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/bootmem.h>
  37 #include <linux/memblock.h>
  38 #include <linux/slab.h>
  39
  40 #include <asm/pgalloc.h>
  41 #include <asm/page.h>
  42 #include <asm/prom.h>
  43 #include <asm/io.h>
  44 #include <asm/mmu_context.h>
  45 #include <asm/pgtable.h>
  46 #include <asm/mmu.h>
  47 #include <asm/smp.h>
  48 #include <asm/machdep.h>
  49 #include <asm/tlb.h>
  50 #include <asm/processor.h>
  51 #include <asm/cputable.h>
  52 #include <asm/sections.h>
  53 #include <asm/firmware.h>
  54
  55 #include "mmu_decl.h"
  56
  57 #define CREATE_TRACE_POINTS
  58 #include <trace/events/thp.h>
  59
  60 /* Some sanity checking */
  61 #if TASK_SIZE_USER64 > PGTABLE_RANGE
  62 #error TASK_SIZE_USER64 exceeds pagetable range
  63 #endif
  64
  65 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU_64
  66 #if TASK_SIZE_USER64 > (1UL << (ESID_BITS + SID_SHIFT))
  67 #error TASK_SIZE_USER64 exceeds user VSID range
  68 #endif
  69 #endif
  70
  71 unsigned long ioremap_bot = IOREMAP_BASE;
  72
  73 #ifdef CONFIG_PPC_MMU_NOHASH
  74 static __ref void *early_alloc_pgtable(unsigned long size)
  75 {
  76         void *pt;
  77
  78         if (init_bootmem_done)
  79                 pt = __alloc_bootmem(size, size, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
  80         else
  81                 pt = __va(memblock_alloc_base(size, size,
  82                                          __pa(MAX_DMA_ADDRESS)));
  83         memset(pt, 0, size);
  84
  85         return pt;
  86 }
  87 #endif /* CONFIG_PPC_MMU_NOHASH */
  88
  89 /*
  90  * map_kernel_page currently only called by __ioremap
  91  * map_kernel_page adds an entry to the ioremap page table
  92  * and adds an entry to the HPT, possibly bolting it
  93  */
  94 int map_kernel_page(unsigned long ea, unsigned long pa, int flags)
  95 {
  96         pgd_t *pgdp;
  97         pud_t *pudp;
  98         pmd_t *pmdp;
  99         pte_t *ptep;
 100
 101         if (slab_is_available()) {
 102                 pgdp = pgd_offset_k(ea);
 103                 pudp = pud_alloc(&init_mm, pgdp, ea);
 104                 if (!pudp)
 105                         return -ENOMEM;
 106                 pmdp = pmd_alloc(&init_mm, pudp, ea);
 107                 if (!pmdp)
 108                         return -ENOMEM;
 109                 ptep = pte_alloc_kernel(pmdp, ea);
 110                 if (!ptep)
 111                         return -ENOMEM;
 112                 set_pte_at(&init_mm, ea, ptep, pfn_pte(pa >> PAGE_SHIFT,
 113                                                           __pgprot(flags)));
 114         } else {
 115 #ifdef CONFIG_PPC_MMU_NOHASH
 116                 /* Warning ! This will blow up if bootmem is not initialized
 117                  * which our ppc64 code is keen to do that, we'll need to
 118                  * fix it and/or be more careful
 119                  */
 120                 pgdp = pgd_offset_k(ea);
 121 #ifdef PUD_TABLE_SIZE
 122                 if (pgd_none(*pgdp)) {
 123                         pudp = early_alloc_pgtable(PUD_TABLE_SIZE);
 124                         BUG_ON(pudp == NULL);
 125                         pgd_populate(&init_mm, pgdp, pudp);
 126                 }
 127 #endif /* PUD_TABLE_SIZE */
 128                 pudp = pud_offset(pgdp, ea);
 129                 if (pud_none(*pudp)) {
 130                         pmdp = early_alloc_pgtable(PMD_TABLE_SIZE);
 131                         BUG_ON(pmdp == NULL);
 132                         pud_populate(&init_mm, pudp, pmdp);
 133                 }
 134                 pmdp = pmd_offset(pudp, ea);
 135                 if (!pmd_present(*pmdp)) {
 136                         ptep = early_alloc_pgtable(PAGE_SIZE);
 137                         BUG_ON(ptep == NULL);
 138                         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmdp, ptep);
 139                 }
 140                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, ea);
 141                 set_pte_at(&init_mm, ea, ptep, pfn_pte(pa >> PAGE_SHIFT,
 142                                                           __pgprot(flags)));
 143 #else /* CONFIG_PPC_MMU_NOHASH */
 144                 /*
 145                  * If the mm subsystem is not fully up, we cannot create a
 146                  * linux page table entry for this mapping.  Simply bolt an
 147                  * entry in the hardware page table.
 148                  *
 149                  */
 150                 if (htab_bolt_mapping(ea, ea + PAGE_SIZE, pa, flags,
 151                                       mmu_io_psize, mmu_kernel_ssize)) {
 152                         printk(KERN_ERR "Failed to do bolted mapping IO "
 153                                "memory at %016lx !\n", pa);
 154                         return -ENOMEM;
 155                 }
 156 #endif /* !CONFIG_PPC_MMU_NOHASH */
 157         }
 158
 159 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3E_64
 160         /*
 161          * With hardware tablewalk, a sync is needed to ensure that
 162          * subsequent accesses see the PTE we just wrote.  Unlike userspace
 163          * mappings, we can't tolerate spurious faults, so make sure
 164          * the new PTE will be seen the first time.
 165          */
 166         mb();
 167 #else
 168         smp_wmb();
 169 #endif
 170         return 0;
 171 }
 172
 173
 174 /**
 175  * __ioremap_at - Low level function to establish the page tables
 176  *                for an IO mapping
 177  */
 178 void __iomem * __ioremap_at(phys_addr_t pa, void *ea, unsigned long size,
 179                             unsigned long flags)
 180 {
 181         unsigned long i;
 182
 183         /* Make sure we have the base flags */
 184         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
 185                 flags |= pgprot_val(PAGE_KERNEL);
 186
 187         /* Non-cacheable page cannot be coherent */
 188         if (flags & _PAGE_NO_CACHE)
 189                 flags &= ~_PAGE_COHERENT;
 190
 191         /* We don't support the 4K PFN hack with ioremap */
 192         if (flags & _PAGE_4K_PFN)
 193                 return NULL;
 194
 195         WARN_ON(pa & ~PAGE_MASK);
 196         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 197         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 198
 199         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE)
 200                 if (map_kernel_page((unsigned long)ea+i, pa+i, flags))
 201                         return NULL;
 202
 203         return (void __iomem *)ea;
 204 }
 205
 206 /**
 207  * __iounmap_from - Low level function to tear down the page tables
 208  *                  for an IO mapping. This is used for mappings that
 209  *                  are manipulated manually, like partial unmapping of
 210  *                  PCI IOs or ISA space.
 211  */
 212 void __iounmap_at(void *ea, unsigned long size)
 213 {
 214         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 215         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 216
 217         unmap_kernel_range((unsigned long)ea, size);
 218 }
 219
 220 void __iomem * __ioremap_caller(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 221                                 unsigned long flags, void *caller)
 222 {
 223         phys_addr_t paligned;
 224         void __iomem *ret;
 225
 226         /*
 227          * Choose an address to map it to.
 228          * Once the imalloc system is running, we use it.
