arch/powerpc/mm/pgtable-book3s64.c

   1 /*
   2  * Copyright 2015-2016, Aneesh Kumar K.V, IBM Corporation.
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   6  * as published by the Free Software Foundation; either version
   7  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
   8  */
   9
  10 #include <linux/sched.h>
  11 #include <linux/mm_types.h>
  12 #include <linux/memblock.h>
  13 #include <misc/cxl-base.h>
  14
  15 #include <asm/pgalloc.h>
  16 #include <asm/tlb.h>
  17 #include <asm/trace.h>
  18 #include <asm/powernv.h>
  19
  20 #include "mmu_decl.h"
  21 #include <trace/events/thp.h>
  22
  23 unsigned long __pmd_frag_nr;
  24 EXPORT_SYMBOL(__pmd_frag_nr);
  25 unsigned long __pmd_frag_size_shift;
  26 EXPORT_SYMBOL(__pmd_frag_size_shift);
  27
  28 int (*register_process_table)(unsigned long base, unsigned long page_size,
  29                               unsigned long tbl_size);
  30
  31 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
  32 /*
  33  * This is called when relaxing access to a hugepage. It's also called in the page
  34  * fault path when we don't hit any of the major fault cases, ie, a minor
  35  * update of _PAGE_ACCESSED, _PAGE_DIRTY, etc... The generic code will have
  36  * handled those two for us, we additionally deal with missing execute
  37  * permission here on some processors
  38  */
  39 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
  40                           pmd_t *pmdp, pmd_t entry, int dirty)
  41 {
  42         int changed;
  43 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  44         WARN_ON(!pmd_trans_huge(*pmdp) && !pmd_devmap(*pmdp));
  45         assert_spin_locked(pmd_lockptr(vma->vm_mm, pmdp));
  46 #endif
  47         changed = !pmd_same(*(pmdp), entry);
  48         if (changed) {
  49                 __ptep_set_access_flags(vma->vm_mm, pmdp_ptep(pmdp),
  50                                         pmd_pte(entry), address);
  51                 flush_pmd_tlb_range(vma, address, address + HPAGE_PMD_SIZE);
  52         }
  53         return changed;
  54 }
  55
  56 int pmdp_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
  57                               unsigned long address, pmd_t *pmdp)
  58 {
  59         return __pmdp_test_and_clear_young(vma->vm_mm, address, pmdp);
  60 }
  61 /*
  62  * set a new huge pmd. We should not be called for updating
  63  * an existing pmd entry. That should go via pmd_hugepage_update.
  64  */
  65 void set_pmd_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
  66                 pmd_t *pmdp, pmd_t pmd)
  67 {
  68 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  69         WARN_ON(pte_present(pmd_pte(*pmdp)) && !pte_protnone(pmd_pte(*pmdp)));
  70         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
  71         WARN_ON(!(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_devmap(pmd)));
  72 #endif
  73         trace_hugepage_set_pmd(addr, pmd_val(pmd));
  74         return set_pte_at(mm, addr, pmdp_ptep(pmdp), pmd_pte(pmd));
  75 }
  76
  77 static void do_nothing(void *unused)
  78 {
  79
  80 }
  81 /*
  82  * Serialize against find_current_mm_pte which does lock-less
  83  * lookup in page tables with local interrupts disabled. For huge pages
  84  * it casts pmd_t to pte_t. Since format of pte_t is different from
  85  * pmd_t we want to prevent transit from pmd pointing to page table
  86  * to pmd pointing to huge page (and back) while interrupts are disabled.
  87  * We clear pmd to possibly replace it with page table pointer in
  88  * different code paths. So make sure we wait for the parallel
  89  * find_current_mm_pte to finish.
  90  */
  91 void serialize_against_pte_lookup(struct mm_struct *mm)
  92 {
  93         smp_mb();
  94         smp_call_function_many(mm_cpumask(mm), do_nothing, NULL, 1);
  95 }
  96
  97 /*
  98  * We use this to invalidate a pmdp entry before switching from a
  99  * hugepte to regular pmd entry.
 100  */
 101 pmd_t pmdp_invalidate(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 102                      pmd_t *pmdp)
 103 {
 104         unsigned long old_pmd;
 105
 106         old_pmd = pmd_hugepage_update(vma->vm_mm, address, pmdp, _PAGE_PRESENT, 0);
 107         flush_pmd_tlb_range(vma, address, address + HPAGE_PMD_SIZE);
 108         /*
 109          * This ensures that generic code that rely on IRQ disabling
 110          * to prevent a parallel THP split work as expected.
 111          */
 112         serialize_against_pte_lookup(vma->vm_mm);
 113         return __pmd(old_pmd);
 114 }
 115
 116 static pmd_t pmd_set_protbits(pmd_t pmd, pgprot_t pgprot)
 117 {
 118         return __pmd(pmd_val(pmd) | pgprot_val(pgprot));
 119 }
 120
 121 pmd_t pfn_pmd(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
 122 {
 123         unsigned long pmdv;
 124
 125         pmdv = (pfn << PAGE_SHIFT) & PTE_RPN_MASK;
 126         return pmd_set_protbits(__pmd(pmdv), pgprot);
 127 }
 128
 129 pmd_t mk_pmd(struct page *page, pgprot_t pgprot)
 130 {
 131         return pfn_pmd(page_to_pfn(page), pgprot);
 132 }
 133
 134 pmd_t pmd_modify(pmd_t pmd, pgprot_t newprot)
 135 {
 136         unsigned long pmdv;
 137
 138         pmdv = pmd_val(pmd);
 139         pmdv &= _HPAGE_CHG_MASK;
 140         return pmd_set_protbits(__pmd(pmdv), newprot);
 141 }
 142
 143 /*
 144  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 145  * fault has been handled by updating a HUGE PMD entry in the linux page tables.
 146  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 147  * the updated linux HUGE PMD entry.
 148  */
 149 void update_mmu_cache_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 150                           pmd_t *pmd)
 151 {
 152         return;
 153 }
 154 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
 155
 156 /* For use by kexec */
 157 void mmu_cleanup_all(void)
 158 {
 159         if (radix_enabled())
 160                 radix__mmu_cleanup_all();
 161         else if (mmu_hash_ops.hpte_clear_all)
 162                 mmu_hash_ops.hpte_clear_all();
 163 }
 164
 165 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 166 int __meminit create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end, int nid)
 167 {
 168         if (radix_enabled())
 169                 return radix__create_section_mapping(start, end, nid);
 170
 171         return hash__create_section_mapping(start, end, nid);
 172 }
 173
 174 int __meminit remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 175 {
 176         if (radix_enabled())
 177                 return radix__remove_section_mapping(start, end);
 178
 179         return hash__remove_section_mapping(start, end);
 180 }
 181 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 182
 183 void __init mmu_partition_table_init(void)
 184 {
 185         unsigned long patb_size = 1UL << PATB_SIZE_SHIFT;
 186         unsigned long ptcr;
 187
 188         BUILD_BUG_ON_MSG((PATB_SIZE_SHIFT > 36), "Partition table size too large.");
 189         partition_tb = __va(memblock_alloc_base(patb_size, patb_size,
 190                                                 MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE));
 191
 192         /* Initialize the Partition Table with no entries */
 193         memset((void *)partition_tb, 0, patb_size);
 194
 195         /*
 196          * update partition table control register,
 197          * 64 K size.
 198          */
 199         ptcr = __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12);
 200         mtspr(SPRN_PTCR, ptcr);
 201         powernv_set_nmmu_ptcr(ptcr);
 202 }
 203
 204 void mmu_partition_table_set_entry(unsigned int lpid, unsigned long dw0,
 205                                    unsigned long dw1)
 206 {
 207         unsigned long old = be64_to_cpu(partition_tb[lpid].patb0);
 208
 209         partition_tb[lpid].patb0 = cpu_to_be64(dw0);
 210         partition_tb[lpid].patb1 = cpu_to_be64(dw1);
 211
 212         /*
 213          * Global flush of TLBs and partition table caches for this lpid.
 214          * The type of flush (hash or radix) depends on what the previous
 215          * use of this partition ID was, not the new use.
 216          */
 217         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 218         if (old & PATB_HR) {
 219                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,1) : :
 220                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 221                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,1,1) : :
 222                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 223                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 1);
 224         } else {
 225                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,0) : :
 226                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 227                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 0);
 228         }
 229         /* do we need fixup here ?*/
 230         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 231 }
 232 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_partition_table_set_entry);
 233
 234 static pmd_t *get_pmd_from_cache(struct mm_struct *mm)
 235 {
 236         void *pmd_frag, *ret;
 237
 238         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 239         ret = mm->context.pmd_frag;
 240         if (ret) {
 241                 pmd_frag = ret + PMD_FRAG_SIZE;
 242                 /*
 243                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 244                  */
 245                 if (((unsigned long)pmd_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 246                         pmd_frag = NULL;
 247                 mm->context.pmd_frag = pmd_frag;
 248         }
 249         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 250         return (pmd_t *)ret;
 251 }
 252
 253 static pmd_t *__alloc_for_pmdcache(struct mm_struct *mm)
 254 {
 255         void *ret = NULL;
 256         struct page *page;
 257         gfp_t gfp = GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO;
 258
 259         if (mm == &init_mm)
 260                 gfp &= ~__GFP_ACCOUNT;
 261         page = alloc_page(gfp);
 262         if (!page)
 263                 return NULL;
 264         if (!pgtable_pmd_page_ctor(page)) {
 265                 __free_pages(page, 0);
 266                 return NULL;
 267         }
 268
 269         ret = page_address(page);
 270         /*
 271          * if we support only one fragment just return the
 272          * allocated page.
 273          */
 274         if (PMD_FRAG_NR == 1)
 275                 return ret;
 276
 277         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 278         /*
 279          * If we find pgtable_page set, we return
 280          * the allocated page with single fragement
 281          * count.
 282          */
 283         if (likely(!mm->context.pmd_frag)) {
 284                 set_page_count(page, PMD_FRAG_NR);
 285                 mm->context.pmd_frag = ret + PMD_FRAG_SIZE;
 286         }
 287         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 288
 289         return (pmd_t *)ret;
 290 }
 291
 292 pmd_t *pmd_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
 293 {
 294         pmd_t *pmd;
 295
 296         pmd = get_pmd_from_cache(mm);
 297         if (pmd)
 298                 return pmd;
 299
 300         return __alloc_for_pmdcache(mm);
 301 }
 302
 303 void pmd_fragment_free(unsigned long *pmd)
 304 {
 305         struct page *page = virt_to_page(pmd);
 306
 307         if (put_page_testzero(page)) {
 308                 pgtable_pmd_page_dtor(page);
 309                 free_unref_page(page);
 310         }
 311 }
 312
 313 static pte_t *get_pte_from_cache(struct mm_struct *mm)
 314 {
 315         void *pte_frag, *ret;
 316
 317         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 318         ret = mm->context.pte_frag;
 319         if (ret) {
 320                 pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 321                 /*
 322                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 323                  */
 324                 if (((unsigned long)pte_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 325                         pte_frag = NULL;
 326                 mm->context.pte_frag = pte_frag;
 327         }
 328         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 329         return (pte_t *)ret;
 330 }
 331
 332 static pte_t *__alloc_for_ptecache(struct mm_struct *mm, int kernel)
 333 {
 334         void *ret = NULL;
 335         struct page *page;
 336
 337         if (!kernel) {
 338                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP | __GFP_ACCOUNT);
 339                 if (!page)
 340                         return NULL;
 341                 if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 342                         __free_page(page);
 343                         return NULL;
 344                 }
 345         } else {
 346                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP);
 347                 if (!page)
 348                         return NULL;
 349         }
 350
 351
 352         ret = page_address(page);
 353         /*
 354          * if we support only one fragment just return the
 355          * allocated page.
 356          */
 357         if (PTE_FRAG_NR == 1)
 358                 return ret;
 359         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 360         /*
 361          * If we find pgtable_page set, we return
 362          * the allocated page with single fragement
 363          * count.
 364          */
 365         if (likely(!mm->context.pte_frag)) {
 366                 set_page_count(page, PTE_FRAG_NR);
 367                 mm->context.pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 368         }
 369         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 370
 371         return (pte_t *)ret;
 372 }
 373
 374 pte_t *pte_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr, int kernel)
 375 {
 376         pte_t *pte;
 377
 378         pte = get_pte_from_cache(mm);
 379         if (pte)
 380                 return pte;
 381
 382         return __alloc_for_ptecache(mm, kernel);
 383 }
 384
 385 void pte_fragment_free(unsigned long *table, int kernel)
 386 {
 387         struct page *page = virt_to_page(table);
 388
 389         if (put_page_testzero(page)) {
 390                 if (!kernel)
 391                         pgtable_page_dtor(page);
 392                 free_unref_page(page);
 393         }
 394 }
 395
 396 static inline void pgtable_free(void *table, int index)
 397 {
 398         switch (index) {
 399         case PTE_INDEX:
 400                 pte_fragment_free(table, 0);
 401                 break;
 402         case PMD_INDEX:
 403                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(PMD_CACHE_INDEX), table);
 404                 break;
 405         case PUD_INDEX:
 406                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(PUD_CACHE_INDEX), table);
 407                 break;
 408                 /* We don't free pgd table via RCU callback */
 409         default:
 410                 BUG();
 411         }
 412 }
 413
 414 #ifdef CONFIG_SMP
 415 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int index)
 416 {
 417         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
 418
 419         BUG_ON(index > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 420         pgf |= index;
 421         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
 422 }
 423
 424 void __tlb_remove_table(void *_table)
 425 {
 426         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 427         unsigned int index = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
 428
 429         return pgtable_free(table, index);
 430 }
 431 #else
 432 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int index)
 433 {
 434
 435         return pgtable_free(table, index);
 436 }
 437 #endif