arch/powerpc/mm/hugetlbpage.c

   1 /*
   2  * PPC Huge TLB Page Support for Kernel.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2003 David Gibson, IBM Corporation.
   5  * Copyright (C) 2011 Becky Bruce, Freescale Semiconductor
   6  *
   7  * Based on the IA-32 version:
   8  * Copyright (C) 2002, Rohit Seth <rohit.seth@intel.com>
   9  */
  10
  11 #include <linux/mm.h>
  12 #include <linux/io.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/hugetlb.h>
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/memblock.h>
  18 #include <linux/bootmem.h>
  19 #include <linux/moduleparam.h>
  20 #include <asm/pgtable.h>
  21 #include <asm/pgalloc.h>
  22 #include <asm/tlb.h>
  23 #include <asm/setup.h>
  24 #include <asm/hugetlb.h>
  25
  26 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
  27
  28 #define PAGE_SHIFT_64K  16
  29 #define PAGE_SHIFT_16M  24
  30 #define PAGE_SHIFT_16G  34
  31
  32 unsigned int HPAGE_SHIFT;
  33
  34 /*
  35  * Tracks gpages after the device tree is scanned and before the
  36  * huge_boot_pages list is ready.  On non-Freescale implementations, this is
  37  * just used to track 16G pages and so is a single array.  FSL-based
  38  * implementations may have more than one gpage size, so we need multiple
  39  * arrays
  40  */
  41 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
  42 #define MAX_NUMBER_GPAGES       128
  43 struct psize_gpages {
  44         u64 gpage_list[MAX_NUMBER_GPAGES];
  45         unsigned int nr_gpages;
  46 };
  47 static struct psize_gpages gpage_freearray[MMU_PAGE_COUNT];
  48 #else
  49 #define MAX_NUMBER_GPAGES       1024
  50 static u64 gpage_freearray[MAX_NUMBER_GPAGES];
  51 static unsigned nr_gpages;
  52 #endif
  53
  54 #define hugepd_none(hpd)        ((hpd).pd == 0)
  55
  56 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
  57 /*
  58  * At this point we do the placement change only for BOOK3S 64. This would
  59  * possibly work on other subarchs.
  60  */
  61
  62 /*
  63  * We have PGD_INDEX_SIZ = 12 and PTE_INDEX_SIZE = 8, so that we can have
  64  * 16GB hugepage pte in PGD and 16MB hugepage pte at PMD;
  65  */
  66 int pmd_huge(pmd_t pmd)
  67 {
  68         /*
  69          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
  70          */
  71         return ((pmd_val(pmd) & 0x3) != 0x0);
  72 }
  73
  74 int pud_huge(pud_t pud)
  75 {
  76         /*
  77          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
  78          */
  79         return ((pud_val(pud) & 0x3) != 0x0);
  80 }
  81
  82 int pgd_huge(pgd_t pgd)
  83 {
  84         /*
  85          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
  86          */
  87         return ((pgd_val(pgd) & 0x3) != 0x0);
  88 }
  89 #else
  90 int pmd_huge(pmd_t pmd)
  91 {
  92         return 0;
  93 }
  94
  95 int pud_huge(pud_t pud)
  96 {
  97         return 0;
  98 }
  99
 100 int pgd_huge(pgd_t pgd)
 101 {
 102         return 0;
 103 }
 104 #endif
 105
 106 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 107 {
 108         return find_linux_pte_or_hugepte(mm->pgd, addr, NULL);
 109 }
 110
 111 static int __hugepte_alloc(struct mm_struct *mm, hugepd_t *hpdp,
 112                            unsigned long address, unsigned pdshift, unsigned pshift)
 113 {
 114         struct kmem_cache *cachep;
 115         pte_t *new;
 116
 117 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 118         int i;
 119         int num_hugepd = 1 << (pshift - pdshift);
 120         cachep = hugepte_cache;
 121 #else
 122         cachep = PGT_CACHE(pdshift - pshift);
 123 #endif
 124
 125         new = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 126
 127         BUG_ON(pshift > HUGEPD_SHIFT_MASK);
 128         BUG_ON((unsigned long)new & HUGEPD_SHIFT_MASK);
 129
 130         if (! new)
 131                 return -ENOMEM;
 132
 133         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 134 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 135         /*
 136          * We have multiple higher-level entries that point to the same
 137          * actual pte location.  Fill in each as we go and backtrack on error.
 138          * We need all of these so the DTLB pgtable walk code can find the
 139          * right higher-level entry without knowing if it's a hugepage or not.
 140          */
 141         for (i = 0; i < num_hugepd; i++, hpdp++) {
 142                 if (unlikely(!hugepd_none(*hpdp)))
 143                         break;
 144                 else
 145                         /* We use the old format for PPC_FSL_BOOK3E */
 146                         hpdp->pd = ((unsigned long)new & ~PD_HUGE) | pshift;
 147         }
 148         /* If we bailed from the for loop early, an error occurred, clean up */
 149         if (i < num_hugepd) {
 150                 for (i = i - 1 ; i >= 0; i--, hpdp--)
 151                         hpdp->pd = 0;
 152                 kmem_cache_free(cachep, new);
 153         }
 154 #else
 155         if (!hugepd_none(*hpdp))
 156                 kmem_cache_free(cachep, new);
 157         else {
 158 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 159                 hpdp->pd = (unsigned long)new |
 160                             (shift_to_mmu_psize(pshift) << 2);
 161 #else
 162                 hpdp->pd = ((unsigned long)new & ~PD_HUGE) | pshift;
 163 #endif
 164         }
 165 #endif
 166         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 167         return 0;
 168 }
 169
 170 /*
 171  * These macros define how to determine which level of the page table holds
 172  * the hpdp.
 173  */
 174 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 175 #define HUGEPD_PGD_SHIFT PGDIR_SHIFT
 176 #define HUGEPD_PUD_SHIFT PUD_SHIFT
 177 #else
 178 #define HUGEPD_PGD_SHIFT PUD_SHIFT
 179 #define HUGEPD_PUD_SHIFT PMD_SHIFT
 180 #endif
 181
 182 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 183 /*
 184  * At this point we do the placement change only for BOOK3S 64. This would
 185  * possibly work on other subarchs.
 186  */
 187 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned long sz)
 188 {
 189         pgd_t *pg;
 190         pud_t *pu;
 191         pmd_t *pm;
 192         hugepd_t *hpdp = NULL;
 193         unsigned pshift = __ffs(sz);
 194         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 195
 196         addr &= ~(sz-1);
 197         pg = pgd_offset(mm, addr);
 198
 199         if (pshift == PGDIR_SHIFT)
 200                 /* 16GB huge page */
 201                 return (pte_t *) pg;
 202         else if (pshift > PUD_SHIFT)
 203                 /*
 204                  * We need to use hugepd table
 205                  */
 206                 hpdp = (hugepd_t *)pg;
 207         else {
 208                 pdshift = PUD_SHIFT;
 209                 pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 210                 if (pshift == PUD_SHIFT)
 211                         return (pte_t *)pu;
 212                 else if (pshift > PMD_SHIFT)
 213                         hpdp = (hugepd_t *)pu;
 214                 else {
 215                         pdshift = PMD_SHIFT;
 216                         pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 217                         if (pshift == PMD_SHIFT)
 218                                 /* 16MB hugepage */
 219                                 return (pte_t *)pm;
 220                         else
 221                                 hpdp = (hugepd_t *)pm;
 222                 }
 223         }
 224         if (!hpdp)
 225                 return NULL;
 226
 227         BUG_ON(!hugepd_none(*hpdp) && !hugepd_ok(*hpdp));
 228
 229         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr, pdshift, pshift))
 230                 return NULL;
 231
 232         return hugepte_offset(hpdp, addr, pdshift);
 233 }
 234
 235 #else
 236
 237 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned long sz)
 238 {
 239         pgd_t *pg;
 240         pud_t *pu;
 241         pmd_t *pm;
 242         hugepd_t *hpdp = NULL;
 243         unsigned pshift = __ffs(sz);
 244         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 245
 246         addr &= ~(sz-1);
 247
 248         pg = pgd_offset(mm, addr);
 249
 250         if (pshift >= HUGEPD_PGD_SHIFT) {
 251                 hpdp = (hugepd_t *)pg;
 252         } else {
 253                 pdshift = PUD_SHIFT;
 254                 pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 255                 if (pshift >= HUGEPD_PUD_SHIFT) {
 256                         hpdp = (hugepd_t *)pu;
 257                 } else {
 258                         pdshift = PMD_SHIFT;
 259                         pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 260                         hpdp = (hugepd_t *)pm;
 261                 }
 262         }
 263
 264         if (!hpdp)
 265                 return NULL;
 266
 267         BUG_ON(!hugepd_none(*hpdp) && !hugepd_ok(*hpdp));
 268
 269         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr, pdshift, pshift))
 270                 return NULL;
 271
 272         return hugepte_offset(hpdp, addr, pdshift);
 273 }
 274 #endif
 275
 276 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 277 /* Build list of addresses of gigantic pages.  This function is used in early
 278  * boot before the buddy or bootmem allocator is setup.
 279  */
 280 void add_gpage(u64 addr, u64 page_size, unsigned long number_of_pages)
 281 {
 282         unsigned int idx = shift_to_mmu_psize(__ffs(page_size));
 283         int i;
 284
 285         if (addr == 0)
 286                 return;
 287
 288         gpage_freearray[idx].nr_gpages = number_of_pages;
 289
 290         for (i = 0; i < number_of_pages; i++) {
 291                 gpage_freearray[idx].gpage_list[i] = addr;
 292                 addr += page_size;
 293         }
 294 }
 295
 296 /*
 297  * Moves the gigantic page addresses from the temporary list to the
 298  * huge_boot_pages list.
 299  */
 300 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *hstate)
 301 {
 302         struct huge_bootmem_page *m;
 303         int idx = shift_to_mmu_psize(hstate->order + PAGE_SHIFT);
 304         int nr_gpages = gpage_freearray[idx].nr_gpages;
 305
 306         if (nr_gpages == 0)
 307                 return 0;
 308
 309 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 310         /*
 311          * If gpages can be in highmem we can't use the trick of storing the
 312          * data structure in the page; allocate space for this
 313          */
 314         m = alloc_bootmem(sizeof(struct huge_bootmem_page));
 315         m->phys = gpage_freearray[idx].gpage_list[--nr_gpages];
 316 #else
 317         m = phys_to_virt(gpage_freearray[idx].gpage_list[--nr_gpages]);
 318 #endif
 319
 320         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
 321         gpage_freearray[idx].nr_gpages = nr_gpages;
 322         gpage_freearray[idx].gpage_list[nr_gpages] = 0;
 323         m->hstate = hstate;
 324
 325         return 1;
 326 }
 327 /*
 328  * Scan the command line hugepagesz= options for gigantic pages; store those in
 329  * a list that we use to allocate the memory once all options are parsed.
 330  */
 331
 332 unsigned long gpage_npages[MMU_PAGE_COUNT];
 333
 334 static int __init do_gpage_early_setup(char *param, char *val,
 335                                        const char *unused)
 336 {
 337         static phys_addr_t size;
 338         unsigned long npages;
 339
 340         /*
 341          * The hugepagesz and hugepages cmdline options are interleaved.  We
 342          * use the size variable to keep track of whether or not this was done
 343          * properly and skip over instances where it is incorrect.  Other
 344          * command-line parsing code will issue warnings, so we don't need to.
 345          *
 346          */
 347         if ((strcmp(param, "default_hugepagesz") == 0) ||
 348             (strcmp(param, "hugepagesz") == 0)) {
 349                 size = memparse(val, NULL);
 350         } else if (strcmp(param, "hugepages") == 0) {
 351                 if (size != 0) {
 352                         if (sscanf(val, "%lu", &npages) <= 0)
 353                                 npages = 0;
 354                         gpage_npages[shift_to_mmu_psize(__ffs(size))] = npages;
 355                         size = 0;
 356                 }
 357         }
 358         return 0;
 359 }
 360
 361
 362 /*
 363  * This function allocates physical space for pages that are larger than the
 364  * buddy allocator can handle.  We want to allocate these in highmem because
 365  * the amount of lowmem is limited.  This means that this function MUST be
 366  * called before lowmem_end_addr is set up in MMU_init() in order for the lmb
 367  * allocate to grab highmem.
 368  */
 369 void __init reserve_hugetlb_gpages(void)
 370 {
 371         static __initdata char cmdline[COMMAND_LINE_SIZE];
 372         phys_addr_t size, base;
 373         int i;
 374
 375         strlcpy(cmdline, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);
 376         parse_args("hugetlb gpages", cmdline, NULL, 0, 0, 0,
 377                         &do_gpage_early_setup);
 378
 379         /*
 380          * Walk gpage list in reverse, allocating larger page sizes first.
 381          * Skip over unsupported sizes, or sizes that have 0 gpages allocated.
 382          * When we reach the point in the list where pages are no longer
 383          * considered gpages, we're done.
 384          */
 385         for (i = MMU_PAGE_COUNT-1; i >= 0; i--) {
 386                 if (mmu_psize_defs[i].shift == 0 || gpage_npages[i] == 0)
 387                         continue;
 388                 else if (mmu_psize_to_shift(i) < (MAX_ORDER + PAGE_SHIFT))
 389                         break;
 390
 391                 size = (phys_addr_t)(1ULL << mmu_psize_to_shift(i));
 392                 base = memblock_alloc_base(size * gpage_npages[i], size,
 393                                            MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE);
 394                 add_gpage(base, size, gpage_npages[i]);
 395         }
 396 }
 397
 398 #else /* !PPC_FSL_BOOK3E */
 399
 400 /* Build list of addresses of gigantic pages.  This function is used in early
 401  * boot before the buddy or bootmem allocator is setup.
 402  */
 403 void add_gpage(u64 addr, u64 page_size, unsigned long number_of_pages)
 404 {
 405         if (!addr)
 406                 return;
 407         while (number_of_pages > 0) {
 408                 gpage_freearray[nr_gpages] = addr;
 409                 nr_gpages++;
 410                 number_of_pages--;
 411                 addr += page_size;
 412         }
 413 }
 414
 415 /* Moves the gigantic page addresses from the temporary list to the
 416  * huge_boot_pages list.
 417  */
 418 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *hstate)
 419 {
 420         struct huge_bootmem_page *m;
 421         if (nr_gpages == 0)
 422                 return 0;
 423         m = phys_to_virt(gpage_freearray[--nr_gpages]);
 424         gpage_freearray[nr_gpages] = 0;
 425         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
 426         m->hstate = hstate;
 427         return 1;
 428 }
 429 #endif
 430
 431 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
 432 {
 433         return 0;
 434 }
 435
 436 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 437 #define HUGEPD_FREELIST_SIZE \
 438         ((PAGE_SIZE - sizeof(struct hugepd_freelist)) / sizeof(pte_t))
 439
 440 struct hugepd_freelist {
 441         struct rcu_head rcu;
 442         unsigned int index;
 443         void *ptes[0];
 444 };
 445
 446 static DEFINE_PER_CPU(struct hugepd_freelist *, hugepd_freelist_cur);
 447
 448 static void hugepd_free_rcu_callback(struct rcu_head *head)
 449 {
 450         struct hugepd_freelist *batch =
 451                 container_of(head, struct hugepd_freelist, rcu);
 452         unsigned int i;
 453
 454         for (i = 0; i < batch->index; i++)
 455                 kmem_cache_free(hugepte_cache, batch->ptes[i]);
 456
 457         free_page((unsigned long)batch);
 458 }
 459
 460 static void hugepd_free(struct mmu_gather *tlb, void *hugepte)
 461 {
 462         struct hugepd_freelist **batchp;
 463
 464         batchp = &__get_cpu_var(hugepd_freelist_cur);
 465
 466         if (atomic_read(&tlb->mm->mm_users) < 2 ||
 467             cpumask_equal(mm_cpumask(tlb->mm),
 468                           cpumask_of(smp_processor_id()))) {
 469                 kmem_cache_free(hugepte_cache, hugepte);
 470                 return;
 471         }
 472
 473         if (*batchp == NULL) {
 474                 *batchp = (struct hugepd_freelist *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
 475                 (*batchp)->index = 0;
 476         }
 477
 478         (*batchp)->ptes[(*batchp)->index++] = hugepte;
 479         if ((*batchp)->index == HUGEPD_FREELIST_SIZE) {
 480                 call_rcu_sched(&(*batchp)->rcu, hugepd_free_rcu_callback);
 481                 *batchp = NULL;
 482         }
 483 }
 484 #endif
 485
 486 static void free_hugepd_range(struct mmu_gather *tlb, hugepd_t *hpdp, int pdshift,
 487                               unsigned long start, unsigned long end,
 488                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 489 {
 490         pte_t *hugepte = hugepd_page(*hpdp);
 491         int i;
 492
 493         unsigned long pdmask = ~((1UL << pdshift) - 1);
 494         unsigned int num_hugepd = 1;
 495
 496 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 497         /* Note: On fsl the hpdp may be the first of several */
 498         num_hugepd = (1 << (hugepd_shift(*hpdp) - pdshift));
 499 #else
 500         unsigned int shift = hugepd_shift(*hpdp);
 501 #endif
 502
 503         start &= pdmask;
 504         if (start < floor)
 505                 return;
 506         if (ceiling) {
 507                 ceiling &= pdmask;
 508                 if (! ceiling)
 509                         return;
 510         }
 511         if (end - 1 > ceiling - 1)
 512                 return;
 513
 514         for (i = 0; i < num_hugepd; i++, hpdp++)
 515                 hpdp->pd = 0;
 516
 517         tlb->need_flush = 1;
 518
 519 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 520         hugepd_free(tlb, hugepte);
 521 #else
 522         pgtable_free_tlb(tlb, hugepte, pdshift - shift);
 523 #endif
 524 }
 525
 526 static void hugetlb_free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
 527                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 528                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 529 {
 530         pmd_t *pmd;
 531         unsigned long next;
 532         unsigned long start;
 533
 534         start = addr;
 535         do {
 536                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 537                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 538                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
 539                         continue;
 540 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 541                 /*
 542                  * Increment next by the size of the huge mapping since
 543                  * there may be more than one entry at this level for a
 544                  * single hugepage, but all of them point to
 545                  * the same kmem cache that holds the hugepte.
 546                  */
 547                 next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pmd));
 548 #endif
 549                 free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pmd, PMD_SHIFT,
 550                                   addr, next, floor, ceiling);
 551         } while (addr = next, addr != end);
 552
 553         start &= PUD_MASK;
 554         if (start < floor)
 555                 return;
 556         if (ceiling) {
 557                 ceiling &= PUD_MASK;
 558                 if (!ceiling)
 559                         return;
 560         }
 561         if (end - 1 > ceiling - 1)
 562                 return;
 563
 564         pmd = pmd_offset(pud, start);
 565         pud_clear(pud);
 566         pmd_free_tlb(tlb, pmd, start);
 567 }
 568
 569 static void hugetlb_free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
 570                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 571                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 572 {
 573         pud_t *pud;
 574         unsigned long next;
 575         unsigned long start;
 576
 577         start = addr;
 578         do {
 579                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 580                 next = pud_addr_end(addr, end);
 581                 if (!is_hugepd(pud)) {
 582                         if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 583                                 continue;
 584                         hugetlb_free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor,
 585                                                ceiling);
 586                 } else {
 587 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 588                         /*
 589                          * Increment next by the size of the huge mapping since
 590                          * there may be more than one entry at this level for a
 591                          * single hugepage, but all of them point to
 592                          * the same kmem cache that holds the hugepte.
 593                          */
 594                         next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pud));
 595 #endif
 596                         free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pud, PUD_SHIFT,
 597                                           addr, next, floor, ceiling);
 598                 }
 599         } while (addr = next, addr != end);
 600
 601         start &= PGDIR_MASK;
 602         if (start < floor)
 603                 return;
 604         if (ceiling) {
 605                 ceiling &= PGDIR_MASK;
 606                 if (!ceiling)
 607                         return;
 608         }
 609         if (end - 1 > ceiling - 1)
 610                 return;
 611
 612         pud = pud_offset(pgd, start);
 613         pgd_clear(pgd);
 614         pud_free_tlb(tlb, pud, start);
 615 }
 616
 617 /*
 618  * This function frees user-level page tables of a process.
 619  *
 620  * Must be called with pagetable lock held.
 621  */
 622 void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
 623                             unsigned long addr, unsigned long end,
 624                             unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 625 {
 626         pgd_t *pgd;
 627         unsigned long next;
 628
 629         /*
 630          * Because there are a number of different possible pagetable
 631          * layouts for hugepage ranges, we limit knowledge of how
 632          * things should be laid out to the allocation path
 633          * (huge_pte_alloc(), above).  Everything else works out the
 634          * structure as it goes from information in the hugepd
 635          * pointers.  That means that we can't here use the
 636          * optimization used in the normal page free_pgd_range(), of
 637          * checking whether we're actually covering a large enough
 638          * range to have to do anything at the top level of the walk
 639          * instead of at the bottom.
 640          *
 641          * To make sense of this, you should probably go read the big
 642          * block comment at the top of the normal free_pgd_range(),
 643          * too.
 644          */
 645
 646         do {
 647                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 648                 pgd = pgd_offset(tlb->mm, addr);
 649                 if (!is_hugepd(pgd)) {
 650                         if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 651                                 continue;
 652                         hugetlb_free_pud_range(tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
 653                 } else {
 654 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 655                         /*
 656                          * Increment next by the size of the huge mapping since
 657                          * there may be more than one entry at the pgd level
 658                          * for a single hugepage, but all of them point to the
 659                          * same kmem cache that holds the hugepte.
 660                          */
 661                         next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pgd));
 662 #endif
 663                         free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pgd, PGDIR_SHIFT,
 664                                           addr, next, floor, ceiling);
 665                 }
 666         } while (addr = next, addr != end);
 667 }
 668
 669 struct page *
 670 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
 671 {
 672         pte_t *ptep;
 673         struct page *page;
 674         unsigned shift;
 675         unsigned long mask;
 676
 677         ptep = find_linux_pte_or_hugepte(mm->pgd, address, &shift);
 678
 679         /* Verify it is a huge page else bail. */
 680         if (!ptep || !shift)
 681                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 682
 683         mask = (1UL << shift) - 1;
 684         page = pte_page(*ptep);
 685         if (page)
 686                 page += (address & mask) / PAGE_SIZE;
 687
 688         return page;
 689 }
 690
 691 struct page *
 692 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 693                 pmd_t *pmd, int write)
 694 {
 695         BUG();
 696         return NULL;
 697 }
 698
 699 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
 700                                       unsigned long sz)
 701 {
 702         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
 703         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
 704 }
 705
 706 int gup_hugepd(hugepd_t *hugepd, unsigned pdshift,
 707                unsigned long addr, unsigned long end,
 708                int write, struct page **pages, int *nr)
 709 {
 710         pte_t *ptep;
 711         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(*hugepd);
 712         unsigned long next;
 713
 714         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
 715         do {
 716                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
 717                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, write, pages, nr))
 718                         return 0;
 719         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
 720
 721         return 1;
 722 }
 723
 724 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
 725 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
 726                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
 727                                         unsigned long flags)
 728 {
 729         struct hstate *hstate = hstate_file(file);
 730         int mmu_psize = shift_to_mmu_psize(huge_page_shift(hstate));
 731
 732         return slice_get_unmapped_area(addr, len, flags, mmu_psize, 1);
 733 }
 734 #endif
 735
 736 unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
 737 {
 738 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
 739         unsigned int psize = get_slice_psize(vma->vm_mm, vma->vm_start);
 740
 741         return 1UL << mmu_psize_to_shift(psize);
 742 #else
 743         if (!is_vm_hugetlb_page(vma))
 744                 return PAGE_SIZE;
 745
 746         return huge_page_size(hstate_vma(vma));
 747 #endif
 748 }
 749
 750 static inline bool is_power_of_4(unsigned long x)
 751 {
 752         if (is_power_of_2(x))
 753                 return (__ilog2(x) % 2) ? false : true;
 754         return false;
 755 }
 756
 757 static int __init add_huge_page_size(unsigned long long size)
 758 {
 759         int shift = __ffs(size);
 760         int mmu_psize;
 761
 762         /* Check that it is a page size supported by the hardware and
 763          * that it fits within pagetable and slice limits. */
 764 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 765         if ((size < PAGE_SIZE) || !is_power_of_4(size))
 766                 return -EINVAL;
 767 #else
 768         if (!is_power_of_2(size)
 769             || (shift > SLICE_HIGH_SHIFT) || (shift <= PAGE_SHIFT))
 770                 return -EINVAL;
 771 #endif
 772
 773         if ((mmu_psize = shift_to_mmu_psize(shift)) < 0)
 774                 return -EINVAL;
 775
 776 #ifdef CONFIG_SPU_FS_64K_LS
 777         /* Disable support for 64K huge pages when 64K SPU local store
 778          * support is enabled as the current implementation conflicts.
 779          */
 780         if (shift == PAGE_SHIFT_64K)
 781                 return -EINVAL;
 782 #endif /* CONFIG_SPU_FS_64K_LS */
 783
 784         BUG_ON(mmu_psize_defs[mmu_psize].shift != shift);
 785
 786         /* Return if huge page size has already been setup */
 787         if (size_to_hstate(size))
 788                 return 0;
 789
 790         hugetlb_add_hstate(shift - PAGE_SHIFT);
 791
 792         return 0;
 793 }
 794
 795 static int __init hugepage_setup_sz(char *str)
 796 {
 797         unsigned long long size;
 798
 799         size = memparse(str, &str);
 800
 801         if (add_huge_page_size(size) != 0)
 802                 printk(KERN_WARNING "Invalid huge page size specified(%llu)\n", size);
 803
 804         return 1;
 805 }
 806 __setup("hugepagesz=", hugepage_setup_sz);
 807
 808 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 809 struct kmem_cache *hugepte_cache;
 810 static int __init hugetlbpage_init(void)
 811 {
 812         int psize;
 813
 814         for (psize = 0; psize < MMU_PAGE_COUNT; ++psize) {
 815                 unsigned shift;
 816
 817                 if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
 818                         continue;
 819
 820                 shift = mmu_psize_to_shift(psize);
 821
 822                 /* Don't treat normal page sizes as huge... */
 823                 if (shift != PAGE_SHIFT)
 824                         if (add_huge_page_size(1ULL << shift) < 0)
 825                                 continue;
 826         }
 827
 828         /*
 829          * Create a kmem cache for hugeptes.  The bottom bits in the pte have
 830          * size information encoded in them, so align them to allow this
 831          */
 832         hugepte_cache =  kmem_cache_create("hugepte-cache", sizeof(pte_t),
 833                                            HUGEPD_SHIFT_MASK + 1, 0, NULL);
 834         if (hugepte_cache == NULL)
 835                 panic("%s: Unable to create kmem cache for hugeptes\n",
 836                       __func__);
 837
 838         /* Default hpage size = 4M */
 839         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4M].shift)
 840                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4M].shift;
 841         else
 842                 panic("%s: Unable to set default huge page size\n", __func__);
 843
 844
 845         return 0;
 846 }
 847 #else
 848 static int __init hugetlbpage_init(void)
 849 {
 850         int psize;
 851
 852         if (!mmu_has_feature(MMU_FTR_16M_PAGE))
 853                 return -ENODEV;
 854
 855         for (psize = 0; psize < MMU_PAGE_COUNT; ++psize) {
 856                 unsigned shift;
 857                 unsigned pdshift;
 858
 859                 if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
 860                         continue;
 861
 862                 shift = mmu_psize_to_shift(psize);
 863
 864                 if (add_huge_page_size(1ULL << shift) < 0)
 865                         continue;
 866
 867                 if (shift < PMD_SHIFT)
 868                         pdshift = PMD_SHIFT;
 869                 else if (shift < PUD_SHIFT)
 870                         pdshift = PUD_SHIFT;
 871                 else
 872                         pdshift = PGDIR_SHIFT;
 873                 /*
 874                  * if we have pdshift and shift value same, we don't
 875                  * use pgt cache for hugepd.
 876                  */
 877                 if (pdshift != shift) {
 878                         pgtable_cache_add(pdshift - shift, NULL);
 879                         if (!PGT_CACHE(pdshift - shift))
 880                                 panic("hugetlbpage_init(): could not create "
 881                                       "pgtable cache for %d bit pagesize\n", shift);
 882                 }
 883         }
 884
 885         /* Set default large page size. Currently, we pick 16M or 1M
 886          * depending on what is available
 887          */
 888         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift)
 889                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift;
 890         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift)
 891                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift;
 892
 893         return 0;
 894 }
 895 #endif
 896 module_init(hugetlbpage_init);
 897
 898 void flush_dcache_icache_hugepage(struct page *page)
 899 {
 900         int i;
 901         void *start;
 902
 903         BUG_ON(!PageCompound(page));
 904
 905         for (i = 0; i < (1UL << compound_order(page)); i++) {
 906                 if (!PageHighMem(page)) {
 907                         __flush_dcache_icache(page_address(page+i));
 908                 } else {
 909                         start = kmap_atomic(page+i);
 910                         __flush_dcache_icache(start);
 911                         kunmap_atomic(start);
 912                 }
 913         }
 914 }
 915
 916 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 917
 918 /*
 919  * We have 4 cases for pgds and pmds:
 920  * (1) invalid (all zeroes)
 921  * (2) pointer to next table, as normal; bottom 6 bits == 0
 922  * (3) leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
 923  * (4) hugepd pointer, bottom two bits == 00, next 4 bits indicate size of table
 924  */
 925 pte_t *find_linux_pte_or_hugepte(pgd_t *pgdir, unsigned long ea, unsigned *shift)
 926 {
 927         pgd_t *pg;
 928         pud_t *pu;
 929         pmd_t *pm;
 930         pte_t *ret_pte;
 931         hugepd_t *hpdp = NULL;
 932         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 933
 934         if (shift)
 935                 *shift = 0;
 936
 937         pg = pgdir + pgd_index(ea);
 938
 939         if (pgd_huge(*pg)) {
 940                 ret_pte = (pte_t *) pg;
 941                 goto out;
 942         } else if (is_hugepd(pg))
 943                 hpdp = (hugepd_t *)pg;
 944         else if (!pgd_none(*pg)) {
 945                 pdshift = PUD_SHIFT;
 946                 pu = pud_offset(pg, ea);
 947
 948                 if (pud_huge(*pu)) {
 949                         ret_pte = (pte_t *) pu;
 950                         goto out;
 951                 } else if (is_hugepd(pu))
 952                         hpdp = (hugepd_t *)pu;
 953                 else if (!pud_none(*pu)) {
 954                         pdshift = PMD_SHIFT;
 955                         pm = pmd_offset(pu, ea);
 956
 957                         if (pmd_huge(*pm)) {
 958                                 ret_pte = (pte_t *) pm;
 959                                 goto out;
 960                         } else if (is_hugepd(pm))
 961                                 hpdp = (hugepd_t *)pm;
 962                         else if (!pmd_none(*pm))
 963                                 return pte_offset_kernel(pm, ea);
 964                 }
 965         }
 966         if (!hpdp)
 967                 return NULL;
 968
 969         ret_pte = hugepte_offset(hpdp, ea, pdshift);
 970         pdshift = hugepd_shift(*hpdp);
 971 out:
 972         if (shift)
 973                 *shift = pdshift;
 974         return ret_pte;
 975 }
 976 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_linux_pte_or_hugepte);
 977
 978 int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
 979                 unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
 980 {
 981         unsigned long mask;
 982         unsigned long pte_end;
 983         struct page *head, *page, *tail;
 984         pte_t pte;
 985         int refs;
 986
 987         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
 988         if (pte_end < end)
 989                 end = pte_end;
 990
 991         pte = *ptep;
 992         mask = _PAGE_PRESENT | _PAGE_USER;
 993         if (write)
 994                 mask |= _PAGE_RW;
 995
 996         if ((pte_val(pte) & mask) != mask)
 997                 return 0;
 998
 999         /* hugepages are never "special" */
1000         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1001
1002         refs = 0;
1003         head = pte_page(pte);
1004
1005         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
1006         tail = page;
1007         do {
1008                 VM_BUG_ON(compound_head(page) != head);
1009                 pages[*nr] = page;
1010                 (*nr)++;
1011                 page++;
1012                 refs++;
1013         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1014
1015         if (!page_cache_add_speculative(head, refs)) {
1016                 *nr -= refs;
1017                 return 0;
1018         }
1019
1020         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1021                 /* Could be optimized better */
1022                 *nr -= refs;
1023                 while (refs--)
1024                         put_page(head);
1025                 return 0;
1026         }
1027
1028         /*
1029          * Any tail page need their mapcount reference taken before we
1030          * return.
1031          */
1032         while (refs--) {
1033                 if (PageTail(tail))
1034                         get_huge_page_tail(tail);
1035                 tail++;
1036         }
1037
1038         return 1;
1039 }