 229          * Before that, we map using addresses going
 230          * up from ioremap_bot.  imalloc will use
 231          * the addresses from ioremap_bot through
 232          * IMALLOC_END
 233          *
 234          */
 235         paligned = addr & PAGE_MASK;
 236         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - paligned;
 237
 238         if ((size == 0) || (paligned == 0))
 239                 return NULL;
 240
 241         if (mem_init_done) {
 242                 struct vm_struct *area;
 243
 244                 area = __get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
 245                                             ioremap_bot, IOREMAP_END,
 246                                             caller);
 247                 if (area == NULL)
 248                         return NULL;
 249
 250                 area->phys_addr = paligned;
 251                 ret = __ioremap_at(paligned, area->addr, size, flags);
 252                 if (!ret)
 253                         vunmap(area->addr);
 254         } else {
 255                 ret = __ioremap_at(paligned, (void *)ioremap_bot, size, flags);
 256                 if (ret)
 257                         ioremap_bot += size;
 258         }
 259
 260         if (ret)
 261                 ret += addr & ~PAGE_MASK;
 262         return ret;
 263 }
 264
 265 void __iomem * __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 266                          unsigned long flags)
 267 {
 268         return __ioremap_caller(addr, size, flags, __builtin_return_address(0));
 269 }
 270
 271 void __iomem * ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 272 {
 273         unsigned long flags = _PAGE_NO_CACHE | _PAGE_GUARDED;
 274         void *caller = __builtin_return_address(0);
 275
 276         if (ppc_md.ioremap)
 277                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 278         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 279 }
 280
 281 void __iomem * ioremap_wc(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 282 {
 283         unsigned long flags = _PAGE_NO_CACHE;
 284         void *caller = __builtin_return_address(0);
 285
 286         if (ppc_md.ioremap)
 287                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 288         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 289 }
 290
 291 void __iomem * ioremap_prot(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 292                              unsigned long flags)
 293 {
 294         void *caller = __builtin_return_address(0);
 295
 296         /* writeable implies dirty for kernel addresses */
 297         if (flags & _PAGE_RW)
 298                 flags |= _PAGE_DIRTY;
 299
 300         /* we don't want to let _PAGE_USER and _PAGE_EXEC leak out */
 301         flags &= ~(_PAGE_USER | _PAGE_EXEC);
 302
 303 #ifdef _PAGE_BAP_SR
 304         /* _PAGE_USER contains _PAGE_BAP_SR on BookE using the new PTE format
 305          * which means that we just cleared supervisor access... oops ;-) This
 306          * restores it
 307          */
 308         flags |= _PAGE_BAP_SR;
 309 #endif
 310
 311         if (ppc_md.ioremap)
 312                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 313         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 314 }
 315
 316
 317 /*
 318  * Unmap an IO region and remove it from imalloc'd list.
 319  * Access to IO memory should be serialized by driver.
 320  */
 321 void __iounmap(volatile void __iomem *token)
 322 {
 323         void *addr;
 324
 325         if (!mem_init_done)
 326                 return;
 327
 328         addr = (void *) ((unsigned long __force)
 329                          PCI_FIX_ADDR(token) & PAGE_MASK);
 330         if ((unsigned long)addr < ioremap_bot) {
 331                 printk(KERN_WARNING "Attempt to iounmap early bolted mapping"
 332                        " at 0x%p\n", addr);
 333                 return;
 334         }
 335         vunmap(addr);
 336 }
 337
 338 void iounmap(volatile void __iomem *token)
 339 {
 340         if (ppc_md.iounmap)
 341                 ppc_md.iounmap(token);
 342         else
 343                 __iounmap(token);
 344 }
 345
 346 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
 347 EXPORT_SYMBOL(ioremap_wc);
 348 EXPORT_SYMBOL(ioremap_prot);
 349 EXPORT_SYMBOL(__ioremap);
 350 EXPORT_SYMBOL(__ioremap_at);
 351 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 352 EXPORT_SYMBOL(__iounmap);
 353 EXPORT_SYMBOL(__iounmap_at);
 354
 355 /*
 356  * For hugepage we have pfn in the pmd, we use PTE_RPN_SHIFT bits for flags
 357  * For PTE page, we have a PTE_FRAG_SIZE (4K) aligned virtual address.
 358  */
 359 struct page *pmd_page(pmd_t pmd)
 360 {
 361 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 362         if (pmd_trans_huge(pmd))
 363                 return pfn_to_page(pmd_pfn(pmd));
 364 #endif
 365         return virt_to_page(pmd_page_vaddr(pmd));
 366 }
 367
 368 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 369 static pte_t *get_from_cache(struct mm_struct *mm)
 370 {
 371         void *pte_frag, *ret;
 372
 373         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 374         ret = mm->context.pte_frag;
 375         if (ret) {
 376                 pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 377                 /*
 378                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 379                  */
 380                 if (((unsigned long)pte_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 381                         pte_frag = NULL;
 382                 mm->context.pte_frag = pte_frag;
 383         }
 384         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 385         return (pte_t *)ret;
 386 }
 387
 388 static pte_t *__alloc_for_cache(struct mm_struct *mm, int kernel)
 389 {
 390         void *ret = NULL;
 391         struct page *page = alloc_page(GFP_KERNEL | __GFP_NOTRACK |
 392                                        __GFP_REPEAT | __GFP_ZERO);
 393         if (!page)
 394                 return NULL;
 395         if (!kernel && !pgtable_page_ctor(page)) {
 396                 __free_page(page);
 397                 return NULL;
 398         }
 399
 400         ret = page_address(page);
 401         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 402         /*
 403          * If we find pgtable_page set, we return
 404          * the allocated page with single fragement
 405          * count.
 406          */
 407         if (likely(!mm->context.pte_frag)) {
 408                 atomic_set(&page->_count, PTE_FRAG_NR);
 409                 mm->context.pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 410         }
 411         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 412
 413         return (pte_t *)ret;
 414 }
 415
 416 pte_t *page_table_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr, int kernel)
 417 {
 418         pte_t *pte;
 419
 420         pte = get_from_cache(mm);
 421         if (pte)
 422                 return pte;
 423
 424         return __alloc_for_cache(mm, kernel);
 425 }
 426
 427 void page_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table, int kernel)
 428 {
 429         struct page *page = virt_to_page(table);
 430         if (put_page_testzero(page)) {
 431                 if (!kernel)
 432                         pgtable_page_dtor(page);
 433                 free_hot_cold_page(page, 0);
 434         }
 435 }
 436
 437 #ifdef CONFIG_SMP
 438 static void page_table_free_rcu(void *table)
 439 {
 440         struct page *page = virt_to_page(table);
 441         if (put_page_testzero(page)) {
 442                 pgtable_page_dtor(page);
 443                 free_hot_cold_page(page, 0);
 444         }
 445 }
 446
 447 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 448 {
 449         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
 450
 451         BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 452         pgf |= shift;
 453         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
 454 }
 455
 456 void __tlb_remove_table(void *_table)
 457 {
 458         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 459         unsigned shift = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
 460
 461         if (!shift)
 462                 /* PTE page needs special handling */
 463                 page_table_free_rcu(table);
 464         else {
 465                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 466                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 467         }
 468 }
 469 #else
 470 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 471 {
 472         if (!shift) {
 473                 /* PTE page needs special handling */
 474                 struct page *page = virt_to_page(table);
 475                 if (put_page_testzero(page)) {
 476                         pgtable_page_dtor(page);
 477                         free_hot_cold_page(page, 0);
 478                 }
 479         } else {
 480                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 481                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 482         }
 483 }
 484 #endif
 485 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
 486
 487 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 488
 489 /*
 490  * This is called when relaxing access to a hugepage. It's also called in the page
 491  * fault path when we don't hit any of the major fault cases, ie, a minor
 492  * update of _PAGE_ACCESSED, _PAGE_DIRTY, etc... The generic code will have
 493  * handled those two for us, we additionally deal with missing execute
 494  * permission here on some processors
 495  */
 496 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 497                           pmd_t *pmdp, pmd_t entry, int dirty)
 498 {
 499         int changed;
 500 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 501         WARN_ON(!pmd_trans_huge(*pmdp));
 502         assert_spin_locked(&vma->vm_mm->page_table_lock);
 503 #endif
 504         changed = !pmd_same(*(pmdp), entry);
 505         if (changed) {
 506                 __ptep_set_access_flags(pmdp_ptep(pmdp), pmd_pte(entry));
 507                 /*
 508                  * Since we are not supporting SW TLB systems, we don't
 509                  * have any thing similar to flush_tlb_page_nohash()
 510                  */
 511         }
 512         return changed;
 513 }
 514
 515 unsigned long pmd_hugepage_update(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 516                                   pmd_t *pmdp, unsigned long clr,
 517                                   unsigned long set)
 518 {
 519
 520         unsigned long old, tmp;
 521
 522 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 523         WARN_ON(!pmd_trans_huge(*pmdp));
 524         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
 525 #endif
 526
 527 #ifdef PTE_ATOMIC_UPDATES
 528         __asm__ __volatile__(
 529         "1:     ldarx   %0,0,%3\n\
 530                 andi.   %1,%0,%6\n\
 531                 bne-    1b \n\
 532                 andc    %1,%0,%4 \n\
 533                 or      %1,%1,%7\n\
 534                 stdcx.  %1,0,%3 \n\
 535                 bne-    1b"
 536         : "=&r" (old), "=&r" (tmp), "=m" (*pmdp)
 537         : "r" (pmdp), "r" (clr), "m" (*pmdp), "i" (_PAGE_BUSY), "r" (set)
 538         : "cc" );
 539 #else
 540         old = pmd_val(*pmdp);
 541         *pmdp = __pmd((old & ~clr) | set);
 542 #endif
 543         trace_hugepage_update(addr, old, clr, set);
 544         if (old & _PAGE_HASHPTE)
 545                 hpte_do_hugepage_flush(mm, addr, pmdp, old);
 546         return old;
 547 }
 548
 549 pmd_t pmdp_clear_flush(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 550                        pmd_t *pmdp)
 551 {
 552         pmd_t pmd;
 553
 554         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
 555         if (pmd_trans_huge(*pmdp)) {
 556                 pmd = pmdp_get_and_clear(vma->vm_mm, address, pmdp);
 557         } else {
 558                 /*
 559                  * khugepaged calls this for normal pmd
 560                  */
 561                 pmd = *pmdp;
 562                 pmd_clear(pmdp);
 563                 /*
 564                  * Wait for all pending hash_page to finish. This is needed
 565                  * in case of subpage collapse. When we collapse normal pages
 566                  * to hugepage, we first clear the pmd, then invalidate all
 567                  * the PTE entries. The assumption here is that any low level
 568                  * page fault will see a none pmd and take the slow path that
 569                  * will wait on mmap_sem. But we could very well be in a
 570                  * hash_page with local ptep pointer value. Such a hash page
 571                  * can result in adding new HPTE entries for normal subpages.
 572                  * That means we could be modifying the page content as we
 573                  * copy them to a huge page. So wait for parallel hash_page
 574                  * to finish before invalidating HPTE entries. We can do this
 575                  * by sending an IPI to all the cpus and executing a dummy
 576                  * function there.
 577                  */
 578                 kick_all_cpus_sync();
 579                 /*
 580                  * Now invalidate the hpte entries in the range
 581                  * covered by pmd. This make sure we take a
 582                  * fault and will find the pmd as none, which will
 583                  * result in a major fault which takes mmap_sem and
 584                  * hence wait for collapse to complete. Without this
 585                  * the __collapse_huge_page_copy can result in copying
 586                  * the old content.
