arch/powerpc/mm/pgtable-radix.c

   1 /*
   2  * Page table handling routines for radix page table.
   3  *
   4  * Copyright 2015-2016, Aneesh Kumar K.V, IBM Corporation.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   8  * as published by the Free Software Foundation; either version
   9  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
  10  */
  11
  12 #define pr_fmt(fmt) "radix-mmu: " fmt
  13
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/sched/mm.h>
  16 #include <linux/memblock.h>
  17 #include <linux/of_fdt.h>
  18 #include <linux/mm.h>
  19 #include <linux/string_helpers.h>
  20 #include <linux/stop_machine.h>
  21
  22 #include <asm/pgtable.h>
  23 #include <asm/pgalloc.h>
  24 #include <asm/mmu_context.h>
  25 #include <asm/dma.h>
  26 #include <asm/machdep.h>
  27 #include <asm/mmu.h>
  28 #include <asm/firmware.h>
  29 #include <asm/powernv.h>
  30 #include <asm/sections.h>
  31 #include <asm/trace.h>
  32
  33 #include <trace/events/thp.h>
  34
  35 unsigned int mmu_pid_bits;
  36 unsigned int mmu_base_pid;
  37
  38 static int native_register_process_table(unsigned long base, unsigned long pg_sz,
  39                                          unsigned long table_size)
  40 {
  41         unsigned long patb0, patb1;
  42
  43         patb0 = be64_to_cpu(partition_tb[0].patb0);
  44         patb1 = base | table_size | PATB_GR;
  45
  46         mmu_partition_table_set_entry(0, patb0, patb1);
  47
  48         return 0;
  49 }
  50
  51 static __ref void *early_alloc_pgtable(unsigned long size, int nid,
  52                         unsigned long region_start, unsigned long region_end)
  53 {
  54         unsigned long pa = 0;
  55         void *pt;
  56
  57         if (region_start || region_end) /* has region hint */
  58                 pa = memblock_alloc_range(size, size, region_start, region_end,
  59                                                 MEMBLOCK_NONE);
  60         else if (nid != -1) /* has node hint */
  61                 pa = memblock_alloc_base_nid(size, size,
  62                                                 MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE,
  63                                                 nid, MEMBLOCK_NONE);
  64
  65         if (!pa)
  66                 pa = memblock_alloc_base(size, size, MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE);
  67
  68         BUG_ON(!pa);
  69
  70         pt = __va(pa);
  71         memset(pt, 0, size);
  72
  73         return pt;
  74 }
  75
  76 static int early_map_kernel_page(unsigned long ea, unsigned long pa,
  77                           pgprot_t flags,
  78                           unsigned int map_page_size,
  79                           int nid,
  80                           unsigned long region_start, unsigned long region_end)
  81 {
  82         unsigned long pfn = pa >> PAGE_SHIFT;
  83         pgd_t *pgdp;
  84         pud_t *pudp;
  85         pmd_t *pmdp;
  86         pte_t *ptep;
  87
  88         pgdp = pgd_offset_k(ea);
  89         if (pgd_none(*pgdp)) {
  90                 pudp = early_alloc_pgtable(PUD_TABLE_SIZE, nid,
  91                                                 region_start, region_end);
  92                 pgd_populate(&init_mm, pgdp, pudp);
  93         }
  94         pudp = pud_offset(pgdp, ea);
  95         if (map_page_size == PUD_SIZE) {
  96                 ptep = (pte_t *)pudp;
  97                 goto set_the_pte;
  98         }
  99         if (pud_none(*pudp)) {
 100                 pmdp = early_alloc_pgtable(PMD_TABLE_SIZE, nid,
 101                                                 region_start, region_end);
 102                 pud_populate(&init_mm, pudp, pmdp);
 103         }
 104         pmdp = pmd_offset(pudp, ea);
 105         if (map_page_size == PMD_SIZE) {
 106                 ptep = pmdp_ptep(pmdp);
 107                 goto set_the_pte;
 108         }
 109         if (!pmd_present(*pmdp)) {
 110                 ptep = early_alloc_pgtable(PAGE_SIZE, nid,
 111                                                 region_start, region_end);
 112                 pmd_populate_kernel(&init_mm, pmdp, ptep);
 113         }
 114         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, ea);
 115
 116 set_the_pte:
 117         set_pte_at(&init_mm, ea, ptep, pfn_pte(pfn, flags));
 118         smp_wmb();
 119         return 0;
 120 }
 121
 122 /*
 123  * nid, region_start, and region_end are hints to try to place the page
 124  * table memory in the same node or region.
 125  */
 126 static int __map_kernel_page(unsigned long ea, unsigned long pa,
 127                           pgprot_t flags,
 128                           unsigned int map_page_size,
 129                           int nid,
 130                           unsigned long region_start, unsigned long region_end)
 131 {
 132         unsigned long pfn = pa >> PAGE_SHIFT;
 133         pgd_t *pgdp;
 134         pud_t *pudp;
 135         pmd_t *pmdp;
 136         pte_t *ptep;
 137         /*
 138          * Make sure task size is correct as per the max adddr
 139          */
 140         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE_USER64 > RADIX_PGTABLE_RANGE);
 141
 142         if (unlikely(!slab_is_available()))
 143                 return early_map_kernel_page(ea, pa, flags, map_page_size,
 144                                                 nid, region_start, region_end);
 145
 146         /*
 147          * Should make page table allocation functions be able to take a
 148          * node, so we can place kernel page tables on the right nodes after
 149          * boot.
 150          */
 151         pgdp = pgd_offset_k(ea);
 152         pudp = pud_alloc(&init_mm, pgdp, ea);
 153         if (!pudp)
 154                 return -ENOMEM;
 155         if (map_page_size == PUD_SIZE) {
 156                 ptep = (pte_t *)pudp;
 157                 goto set_the_pte;
 158         }
 159         pmdp = pmd_alloc(&init_mm, pudp, ea);
 160         if (!pmdp)
 161                 return -ENOMEM;
 162         if (map_page_size == PMD_SIZE) {
 163                 ptep = pmdp_ptep(pmdp);
 164                 goto set_the_pte;
 165         }
 166         ptep = pte_alloc_kernel(pmdp, ea);
 167         if (!ptep)
 168                 return -ENOMEM;
 169
 170 set_the_pte:
 171         set_pte_at(&init_mm, ea, ptep, pfn_pte(pfn, flags));
 172         smp_wmb();
 173         return 0;
 174 }
 175
 176 int radix__map_kernel_page(unsigned long ea, unsigned long pa,
 177                           pgprot_t flags,
 178                           unsigned int map_page_size)
 179 {
 180         return __map_kernel_page(ea, pa, flags, map_page_size, -1, 0, 0);
 181 }
 182
 183 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 184 void radix__change_memory_range(unsigned long start, unsigned long end,
 185                                 unsigned long clear)
 186 {
 187         unsigned long idx;
 188         pgd_t *pgdp;
 189         pud_t *pudp;
 190         pmd_t *pmdp;
 191         pte_t *ptep;
 192
 193         start = ALIGN_DOWN(start, PAGE_SIZE);
 194         end = PAGE_ALIGN(end); // aligns up
 195
 196         pr_debug("Changing flags on range %lx-%lx removing 0x%lx\n",
 197                  start, end, clear);
 198
 199         for (idx = start; idx < end; idx += PAGE_SIZE) {
 200                 pgdp = pgd_offset_k(idx);
 201                 pudp = pud_alloc(&init_mm, pgdp, idx);
 202                 if (!pudp)
 203                         continue;
 204                 if (pud_huge(*pudp)) {
 205                         ptep = (pte_t *)pudp;
 206                         goto update_the_pte;
 207                 }
 208                 pmdp = pmd_alloc(&init_mm, pudp, idx);
 209                 if (!pmdp)
 210                         continue;
 211                 if (pmd_huge(*pmdp)) {
 212                         ptep = pmdp_ptep(pmdp);
 213                         goto update_the_pte;
 214                 }
 215                 ptep = pte_alloc_kernel(pmdp, idx);
 216                 if (!ptep)
 217                         continue;
 218 update_the_pte:
 219                 radix__pte_update(&init_mm, idx, ptep, clear, 0, 0);
 220         }
 221
 222         radix__flush_tlb_kernel_range(start, end);
 223 }
 224
 225 void radix__mark_rodata_ro(void)
 226 {
 227         unsigned long start, end;
 228
 229         /*
 230          * mark_rodata_ro() will mark itself as !writable at some point.
 231          * Due to DD1 workaround in radix__pte_update(), we'll end up with
 232          * an invalid pte and the system will crash quite severly.
 233          */
 234         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_POWER9_DD1)) {
 235                 pr_warn("Warning: Unable to mark rodata read only on P9 DD1\n");
 236                 return;
 237         }
 238
 239         start = (unsigned long)_stext;
 240         end = (unsigned long)__init_begin;
 241
 242         radix__change_memory_range(start, end, _PAGE_WRITE);
 243 }
 244
 245 void radix__mark_initmem_nx(void)
 246 {
 247         unsigned long start = (unsigned long)__init_begin;
 248         unsigned long end = (unsigned long)__init_end;
 249
 250         radix__change_memory_range(start, end, _PAGE_EXEC);
 251 }
 252 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
 253
 254 static inline void __meminit print_mapping(unsigned long start,
 255                                            unsigned long end,
 256                                            unsigned long size)
 257 {
 258         char buf[10];
 259
 260         if (end <= start)
 261                 return;
 262
 263         string_get_size(size, 1, STRING_UNITS_2, buf, sizeof(buf));
 264
 265         pr_info("Mapped 0x%016lx-0x%016lx with %s pages\n", start, end, buf);
 266 }
 267
 268 static int __meminit create_physical_mapping(unsigned long start,
 269                                              unsigned long end,
 270                                              int nid)
 271 {
 272         unsigned long vaddr, addr, mapping_size = 0;
 273         pgprot_t prot;
 274         unsigned long max_mapping_size;
 275 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 276         int split_text_mapping = 1;
 277 #else
 278         int split_text_mapping = 0;
 279 #endif
 280
 281         start = _ALIGN_UP(start, PAGE_SIZE);
 282         for (addr = start; addr < end; addr += mapping_size) {
 283                 unsigned long gap, previous_size;
 284                 int rc;
 285
 286                 gap = end - addr;
 287                 previous_size = mapping_size;
 288                 max_mapping_size = PUD_SIZE;
 289
 290 retry:
 291                 if (IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE) && gap >= PUD_SIZE &&
 292                     mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1G].shift &&
 293                     PUD_SIZE <= max_mapping_size)
 294                         mapping_size = PUD_SIZE;
 295                 else if (IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE) && gap >= PMD_SIZE &&
 296                          mmu_psize_defs[MMU_PAGE_2M].shift)
 297                         mapping_size = PMD_SIZE;
 298                 else
 299                         mapping_size = PAGE_SIZE;
 300
 301                 if (split_text_mapping && (mapping_size == PUD_SIZE) &&
 302                         (addr <= __pa_symbol(__init_begin)) &&
 303                         (addr + mapping_size) >= __pa_symbol(_stext)) {
 304                         max_mapping_size = PMD_SIZE;
 305                         goto retry;
 306                 }
 307
 308                 if (split_text_mapping && (mapping_size == PMD_SIZE) &&
 309                     (addr <= __pa_symbol(__init_begin)) &&
 310                     (addr + mapping_size) >= __pa_symbol(_stext))
 311                         mapping_size = PAGE_SIZE;
 312
 313                 if (mapping_size != previous_size) {
 314                         print_mapping(start, addr, previous_size);
 315                         start = addr;
 316                 }
 317
 318                 vaddr = (unsigned long)__va(addr);
 319
 320                 if (overlaps_kernel_text(vaddr, vaddr + mapping_size) ||
 321                     overlaps_interrupt_vector_text(vaddr, vaddr + mapping_size))
 322                         prot = PAGE_KERNEL_X;
 323                 else
 324                         prot = PAGE_KERNEL;
 325
 326                 rc = __map_kernel_page(vaddr, addr, prot, mapping_size, nid, start, end);
 327                 if (rc)
 328                         return rc;
 329         }
 330
 331         print_mapping(start, addr, mapping_size);
 332         return 0;
 333 }
 334
 335 void __init radix_init_pgtable(void)
 336 {
 337         unsigned long rts_field;
 338         struct memblock_region *reg;
 339
 340         /* We don't support slb for radix */
 341         mmu_slb_size = 0;
 342         /*
 343          * Create the linear mapping, using standard page size for now
 344          */
 345         for_each_memblock(memory, reg) {
 346                 /*
 347                  * The memblock allocator  is up at this point, so the
 348                  * page tables will be allocated within the range. No
 349                  * need or a node (which we don't have yet).
 350                  */
 351                 WARN_ON(create_physical_mapping(reg->base,
 352                                                 reg->base + reg->size,
 353                                                 -1));
 354         }
 355
 356         /* Find out how many PID bits are supported */
 357         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE)) {
 358                 if (!mmu_pid_bits)
 359                         mmu_pid_bits = 20;
 360 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_HV_POSSIBLE
 361                 /*
 362                  * When KVM is possible, we only use the top half of the
 363                  * PID space to avoid collisions between host and guest PIDs
 364                  * which can cause problems due to prefetch when exiting the
 365                  * guest with AIL=3
 366                  */
 367                 mmu_base_pid = 1 << (mmu_pid_bits - 1);
 368 #else
 369                 mmu_base_pid = 1;
 370 #endif
 371         } else {
 372                 /* The guest uses the bottom half of the PID space */
 373                 if (!mmu_pid_bits)
 374                         mmu_pid_bits = 19;
 375                 mmu_base_pid = 1;
 376         }
 377
 378         /*
 379          * Allocate Partition table and process table for the
 380          * host.
 381          */
 382         BUG_ON(PRTB_SIZE_SHIFT > 36);
 383         process_tb = early_alloc_pgtable(1UL << PRTB_SIZE_SHIFT, -1, 0, 0);
 384         /*
 385          * Fill in the process table.
 386          */
 387         rts_field = radix__get_tree_size();
 388         process_tb->prtb0 = cpu_to_be64(rts_field | __pa(init_mm.pgd) | RADIX_PGD_INDEX_SIZE);
 389         /*
 390          * Fill in the partition table. We are suppose to use effective address
 391          * of process table here. But our linear mapping also enable us to use
 392          * physical address here.
 393          */
 394         register_process_table(__pa(process_tb), 0, PRTB_SIZE_SHIFT - 12);
 395         pr_info("Process table %p and radix root for kernel: %p\n", process_tb, init_mm.pgd);
 396         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 397         asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,1,1) : :
 398                      "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (0));
 399         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 400         trace_tlbie(0, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, 0, 2, 1, 1);
 401
 402         /*
 403          * The init_mm context is given the first available (non-zero) PID,
 404          * which is the "guard PID" and contains no page table. PIDR should
 405          * never be set to zero because that duplicates the kernel address
 406          * space at the 0x0... offset (quadrant 0)!
 407          *
 408          * An arbitrary PID that may later be allocated by the PID allocator
 409          * for userspace processes must not be used either, because that
 410          * would cause stale user mappings for that PID on CPUs outside of
 411          * the TLB invalidation scheme (because it won't be in mm_cpumask).
 412          *
 413          * So permanently carve out one PID for the purpose of a guard PID.
 414          */
 415         init_mm.context.id = mmu_base_pid;
 416         mmu_base_pid++;
 417 }
 418
 419 static void __init radix_init_partition_table(void)
 420 {
 421         unsigned long rts_field, dw0;
 422
 423         mmu_partition_table_init();
 424         rts_field = radix__get_tree_size();
 425         dw0 = rts_field | __pa(init_mm.pgd) | RADIX_PGD_INDEX_SIZE | PATB_HR;
 426         mmu_partition_table_set_entry(0, dw0, 0);
 427
 428         pr_info("Initializing Radix MMU\n");
 429         pr_info("Partition table %p\n", partition_tb);
 430 }
 431
 432 void __init radix_init_native(void)
 433 {
 434         register_process_table = native_register_process_table;
 435 }
 436
 437 static int __init get_idx_from_shift(unsigned int shift)
 438 {
 439         int idx = -1;
 440
 441         switch (shift) {
 442         case 0xc:
 443                 idx = MMU_PAGE_4K;
 444                 break;
 445         case 0x10:
 446                 idx = MMU_PAGE_64K;
 447                 break;
 448         case 0x15:
 449                 idx = MMU_PAGE_2M;
 450                 break;
 451         case 0x1e:
 452                 idx = MMU_PAGE_1G;
 453                 break;
 454         }
 455         return idx;
 456 }
 457
 458 static int __init radix_dt_scan_page_sizes(unsigned long node,
 459                                            const char *uname, int depth,
 460                                            void *data)
 461 {
 462         int size = 0;
 463         int shift, idx;
 464         unsigned int ap;
 465         const __be32 *prop;
 466         const char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
 467
 468         /* We are scanning "cpu" nodes only */
 469         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
 470                 return 0;
 471
 472         /* Find MMU PID size */
 473         prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,mmu-pid-bits", &size);
 474         if (prop && size == 4)
 475                 mmu_pid_bits = be32_to_cpup(prop);
 476
 477         /* Grab page size encodings */
 478         prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,processor-radix-AP-encodings", &size);
 479         if (!prop)
 480                 return 0;
 481
 482         pr_info("Page sizes from device-tree:\n");
 483         for (; size >= 4; size -= 4, ++prop) {
 484
 485                 struct mmu_psize_def *def;
 486
 487                 /* top 3 bit is AP encoding */
 488                 shift = be32_to_cpu(prop[0]) & ~(0xe << 28);
 489                 ap = be32_to_cpu(prop[0]) >> 29;
 490                 pr_info("Page size shift = %d AP=0x%x\n", shift, ap);
 491
 492                 idx = get_idx_from_shift(shift);
 493                 if (idx < 0)
 494                         continue;
 495
 496                 def = &mmu_psize_defs[idx];
 497                 def->shift = shift;
 498                 def->ap  = ap;
 499         }
 500
 501         /* needed ? */
 502         cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_NO_SLBIE_B;
 503         return 1;
 504 }
 505
 506 void __init radix__early_init_devtree(void)
 507 {
 508         int rc;
 509
 510         /*
 511          * Try to find the available page sizes in the device-tree
 512          */
 513         rc = of_scan_flat_dt(radix_dt_scan_page_sizes, NULL);
 514         if (rc != 0)  /* Found */
 515                 goto found;
 516         /*
 517          * let's assume we have page 4k and 64k support
 518          */
 519         mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4K].shift = 12;
 520         mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4K].ap = 0x0;
 521
 522         mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift = 16;
 523         mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].ap = 0x5;
 524 found:
 525 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 526         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_2M].shift) {
 527                 /*
 528                  * map vmemmap using 2M if available
 529                  */
 530                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_2M;
 531         }
 532 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 533         return;
 534 }
 535
 536 static void update_hid_for_radix(void)
 537 {
 538         unsigned long hid0;
 539         unsigned long rb = 3UL << PPC_BITLSHIFT(53); /* IS = 3 */
 540
 541         asm volatile("ptesync": : :"memory");
 542         /* prs = 0, ric = 2, rs = 0, r = 1 is = 3 */
 543         asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0, %4, %3, %2, %1)
 544                      : : "r"(rb), "i"(1), "i"(0), "i"(2), "r"(0) : "memory");
 545         /* prs = 1, ric = 2, rs = 0, r = 1 is = 3 */
 546         asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0, %4, %3, %2, %1)
 547                      : : "r"(rb), "i"(1), "i"(1), "i"(2), "r"(0) : "memory");
 548         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync; isync; slbia": : :"memory");
 549         trace_tlbie(0, 0, rb, 0, 2, 0, 1);
 550         trace_tlbie(0, 0, rb, 0, 2, 1, 1);
 551
 552         /*
 553          * now switch the HID
 554          */
 555         hid0  = mfspr(SPRN_HID0);
 556         hid0 |= HID0_POWER9_RADIX;
 557         mtspr(SPRN_HID0, hid0);
 558         asm volatile("isync": : :"memory");
 559
 560         /* Wait for it to happen */
 561         while (!(mfspr(SPRN_HID0) & HID0_POWER9_RADIX))
 562                 cpu_relax();
 563 }
 564
 565 static void radix_init_amor(void)
 566 {
 567         /*
 568         * In HV mode, we init AMOR (Authority Mask Override Register) so that
 569         * the hypervisor and guest can setup IAMR (Instruction Authority Mask
 570         * Register), enable key 0 and set it to 1.
 571         *
 572         * AMOR = 0b1100 .... 0000 (Mask for key 0 is 11)
 573         */
 574         mtspr(SPRN_AMOR, (3ul << 62));
 575 }
 576
 577 static void radix_init_iamr(void)
 578 {
 579         unsigned long iamr;
 580
 581         /*
 582          * The IAMR should set to 0 on DD1.
 583          */
 584         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_POWER9_DD1))
 585                 iamr = 0;
 586         else
 587                 iamr = (1ul << 62);
 588
 589         /*
 590          * Radix always uses key0 of the IAMR to determine if an access is
 591          * allowed. We set bit 0 (IBM bit 1) of key0, to prevent instruction
 592          * fetch.
 593          */
 594         mtspr(SPRN_IAMR, iamr);
 595 }
 596
 597 void __init radix__early_init_mmu(void)
 598 {
 599         unsigned long lpcr;
 600
 601 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 602         /* PAGE_SIZE mappings */
 603         mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_64K;
 604 #else
 605         mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_4K;
 606 #endif
 607
 608 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 609         /* vmemmap mapping */
 610         mmu_vmemmap_psize = mmu_virtual_psize;
 611 #endif
 612         /*
 613          * initialize page table size
 614          */
 615         __pte_index_size = RADIX_PTE_INDEX_SIZE;
 616         __pmd_index_size = RADIX_PMD_INDEX_SIZE;
 617         __pud_index_size = RADIX_PUD_INDEX_SIZE;
 618         __pgd_index_size = RADIX_PGD_INDEX_SIZE;
 619         __pud_cache_index = RADIX_PUD_INDEX_SIZE;
 620         __pmd_cache_index = RADIX_PMD_INDEX_SIZE;
 621         __pte_table_size = RADIX_PTE_TABLE_SIZE;
 622         __pmd_table_size = RADIX_PMD_TABLE_SIZE;
 623         __pud_table_size = RADIX_PUD_TABLE_SIZE;
 624         __pgd_table_size = RADIX_PGD_TABLE_SIZE;
 625
 626         __pmd_val_bits = RADIX_PMD_VAL_BITS;
 627         __pud_val_bits = RADIX_PUD_VAL_BITS;
 628         __pgd_val_bits = RADIX_PGD_VAL_BITS;
 629
 630         __kernel_virt_start = RADIX_KERN_VIRT_START;
 631         __kernel_virt_size = RADIX_KERN_VIRT_SIZE;
 632         __vmalloc_start = RADIX_VMALLOC_START;
 633         __vmalloc_end = RADIX_VMALLOC_END;
 634         __kernel_io_start = RADIX_KERN_IO_START;
 635         vmemmap = (struct page *)RADIX_VMEMMAP_BASE;
 636         ioremap_bot = IOREMAP_BASE;
 637
 638 #ifdef CONFIG_PCI
 639         pci_io_base = ISA_IO_BASE;
 640 #endif
 641         __pte_frag_nr = RADIX_PTE_FRAG_NR;
 642         __pte_frag_size_shift = RADIX_PTE_FRAG_SIZE_SHIFT;
 643         __pmd_frag_nr = RADIX_PMD_FRAG_NR;
 644         __pmd_frag_size_shift = RADIX_PMD_FRAG_SIZE_SHIFT;
 645
 646         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
 647                 radix_init_native();
 648                 if (cpu_has_feature(CPU_FTR_POWER9_DD1))
 649                         update_hid_for_radix();
 650                 lpcr = mfspr(SPRN_LPCR);
 651                 mtspr(SPRN_LPCR, lpcr | LPCR_UPRT | LPCR_HR);
 652                 radix_init_partition_table();
 653                 radix_init_amor();
 654         } else {
 655                 radix_init_pseries();
 656         }
 657
 658         memblock_set_current_limit(MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE);
 659
 660         radix_init_iamr();
 661         radix_init_pgtable();
 662         /* Switch to the guard PID before turning on MMU */
 663         radix__switch_mmu_context(NULL, &init_mm);
 664         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 665                 tlbiel_all();
 666 }
 667
 668 void radix__early_init_mmu_secondary(void)
 669 {
 670         unsigned long lpcr;
 671         /*
 672          * update partition table control register and UPRT
 673          */
 674         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
 675
 676                 if (cpu_has_feature(CPU_FTR_POWER9_DD1))
 677                         update_hid_for_radix();
 678
 679                 lpcr = mfspr(SPRN_LPCR);
 680                 mtspr(SPRN_LPCR, lpcr | LPCR_UPRT | LPCR_HR);
 681
 682                 mtspr(SPRN_PTCR,
 683                       __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12));
 684                 radix_init_amor();
 685         }
 686         radix_init_iamr();
 687
 688         radix__switch_mmu_context(NULL, &init_mm);
 689         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 690                 tlbiel_all();
 691 }
 692
 693 void radix__mmu_cleanup_all(void)
 694 {
 695         unsigned long lpcr;
 696
 697         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
 698                 lpcr = mfspr(SPRN_LPCR);
 699                 mtspr(SPRN_LPCR, lpcr & ~LPCR_UPRT);
 700                 mtspr(SPRN_PTCR, 0);
 701                 powernv_set_nmmu_ptcr(0);
 702                 radix__flush_tlb_all();
 703         }
 704 }
 705
 706 void radix__setup_initial_memory_limit(phys_addr_t first_memblock_base,
 707                                 phys_addr_t first_memblock_size)
 708 {
 709         /* We don't currently support the first MEMBLOCK not mapping 0
 710          * physical on those processors
 711          */
 712         BUG_ON(first_memblock_base != 0);
 713
 714         /*
 715          * Radix mode is not limited by RMA / VRMA addressing.
 716          */
 717         ppc64_rma_size = ULONG_MAX;
 718 }
 719
 720 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 721 static void free_pte_table(pte_t *pte_start, pmd_t *pmd)
 722 {
 723         pte_t *pte;
 724         int i;
 725
 726         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
 727                 pte = pte_start + i;
 728                 if (!pte_none(*pte))
 729                         return;
 730         }
 731
 732         pte_free_kernel(&init_mm, pte_start);
 733         pmd_clear(pmd);
 734 }
 735
 736 static void free_pmd_table(pmd_t *pmd_start, pud_t *pud)
 737 {
 738         pmd_t *pmd;
 739         int i;
 740
 741         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
 742                 pmd = pmd_start + i;
 743                 if (!pmd_none(*pmd))
 744                         return;
 745         }
 746
 747         pmd_free(&init_mm, pmd_start);
 748         pud_clear(pud);
 749 }
 750
 751 struct change_mapping_params {
 752         pte_t *pte;
 753         unsigned long start;
 754         unsigned long end;
 755         unsigned long aligned_start;
 756         unsigned long aligned_end;
 757 };
 758
 759 static int __meminit stop_machine_change_mapping(void *data)
 760 {
 761         struct change_mapping_params *params =
 762                         (struct change_mapping_params *)data;
 763
 764         if (!data)
 765                 return -1;
 766
 767         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
 768         pte_clear(&init_mm, params->aligned_start, params->pte);
 769         create_physical_mapping(params->aligned_start, params->start, -1);
 770         create_physical_mapping(params->end, params->aligned_end, -1);
 771         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
 772         return 0;
 773 }
 774
 775 static void remove_pte_table(pte_t *pte_start, unsigned long addr,
 776                              unsigned long end)
 777 {
 778         unsigned long next;
 779         pte_t *pte;
 780
 781         pte = pte_start + pte_index(addr);
 782         for (; addr < end; addr = next, pte++) {
 783                 next = (addr + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
 784                 if (next > end)
 785                         next = end;
 786
 787                 if (!pte_present(*pte))
 788                         continue;
 789
 790                 if (!PAGE_ALIGNED(addr) || !PAGE_ALIGNED(next)) {
 791                         /*
 792                          * The vmemmap_free() and remove_section_mapping()
 793                          * codepaths call us with aligned addresses.
