arch/powerpc/mm/mem.c

   1 /*
   2  *  PowerPC version
   3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   4  *
   5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
   8  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
   9  *
  10  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  11  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  12  *
  13  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  14  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  15  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  16  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  17  *
  18  */
  19
  20 #include <linux/export.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/errno.h>
  24 #include <linux/string.h>
  25 #include <linux/gfp.h>
  26 #include <linux/types.h>
  27 #include <linux/mm.h>
  28 #include <linux/stddef.h>
  29 #include <linux/init.h>
  30 #include <linux/bootmem.h>
  31 #include <linux/highmem.h>
  32 #include <linux/initrd.h>
  33 #include <linux/pagemap.h>
  34 #include <linux/suspend.h>
  35 #include <linux/memblock.h>
  36 #include <linux/hugetlb.h>
  37 #include <linux/slab.h>
  38
  39 #include <asm/pgalloc.h>
  40 #include <asm/prom.h>
  41 #include <asm/io.h>
  42 #include <asm/mmu_context.h>
  43 #include <asm/pgtable.h>
  44 #include <asm/mmu.h>
  45 #include <asm/smp.h>
  46 #include <asm/machdep.h>
  47 #include <asm/btext.h>
  48 #include <asm/tlb.h>
  49 #include <asm/sections.h>
  50 #include <asm/sparsemem.h>
  51 #include <asm/vdso.h>
  52 #include <asm/fixmap.h>
  53 #include <asm/swiotlb.h>
  54 #include <asm/rtas.h>
  55
  56 #include "mmu_decl.h"
  57
  58 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
  59 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
  60 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
  61 #endif
  62
  63 int init_bootmem_done;
  64 int mem_init_done;
  65 unsigned long long memory_limit;
  66
  67 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  68 pte_t *kmap_pte;
  69 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
  70 pgprot_t kmap_prot;
  71 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
  72
  73 static inline pte_t *virt_to_kpte(unsigned long vaddr)
  74 {
  75         return pte_offset_kernel(pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(vaddr),
  76                         vaddr), vaddr), vaddr);
  77 }
  78 #endif
  79
  80 int page_is_ram(unsigned long pfn)
  81 {
  82 #ifndef CONFIG_PPC64    /* XXX for now */
  83         return pfn < max_pfn;
  84 #else
  85         unsigned long paddr = (pfn << PAGE_SHIFT);
  86         struct memblock_region *reg;
  87
  88         for_each_memblock(memory, reg)
  89                 if (paddr >= reg->base && paddr < (reg->base + reg->size))
  90                         return 1;
  91         return 0;
  92 #endif
  93 }
  94
  95 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  96                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  97 {
  98         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
  99                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
 100
 101         if (!page_is_ram(pfn))
 102                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
 103
 104         return vma_prot;
 105 }
 106 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
 107
 108 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 109
 110 #ifdef CONFIG_NUMA
 111 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
 112 {
 113         return hot_add_scn_to_nid(start);
 114 }
 115 #endif
 116
 117 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
 118 {
 119         struct pglist_data *pgdata;
 120         struct zone *zone;
 121         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 122         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 123
 124         pgdata = NODE_DATA(nid);
 125
 126         start = (unsigned long)__va(start);
 127         if (create_section_mapping(start, start + size))
 128                 return -EINVAL;
 129
 130         /* this should work for most non-highmem platforms */
 131         zone = pgdata->node_zones;
 132
 133         return __add_pages(nid, zone, start_pfn, nr_pages);
 134 }
 135
 136 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
 137 int arch_remove_memory(u64 start, u64 size)
 138 {
 139         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 140         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 141         struct zone *zone;
 142
 143         zone = page_zone(pfn_to_page(start_pfn));
 144         return __remove_pages(zone, start_pfn, nr_pages);
 145 }
 146 #endif
 147 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 148
 149 /*
 150  * walk_memory_resource() needs to make sure there is no holes in a given
 151  * memory range.  PPC64 does not maintain the memory layout in /proc/iomem.
 152  * Instead it maintains it in memblock.memory structures.  Walk through the
 153  * memory regions, find holes and callback for contiguous regions.
 154  */
 155 int
 156 walk_system_ram_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
 157                 void *arg, int (*func)(unsigned long, unsigned long, void *))
 158 {
 159         struct memblock_region *reg;
 160         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
 161         unsigned long tstart, tend;
 162         int ret = -1;
 163
 164         for_each_memblock(memory, reg) {
 165                 tstart = max(start_pfn, memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 166                 tend = min(end_pfn, memblock_region_memory_end_pfn(reg));
 167                 if (tstart >= tend)
 168                         continue;
 169                 ret = (*func)(tstart, tend - tstart, arg);
 170                 if (ret)
 171                         break;
 172         }
 173         return ret;
 174 }
 175 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);
 176
 177 /*
 178  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
 179  * have available.  If we are using highmem, we only put the
 180  * lowmem into the bootmem system.
 181  */
 182 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 183 void __init do_init_bootmem(void)
 184 {
 185         unsigned long start, bootmap_pages;
 186         unsigned long total_pages;
 187         struct memblock_region *reg;
 188         int boot_mapsize;
 189
 190         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
 191         total_pages = (memblock_end_of_DRAM() - memstart_addr) >> PAGE_SHIFT;
 192 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 193         total_pages = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
 194         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 195 #endif
 196
 197         /*
 198          * Find an area to use for the bootmem bitmap.  Calculate the size of
 199          * bitmap required as (Total Memory) / PAGE_SIZE / BITS_PER_BYTE.
 200          * Add 1 additional page in case the address isn't page-aligned.
 201          */
 202         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(total_pages);
 203
 204         start = memblock_alloc(bootmap_pages << PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
 205
 206         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
 207         boot_mapsize = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), start >> PAGE_SHIFT, min_low_pfn, max_low_pfn);
 208
 209         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
 210          * memblock_regions
 211          */
 212         memblock_set_node(0, (phys_addr_t)ULLONG_MAX, 0);
 213
 214         /* Add all physical memory to the bootmem map, mark each area
 215          * present.
 216          */
 217 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 218         free_bootmem_with_active_regions(0, lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT);
 219
 220         /* reserve the sections we're already using */
 221         for_each_memblock(reserved, reg) {
 222                 unsigned long top = reg->base + reg->size - 1;
 223                 if (top < lowmem_end_addr)
 224                         reserve_bootmem(reg->base, reg->size, BOOTMEM_DEFAULT);
 225                 else if (reg->base < lowmem_end_addr) {
 226                         unsigned long trunc_size = lowmem_end_addr - reg->base;
 227                         reserve_bootmem(reg->base, trunc_size, BOOTMEM_DEFAULT);
 228                 }
 229         }
 230 #else
 231         free_bootmem_with_active_regions(0, max_pfn);
 232
 233         /* reserve the sections we're already using */
 234         for_each_memblock(reserved, reg)
 235                 reserve_bootmem(reg->base, reg->size, BOOTMEM_DEFAULT);
 236 #endif
 237         /* XXX need to clip this if using highmem? */
 238         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
 239
 240         init_bootmem_done = 1;
 241 }
 242
 243 /* mark pages that don't exist as nosave */
 244 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 245 {
 246         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
 247
 248         for_each_memblock(memory, reg) {
 249                 if (prev &&
 250                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
 251                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
 252                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 253                 prev = reg;
 254         }
 255         return 0;
 256 }
 257
 258 /*
 259  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
 260  */
 261 void __init paging_init(void)
 262 {
 263         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
 264         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
 265         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 266
 267 #ifdef CONFIG_PPC32
 268         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
 269         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
 270
 271         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
 272                 map_page(v, 0, 0); /* XXX gross */
 273 #endif
 274
 275 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 276         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
 277         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
 278
 279         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
 280         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
 281 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 282
 283         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
 284                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
 285         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
 286                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
 287         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 288 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 289         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 290         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
 291 #else
 292         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
 293 #endif
 294         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 295
 296         mark_nonram_nosave();
 297 }
 298 #endif /* ! CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
 299
 300 void __init mem_init(void)
 301 {
 302 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 303         int nid;
 304 #endif
 305         pg_data_t *pgdat;
 306         unsigned long i;
 307         struct page *page;
 308         unsigned long reservedpages = 0, codesize, initsize, datasize, bsssize;
 309
 310 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 311         swiotlb_init(0);
 312 #endif
 313
 314         num_physpages = memblock_phys_mem_size() >> PAGE_SHIFT;
 315         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
 316
 317 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 318         for_each_online_node(nid) {
 319                 if (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages != 0) {
 320                         printk("freeing bootmem node %d\n", nid);
 321                         free_all_bootmem_node(NODE_DATA(nid));
 322                 }
 323         }
 324 #else
 325         max_mapnr = max_pfn;
 326         free_all_bootmem();
 327 #endif
 328         for_each_online_pgdat(pgdat) {
 329                 for (i = 0; i < pgdat->node_spanned_pages; i++) {
 330                         if (!pfn_valid(pgdat->node_start_pfn + i))
 331                                 continue;
 332                         page = pgdat_page_nr(pgdat, i);
 333                         if (PageReserved(page))
 334                                 reservedpages++;
 335                 }
 336         }
 337
 338         codesize = (unsigned long)&_sdata - (unsigned long)&_stext;
 339         datasize = (unsigned long)&_edata - (unsigned long)&_sdata;
 340         initsize = (unsigned long)&__init_end - (unsigned long)&__init_begin;
 341         bsssize = (unsigned long)&__bss_stop - (unsigned long)&__bss_start;
 342
 343 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 344         {
 345                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
 346
 347                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 348                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
 349                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 350                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 351                         if (memblock_is_reserved(paddr))
 352                                 continue;
 353                         free_highmem_page(page);
 354                         reservedpages--;
 355                 }
 356                 printk(KERN_DEBUG "High memory: %luk\n",
 357                        totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10));
 358         }
 359 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 360
 361 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
 362         /*
 363          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
 364          * functions.... do it here for the non-smp case.
 365          */
 366         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
 367                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
 368 #endif
 369
 370         printk(KERN_INFO "Memory: %luk/%luk available (%luk kernel code, "
 371                "%luk reserved, %luk data, %luk bss, %luk init)\n",
 372                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
 373                 num_physpages << (PAGE_SHIFT-10),
 374                 codesize >> 10,
 375                 reservedpages << (PAGE_SHIFT-10),
 376                 datasize >> 10,
 377                 bsssize >> 10,
 378                 initsize >> 10);
 379
 380 #ifdef CONFIG_PPC32
 381         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
 382         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
 383 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 384         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
 385                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
 386 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 387 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 388         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
 389                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
 390 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
 391         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
 392                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
 393         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
 394                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
 395 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 396
 397         mem_init_done = 1;
 398 }
 399
 400 void free_initmem(void)
 401 {
 402         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
 403         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
 404 }
 405
 406 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 407 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 408 {
 409         free_reserved_area((void *)start, (void *)end, -1, "initrd");
 410 }
 411 #endif
 412
 413 /*
 414  * This is called when a page has been modified by the kernel.
 415  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
 416  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
 417  */
 418 void flush_dcache_page(struct page *page)
 419 {
 420         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 421                 return;
 422         /* avoid an atomic op if possible */
 423         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
 424                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 425 }
 426 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
 427
 428 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
 429 {
 430 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 431         if (PageCompound(page)) {
 432                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
 433                 return;
 434         }
 435 #endif
 436 #ifdef CONFIG_BOOKE
 437         {
 438                 void *start = kmap_atomic(page);
 439                 __flush_dcache_icache(start);
 440                 kunmap_atomic(start);
 441         }
 442 #elif defined(CONFIG_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
 443         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
 444         __flush_dcache_icache(page_address(page));
 445 #else
 446         __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
 447 #endif
 448 }
 449 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
 450
 451 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
 452 {
 453         clear_page(page);
 454
 455         /*
 456          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
 457          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
 458          * - Anton
 459          */
 460         flush_dcache_page(pg);
 461 }
 462 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
 463
 464 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
 465                     struct page *pg)
 466 {
 467         copy_page(vto, vfrom);
 468
 469         /*
 470          * We should be able to use the following optimisation, however
 471          * there are two problems.
 472          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
 473          * were not marked executable.
 474          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
 475          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
 476          * not marked executable.
 477          * - Anton
 478          */
 479 #if 0
 480         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
 481                 return;
 482 #endif
 483
 484         flush_dcache_page(pg);
 485 }
 486
 487 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
 488                              unsigned long addr, int len)
 489 {
 490         unsigned long maddr;
 491
 492         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
 493         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
 494         kunmap(page);
 495 }
 496 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
 497
 498 /*
 499  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 500  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
 501  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 502  * the updated linux PTE.
 503  *
 504  * This must always be called with the pte lock held.
 505  */
 506 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 507                       pte_t *ptep)
 508 {
 509 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 510         unsigned long access = 0, trap;
 511
 512         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
 513         if (!pte_young(*ptep) || address >= TASK_SIZE)
 514                 return;
 515
 516         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
 517          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
 518          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
 519          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
 520          *
 521          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
 522          */
 523         if (current->thread.regs == NULL)
 524                 return;
 525         trap = TRAP(current->thread.regs);
 526         if (trap == 0x400)
 527                 access |= _PAGE_EXEC;
 528         else if (trap != 0x300)
 529                 return;
 530         hash_preload(vma->vm_mm, address, access, trap);
 531 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
 532 #if (defined(CONFIG_PPC_BOOK3E_64) || defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E)) \
 533         && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
 534         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 535                 book3e_hugetlb_preload(vma, address, *ptep);
 536 #endif
 537 }
 538
 539 /*
 540  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
 541  * (eg kdump).
 542  */
 543 static int add_system_ram_resources(void)
 544 {
 545         struct memblock_region *reg;
 546
 547         for_each_memblock(memory, reg) {
 548                 struct resource *res;
 549                 unsigned long base = reg->base;
 550                 unsigned long size = reg->size;
 551
 552                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
 553                 WARN_ON(!res);
 554
 555                 if (res) {
 556                         res->name = "System RAM";
 557                         res->start = base;
 558                         res->end = base + size - 1;
 559                         res->flags = IORESOURCE_MEM;
 560                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
 561                 }
 562         }
 563
 564         return 0;
 565 }
 566 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
 567
 568 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 569 /*
 570  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
 571  * is valid. The argument is a physical page number.
 572  *
 573  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
 574  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 575  */
 576 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
 577 {
 578         if (iomem_is_exclusive(pfn << PAGE_SHIFT))
 579                 return 0;
 580         if (!page_is_ram(pfn))
 581                 return 1;
 582         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
 583                 return 1;
 584         return 0;
 585 }
 586 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */