arch/powerpc/mm/pgtable_64.c

   1 /*
   2  *  This file contains ioremap and related functions for 64-bit machines.
   3  *
   4  *  Derived from arch/ppc64/mm/init.c
   5  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   6  *
   7  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@samba.org)
   8  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   9  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  10  *
  11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  13  *
  14  *  Dave Engebretsen <engebret@us.ibm.com>
  15  *      Rework for PPC64 port.
  16  *
  17  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  18  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  19  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  20  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  21  *
  22  */
  23
  24 #include <linux/signal.h>
  25 #include <linux/sched.h>
  26 #include <linux/kernel.h>
  27 #include <linux/errno.h>
  28 #include <linux/string.h>
  29 #include <linux/export.h>
  30 #include <linux/types.h>
  31 #include <linux/mman.h>
  32 #include <linux/mm.h>
  33 #include <linux/swap.h>
  34 #include <linux/stddef.h>
  35 #include <linux/vmalloc.h>
  36 #include <linux/slab.h>
  37 #include <linux/hugetlb.h>
  38
  39 #include <asm/pgalloc.h>
  40 #include <asm/page.h>
  41 #include <asm/prom.h>
  42 #include <asm/io.h>
  43 #include <asm/mmu_context.h>
  44 #include <asm/pgtable.h>
  45 #include <asm/mmu.h>
  46 #include <asm/smp.h>
  47 #include <asm/machdep.h>
  48 #include <asm/tlb.h>
  49 #include <asm/processor.h>
  50 #include <asm/cputable.h>
  51 #include <asm/sections.h>
  52 #include <asm/firmware.h>
  53 #include <asm/dma.h>
  54
  55 #include "mmu_decl.h"
  56
  57
  58 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
  59 /*
  60  * partition table and process table for ISA 3.0
  61  */
  62 struct prtb_entry *process_tb;
  63 struct patb_entry *partition_tb;
  64 /*
  65  * page table size
  66  */
  67 unsigned long __pte_index_size;
  68 EXPORT_SYMBOL(__pte_index_size);
  69 unsigned long __pmd_index_size;
  70 EXPORT_SYMBOL(__pmd_index_size);
  71 unsigned long __pud_index_size;
  72 EXPORT_SYMBOL(__pud_index_size);
  73 unsigned long __pgd_index_size;
  74 EXPORT_SYMBOL(__pgd_index_size);
  75 unsigned long __pmd_cache_index;
  76 EXPORT_SYMBOL(__pmd_cache_index);
  77 unsigned long __pud_cache_index;
  78 EXPORT_SYMBOL(__pud_cache_index);
  79 unsigned long __pte_table_size;
  80 EXPORT_SYMBOL(__pte_table_size);
  81 unsigned long __pmd_table_size;
  82 EXPORT_SYMBOL(__pmd_table_size);
  83 unsigned long __pud_table_size;
  84 EXPORT_SYMBOL(__pud_table_size);
  85 unsigned long __pgd_table_size;
  86 EXPORT_SYMBOL(__pgd_table_size);
  87 unsigned long __pmd_val_bits;
  88 EXPORT_SYMBOL(__pmd_val_bits);
  89 unsigned long __pud_val_bits;
  90 EXPORT_SYMBOL(__pud_val_bits);
  91 unsigned long __pgd_val_bits;
  92 EXPORT_SYMBOL(__pgd_val_bits);
  93 unsigned long __kernel_virt_start;
  94 EXPORT_SYMBOL(__kernel_virt_start);
  95 unsigned long __kernel_virt_size;
  96 EXPORT_SYMBOL(__kernel_virt_size);
  97 unsigned long __vmalloc_start;
  98 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc_start);
  99 unsigned long __vmalloc_end;
 100 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc_end);
 101 unsigned long __kernel_io_start;
 102 EXPORT_SYMBOL(__kernel_io_start);
 103 struct page *vmemmap;
 104 EXPORT_SYMBOL(vmemmap);
 105 unsigned long __pte_frag_nr;
 106 EXPORT_SYMBOL(__pte_frag_nr);
 107 unsigned long __pte_frag_size_shift;
 108 EXPORT_SYMBOL(__pte_frag_size_shift);
 109 unsigned long ioremap_bot;
 110 #else /* !CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */
 111 unsigned long ioremap_bot = IOREMAP_BASE;
 112 #endif
 113
 114 /**
 115  * __ioremap_at - Low level function to establish the page tables
 116  *                for an IO mapping
 117  */
 118 void __iomem * __ioremap_at(phys_addr_t pa, void *ea, unsigned long size,
 119                             unsigned long flags)
 120 {
 121         unsigned long i;
 122
 123         /* Make sure we have the base flags */
 124         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
 125                 flags |= pgprot_val(PAGE_KERNEL);
 126
 127         /* We don't support the 4K PFN hack with ioremap */
 128         if (flags & H_PAGE_4K_PFN)
 129                 return NULL;
 130
 131         WARN_ON(pa & ~PAGE_MASK);
 132         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 133         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 134
 135         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE)
 136                 if (map_kernel_page((unsigned long)ea+i, pa+i, flags))
 137                         return NULL;
 138
 139         return (void __iomem *)ea;
 140 }
 141
 142 /**
 143  * __iounmap_from - Low level function to tear down the page tables
 144  *                  for an IO mapping. This is used for mappings that
 145  *                  are manipulated manually, like partial unmapping of
 146  *                  PCI IOs or ISA space.