 587                  */
 588                 flush_tlb_pmd_range(vma->vm_mm, &pmd, address);
 589         }
 590         return pmd;
 591 }
 592
 593 int pmdp_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
 594                               unsigned long address, pmd_t *pmdp)
 595 {
 596         return __pmdp_test_and_clear_young(vma->vm_mm, address, pmdp);
 597 }
 598
 599 /*
 600  * We currently remove entries from the hashtable regardless of whether
 601  * the entry was young or dirty. The generic routines only flush if the
 602  * entry was young or dirty which is not good enough.
 603  *
 604  * We should be more intelligent about this but for the moment we override
 605  * these functions and force a tlb flush unconditionally
 606  */
 607 int pmdp_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
 608                                   unsigned long address, pmd_t *pmdp)
 609 {
 610         return __pmdp_test_and_clear_young(vma->vm_mm, address, pmdp);
 611 }
 612
 613 /*
 614  * We mark the pmd splitting and invalidate all the hpte
 615  * entries for this hugepage.
 616  */
 617 void pmdp_splitting_flush(struct vm_area_struct *vma,
 618                           unsigned long address, pmd_t *pmdp)
 619 {
 620         unsigned long old, tmp;
 621
 622         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
 623
 624 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 625         WARN_ON(!pmd_trans_huge(*pmdp));
 626         assert_spin_locked(&vma->vm_mm->page_table_lock);
 627 #endif
 628
 629 #ifdef PTE_ATOMIC_UPDATES
 630
 631         __asm__ __volatile__(
 632         "1:     ldarx   %0,0,%3\n\
 633                 andi.   %1,%0,%6\n\
 634                 bne-    1b \n\
 635                 ori     %1,%0,%4 \n\
 636                 stdcx.  %1,0,%3 \n\
 637                 bne-    1b"
 638         : "=&r" (old), "=&r" (tmp), "=m" (*pmdp)
 639         : "r" (pmdp), "i" (_PAGE_SPLITTING), "m" (*pmdp), "i" (_PAGE_BUSY)
 640         : "cc" );
 641 #else
 642         old = pmd_val(*pmdp);
 643         *pmdp = __pmd(old | _PAGE_SPLITTING);
 644 #endif
 645         /*
 646          * If we didn't had the splitting flag set, go and flush the
 647          * HPTE entries.
 648          */
 649         trace_hugepage_splitting(address, old);
 650         if (!(old & _PAGE_SPLITTING)) {
 651                 /* We need to flush the hpte */
 652                 if (old & _PAGE_HASHPTE)
 653                         hpte_do_hugepage_flush(vma->vm_mm, address, pmdp, old);
 654         }
 655         /*
 656          * This ensures that generic code that rely on IRQ disabling
 657          * to prevent a parallel THP split work as expected.
 658          */
 659         kick_all_cpus_sync();
 660 }
 661
 662 /*
 663  * We want to put the pgtable in pmd and use pgtable for tracking
 664  * the base page size hptes
 665  */
 666 void pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
 667                                 pgtable_t pgtable)
 668 {
 669         pgtable_t *pgtable_slot;
 670         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
 671         /*
 672          * we store the pgtable in the second half of PMD
 673          */
 674         pgtable_slot = (pgtable_t *)pmdp + PTRS_PER_PMD;
 675         *pgtable_slot = pgtable;
 676         /*
 677          * expose the deposited pgtable to other cpus.
 678          * before we set the hugepage PTE at pmd level
 679          * hash fault code looks at the deposted pgtable
 680          * to store hash index values.
 681          */
 682         smp_wmb();
 683 }
 684
 685 pgtable_t pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
 686 {
 687         pgtable_t pgtable;
 688         pgtable_t *pgtable_slot;
 689
 690         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
 691         pgtable_slot = (pgtable_t *)pmdp + PTRS_PER_PMD;
 692         pgtable = *pgtable_slot;
 693         /*
 694          * Once we withdraw, mark the entry NULL.
 695          */
 696         *pgtable_slot = NULL;
 697         /*
 698          * We store HPTE information in the deposited PTE fragment.
 699          * zero out the content on withdraw.
 700          */
 701         memset(pgtable, 0, PTE_FRAG_SIZE);
 702         return pgtable;
 703 }
 704
 705 /*
 706  * set a new huge pmd. We should not be called for updating
 707  * an existing pmd entry. That should go via pmd_hugepage_update.
 708  */
 709 void set_pmd_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 710                 pmd_t *pmdp, pmd_t pmd)
 711 {
 712 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 713         WARN_ON(pmd_val(*pmdp) & _PAGE_PRESENT);
 714         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
 715         WARN_ON(!pmd_trans_huge(pmd));
 716 #endif
 717         trace_hugepage_set_pmd(addr, pmd);
 718         return set_pte_at(mm, addr, pmdp_ptep(pmdp), pmd_pte(pmd));
 719 }
 720
 721 void pmdp_invalidate(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 722                      pmd_t *pmdp)
 723 {
 724         pmd_hugepage_update(vma->vm_mm, address, pmdp, _PAGE_PRESENT, 0);
 725 }
 726
 727 /*
 728  * A linux hugepage PMD was changed and the corresponding hash table entries
 729  * neesd to be flushed.
 730  */
 731 void hpte_do_hugepage_flush(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 732                             pmd_t *pmdp, unsigned long old_pmd)
 733 {
 734         int ssize, i;
 735         unsigned long s_addr;
 736         int max_hpte_count;
 737         unsigned int psize, valid;
 738         unsigned char *hpte_slot_array;
 739         unsigned long hidx, vpn, vsid, hash, shift, slot;
 740
 741         /*
 742          * Flush all the hptes mapping this hugepage
 743          */
 744         s_addr = addr & HPAGE_PMD_MASK;
 745         hpte_slot_array = get_hpte_slot_array(pmdp);
 746         /*
 747          * IF we try to do a HUGE PTE update after a withdraw is done.
 748          * we will find the below NULL. This happens when we do
 749          * split_huge_page_pmd
 750          */
 751         if (!hpte_slot_array)
 752                 return;
 753
 754         /* get the base page size,vsid and segment size */
 755 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 756         psize = get_slice_psize(mm, s_addr);
 757         BUG_ON(psize == MMU_PAGE_16M);
 758 #endif
 759         if (old_pmd & _PAGE_COMBO)
 760                 psize = MMU_PAGE_4K;
 761         else
 762                 psize = MMU_PAGE_64K;
 763
 764         if (!is_kernel_addr(s_addr)) {
 765                 ssize = user_segment_size(s_addr);
 766                 vsid = get_vsid(mm->context.id, s_addr, ssize);
 767                 WARN_ON(vsid == 0);
 768         } else {
 769                 vsid = get_kernel_vsid(s_addr, mmu_kernel_ssize);
 770                 ssize = mmu_kernel_ssize;
 771         }
 772
 773         if (ppc_md.hugepage_invalidate)
 774                 return ppc_md.hugepage_invalidate(vsid, s_addr,
 775                                                   hpte_slot_array,
 776                                                   psize, ssize);
 777         /*
 778          * No bluk hpte removal support, invalidate each entry
 779          */
 780         shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
 781         max_hpte_count = HPAGE_PMD_SIZE >> shift;
 782         for (i = 0; i < max_hpte_count; i++) {
 783                 /*
 784                  * 8 bits per each hpte entries
 785                  * 000| [ secondary group (one bit) | hidx (3 bits) | valid bit]
 786                  */
 787                 valid = hpte_valid(hpte_slot_array, i);
 788                 if (!valid)
 789                         continue;
 790                 hidx =  hpte_hash_index(hpte_slot_array, i);
 791
 792                 /* get the vpn */
 793                 addr = s_addr + (i * (1ul << shift));
 794                 vpn = hpt_vpn(addr, vsid, ssize);
 795                 hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
 796                 if (hidx & _PTEIDX_SECONDARY)
 797                         hash = ~hash;
 798
 799                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 800                 slot += hidx & _PTEIDX_GROUP_IX;
 801                 ppc_md.hpte_invalidate(slot, vpn, psize,
 802                                        MMU_PAGE_16M, ssize, 0);
 803         }
 804 }
 805
 806 static pmd_t pmd_set_protbits(pmd_t pmd, pgprot_t pgprot)
 807 {
 808         pmd_val(pmd) |= pgprot_val(pgprot);
 809         return pmd;
 810 }
 811
 812 pmd_t pfn_pmd(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
 813 {
 814         pmd_t pmd;
 815         /*
 816          * For a valid pte, we would have _PAGE_PRESENT or _PAGE_FILE always
 817          * set. We use this to check THP page at pmd level.
 818          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
 819          */
 820         pmd_val(pmd) = pfn << PTE_RPN_SHIFT;
 821         pmd_val(pmd) |= _PAGE_THP_HUGE;
 822         pmd = pmd_set_protbits(pmd, pgprot);
 823         return pmd;
 824 }
 825
 826 pmd_t mk_pmd(struct page *page, pgprot_t pgprot)
 827 {
 828         return pfn_pmd(page_to_pfn(page), pgprot);
 829 }
 830
 831 pmd_t pmd_modify(pmd_t pmd, pgprot_t newprot)
 832 {
 833
 834         pmd_val(pmd) &= _HPAGE_CHG_MASK;
 835         pmd = pmd_set_protbits(pmd, newprot);
 836         return pmd;
 837 }
 838
 839 /*
 840  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 841  * fault has been handled by updating a HUGE PMD entry in the linux page tables.
 842  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 843  * the updated linux HUGE PMD entry.
 844  */
 845 void update_mmu_cache_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 846                           pmd_t *pmd)
 847 {
 848         return;
 849 }
 850
 851 pmd_t pmdp_get_and_clear(struct mm_struct *mm,
 852                          unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
 853 {
 854         pmd_t old_pmd;
 855         pgtable_t pgtable;
 856         unsigned long old;
 857         pgtable_t *pgtable_slot;
 858
 859         old = pmd_hugepage_update(mm, addr, pmdp, ~0UL, 0);
 860         old_pmd = __pmd(old);
 861         /*
 862          * We have pmd == none and we are holding page_table_lock.
 863          * So we can safely go and clear the pgtable hash
 864          * index info.
 865          */
 866         pgtable_slot = (pgtable_t *)pmdp + PTRS_PER_PMD;
 867         pgtable = *pgtable_slot;
 868         /*
 869          * Let's zero out old valid and hash index details
 870          * hash fault look at them.
 871          */
 872         memset(pgtable, 0, PTE_FRAG_SIZE);
 873         return old_pmd;
 874 }
 875
 876 int has_transparent_hugepage(void)
 877 {
 878         if (!mmu_has_feature(MMU_FTR_16M_PAGE))
 879                 return 0;
 880         /*
 881          * We support THP only if PMD_SIZE is 16MB.
 882          */
 883         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift != PMD_SHIFT)
 884                 return 0;
 885         /*
 886          * We need to make sure that we support 16MB hugepage in a segement
 887          * with base page size 64K or 4K. We only enable THP with a PAGE_SIZE
 888          * of 64K.
 889          */
 890         /*
 891          * If we have 64K HPTE, we will be using that by default
 892          */
 893         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift &&
 894             (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].penc[MMU_PAGE_16M] == -1))
 895                 return 0;
 896         /*
 897          * Ok we only have 4K HPTE
 898          */
 899         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4K].penc[MMU_PAGE_16M] == -1)
 900                 return 0;
 901
 902         return 1;
 903 }
 904 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */