arch/powerpc/mm/ptdump/hashpagetable.c

   1 /*
   2  * Copyright 2016, Rashmica Gupta, IBM Corp.
   3  *
   4  * This traverses the kernel virtual memory and dumps the pages that are in
   5  * the hash pagetable, along with their flags to
   6  * /sys/kernel/debug/kernel_hash_pagetable.
   7  *
   8  * If radix is enabled then there is no hash page table and so no debugfs file
   9  * is generated.
  10  *
  11  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; version 2
  14  * of the License.
  15  */
  16 #include <linux/debugfs.h>
  17 #include <linux/fs.h>
  18 #include <linux/io.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/sched.h>
  21 #include <linux/seq_file.h>
  22 #include <asm/pgtable.h>
  23 #include <linux/const.h>
  24 #include <asm/page.h>
  25 #include <asm/pgalloc.h>
  26 #include <asm/plpar_wrappers.h>
  27 #include <linux/memblock.h>
  28 #include <asm/firmware.h>
  29
  30 struct pg_state {
  31         struct seq_file *seq;
  32         const struct addr_marker *marker;
  33         unsigned long start_address;
  34         unsigned int level;
  35         u64 current_flags;
  36 };
  37
  38 struct addr_marker {
  39         unsigned long start_address;
  40         const char *name;
  41 };
  42
  43 static struct addr_marker address_markers[] = {
  44         { 0,    "Start of kernel VM" },
  45         { 0,    "vmalloc() Area" },
  46         { 0,    "vmalloc() End" },
  47         { 0,    "isa I/O start" },
  48         { 0,    "isa I/O end" },
  49         { 0,    "phb I/O start" },
  50         { 0,    "phb I/O end" },
  51         { 0,    "I/O remap start" },
  52         { 0,    "I/O remap end" },
  53         { 0,    "vmemmap start" },
  54         { -1,   NULL },
  55 };
  56
  57 struct flag_info {
  58         u64             mask;
  59         u64             val;
  60         const char      *set;
  61         const char      *clear;
  62         bool            is_val;
  63         int             shift;
  64 };
  65
  66 static const struct flag_info v_flag_array[] = {
  67         {
  68                 .mask   = SLB_VSID_B,
  69                 .val    = SLB_VSID_B_256M,
  70                 .set    = "ssize: 256M",
  71                 .clear  = "ssize: 1T  ",
  72         }, {
  73                 .mask   = HPTE_V_SECONDARY,
  74                 .val    = HPTE_V_SECONDARY,
  75                 .set    = "secondary",
  76                 .clear  = "primary  ",
  77         }, {
  78                 .mask   = HPTE_V_VALID,
  79                 .val    = HPTE_V_VALID,
  80                 .set    = "valid  ",
  81                 .clear  = "invalid",
  82         }, {
  83                 .mask   = HPTE_V_BOLTED,
  84                 .val    = HPTE_V_BOLTED,
  85                 .set    = "bolted",
  86                 .clear  = "",
  87         }
  88 };
  89
  90 static const struct flag_info r_flag_array[] = {
  91         {
  92                 .mask   = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
  93                 .val    = PP_RWXX,
  94                 .set    = "prot:RW--",
  95         }, {
  96                 .mask   = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
  97                 .val    = PP_RWRX,
  98                 .set    = "prot:RWR-",
  99         }, {
 100                 .mask   = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
 101                 .val    = PP_RWRW,
 102                 .set    = "prot:RWRW",
 103         }, {
 104                 .mask   = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
 105                 .val    = PP_RXRX,
 106                 .set    = "prot:R-R-",
 107         }, {
 108                 .mask   = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
 109                 .val    = PP_RXXX,
 110                 .set    = "prot:R---",
 111         }, {
 112                 .mask   = HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO,
 113                 .val    = HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO,
 114                 .set    = "key",
 115                 .clear  = "",
 116                 .is_val = true,
 117         }, {
 118                 .mask   = HPTE_R_R,
 119                 .val    = HPTE_R_R,
 120                 .set    = "ref",
 121                 .clear  = "   ",
 122         }, {
 123                 .mask   = HPTE_R_C,
 124                 .val    = HPTE_R_C,
 125                 .set    = "changed",
 126                 .clear  = "       ",
 127         }, {
 128                 .mask   = HPTE_R_N,
 129                 .val    = HPTE_R_N,
 130                 .set    = "no execute",
 131         }, {
 132                 .mask   = HPTE_R_WIMG,
 133                 .val    = HPTE_R_W,
 134                 .set    = "writethru",
 135         }, {
 136                 .mask   = HPTE_R_WIMG,
 137                 .val    = HPTE_R_I,
 138                 .set    = "no cache",
 139         }, {
 140                 .mask   = HPTE_R_WIMG,
 141                 .val    = HPTE_R_G,
 142                 .set    = "guarded",
 143         }
 144 };
 145
 146 static int calculate_pagesize(struct pg_state *st, int ps, char s[])
 147 {
 148         static const char units[] = "BKMGTPE";
 149         const char *unit = units;
 150
 151         while (ps > 9 && unit[1]) {
 152                 ps -= 10;
 153                 unit++;
 154         }
 155         seq_printf(st->seq, "  %s_ps: %i%c\t", s, 1<<ps, *unit);
 156         return ps;
 157 }
 158
 159 static void dump_flag_info(struct pg_state *st, const struct flag_info
 160                 *flag, u64 pte, int num)
 161 {
 162         unsigned int i;
 163
 164         for (i = 0; i < num; i++, flag++) {
 165                 const char *s = NULL;
 166                 u64 val;
 167
 168                 /* flag not defined so don't check it */
 169                 if (flag->mask == 0)
 170                         continue;
 171                 /* Some 'flags' are actually values */
 172                 if (flag->is_val) {
 173                         val = pte & flag->val;
 174                         if (flag->shift)
 175                                 val = val >> flag->shift;
 176                         seq_printf(st->seq, "  %s:%llx", flag->set, val);
 177                 } else {
 178                         if ((pte & flag->mask) == flag->val)
 179                                 s = flag->set;
 180                         else
 181                                 s = flag->clear;
 182                         if (s)
 183                                 seq_printf(st->seq, "  %s", s);
 184                 }
 185         }
 186 }
 187
 188 static void dump_hpte_info(struct pg_state *st, unsigned long ea, u64 v, u64 r,
 189                 unsigned long rpn, int bps, int aps, unsigned long lp)
 190 {
 191         int aps_index;
 192
 193         while (ea >= st->marker[1].start_address) {
 194                 st->marker++;
 195                 seq_printf(st->seq, "---[ %s ]---\n", st->marker->name);
 196         }
 197         seq_printf(st->seq, "0x%lx:\t", ea);
 198         seq_printf(st->seq, "AVPN:%llx\t", HPTE_V_AVPN_VAL(v));
 199         dump_flag_info(st, v_flag_array, v, ARRAY_SIZE(v_flag_array));
 200         seq_printf(st->seq, "  rpn: %lx\t", rpn);
 201         dump_flag_info(st, r_flag_array, r, ARRAY_SIZE(r_flag_array));
 202
 203         calculate_pagesize(st, bps, "base");
 204         aps_index = calculate_pagesize(st, aps, "actual");
 205         if (aps_index != 2)
 206                 seq_printf(st->seq, "LP enc: %lx", lp);
 207         seq_putc(st->seq, '\n');
 208 }
 209
 210
 211 static int native_find(unsigned long ea, int psize, bool primary, u64 *v, u64
 212                 *r)
 213 {
 214         struct hash_pte *hptep;
 215         unsigned long hash, vsid, vpn, hpte_group, want_v, hpte_v;
 216         int i, ssize = mmu_kernel_ssize;
 217         unsigned long shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
 218
 219         /* calculate hash */
 220         vsid = get_kernel_vsid(ea, ssize);
 221         vpn  = hpt_vpn(ea, vsid, ssize);
 222         hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
 223         want_v = hpte_encode_avpn(vpn, psize, ssize);
 224
 225         /* to check in the secondary hash table, we invert the hash */
 226         if (!primary)
 227                 hash = ~hash;
 228         hpte_group = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 229         for (i = 0; i < HPTES_PER_GROUP; i++) {
 230                 hptep = htab_address + hpte_group;
 231                 hpte_v = be64_to_cpu(hptep->v);
 232
 233                 if (HPTE_V_COMPARE(hpte_v, want_v) && (hpte_v & HPTE_V_VALID)) {
 234                         /* HPTE matches */
 235                         *v = be64_to_cpu(hptep->v);
 236                         *r = be64_to_cpu(hptep->r);
 237                         return 0;
 238                 }
 239                 ++hpte_group;
 240         }
 241         return -1;
 242 }
 243
 244 #ifdef CONFIG_PPC_PSERIES
 245 static int pseries_find(unsigned long ea, int psize, bool primary, u64 *v, u64 *r)
 246 {
 247         struct hash_pte ptes[4];
 248         unsigned long vsid, vpn, hash, hpte_group, want_v;
 249         int i, j, ssize = mmu_kernel_ssize;
 250         long lpar_rc = 0;
 251         unsigned long shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
 252
 253         /* calculate hash */
 254         vsid = get_kernel_vsid(ea, ssize);
 255         vpn  = hpt_vpn(ea, vsid, ssize);
 256         hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
 257         want_v = hpte_encode_avpn(vpn, psize, ssize);
 258
 259         /* to check in the secondary hash table, we invert the hash */
 260         if (!primary)
 261                 hash = ~hash;
 262         hpte_group = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 263         /* see if we can find an entry in the hpte with this hash */
 264         for (i = 0; i < HPTES_PER_GROUP; i += 4, hpte_group += 4) {
 265                 lpar_rc = plpar_pte_read_4(0, hpte_group, (void *)ptes);
 266
 267                 if (lpar_rc != H_SUCCESS)
 268                         continue;
 269                 for (j = 0; j < 4; j++) {
 270                         if (HPTE_V_COMPARE(ptes[j].v, want_v) &&
 271                                         (ptes[j].v & HPTE_V_VALID)) {
 272                                 /* HPTE matches */
 273                                 *v = ptes[j].v;
 274                                 *r = ptes[j].r;
 275                                 return 0;
 276                         }
 277                 }
 278         }
 279         return -1;
 280 }
 281 #endif
 282
 283 static void decode_r(int bps, unsigned long r, unsigned long *rpn, int *aps,
 284                 unsigned long *lp_bits)
 285 {
 286         struct mmu_psize_def entry;
 287         unsigned long arpn, mask, lp;
 288         int penc = -2, idx = 0, shift;
 289
 290         /*.
 291          * The LP field has 8 bits. Depending on the actual page size, some of
 292          * these bits are concatenated with the APRN to get the RPN. The rest
 293          * of the bits in the LP field is the LP value and is an encoding for
 294          * the base page size and the actual page size.
 295          *
 296          *  -   find the mmu entry for our base page size
 297          *  -   go through all page encodings and use the associated mask to
 298          *      find an encoding that matches our encoding in the LP field.
 299          */
 300         arpn = (r & HPTE_R_RPN) >> HPTE_R_RPN_SHIFT;
 301         lp = arpn & 0xff;
 302
 303         entry = mmu_psize_defs[bps];
 304         while (idx < MMU_PAGE_COUNT) {
 305                 penc = entry.penc[idx];
 306                 if ((penc != -1) && (mmu_psize_defs[idx].shift)) {
 307                         shift = mmu_psize_defs[idx].shift -  HPTE_R_RPN_SHIFT;
 308                         mask = (0x1 << (shift)) - 1;
 309                         if ((lp & mask) == penc) {
 310                                 *aps = mmu_psize_to_shift(idx);
 311                                 *lp_bits = lp & mask;
 312                                 *rpn = arpn >> shift;
 313                                 return;
 314                         }
 315                 }
 316                 idx++;
 317         }
 318 }
 319
 320 static int base_hpte_find(unsigned long ea, int psize, bool primary, u64 *v,
 321                           u64 *r)
 322 {
 323 #ifdef CONFIG_PPC_PSERIES
 324         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR))
 325                 return pseries_find(ea, psize, primary, v, r);
 326 #endif
 327         return native_find(ea, psize, primary, v, r);
 328 }
 329
 330 static unsigned long hpte_find(struct pg_state *st, unsigned long ea, int psize)
 331 {
 332         unsigned long slot;
 333         u64 v  = 0, r = 0;
 334         unsigned long rpn, lp_bits;
 335         int base_psize = 0, actual_psize = 0;
 336
 337         if (ea < PAGE_OFFSET)
 338                 return -1;
 339
 340         /* Look in primary table */
 341         slot = base_hpte_find(ea, psize, true, &v, &r);
 342
 343         /* Look in secondary table */
 344         if (slot == -1)
 345                 slot = base_hpte_find(ea, psize, false, &v, &r);
 346
 347         /* No entry found */
 348         if (slot == -1)
 349                 return -1;
 350
 351         /*
 352          * We found an entry in the hash page table:
 353          *  - check that this has the same base page
 354          *  - find the actual page size
 355          *  - find the RPN
 356          */
 357         base_psize = mmu_psize_to_shift(psize);
 358
 359         if ((v & HPTE_V_LARGE) == HPTE_V_LARGE) {
 360                 decode_r(psize, r, &rpn, &actual_psize, &lp_bits);
 361         } else {
 362                 /* 4K actual page size */
 363                 actual_psize = 12;
 364                 rpn = (r & HPTE_R_RPN) >> HPTE_R_RPN_SHIFT;
 365                 /* In this case there are no LP bits */
 366                 lp_bits = -1;
 367         }
 368         /*
 369          * We didn't find a matching encoding, so the PTE we found isn't for
 370          * this address.
 371          */
 372         if (actual_psize == -1)
 373                 return -1;
 374
 375         dump_hpte_info(st, ea, v, r, rpn, base_psize, actual_psize, lp_bits);
 376         return 0;
 377 }
 378
 379 static void walk_pte(struct pg_state *st, pmd_t *pmd, unsigned long start)
 380 {
 381         pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, 0);
 382         unsigned long addr, pteval, psize;
 383         int i, status;
 384
 385         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pte++) {
 386                 addr = start + i * PAGE_SIZE;
 387                 pteval = pte_val(*pte);
 388
 389                 if (addr < VMALLOC_END)
 390                         psize = mmu_vmalloc_psize;
 391                 else
 392                         psize = mmu_io_psize;
 393 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 394                 /* check for secret 4K mappings */
 395                 if (((pteval & H_PAGE_COMBO) == H_PAGE_COMBO) ||
 396                         ((pteval & H_PAGE_4K_PFN) == H_PAGE_4K_PFN))
 397                         psize = mmu_io_psize;
 398 #endif
 399                 /* check for hashpte */
 400                 status = hpte_find(st, addr, psize);
 401
 402                 if (((pteval & H_PAGE_HASHPTE) != H_PAGE_HASHPTE)
 403                                 && (status != -1)) {
 404                 /* found a hpte that is not in the linux page tables */
 405                         seq_printf(st->seq, "page probably bolted before linux"
 406                                 " pagetables were set: addr:%lx, pteval:%lx\n",
 407                                 addr, pteval);
 408                 }
 409         }
 410 }
 411
 412 static void walk_pmd(struct pg_state *st, pud_t *pud, unsigned long start)
 413 {
 414         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, 0);
 415         unsigned long addr;
 416         unsigned int i;
 417
 418         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++, pmd++) {
 419                 addr = start + i * PMD_SIZE;
 420                 if (!pmd_none(*pmd))
 421                         /* pmd exists */
 422                         walk_pte(st, pmd, addr);
 423         }
 424 }
 425
 426 static void walk_pud(struct pg_state *st, pgd_t *pgd, unsigned long start)
 427 {
 428         pud_t *pud = pud_offset(pgd, 0);
 429         unsigned long addr;
 430         unsigned int i;
 431
 432         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++, pud++) {
 433                 addr = start + i * PUD_SIZE;
 434                 if (!pud_none(*pud))
 435                         /* pud exists */
 436                         walk_pmd(st, pud, addr);
 437         }
 438 }
 439
 440 static void walk_pagetables(struct pg_state *st)
 441 {
 442         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(0UL);
 443         unsigned int i;
 444         unsigned long addr;
 445
 446         /*
 447          * Traverse the linux pagetable structure and dump pages that are in
 448          * the hash pagetable.
 449          */
 450         for (i = 0; i < PTRS_PER_PGD; i++, pgd++) {
 451                 addr = KERN_VIRT_START + i * PGDIR_SIZE;
 452                 if (!pgd_none(*pgd))
 453                         /* pgd exists */
 454                         walk_pud(st, pgd, addr);
 455         }
 456 }
 457
 458
 459 static void walk_linearmapping(struct pg_state *st)
 460 {
 461         unsigned long addr;
 462
 463         /*
 464          * Traverse the linear mapping section of virtual memory and dump pages
 465          * that are in the hash pagetable.
 466          */
 467         unsigned long psize = 1 << mmu_psize_defs[mmu_linear_psize].shift;
 468
 469         for (addr = PAGE_OFFSET; addr < PAGE_OFFSET +
 470                         memblock_end_of_DRAM(); addr += psize)
 471                 hpte_find(st, addr, mmu_linear_psize);
 472 }
 473
 474 static void walk_vmemmap(struct pg_state *st)
 475 {
 476 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 477         struct vmemmap_backing *ptr = vmemmap_list;
 478
 479         /*
 480          * Traverse the vmemmaped memory and dump pages that are in the hash
 481          * pagetable.
 482          */
 483         while (ptr->list) {
 484                 hpte_find(st, ptr->virt_addr, mmu_vmemmap_psize);
 485                 ptr = ptr->list;
 486         }
 487         seq_puts(st->seq, "---[ vmemmap end ]---\n");
 488 #endif
 489 }
 490
 491 static void populate_markers(void)
 492 {
 493         address_markers[0].start_address = PAGE_OFFSET;
 494         address_markers[1].start_address = VMALLOC_START;
 495         address_markers[2].start_address = VMALLOC_END;
 496         address_markers[3].start_address = ISA_IO_BASE;
 497         address_markers[4].start_address = ISA_IO_END;
 498         address_markers[5].start_address = PHB_IO_BASE;
 499         address_markers[6].start_address = PHB_IO_END;
 500         address_markers[7].start_address = IOREMAP_BASE;
 501         address_markers[8].start_address = IOREMAP_END;
 502 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 503         address_markers[9].start_address =  H_VMEMMAP_START;
 504 #else
 505         address_markers[9].start_address =  VMEMMAP_BASE;
 506 #endif
 507 }
 508
 509 static int ptdump_show(struct seq_file *m, void *v)
 510 {
 511         struct pg_state st = {
 512                 .seq = m,
 513                 .start_address = PAGE_OFFSET,
 514                 .marker = address_markers,
 515         };
 516         /*
 517          * Traverse the 0xc, 0xd and 0xf areas of the kernel virtual memory and
 518          * dump pages that are in the hash pagetable.
 519          */
 520         walk_linearmapping(&st);
 521         walk_pagetables(&st);
 522         walk_vmemmap(&st);
 523         return 0;
 524 }
 525
 526 static int ptdump_open(struct inode *inode, struct file *file)
 527 {
 528         return single_open(file, ptdump_show, NULL);
 529 }
 530
 531 static const struct file_operations ptdump_fops = {
 532         .open           = ptdump_open,
 533         .read           = seq_read,
 534         .llseek         = seq_lseek,
 535         .release        = single_release,
 536 };
 537
 538 static int ptdump_init(void)
 539 {
 540         struct dentry *debugfs_file;
 541
 542         if (!radix_enabled()) {
 543                 populate_markers();
 544                 debugfs_file = debugfs_create_file("kernel_hash_pagetable",
 545                                 0400, NULL, NULL, &ptdump_fops);
 546                 return debugfs_file ? 0 : -ENOMEM;
 547         }
 548         return 0;
 549 }
 550 device_initcall(ptdump_init);