 147  */
 148 void __iounmap_at(void *ea, unsigned long size)
 149 {
 150         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 151         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 152
 153         unmap_kernel_range((unsigned long)ea, size);
 154 }
 155
 156 void __iomem * __ioremap_caller(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 157                                 unsigned long flags, void *caller)
 158 {
 159         phys_addr_t paligned;
 160         void __iomem *ret;
 161
 162         /*
 163          * Choose an address to map it to.
 164          * Once the imalloc system is running, we use it.
 165          * Before that, we map using addresses going
 166          * up from ioremap_bot.  imalloc will use
 167          * the addresses from ioremap_bot through
 168          * IMALLOC_END
 169          *
 170          */
 171         paligned = addr & PAGE_MASK;
 172         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - paligned;
 173
 174         if ((size == 0) || (paligned == 0))
 175                 return NULL;
 176
 177         if (slab_is_available()) {
 178                 struct vm_struct *area;
 179
 180                 area = __get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
 181                                             ioremap_bot, IOREMAP_END,
 182                                             caller);
 183                 if (area == NULL)
 184                         return NULL;
 185
 186                 area->phys_addr = paligned;
 187                 ret = __ioremap_at(paligned, area->addr, size, flags);
 188                 if (!ret)
 189                         vunmap(area->addr);
 190         } else {
 191                 ret = __ioremap_at(paligned, (void *)ioremap_bot, size, flags);
 192                 if (ret)
 193                         ioremap_bot += size;
 194         }
 195
 196         if (ret)
 197                 ret += addr & ~PAGE_MASK;
 198         return ret;
 199 }
 200
 201 void __iomem * __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 202                          unsigned long flags)
 203 {
 204         return __ioremap_caller(addr, size, flags, __builtin_return_address(0));
 205 }
 206
 207 void __iomem * ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 208 {
 209         unsigned long flags = pgprot_val(pgprot_noncached(__pgprot(0)));
 210         void *caller = __builtin_return_address(0);
 211
 212         if (ppc_md.ioremap)
 213                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 214         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 215 }
 216
 217 void __iomem * ioremap_wc(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 218 {
 219         unsigned long flags = pgprot_val(pgprot_noncached_wc(__pgprot(0)));
 220         void *caller = __builtin_return_address(0);
 221
 222         if (ppc_md.ioremap)
 223                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 224         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 225 }
 226
 227 void __iomem * ioremap_prot(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 228                              unsigned long flags)
 229 {
 230         void *caller = __builtin_return_address(0);
 231
 232         /* writeable implies dirty for kernel addresses */
 233         if (flags & _PAGE_WRITE)
 234                 flags |= _PAGE_DIRTY;
 235
 236         /* we don't want to let _PAGE_EXEC leak out */
 237         flags &= ~_PAGE_EXEC;
 238         /*
 239          * Force kernel mapping.
 240          */
 241         flags &= ~_PAGE_USER;
 242         flags |= _PAGE_PRIVILEGED;
 243
 244         if (ppc_md.ioremap)
 245                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 246         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 247 }
 248
 249
 250 /*
 251  * Unmap an IO region and remove it from imalloc'd list.
 252  * Access to IO memory should be serialized by driver.
 253  */
 254 void __iounmap(volatile void __iomem *token)
 255 {
 256         void *addr;
 257
 258         if (!slab_is_available())
 259                 return;
 260
 261         addr = (void *) ((unsigned long __force)
 262                          PCI_FIX_ADDR(token) & PAGE_MASK);
 263         if ((unsigned long)addr < ioremap_bot) {
 264                 printk(KERN_WARNING "Attempt to iounmap early bolted mapping"
 265                        " at 0x%p\n", addr);
 266                 return;
 267         }
 268         vunmap(addr);
 269 }
 270
 271 void iounmap(volatile void __iomem *token)
 272 {
 273         if (ppc_md.iounmap)
 274                 ppc_md.iounmap(token);
 275         else
 276                 __iounmap(token);
 277 }
 278
 279 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
 280 EXPORT_SYMBOL(ioremap_wc);
 281 EXPORT_SYMBOL(ioremap_prot);
 282 EXPORT_SYMBOL(__ioremap);
 283 EXPORT_SYMBOL(__ioremap_at);
 284 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 285 EXPORT_SYMBOL(__iounmap);
 286 EXPORT_SYMBOL(__iounmap_at);
 287
 288 #ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
 289 /* 4 level page table */
 290 struct page *pgd_page(pgd_t pgd)
 291 {
 292         if (pgd_huge(pgd))
 293                 return pte_page(pgd_pte(pgd));
 294         return virt_to_page(pgd_page_vaddr(pgd));
 295 }
 296 #endif
 297
 298 struct page *pud_page(pud_t pud)
 299 {
 300         if (pud_huge(pud))
 301                 return pte_page(pud_pte(pud));
 302         return virt_to_page(pud_page_vaddr(pud));
 303 }
 304
 305 /*
 306  * For hugepage we have pfn in the pmd, we use PTE_RPN_SHIFT bits for flags
 307  * For PTE page, we have a PTE_FRAG_SIZE (4K) aligned virtual address.
 308  */
 309 struct page *pmd_page(pmd_t pmd)
 310 {
 311         if (pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) || pmd_devmap(pmd))
 312                 return pte_page(pmd_pte(pmd));
 313         return virt_to_page(pmd_page_vaddr(pmd));
 314 }
 315
 316 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 317 static pte_t *get_from_cache(struct mm_struct *mm)
 318 {
 319         void *pte_frag, *ret;
 320
 321         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 322         ret = mm->context.pte_frag;
 323         if (ret) {
 324                 pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 325                 /*
 326                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 327                  */
 328                 if (((unsigned long)pte_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 329                         pte_frag = NULL;
 330                 mm->context.pte_frag = pte_frag;
 331         }
 332         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 333         return (pte_t *)ret;
 334 }
 335
 336 static pte_t *__alloc_for_cache(struct mm_struct *mm, int kernel)
 337 {
 338         void *ret = NULL;
 339         struct page *page;
 340
 341         if (!kernel) {
 342                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP | __GFP_ACCOUNT);
 343                 if (!page)
 344                         return NULL;
 345                 if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 346                         __free_page(page);
 347                         return NULL;
 348                 }
 349         } else {
 350                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP);
 351                 if (!page)
 352                         return NULL;
 353         }
 354
 355         ret = page_address(page);
 356         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 357         /*
 358          * If we find pgtable_page set, we return
 359          * the allocated page with single fragement
 360          * count.
 361          */
 362         if (likely(!mm->context.pte_frag)) {
 363                 set_page_count(page, PTE_FRAG_NR);
 364                 mm->context.pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 365         }
 366         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 367
 368         return (pte_t *)ret;
 369 }
 370
 371 pte_t *pte_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr, int kernel)
 372 {
 373         pte_t *pte;
 374
 375         pte = get_from_cache(mm);
 376         if (pte)
 377                 return pte;
 378
 379         return __alloc_for_cache(mm, kernel);
 380 }
 381 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
 382
 383 void pte_fragment_free(unsigned long *table, int kernel)
 384 {
 385         struct page *page = virt_to_page(table);
 386         if (put_page_testzero(page)) {
 387                 if (!kernel)
 388                         pgtable_page_dtor(page);
 389                 free_unref_page(page);
 390         }
 391 }
 392
 393 #ifdef CONFIG_SMP
 394 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 395 {
 396         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
 397
 398         BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 399         pgf |= shift;
 400         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
 401 }
 402
 403 void __tlb_remove_table(void *_table)
 404 {
 405         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 406         unsigned shift = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
 407
 408         if (!shift)
 409                 /* PTE page needs special handling */
 410                 pte_fragment_free(table, 0);
 411         else {
 412                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 413                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 414         }
 415 }
 416 #else
 417 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 418 {
 419         if (!shift) {
 420                 /* PTE page needs special handling */
 421                 pte_fragment_free(table, 0);
 422         } else {
 423                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 424                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 425         }
 426 }
 427 #endif
 428
 429 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 430 void mark_rodata_ro(void)
 431 {
 432         if (!mmu_has_feature(MMU_FTR_KERNEL_RO)) {
 433                 pr_warn("Warning: Unable to mark rodata read only on this CPU.\n");
 434                 return;
 435         }
 436
 437         if (radix_enabled())
 438                 radix__mark_rodata_ro();
 439         else
 440                 hash__mark_rodata_ro();
 441 }
 442
 443 void mark_initmem_nx(void)
 444 {
 445         if (radix_enabled())
 446                 radix__mark_initmem_nx();
 447         else
 448                 hash__mark_initmem_nx();
 449 }
 450 #endif