arch/powerpc/mm/mem.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  *  PowerPC version
   4  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   5  *
   6  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   7  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   8  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
   9  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
  10  *
  11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  13  */
  14
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/sched.h>
  17 #include <linux/kernel.h>
  18 #include <linux/errno.h>
  19 #include <linux/string.h>
  20 #include <linux/gfp.h>
  21 #include <linux/types.h>
  22 #include <linux/mm.h>
  23 #include <linux/stddef.h>
  24 #include <linux/init.h>
  25 #include <linux/memblock.h>
  26 #include <linux/highmem.h>
  27 #include <linux/initrd.h>
  28 #include <linux/pagemap.h>
  29 #include <linux/suspend.h>
  30 #include <linux/hugetlb.h>
  31 #include <linux/slab.h>
  32 #include <linux/vmalloc.h>
  33 #include <linux/memremap.h>
  34
  35 #include <asm/pgalloc.h>
  36 #include <asm/prom.h>
  37 #include <asm/io.h>
  38 #include <asm/mmu_context.h>
  39 #include <asm/pgtable.h>
  40 #include <asm/mmu.h>
  41 #include <asm/smp.h>
  42 #include <asm/machdep.h>
  43 #include <asm/btext.h>
  44 #include <asm/tlb.h>
  45 #include <asm/sections.h>
  46 #include <asm/sparsemem.h>
  47 #include <asm/vdso.h>
  48 #include <asm/fixmap.h>
  49 #include <asm/swiotlb.h>
  50 #include <asm/rtas.h>
  51
  52 #include <mm/mmu_decl.h>
  53
  54 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
  55 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
  56 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
  57 #endif
  58
  59 unsigned long long memory_limit;
  60 bool init_mem_is_free;
  61
  62 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  63 pte_t *kmap_pte;
  64 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
  65 pgprot_t kmap_prot;
  66 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
  67
  68 static inline pte_t *virt_to_kpte(unsigned long vaddr)
  69 {
  70         return pte_offset_kernel(pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(vaddr),
  71                         vaddr), vaddr), vaddr);
  72 }
  73 #endif
  74
  75 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  76                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  77 {
  78         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
  79                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
  80
  81         if (!page_is_ram(pfn))
  82                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
  83
  84         return vma_prot;
  85 }
  86 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
  87
  88 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
  89
  90 #ifdef CONFIG_NUMA
  91 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
  92 {
  93         return hot_add_scn_to_nid(start);
  94 }
  95 #endif
  96
  97 int __weak create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end, int nid)
  98 {
  99         return -ENODEV;
 100 }
 101
 102 int __weak remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 103 {
 104         return -ENODEV;
 105 }
 106
 107 int __ref arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
 108                         struct mhp_restrictions *restrictions)
 109 {
 110         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 111         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 112         int rc;
 113
 114         resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size());
 115
 116         start = (unsigned long)__va(start);
 117         rc = create_section_mapping(start, start + size, nid);
 118         if (rc) {
 119                 pr_warn("Unable to create mapping for hot added memory 0x%llx..0x%llx: %d\n",
 120                         start, start + size, rc);
 121                 return -EFAULT;
 122         }
 123         flush_dcache_range(start, start + size);
 124
 125         return __add_pages(nid, start_pfn, nr_pages, restrictions);
 126 }
 127
 128 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
 129 void __ref arch_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size,
 130                              struct vmem_altmap *altmap)
 131 {
 132         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 133         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 134         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn) + vmem_altmap_offset(altmap);
 135         int ret;
 136
 137         __remove_pages(page_zone(page), start_pfn, nr_pages, altmap);
 138
 139         /* Remove htab bolted mappings for this section of memory */
 140         start = (unsigned long)__va(start);
 141         flush_dcache_range(start, start + size);
 142         ret = remove_section_mapping(start, start + size);
 143         WARN_ON_ONCE(ret);
 144
 145         /* Ensure all vmalloc mappings are flushed in case they also
 146          * hit that section of memory
 147          */
 148         vm_unmap_aliases();
 149
 150         if (resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size()) == -ENOSPC)
 151                 pr_warn("Hash collision while resizing HPT\n");
 152 }
 153 #endif
 154 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 155
 156 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 157 void __init mem_topology_setup(void)
 158 {
 159         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
 160         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
 161 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 162         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 163 #endif
 164
 165         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
 166          * memblock_regions
 167          */
 168         memblock_set_node(0, PHYS_ADDR_MAX, &memblock.memory, 0);
 169 }
 170
 171 void __init initmem_init(void)
 172 {
 173         /* XXX need to clip this if using highmem? */
 174         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
 175         sparse_init();
 176 }
 177
 178 /* mark pages that don't exist as nosave */
 179 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 180 {
 181         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
 182
 183         for_each_memblock(memory, reg) {
 184                 if (prev &&
 185                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
 186                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
 187                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 188                 prev = reg;
 189         }
 190         return 0;
 191 }
 192 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
 193 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 194 {
 195         return 0;
 196 }
 197 #endif
 198
 199 /*
 200  * Zones usage:
 201  *
 202  * We setup ZONE_DMA to be 31-bits on all platforms and ZONE_NORMAL to be
 203  * everything else. GFP_DMA32 page allocations automatically fall back to
 204  * ZONE_DMA.
 205  *
 206  * By using 31-bit unconditionally, we can exploit ARCH_ZONE_DMA_BITS to
 207  * inform the generic DMA mapping code.  32-bit only devices (if not handled
 208  * by an IOMMU anyway) will take a first dip into ZONE_NORMAL and get
 209  * otherwise served by ZONE_DMA.
 210  */
 211 static unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 212
 213 /*
 214  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
 215  */
 216 void __init paging_init(void)
 217 {
 218         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
 219         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
 220
 221 #ifdef CONFIG_PPC32
 222         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
 223         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
 224
 225         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
 226                 map_kernel_page(v, 0, __pgprot(0)); /* XXX gross */
 227 #endif
 228
 229 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 230         map_kernel_page(PKMAP_BASE, 0, __pgprot(0));    /* XXX gross */
 231         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
 232
 233         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
 234         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
 235 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 236
 237         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
 238                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
 239         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
 240                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
 241
 242 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 243         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = min(max_low_pfn,
 244                         ((1UL << ARCH_ZONE_DMA_BITS) - 1) >> PAGE_SHIFT);
 245 #endif
 246         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
 247 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 248         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = max_pfn;
 249 #endif
 250
 251         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 252
 253         mark_nonram_nosave();
 254 }
 255
 256 void __init mem_init(void)
 257 {
 258         /*
 259          * book3s is limited to 16 page sizes due to encoding this in
 260          * a 4-bit field for slices.
 261          */
 262         BUILD_BUG_ON(MMU_PAGE_COUNT > 16);
 263
 264 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 265         swiotlb_init(0);
 266 #endif
 267
 268         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
 269         set_max_mapnr(max_pfn);
 270         memblock_free_all();
 271
 272 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 273         {
 274                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
 275
 276                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 277                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
 278                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 279                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 280                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
 281                                 free_highmem_page(page);
 282                 }
 283         }
 284 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 285
 286 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
 287         /*
 288          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
 289          * functions.... do it here for the non-smp case.
 290          */
 291         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
 292                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
 293 #endif
 294
 295         mem_init_print_info(NULL);
 296 #ifdef CONFIG_PPC32
 297         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
 298 #ifdef CONFIG_KASAN
 299         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : kasan shadow mem\n",
 300                 KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 301 #endif
 302         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
 303 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 304         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
 305                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
 306 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 307 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 308         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
 309                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
 310 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
 311         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
 312                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
 313         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
 314                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
 315 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 316 }
 317
 318 void free_initmem(void)
 319 {
 320         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
 321         mark_initmem_nx();
 322         init_mem_is_free = true;
 323         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
 324 }
 325
 326 /*
 327  * This is called when a page has been modified by the kernel.
 328  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
 329  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
 330  */
 331 void flush_dcache_page(struct page *page)
 332 {
 333         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 334                 return;
 335         /* avoid an atomic op if possible */
 336         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
 337                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 338 }
 339 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
 340
 341 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
 342 {
 343 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 344         if (PageCompound(page)) {
 345                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
 346                 return;
 347         }
 348 #endif
 349 #if defined(CONFIG_PPC_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
 350         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
 351         __flush_dcache_icache(page_address(page));
 352 #else
 353         if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) || sizeof(phys_addr_t) > sizeof(void *)) {
 354                 void *start = kmap_atomic(page);
 355                 __flush_dcache_icache(start);
 356                 kunmap_atomic(start);
 357         } else {
 358                 __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
 359         }
 360 #endif
 361 }
 362 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
 363
 364 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
 365 {
 366         clear_page(page);
 367
 368         /*
 369          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
 370          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
 371          * - Anton
 372          */
 373         flush_dcache_page(pg);
 374 }
 375 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
 376
 377 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
 378                     struct page *pg)
 379 {
 380         copy_page(vto, vfrom);
 381
 382         /*
 383          * We should be able to use the following optimisation, however
 384          * there are two problems.
 385          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
 386          * were not marked executable.
 387          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
 388          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
 389          * not marked executable.
 390          * - Anton
 391          */
 392 #if 0
 393         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
 394                 return;
 395 #endif
 396
 397         flush_dcache_page(pg);
 398 }
 399
 400 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
 401                              unsigned long addr, int len)
 402 {
 403         unsigned long maddr;
 404
 405         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
 406         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
 407         kunmap(page);
 408 }
 409 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
 410
 411 /*
 412  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 413  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
 414  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 415  * the updated linux PTE.
 416  *
 417  * This must always be called with the pte lock held.
 418  */
 419 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 420                       pte_t *ptep)
 421 {
 422 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 423         /*
 424          * We don't need to worry about _PAGE_PRESENT here because we are
 425          * called with either mm->page_table_lock held or ptl lock held
 426          */
 427         unsigned long trap;
 428         bool is_exec;
 429
 430         if (radix_enabled()) {
 431                 prefetch((void *)address);
 432                 return;
 433         }
 434
 435         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
 436         if (!pte_young(*ptep) || address >= TASK_SIZE)
 437                 return;
 438
 439         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
 440          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
 441          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
 442          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
 443          *
 444          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
 445          */
 446
 447         trap = current->thread.regs ? TRAP(current->thread.regs) : 0UL;
 448         switch (trap) {
 449         case 0x300:
 450                 is_exec = false;
 451                 break;
 452         case 0x400:
 453                 is_exec = true;
 454                 break;
 455         default:
 456                 return;
 457         }
 458
 459         hash_preload(vma->vm_mm, address, is_exec, trap);
 460 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
 461 #if (defined(CONFIG_PPC_BOOK3E_64) || defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E)) \
 462         && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
 463         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 464                 book3e_hugetlb_preload(vma, address, *ptep);
 465 #endif
 466 }
 467
 468 /*
 469  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
 470  * (eg kdump).
 471  */
 472 static int __init add_system_ram_resources(void)
 473 {
 474         struct memblock_region *reg;
 475
 476         for_each_memblock(memory, reg) {
 477                 struct resource *res;
 478                 unsigned long base = reg->base;
 479                 unsigned long size = reg->size;
 480
 481                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
 482                 WARN_ON(!res);
 483
 484                 if (res) {
 485                         res->name = "System RAM";
 486                         res->start = base;
 487                         res->end = base + size - 1;
 488                         res->flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
 489                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
 490                 }
 491         }
 492
 493         return 0;
 494 }
 495 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
 496
 497 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 498 /*
 499  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
 500  * is valid. The argument is a physical page number.
 501  *
 502  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
 503  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 504  */
 505 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
 506 {
 507         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
 508                 return 1;
 509         if (iomem_is_exclusive(PFN_PHYS(pfn)))
 510                 return 0;
 511         if (!page_is_ram(pfn))
 512                 return 1;
 513         return 0;
 514 }
 515 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
 516
 517 /*
 518  * This is defined in kernel/resource.c but only powerpc needs to export it, for
 519  * the EHEA driver. Drop this when drivers/net/ethernet/ibm/ehea is removed.
 520  */
 521 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);