 794                          */
 795                         WARN_ONCE(1, "%s: unaligned range\n", __func__);
 796                         continue;
 797                 }
 798
 799                 pte_clear(&init_mm, addr, pte);
 800         }
 801 }
 802
 803 /*
 804  * clear the pte and potentially split the mapping helper
 805  */
 806 static void __meminit split_kernel_mapping(unsigned long addr, unsigned long end,
 807                                 unsigned long size, pte_t *pte)
 808 {
 809         unsigned long mask = ~(size - 1);
 810         unsigned long aligned_start = addr & mask;
 811         unsigned long aligned_end = addr + size;
 812         struct change_mapping_params params;
 813         bool split_region = false;
 814
 815         if ((end - addr) < size) {
 816                 /*
 817                  * We're going to clear the PTE, but not flushed
 818                  * the mapping, time to remap and flush. The
 819                  * effects if visible outside the processor or
 820                  * if we are running in code close to the
 821                  * mapping we cleared, we are in trouble.
 822                  */
 823                 if (overlaps_kernel_text(aligned_start, addr) ||
 824                         overlaps_kernel_text(end, aligned_end)) {
 825                         /*
 826                          * Hack, just return, don't pte_clear
 827                          */
 828                         WARN_ONCE(1, "Linear mapping %lx->%lx overlaps kernel "
 829                                   "text, not splitting\n", addr, end);
 830                         return;
 831                 }
 832                 split_region = true;
 833         }
 834
 835         if (split_region) {
 836                 params.pte = pte;
 837                 params.start = addr;
 838                 params.end = end;
 839                 params.aligned_start = addr & ~(size - 1);
 840                 params.aligned_end = min_t(unsigned long, aligned_end,
 841                                 (unsigned long)__va(memblock_end_of_DRAM()));
 842                 stop_machine(stop_machine_change_mapping, &params, NULL);
 843                 return;
 844         }
 845
 846         pte_clear(&init_mm, addr, pte);
 847 }
 848
 849 static void remove_pmd_table(pmd_t *pmd_start, unsigned long addr,
 850                              unsigned long end)
 851 {
 852         unsigned long next;
 853         pte_t *pte_base;
 854         pmd_t *pmd;
 855
 856         pmd = pmd_start + pmd_index(addr);
 857         for (; addr < end; addr = next, pmd++) {
 858                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 859
 860                 if (!pmd_present(*pmd))
 861                         continue;
 862
 863                 if (pmd_huge(*pmd)) {
 864                         split_kernel_mapping(addr, end, PMD_SIZE, (pte_t *)pmd);
 865                         continue;
 866                 }
 867
 868                 pte_base = (pte_t *)pmd_page_vaddr(*pmd);
 869                 remove_pte_table(pte_base, addr, next);
 870                 free_pte_table(pte_base, pmd);
 871         }
 872 }
 873
 874 static void remove_pud_table(pud_t *pud_start, unsigned long addr,
 875                              unsigned long end)
 876 {
 877         unsigned long next;
 878         pmd_t *pmd_base;
 879         pud_t *pud;
 880
 881         pud = pud_start + pud_index(addr);
 882         for (; addr < end; addr = next, pud++) {
 883                 next = pud_addr_end(addr, end);
 884
 885                 if (!pud_present(*pud))
 886                         continue;
 887
 888                 if (pud_huge(*pud)) {
 889                         split_kernel_mapping(addr, end, PUD_SIZE, (pte_t *)pud);
 890                         continue;
 891                 }
 892
 893                 pmd_base = (pmd_t *)pud_page_vaddr(*pud);
 894                 remove_pmd_table(pmd_base, addr, next);
 895                 free_pmd_table(pmd_base, pud);
 896         }
 897 }
 898
 899 static void __meminit remove_pagetable(unsigned long start, unsigned long end)
 900 {
 901         unsigned long addr, next;
 902         pud_t *pud_base;
 903         pgd_t *pgd;
 904
 905         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
 906
 907         for (addr = start; addr < end; addr = next) {
 908                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 909
 910                 pgd = pgd_offset_k(addr);
 911                 if (!pgd_present(*pgd))
 912                         continue;
 913
 914                 if (pgd_huge(*pgd)) {
 915                         split_kernel_mapping(addr, end, PGDIR_SIZE, (pte_t *)pgd);
 916                         continue;
 917                 }
 918
 919                 pud_base = (pud_t *)pgd_page_vaddr(*pgd);
 920                 remove_pud_table(pud_base, addr, next);
 921         }
 922
 923         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
 924         radix__flush_tlb_kernel_range(start, end);
 925 }
 926
 927 int __meminit radix__create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end, int nid)
 928 {
 929         return create_physical_mapping(start, end, nid);
 930 }
 931
 932 int __meminit radix__remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 933 {
 934         remove_pagetable(start, end);
 935         return 0;
 936 }
 937 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 938
 939 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 940 static int __map_kernel_page_nid(unsigned long ea, unsigned long pa,
 941                                  pgprot_t flags, unsigned int map_page_size,
 942                                  int nid)
 943 {
 944         return __map_kernel_page(ea, pa, flags, map_page_size, nid, 0, 0);
 945 }
 946
 947 int __meminit radix__vmemmap_create_mapping(unsigned long start,
 948                                       unsigned long page_size,
 949                                       unsigned long phys)
 950 {
 951         /* Create a PTE encoding */
 952         unsigned long flags = _PAGE_PRESENT | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_KERNEL_RW;
 953         int nid = early_pfn_to_nid(phys >> PAGE_SHIFT);
 954         int ret;
 955
 956         ret = __map_kernel_page_nid(start, phys, __pgprot(flags), page_size, nid);
 957         BUG_ON(ret);
 958
 959         return 0;
 960 }
 961
 962 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 963 void __meminit radix__vmemmap_remove_mapping(unsigned long start, unsigned long page_size)
 964 {
 965         remove_pagetable(start, start + page_size);
 966 }
 967 #endif
 968 #endif
 969
 970 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 971
 972 unsigned long radix__pmd_hugepage_update(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 973                                   pmd_t *pmdp, unsigned long clr,
 974                                   unsigned long set)
 975 {
 976         unsigned long old;
 977
 978 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 979         WARN_ON(!radix__pmd_trans_huge(*pmdp) && !pmd_devmap(*pmdp));
 980         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
 981 #endif
 982
 983         old = radix__pte_update(mm, addr, (pte_t *)pmdp, clr, set, 1);
 984         trace_hugepage_update(addr, old, clr, set);
 985
 986         return old;
 987 }
 988
 989 pmd_t radix__pmdp_collapse_flush(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 990                         pmd_t *pmdp)
 991
 992 {
 993         pmd_t pmd;
 994
 995         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
 996         VM_BUG_ON(radix__pmd_trans_huge(*pmdp));
 997         VM_BUG_ON(pmd_devmap(*pmdp));
 998         /*
 999          * khugepaged calls this for normal pmd
1000          */
1001         pmd = *pmdp;
1002         pmd_clear(pmdp);
1003
1004         /*FIXME!!  Verify whether we need this kick below */
1005         serialize_against_pte_lookup(vma->vm_mm);
1006
1007         radix__flush_tlb_collapsed_pmd(vma->vm_mm, address);
1008
1009         return pmd;
1010 }
1011
1012 /*
1013  * For us pgtable_t is pte_t *. Inorder to save the deposisted
1014  * page table, we consider the allocated page table as a list
1015  * head. On withdraw we need to make sure we zero out the used
1016  * list_head memory area.
1017  */
1018 void radix__pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
1019                                  pgtable_t pgtable)
1020 {
1021         struct list_head *lh = (struct list_head *) pgtable;
1022
1023         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
1024
1025         /* FIFO */
1026         if (!pmd_huge_pte(mm, pmdp))
1027                 INIT_LIST_HEAD(lh);
1028         else
1029                 list_add(lh, (struct list_head *) pmd_huge_pte(mm, pmdp));
1030         pmd_huge_pte(mm, pmdp) = pgtable;
1031 }
1032
1033 pgtable_t radix__pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
1034 {
1035         pte_t *ptep;
1036         pgtable_t pgtable;
1037         struct list_head *lh;
1038
1039         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
1040
1041         /* FIFO */
1042         pgtable = pmd_huge_pte(mm, pmdp);
1043         lh = (struct list_head *) pgtable;
1044         if (list_empty(lh))
1045                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = NULL;
1046         else {
1047                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = (pgtable_t) lh->next;
1048                 list_del(lh);
1049         }
1050         ptep = (pte_t *) pgtable;
1051         *ptep = __pte(0);
1052         ptep++;
1053         *ptep = __pte(0);
1054         return pgtable;
1055 }
1056
1057
1058 pmd_t radix__pmdp_huge_get_and_clear(struct mm_struct *mm,
1059                                unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
1060 {
1061         pmd_t old_pmd;
1062         unsigned long old;
1063
1064         old = radix__pmd_hugepage_update(mm, addr, pmdp, ~0UL, 0);
1065         old_pmd = __pmd(old);
1066         /*
1067          * Serialize against find_current_mm_pte which does lock-less
1068          * lookup in page tables with local interrupts disabled. For huge pages
1069          * it casts pmd_t to pte_t. Since format of pte_t is different from
1070          * pmd_t we want to prevent transit from pmd pointing to page table
1071          * to pmd pointing to huge page (and back) while interrupts are disabled.
1072          * We clear pmd to possibly replace it with page table pointer in
1073          * different code paths. So make sure we wait for the parallel
1074          * find_current_mm_pte to finish.
1075          */
1076         serialize_against_pte_lookup(mm);
1077         return old_pmd;
1078 }
1079
1080 int radix__has_transparent_hugepage(void)
1081 {
1082         /* For radix 2M at PMD level means thp */
1083         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_2M].shift == PMD_SHIFT)
1084                 return 1;
1085         return 0;
1086 }
1087 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */