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
  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         serialize_against_pte_lookup(vma->vm_mm);
 121         return __pmd(old_pmd);
 122 }
 123
 124 static pmd_t pmd_set_protbits(pmd_t pmd, pgprot_t pgprot)
 125 {
 126         return __pmd(pmd_val(pmd) | pgprot_val(pgprot));
 127 }
 128
 129 pmd_t pfn_pmd(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
 130 {
 131         unsigned long pmdv;
 132
 133         pmdv = (pfn << PAGE_SHIFT) & PTE_RPN_MASK;
 134         return pmd_set_protbits(__pmd(pmdv), pgprot);
 135 }
 136
 137 pmd_t mk_pmd(struct page *page, pgprot_t pgprot)
 138 {
 139         return pfn_pmd(page_to_pfn(page), pgprot);
 140 }
 141
 142 pmd_t pmd_modify(pmd_t pmd, pgprot_t newprot)
 143 {
 144         unsigned long pmdv;
 145
 146         pmdv = pmd_val(pmd);
 147         pmdv &= _HPAGE_CHG_MASK;
 148         return pmd_set_protbits(__pmd(pmdv), newprot);
 149 }
 150
 151 /*
 152  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 153  * fault has been handled by updating a HUGE PMD entry in the linux page tables.
 154  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 155  * the updated linux HUGE PMD entry.
 156  */
 157 void update_mmu_cache_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 158                           pmd_t *pmd)
 159 {
 160         if (radix_enabled())
 161                 prefetch((void *)addr);
 162 }
 163 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
 164
 165 /* For use by kexec */
 166 void mmu_cleanup_all(void)
 167 {
 168         if (radix_enabled())
 169                 radix__mmu_cleanup_all();
 170         else if (mmu_hash_ops.hpte_clear_all)
 171                 mmu_hash_ops.hpte_clear_all();
 172 }
 173
 174 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 175 int __meminit create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end, int nid)
 176 {
 177         if (radix_enabled())
 178                 return radix__create_section_mapping(start, end, nid);
 179
 180         return hash__create_section_mapping(start, end, nid);
 181 }
 182
 183 int __meminit remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 184 {
 185         if (radix_enabled())
 186                 return radix__remove_section_mapping(start, end);
 187
 188         return hash__remove_section_mapping(start, end);
 189 }
 190 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 191
 192 void __init mmu_partition_table_init(void)
 193 {
 194         unsigned long patb_size = 1UL << PATB_SIZE_SHIFT;
 195         unsigned long ptcr;
 196
 197         BUILD_BUG_ON_MSG((PATB_SIZE_SHIFT > 36), "Partition table size too large.");
 198         partition_tb = __va(memblock_alloc_base(patb_size, patb_size,
 199                                                 MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE));
 200
 201         /* Initialize the Partition Table with no entries */
 202         memset((void *)partition_tb, 0, patb_size);
 203
 204         /*
 205          * update partition table control register,
 206          * 64 K size.
 207          */
 208         ptcr = __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12);
 209         mtspr(SPRN_PTCR, ptcr);
 210         powernv_set_nmmu_ptcr(ptcr);
 211 }
 212
 213 void mmu_partition_table_set_entry(unsigned int lpid, unsigned long dw0,
 214                                    unsigned long dw1)
 215 {
 216         unsigned long old = be64_to_cpu(partition_tb[lpid].patb0);
 217
 218         partition_tb[lpid].patb0 = cpu_to_be64(dw0);
 219         partition_tb[lpid].patb1 = cpu_to_be64(dw1);
 220
 221         /*
 222          * Global flush of TLBs and partition table caches for this lpid.
 223          * The type of flush (hash or radix) depends on what the previous
 224          * use of this partition ID was, not the new use.
 225          */
 226         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 227         if (old & PATB_HR) {
 228                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,1) : :
 229                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 230                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,1,1) : :
 231                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 232                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 1);
 233         } else {
 234                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,0) : :
 235                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 236                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 0);
 237         }
 238         /* do we need fixup here ?*/
 239         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 240 }
 241 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_partition_table_set_entry);
 242
 243 static pmd_t *get_pmd_from_cache(struct mm_struct *mm)
 244 {
 245         void *pmd_frag, *ret;
 246
 247         if (PMD_FRAG_NR == 1)
 248                 return NULL;
 249
 250         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 251         ret = mm->context.pmd_frag;
 252         if (ret) {
 253                 pmd_frag = ret + PMD_FRAG_SIZE;
 254                 /*
 255                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 256                  */
 257                 if (((unsigned long)pmd_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 258                         pmd_frag = NULL;
 259                 mm->context.pmd_frag = pmd_frag;
 260         }
 261         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 262         return (pmd_t *)ret;
 263 }
 264
 265 static pmd_t *__alloc_for_pmdcache(struct mm_struct *mm)
 266 {
 267         void *ret = NULL;
 268         struct page *page;
 269         gfp_t gfp = GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO;
 270
 271         if (mm == &init_mm)
 272                 gfp &= ~__GFP_ACCOUNT;
 273         page = alloc_page(gfp);
 274         if (!page)
 275                 return NULL;
 276         if (!pgtable_pmd_page_ctor(page)) {
 277                 __free_pages(page, 0);
 278                 return NULL;
 279         }
 280
 281         atomic_set(&page->pt_frag_refcount, 1);
 282
 283         ret = page_address(page);
 284         /*
 285          * if we support only one fragment just return the
 286          * allocated page.
 287          */
 288         if (PMD_FRAG_NR == 1)
 289                 return ret;
 290
 291         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 292         /*
 293          * If we find pgtable_page set, we return
 294          * the allocated page with single fragement
 295          * count.
 296          */
 297         if (likely(!mm->context.pmd_frag)) {
 298                 atomic_set(&page->pt_frag_refcount, PMD_FRAG_NR);
 299                 mm->context.pmd_frag = ret + PMD_FRAG_SIZE;
 300         }
 301         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 302
 303         return (pmd_t *)ret;
 304 }
 305
 306 pmd_t *pmd_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
 307 {
 308         pmd_t *pmd;
 309
 310         pmd = get_pmd_from_cache(mm);
 311         if (pmd)
 312                 return pmd;
 313
 314         return __alloc_for_pmdcache(mm);
 315 }
 316
 317 void pmd_fragment_free(unsigned long *pmd)
 318 {
 319         struct page *page = virt_to_page(pmd);
 320
 321         BUG_ON(atomic_read(&page->pt_frag_refcount) <= 0);
 322         if (atomic_dec_and_test(&page->pt_frag_refcount)) {
 323                 pgtable_pmd_page_dtor(page);
 324                 __free_page(page);
 325         }
 326 }
 327
 328 static inline void pgtable_free(void *table, int index)
 329 {
 330         switch (index) {
 331         case PTE_INDEX:
 332                 pte_fragment_free(table, 0);
 333                 break;
 334         case PMD_INDEX:
 335                 pmd_fragment_free(table);
 336                 break;
 337         case PUD_INDEX:
 338                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(PUD_CACHE_INDEX), table);
 339                 break;
 340 #if defined(CONFIG_PPC_4K_PAGES) && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
 341                 /* 16M hugepd directory at pud level */
 342         case HTLB_16M_INDEX:
 343                 BUILD_BUG_ON(H_16M_CACHE_INDEX <= 0);
 344                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(H_16M_CACHE_INDEX), table);
 345                 break;
 346                 /* 16G hugepd directory at the pgd level */
 347         case HTLB_16G_INDEX:
 348                 BUILD_BUG_ON(H_16G_CACHE_INDEX <= 0);
 349                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(H_16G_CACHE_INDEX), table);
 350                 break;
 351 #endif
 352                 /* We don't free pgd table via RCU callback */
 353         default:
 354                 BUG();
 355         }
 356 }
 357
 358 #ifdef CONFIG_SMP
 359 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int index)
 360 {
 361         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
 362
 363         BUG_ON(index > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 364         pgf |= index;
 365         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
 366 }
 367
 368 void __tlb_remove_table(void *_table)
 369 {
 370         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 371         unsigned int index = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
 372
 373         return pgtable_free(table, index);
 374 }
 375 #else
 376 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int index)
 377 {
 378         return pgtable_free(table, index);
 379 }
 380 #endif
 381
 382 #ifdef CONFIG_PROC_FS
 383 atomic_long_t direct_pages_count[MMU_PAGE_COUNT];
 384
 385 void arch_report_meminfo(struct seq_file *m)
 386 {
 387         /*
 388          * Hash maps the memory with one size mmu_linear_psize.
 389          * So don't bother to print these on hash
 390          */
 391         if (!radix_enabled())
 392                 return;
 393         seq_printf(m, "DirectMap4k:    %8lu kB\n",
 394                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_4K]) << 2);
 395         seq_printf(m, "DirectMap64k:    %8lu kB\n",
 396                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_64K]) << 6);
 397         seq_printf(m, "DirectMap2M:    %8lu kB\n",
 398                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_2M]) << 11);
 399         seq_printf(m, "DirectMap1G:    %8lu kB\n",
 400                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_1G]) << 20);
 401 }
 402 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
 403
 404 /*
 405  * For hash translation mode, we use the deposited table to store hash slot
 406  * information and they are stored at PTRS_PER_PMD offset from related pmd
 407  * location. Hence a pmd move requires deposit and withdraw.
 408  *
 409  * For radix translation with split pmd ptl, we store the deposited table in the
 410  * pmd page. Hence if we have different pmd page we need to withdraw during pmd
 411  * move.
 412  *
 413  * With hash we use deposited table always irrespective of anon or not.
 414  * With radix we use deposited table only for anonymous mapping.
 415  */
 416 int pmd_move_must_withdraw(struct spinlock *new_pmd_ptl,
 417                            struct spinlock *old_pmd_ptl,
 418                            struct vm_area_struct *vma)
 419 {
 420         if (radix_enabled())
 421                 return (new_pmd_ptl != old_pmd_ptl) && vma_is_anonymous(vma);
 422
 423         return true;
 424 }