdp_ptep(pmdp), pmd_pte(pmd));
  83 }
  84
  85 static void do_nothing(void *unused)
  86 {
  87
  88 }
  89 /*
  90  * Serialize against find_current_mm_pte which does lock-less
  91  * lookup in page tables with local interrupts disabled. For huge pages
  92  * it casts pmd_t to pte_t. Since format of pte_t is different from
  93  * pmd_t we want to prevent transit from pmd pointing to page table
  94  * to pmd pointing to huge page (and back) while interrupts are disabled.
  95  * We clear pmd to possibly replace it with page table pointer in
  96  * different code paths. So make sure we wait for the parallel
  97  * find_current_mm_pte to finish.
  98  */
  99 void serialize_against_pte_lookup(struct mm_struct *mm)
 100 {
 101         smp_mb();
 102         smp_call_function_many(mm_cpumask(mm), do_nothing, NULL, 1);
 103 }
 104
 105 /*
 106  * We use this to invalidate a pmdp entry before switching from a
 107  * hugepte to regular pmd entry.
 108  */
 109 pmd_t pmdp_invalidate(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 110                      pmd_t *pmdp)
 111 {
 112         unsigned long old_pmd;
 113
 114         old_pmd = pmd_hugepage_update(vma->vm_mm, address, pmdp, _PAGE_PRESENT, _PAGE_INVALID);
 115         flush_pmd_tlb_range(vma, address, address + HPAGE_PMD_SIZE);
 116         /*
 117          * This ensures that generic code that rely on IRQ disabling
 118          * to prevent a parallel THP split work as expected.
 119          *
 120          * Marking the entry with _PAGE_INVALID && ~_PAGE_PRESENT requires
 121          * a special case check in pmd_access_permitted.
 122          */
 123         serialize_against_pte_lookup(vma->vm_mm);
 124         return __pmd(old_pmd);
 125 }
 126
 127 static pmd_t pmd_set_protbits(pmd_t pmd, pgprot_t pgprot)
 128 {
 129         return __pmd(pmd_val(pmd) | pgprot_val(pgprot));
 130 }
 131
 132 pmd_t pfn_pmd(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
 133 {
 134         unsigned long pmdv;
 135
 136         pmdv = (pfn << PAGE_SHIFT) & PTE_RPN_MASK;
 137         return pmd_set_protbits(__pmd(pmdv), pgprot);
 138 }
 139
 140 pmd_t mk_pmd(struct page *page, pgprot_t pgprot)
 141 {
 142         return pfn_pmd(page_to_pfn(page), pgprot);
 143 }
 144
 145 pmd_t pmd_modify(pmd_t pmd, pgprot_t newprot)
 146 {
 147         unsigned long pmdv;
 148
 149         pmdv = pmd_val(pmd);
 150         pmdv &= _HPAGE_CHG_MASK;
 151         return pmd_set_protbits(__pmd(pmdv), newprot);
 152 }
 153
 154 /*
 155  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 156  * fault has been handled by updating a HUGE PMD entry in the linux page tables.
 157  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 158  * the updated linux HUGE PMD entry.
 159  */
 160 void update_mmu_cache_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 161                           pmd_t *pmd)
 162 {
 163         if (radix_enabled())
 164                 prefetch((void *)addr);
 165 }
 166 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
 167
 168 /* For use by kexec */
 169 void mmu_cleanup_all(void)
 170 {
 171         if (radix_enabled())
 172                 radix__mmu_cleanup_all();
 173         else if (mmu_hash_ops.hpte_clear_all)
 174                 mmu_hash_ops.hpte_clear_all();
 175 }
 176
 177 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 178 int __meminit create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end, int nid)
 179 {
 180         if (radix_enabled())
 181                 return radix__create_section_mapping(start, end, nid);
 182
 183         return hash__create_section_mapping(start, end, nid);
 184 }
 185
 186 int __meminit remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 187 {
 188         if (radix_enabled())
 189                 return radix__remove_section_mapping(start, end);
 190
 191         return hash__remove_section_mapping(start, end);
 192 }
 193 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 194
 195 void __init mmu_partition_table_init(void)
 196 {
 197         unsigned long patb_size = 1UL << PATB_SIZE_SHIFT;
 198         unsigned long ptcr;
 199
 200         BUILD_BUG_ON_MSG((PATB_SIZE_SHIFT > 36), "Partition table size too large.");
 201         /* Initialize the Partition Table with no entries */
 202         partition_tb = memblock_alloc(patb_size, patb_size);
 203         if (!partition_tb)
 204                 panic("%s: Failed to allocate %lu bytes align=0x%lx\n",
 205                       __func__, patb_size, patb_size);
 206
 207         /*
 208          * update partition table control register,
 209          * 64 K size.
 210          */
 211         ptcr = __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12);
 212         mtspr(SPRN_PTCR, ptcr);
 213         powernv_set_nmmu_ptcr(ptcr);
 214 }
 215
 216 void mmu_partition_table_set_entry(unsigned int lpid, unsigned long dw0,
 217                                    unsigned long dw1)
 218 {
 219         unsigned long old = be64_to_cpu(partition_tb[lpid].patb0);
 220
 221         partition_tb[lpid].patb0 = cpu_to_be64(dw0);
 222         partition_tb[lpid].patb1 = cpu_to_be64(dw1);
 223
 224         /*
 225          * Global flush of TLBs and partition table caches for this lpid.
 226          * The type of flush (hash or radix) depends on what the previous
 227          * use of this partition ID was, not the new use.
 228          */
 229         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 230         if (old & PATB_HR) {
 231                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,1) : :
 232                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 233                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,1,1) : :
 234                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 235                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 1);
 236         } else {
 237                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,0) : :
 238                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 239                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 0);
 240         }
 241         /* do we need fixup here ?*/
 242         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 243 }
 244 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_partition_table_set_entry);
 245
 246 static pmd_t *get_pmd_from_cache(struct mm_struct *mm)
 247 {
 248         void *pmd_frag, *ret;
 249
 250         if (PMD_FRAG_NR == 1)
 251                 return NULL;
 252
 253         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 254         ret = mm->context.pmd_frag;
 255         if (ret) {
 256                 pmd_frag = ret + PMD_FRAG_SIZE;
 257                 /*
 258                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 259                  */
 260                 if (((unsigned long)pmd_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 261                         pmd_frag = NULL;
 262                 mm->context.pmd_frag = pmd_frag;
 263         }
 264         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 265         return (pmd_t *)ret;
 266 }
 267
 268 static pmd_t *__alloc_for_pmdcache(struct mm_struct *mm)
 269 {
 270         void *ret = NULL;
 271         struct page *page;
 272         gfp_t gfp = GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO;
 273
 274         if (mm == &init_mm)
 275                 gfp &= ~__GFP_ACCOUNT;
 276         page = alloc_page(gfp);
 277         if (!page)
 278                 return NULL;
 279         if (!pgtable_pmd_page_ctor(page)) {
 280                 __free_pages(page, 0);
 281                 return NULL;
 282         }
 283
 284         atomic_set(&page->pt_frag_refcount, 1);
 285
 286         ret = page_address(page);
 287         /*
 288          * if we support only one fragment just return the
 289          * allocated page.
 290          */
 291         if (PMD_FRAG_NR == 1)
 292                 return ret;
 293
 294         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 295         /*
 296          * If we find pgtable_page set, we return
 297          * the allocated page with single fragement
 298          * count.
 299          */
 300         if (likely(!mm->context.pmd_frag)) {
 301                 atomic_set(&page->pt_frag_refcount, PMD_FRAG_NR);
 302                 mm->context.pmd_frag = ret + PMD_FRAG_SIZE;
 303         }
 304         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 305
 306         return (pmd_t *)ret;
 307 }
 308
 309 pmd_t *pmd_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
 310 {
 311         pmd_t *pmd;
 312
 313         pmd = get_pmd_from_cache(mm);
 314         if (pmd)
 315                 return pmd;
 316
 317         return __alloc_for_pmdcache(mm);
 318 }
 319
 320 void pmd_fragment_free(unsigned long *pmd)
 321 {
 322         struct page *page = virt_to_page(pmd);
 323
 324         BUG_ON(atomic_read(&page->pt_frag_refcount) <= 0);
 325         if (atomic_dec_and_test(&page->pt_frag_refcount)) {
 326                 pgtable_pmd_page_dtor(page);
 327                 __free_page(page);
 328         }
 329 }
 330
 331 static inline void pgtable_free(void *table, int index)
 332 {
 333         switch (index) {
 334         case PTE_INDEX:
 335                 pte_fragment_free(table, 0);
 336                 break;
 337         case PMD_INDEX:
 338                 pmd_fragment_free(table);
 339                 break;
 340         case PUD_INDEX:
 341                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(PUD_CACHE_INDEX), table);
 342                 break;
 343 #if defined(CONFIG_PPC_4K_PAGES) && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
 344                 /* 16M hugepd directory at pud level */
 345         case HTLB_16M_INDEX:
 346                 BUILD_BUG_ON(H_16M_CACHE_INDEX <= 0);
 347                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(H_16M_CACHE_INDEX), table);
 348                 break;
 349                 /* 16G hugepd directory at the pgd level */
 350         case HTLB_16G_INDEX:
 351                 BUILD_BUG_ON(H_16G_CACHE_INDEX <= 0);
 352                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(H_16G_CACHE_INDEX), table);
 353                 break;
 354 #endif
 355                 /* We don't free pgd table via RCU callback */
 356         default:
 357                 BUG();
 358         }
 359 }
 360
 361 #ifdef CONFIG_SMP
 362 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int index)
 363 {
 364         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
 365
 366         BUG_ON(index > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 367         pgf |= index;
 368         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
 369 }
 370
 371 void __tlb_remove_table(void *_table)
 372 {
 373         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 374         unsigned int index = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
 375
 376         return pgtable_free(table, index);
 377 }
 378 #else
 379 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int index)
 380 {
 381         return pgtable_free(table, index);
 382 }
 383 #endif
 384
 385 #ifdef CONFIG_PROC_FS
 386 atomic_long_t direct_pages_count[MMU_PAGE_COUNT];
 387
 388 void arch_report_meminfo(struct seq_file *m)
 389 {
 390         /*
 391          * Hash maps the memory with one size mmu_linear_psize.
 392          * So don't bother to print these on hash
 393          */
 394         if (!radix_enabled())
 395                 return;
 396         seq_printf(m, "DirectMap4k:    %8lu kB\n",
 397                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_4K]) << 2);
 398         seq_printf(m, "DirectMap64k:    %8lu kB\n",
 399                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_64K]) << 6);
 400         seq_printf(m, "DirectMap2M:    %8lu kB\n",
 401                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_2M]) << 11);
 402         seq_printf(m, "DirectMap1G:    %8lu kB\n",
 403                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_1G]) << 20);
 404 }
 405 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
 406
 407 pte_t ptep_modify_prot_start(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 408                              pte_t *ptep)
 409 {
 410         unsigned long pte_val;
 411
 412         /*
 413          * Clear the _PAGE_PRESENT so that no hardware parallel update is
 414          * possible. Also keep the pte_present true so that we don't take
 415          * wrong fault.
 416          */
 417         pte_val = pte_update(vma->vm_mm, addr, ptep, _PAGE_PRESENT, _PAGE_INVALID, 0);
 418
 419         return __pte(pte_val);
 420
 421 }
 422
 423 void ptep_modify_prot_commit(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 424                              pte_t *ptep, pte_t old_pte, pte_t pte)
 425 {
 426         if (radix_enabled())
 427                 return radix__ptep_modify_prot_commit(vma, addr,
 428                                                       ptep, old_pte, pte);
 429         set_pte_at(vma->vm_mm, addr, ptep, pte);
 430 }
 431
 432 /*
 433  * For hash translation mode, we use the deposited table to store hash slot
 434  * information and they are stored at PTRS_PER_PMD offset from related pmd
 435  * location. Hence a pmd move requires deposit and withdraw.
 436  *
 437  * For radix translation with split pmd ptl, we store the deposited table in the
 438  * pmd page. Hence if we have different pmd page we need to withdraw during pmd
 439  * move.
 440  *
 441  * With hash we use deposited table always irrespective of anon or not.
 442  * With radix we use deposited table only for anonymous mapping.
 443  */
 444 int pmd_move_must_withdraw(struct spinlock *new_pmd_ptl,
 445                            struct spinlock *old_pmd_ptl,
 446                            struct vm_area_struct *vma)
 447 {
 448         if (radix_enabled())
 449                 return (new_pmd_ptl != old_pmd_ptl) && vma_is_anonymous(vma);
 450
 451         return true;
 452 }
 453
 454 int ioremap_range(unsigned long ea, phys_addr_t pa, unsigned long size, pgprot_t prot, int nid)
 455 {
 456         unsigned long i;
 457
 458         if (radix_enabled())
 459                 return radix__ioremap_range(ea, pa, size, prot, nid);
 460
 461         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 462                 int err = map_kernel_page(ea + i, pa + i, prot);
 463                 if (err) {
 464                         if (slab_is_available())
 465                                 unmap_kernel_range(ea, size);
 466                         else
 467                                 WARN_ON_ONCE(1); /* Should clean up */
 468                         return err;
 469                 }
 470         }
 471
 472         return 0;
 473 }