arch/powerpc/mm/hugetlbpage.c

   1 /*
   2  * PPC Huge TLB Page Support for Kernel.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2003 David Gibson, IBM Corporation.
   5  * Copyright (C) 2011 Becky Bruce, Freescale Semiconductor
   6  *
   7  * Based on the IA-32 version:
   8  * Copyright (C) 2002, Rohit Seth <rohit.seth@intel.com>
   9  */
  10
  11 #include <linux/mm.h>
  12 #include <linux/io.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/hugetlb.h>
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/memblock.h>
  18 #include <linux/bootmem.h>
  19 #include <linux/moduleparam.h>
  20 #include <asm/pgtable.h>
  21 #include <asm/pgalloc.h>
  22 #include <asm/tlb.h>
  23 #include <asm/setup.h>
  24 #include <asm/hugetlb.h>
  25
  26 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
  27
  28 #define PAGE_SHIFT_64K  16
  29 #define PAGE_SHIFT_16M  24
  30 #define PAGE_SHIFT_16G  34
  31
  32 unsigned int HPAGE_SHIFT;
  33
  34 /*
  35  * Tracks gpages after the device tree is scanned and before the
  36  * huge_boot_pages list is ready.  On non-Freescale implementations, this is
  37  * just used to track 16G pages and so is a single array.  FSL-based
  38  * implementations may have more than one gpage size, so we need multiple
  39  * arrays
  40  */
  41 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
  42 #define MAX_NUMBER_GPAGES       128
  43 struct psize_gpages {
  44         u64 gpage_list[MAX_NUMBER_GPAGES];
  45         unsigned int nr_gpages;
  46 };
  47 static struct psize_gpages gpage_freearray[MMU_PAGE_COUNT];
  48 #else
  49 #define MAX_NUMBER_GPAGES       1024
  50 static u64 gpage_freearray[MAX_NUMBER_GPAGES];
  51 static unsigned nr_gpages;
  52 #endif
  53
  54 #define hugepd_none(hpd)        ((hpd).pd == 0)
  55
  56 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
  57 /*
  58  * At this point we do the placement change only for BOOK3S 64. This would
  59  * possibly work on other subarchs.
  60  */
  61
  62 /*
  63  * We have PGD_INDEX_SIZ = 12 and PTE_INDEX_SIZE = 8, so that we can have
  64  * 16GB hugepage pte in PGD and 16MB hugepage pte at PMD;
  65  */
  66 int pmd_huge(pmd_t pmd)
  67 {
  68         /*
  69          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
  70          */
  71         return ((pmd_val(pmd) & 0x3) != 0x0);
  72 }
  73
  74 int pud_huge(pud_t pud)
  75 {
  76         /*
  77          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
  78          */
  79         return ((pud_val(pud) & 0x3) != 0x0);
  80 }
  81
  82 int pgd_huge(pgd_t pgd)
  83 {
  84         /*
  85          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
  86          */
  87         return ((pgd_val(pgd) & 0x3) != 0x0);
  88 }
  89 #else
  90 int pmd_huge(pmd_t pmd)
  91 {
  92         return 0;
  93 }
  94
  95 int pud_huge(pud_t pud)
  96 {
  97         return 0;
  98 }
  99
 100 int pgd_huge(pgd_t pgd)
 101 {
 102         return 0;
 103 }
 104 #endif
 105
 106 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 107 {
 108         /* Only called for hugetlbfs pages, hence can ignore THP */
 109         return find_linux_pte_or_hugepte(mm->pgd, addr, NULL);
 110 }
 111
 112 static int __hugepte_alloc(struct mm_struct *mm, hugepd_t *hpdp,
 113                            unsigned long address, unsigned pdshift, unsigned pshift)
 114 {
 115         struct kmem_cache *cachep;
 116         pte_t *new;
 117
 118 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 119         int i;
 120         int num_hugepd = 1 << (pshift - pdshift);
 121         cachep = hugepte_cache;
 122 #else
 123         cachep = PGT_CACHE(pdshift - pshift);
 124 #endif
 125
 126         new = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 127
 128         BUG_ON(pshift > HUGEPD_SHIFT_MASK);
 129         BUG_ON((unsigned long)new & HUGEPD_SHIFT_MASK);
 130
 131         if (! new)
 132                 return -ENOMEM;
 133
 134         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 135 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 136         /*
 137          * We have multiple higher-level entries that point to the same
 138          * actual pte location.  Fill in each as we go and backtrack on error.
 139          * We need all of these so the DTLB pgtable walk code can find the
 140          * right higher-level entry without knowing if it's a hugepage or not.
 141          */
 142         for (i = 0; i < num_hugepd; i++, hpdp++) {
 143                 if (unlikely(!hugepd_none(*hpdp)))
 144                         break;
 145                 else
 146                         /* We use the old format for PPC_FSL_BOOK3E */
 147                         hpdp->pd = ((unsigned long)new & ~PD_HUGE) | pshift;
 148         }
 149         /* If we bailed from the for loop early, an error occurred, clean up */
 150         if (i < num_hugepd) {
 151                 for (i = i - 1 ; i >= 0; i--, hpdp--)
 152                         hpdp->pd = 0;
 153                 kmem_cache_free(cachep, new);
 154         }
 155 #else
 156         if (!hugepd_none(*hpdp))
 157                 kmem_cache_free(cachep, new);
 158         else {
 159 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 160                 hpdp->pd = (unsigned long)new |
 161                             (shift_to_mmu_psize(pshift) << 2);
 162 #else
 163                 hpdp->pd = ((unsigned long)new & ~PD_HUGE) | pshift;
 164 #endif
 165         }
 166 #endif
 167         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 168         return 0;
 169 }
 170
 171 /*
 172  * These macros define how to determine which level of the page table holds
 173  * the hpdp.
 174  */
 175 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 176 #define HUGEPD_PGD_SHIFT PGDIR_SHIFT
 177 #define HUGEPD_PUD_SHIFT PUD_SHIFT
 178 #else
 179 #define HUGEPD_PGD_SHIFT PUD_SHIFT
 180 #define HUGEPD_PUD_SHIFT PMD_SHIFT
 181 #endif
 182
 183 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 184 /*
 185  * At this point we do the placement change only for BOOK3S 64. This would
 186  * possibly work on other subarchs.
 187  */
 188 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned long sz)
 189 {
 190         pgd_t *pg;
 191         pud_t *pu;
 192         pmd_t *pm;
 193         hugepd_t *hpdp = NULL;
 194         unsigned pshift = __ffs(sz);
 195         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 196
 197         addr &= ~(sz-1);
 198         pg = pgd_offset(mm, addr);
 199
 200         if (pshift == PGDIR_SHIFT)
 201                 /* 16GB huge page */
 202                 return (pte_t *) pg;
 203         else if (pshift > PUD_SHIFT)
 204                 /*
 205                  * We need to use hugepd table
 206                  */
 207                 hpdp = (hugepd_t *)pg;
 208         else {
 209                 pdshift = PUD_SHIFT;
 210                 pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 211                 if (pshift == PUD_SHIFT)
 212                         return (pte_t *)pu;
 213                 else if (pshift > PMD_SHIFT)
 214                         hpdp = (hugepd_t *)pu;
 215                 else {
 216                         pdshift = PMD_SHIFT;
 217                         pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 218                         if (pshift == PMD_SHIFT)
 219                                 /* 16MB hugepage */
 220                                 return (pte_t *)pm;
 221                         else
 222                                 hpdp = (hugepd_t *)pm;
 223                 }
 224         }
 225         if (!hpdp)
 226                 return NULL;
 227
 228         BUG_ON(!hugepd_none(*hpdp) && !hugepd_ok(*hpdp));
 229
 230         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr, pdshift, pshift))
 231                 return NULL;
 232
 233         return hugepte_offset(hpdp, addr, pdshift);
 234 }
 235
 236 #else
 237
 238 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned long sz)
 239 {
 240         pgd_t *pg;
 241         pud_t *pu;
 242         pmd_t *pm;
 243         hugepd_t *hpdp = NULL;
 244         unsigned pshift = __ffs(sz);
 245         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 246
 247         addr &= ~(sz-1);
 248
 249         pg = pgd_offset(mm, addr);
 250
 251         if (pshift >= HUGEPD_PGD_SHIFT) {
 252                 hpdp = (hugepd_t *)pg;
 253         } else {
 254                 pdshift = PUD_SHIFT;
 255                 pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 256                 if (pshift >= HUGEPD_PUD_SHIFT) {
 257                         hpdp = (hugepd_t *)pu;
 258                 } else {
 259                         pdshift = PMD_SHIFT;
 260                         pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 261                         hpdp = (hugepd_t *)pm;
 262                 }
 263         }
 264
 265         if (!hpdp)
 266                 return NULL;
 267
 268         BUG_ON(!hugepd_none(*hpdp) && !hugepd_ok(*hpdp));
 269
 270         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr, pdshift, pshift))
 271                 return NULL;
 272
 273         return hugepte_offset(hpdp, addr, pdshift);
 274 }
 275 #endif
 276
 277 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 278 /* Build list of addresses of gigantic pages.  This function is used in early
 279  * boot before the buddy or bootmem allocator is setup.
 280  */
 281 void add_gpage(u64 addr, u64 page_size, unsigned long number_of_pages)
 282 {
 283         unsigned int idx = shift_to_mmu_psize(__ffs(page_size));
 284         int i;
 285
 286         if (addr == 0)
 287                 return;
 288
 289         gpage_freearray[idx].nr_gpages = number_of_pages;
 290
 291         for (i = 0; i < number_of_pages; i++) {
 292                 gpage_freearray[idx].gpage_list[i] = addr;
 293                 addr += page_size;
 294         }
 295 }
 296
 297 /*
 298  * Moves the gigantic page addresses from the temporary list to the
 299  * huge_boot_pages list.
 300  */
 301 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *hstate)
 302 {
 303         struct huge_bootmem_page *m;
 304         int idx = shift_to_mmu_psize(huge_page_shift(hstate));
 305         int nr_gpages = gpage_freearray[idx].nr_gpages;
 306
 307         if (nr_gpages == 0)
 308                 return 0;
 309
 310 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 311         /*
 312          * If gpages can be in highmem we can't use the trick of storing the
 313          * data structure in the page; allocate space for this
 314          */
 315         m = alloc_bootmem(sizeof(struct huge_bootmem_page));
 316         m->phys = gpage_freearray[idx].gpage_list[--nr_gpages];
 317 #else
 318         m = phys_to_virt(gpage_freearray[idx].gpage_list[--nr_gpages]);
 319 #endif
 320
 321         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
 322         gpage_freearray[idx].nr_gpages = nr_gpages;
 323         gpage_freearray[idx].gpage_list[nr_gpages] = 0;
 324         m->hstate = hstate;
 325
 326         return 1;
 327 }
 328 /*
 329  * Scan the command line hugepagesz= options for gigantic pages; store those in
 330  * a list that we use to allocate the memory once all options are parsed.
 331  */
 332
 333 unsigned long gpage_npages[MMU_PAGE_COUNT];
 334
 335 static int __init do_gpage_early_setup(char *param, char *val,
 336                                        const char *unused)
 337 {
 338         static phys_addr_t size;
 339         unsigned long npages;
 340
 341         /*
 342          * The hugepagesz and hugepages cmdline options are interleaved.  We
 343          * use the size variable to keep track of whether or not this was done
 344          * properly and skip over instances where it is incorrect.  Other
 345          * command-line parsing code will issue warnings, so we don't need to.
 346          *
 347          */
 348         if ((strcmp(param, "default_hugepagesz") == 0) ||
 349             (strcmp(param, "hugepagesz") == 0)) {
 350                 size = memparse(val, NULL);
 351         } else if (strcmp(param, "hugepages") == 0) {
 352                 if (size != 0) {
 353                         if (sscanf(val, "%lu", &npages) <= 0)
 354                                 npages = 0;
 355                         gpage_npages[shift_to_mmu_psize(__ffs(size))] = npages;
 356                         size = 0;
 357                 }
 358         }
 359         return 0;
 360 }
 361
 362
 363 /*
 364  * This function allocates physical space for pages that are larger than the
 365  * buddy allocator can handle.  We want to allocate these in highmem because
 366  * the amount of lowmem is limited.  This means that this function MUST be
 367  * called before lowmem_end_addr is set up in MMU_init() in order for the lmb
 368  * allocate to grab highmem.
 369  */
 370 void __init reserve_hugetlb_gpages(void)
 371 {
 372         static __initdata char cmdline[COMMAND_LINE_SIZE];
 373         phys_addr_t size, base;
 374         int i;
 375
 376         strlcpy(cmdline, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);
 377         parse_args("hugetlb gpages", cmdline, NULL, 0, 0, 0,
 378                         &do_gpage_early_setup);
 379
 380         /*
 381          * Walk gpage list in reverse, allocating larger page sizes first.
 382          * Skip over unsupported sizes, or sizes that have 0 gpages allocated.
 383          * When we reach the point in the list where pages are no longer
 384          * considered gpages, we're done.
 385          */
 386         for (i = MMU_PAGE_COUNT-1; i >= 0; i--) {
 387                 if (mmu_psize_defs[i].shift == 0 || gpage_npages[i] == 0)
 388                         continue;
 389                 else if (mmu_psize_to_shift(i) < (MAX_ORDER + PAGE_SHIFT))
 390                         break;
 391
 392                 size = (phys_addr_t)(1ULL << mmu_psize_to_shift(i));
 393                 base = memblock_alloc_base(size * gpage_npages[i], size,
 394                                            MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE);
 395                 add_gpage(base, size, gpage_npages[i]);
 396         }
 397 }
 398
 399 #else /* !PPC_FSL_BOOK3E */
 400
 401 /* Build list of addresses of gigantic pages.  This function is used in early
 402  * boot before the buddy or bootmem allocator is setup.
 403  */
 404 void add_gpage(u64 addr, u64 page_size, unsigned long number_of_pages)
 405 {
 406         if (!addr)
 407                 return;
 408         while (number_of_pages > 0) {
 409                 gpage_freearray[nr_gpages] = addr;
 410                 nr_gpages++;
 411                 number_of_pages--;
 412                 addr += page_size;
 413         }
 414 }
 415
 416 /* Moves the gigantic page addresses from the temporary list to the
 417  * huge_boot_pages list.
 418  */
 419 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *hstate)
 420 {
 421         struct huge_bootmem_page *m;
 422         if (nr_gpages == 0)
 423                 return 0;
 424         m = phys_to_virt(gpage_freearray[--nr_gpages]);
 425         gpage_freearray[nr_gpages] = 0;
 426         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
 427         m->hstate = hstate;
 428         return 1;
 429 }
 430 #endif
 431
 432 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
 433 {
 434         return 0;
 435 }
 436
 437 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 438 #define HUGEPD_FREELIST_SIZE \
 439         ((PAGE_SIZE - sizeof(struct hugepd_freelist)) / sizeof(pte_t))
 440
 441 struct hugepd_freelist {
 442         struct rcu_head rcu;
 443         unsigned int index;
 444         void *ptes[0];
 445 };
 446
 447 static DEFINE_PER_CPU(struct hugepd_freelist *, hugepd_freelist_cur);
 448
 449 static void hugepd_free_rcu_callback(struct rcu_head *head)
 450 {
 451         struct hugepd_freelist *batch =
 452                 container_of(head, struct hugepd_freelist, rcu);
 453         unsigned int i;
 454
 455         for (i = 0; i < batch->index; i++)
 456                 kmem_cache_free(hugepte_cache, batch->ptes[i]);
 457
 458         free_page((unsigned long)batch);
 459 }
 460
 461 static void hugepd_free(struct mmu_gather *tlb, void *hugepte)
 462 {
 463         struct hugepd_freelist **batchp;
 464
 465         batchp = &get_cpu_var(hugepd_freelist_cur);
 466
 467         if (atomic_read(&tlb->mm->mm_users) < 2 ||
 468             cpumask_equal(mm_cpumask(tlb->mm),
 469                           cpumask_of(smp_processor_id()))) {
 470                 kmem_cache_free(hugepte_cache, hugepte);
 471         put_cpu_var(hugepd_freelist_cur);
 472                 return;
 473         }
 474
 475         if (*batchp == NULL) {
 476                 *batchp = (struct hugepd_freelist *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
 477                 (*batchp)->index = 0;
 478         }
 479
 480         (*batchp)->ptes[(*batchp)->index++] = hugepte;
 481         if ((*batchp)->index == HUGEPD_FREELIST_SIZE) {
 482                 call_rcu_sched(&(*batchp)->rcu, hugepd_free_rcu_callback);
 483                 *batchp = NULL;
 484         }
 485         put_cpu_var(hugepd_freelist_cur);
 486 }
 487 #endif
 488
 489 static void free_hugepd_range(struct mmu_gather *tlb, hugepd_t *hpdp, int pdshift,
 490                               unsigned long start, unsigned long end,
 491                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 492 {
 493         pte_t *hugepte = hugepd_page(*hpdp);
 494         int i;
 495
 496         unsigned long pdmask = ~((1UL << pdshift) - 1);
 497         unsigned int num_hugepd = 1;
 498
 499 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 500         /* Note: On fsl the hpdp may be the first of several */
 501         num_hugepd = (1 << (hugepd_shift(*hpdp) - pdshift));
 502 #else
 503         unsigned int shift = hugepd_shift(*hpdp);
 504 #endif
 505
 506         start &= pdmask;
 507         if (start < floor)
 508                 return;
 509         if (ceiling) {
 510                 ceiling &= pdmask;
 511                 if (! ceiling)
 512                         return;
 513         }
 514         if (end - 1 > ceiling - 1)
 515                 return;
 516
 517         for (i = 0; i < num_hugepd; i++, hpdp++)
 518                 hpdp->pd = 0;
 519
 520         tlb->need_flush = 1;
 521
 522 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 523         hugepd_free(tlb, hugepte);
 524 #else
 525         pgtable_free_tlb(tlb, hugepte, pdshift - shift);
 526 #endif
 527 }
 528
 529 static void hugetlb_free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
 530                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 531                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 532 {
 533         pmd_t *pmd;
 534         unsigned long next;
 535         unsigned long start;
 536
 537         start = addr;
 538         do {
 539                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 540                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 541                 if (!is_hugepd(pmd)) {
 542                         /*
 543                          * if it is not hugepd pointer, we should already find
 544                          * it cleared.
 545                          */
 546                         WARN_ON(!pmd_none_or_clear_bad(pmd));
 547                         continue;
 548                 }
 549 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 550                 /*
 551                  * Increment next by the size of the huge mapping since
 552                  * there may be more than one entry at this level for a
 553                  * single hugepage, but all of them point to
 554                  * the same kmem cache that holds the hugepte.
 555                  */
 556                 next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pmd));
 557 #endif
 558                 free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pmd, PMD_SHIFT,
 559                                   addr, next, floor, ceiling);
 560         } while (addr = next, addr != end);
 561
 562         start &= PUD_MASK;
 563         if (start < floor)
 564                 return;
 565         if (ceiling) {
 566                 ceiling &= PUD_MASK;
 567                 if (!ceiling)
 568                         return;
 569         }
 570         if (end - 1 > ceiling - 1)
 571                 return;
 572
 573         pmd = pmd_offset(pud, start);
 574         pud_clear(pud);
 575         pmd_free_tlb(tlb, pmd, start);
 576 }
 577
 578 static void hugetlb_free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
 579                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 580                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 581 {
 582         pud_t *pud;
 583         unsigned long next;
 584         unsigned long start;
 585
 586         start = addr;
 587         do {
 588                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 589                 next = pud_addr_end(addr, end);
 590                 if (!is_hugepd(pud)) {
 591                         if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 592                                 continue;
 593                         hugetlb_free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor,
 594                                                ceiling);
 595                 } else {
 596 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 597                         /*
 598                          * Increment next by the size of the huge mapping since
 599                          * there may be more than one entry at this level for a
 600                          * single hugepage, but all of them point to
 601                          * the same kmem cache that holds the hugepte.
 602                          */
 603                         next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pud));
 604 #endif
 605                         free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pud, PUD_SHIFT,
 606                                           addr, next, floor, ceiling);
 607                 }
 608         } while (addr = next, addr != end);
 609
 610         start &= PGDIR_MASK;
 611         if (start < floor)
 612                 return;
 613         if (ceiling) {
 614                 ceiling &= PGDIR_MASK;
 615                 if (!ceiling)
 616                         return;
 617         }
 618         if (end - 1 > ceiling - 1)
 619                 return;
 620
 621         pud = pud_offset(pgd, start);
 622         pgd_clear(pgd);
 623         pud_free_tlb(tlb, pud, start);
 624 }
 625
 626 /*
 627  * This function frees user-level page tables of a process.
 628  */
 629 void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
 630                             unsigned long addr, unsigned long end,
 631                             unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 632 {
 633         pgd_t *pgd;
 634         unsigned long next;
 635
 636         /*
 637          * Because there are a number of different possible pagetable
 638          * layouts for hugepage ranges, we limit knowledge of how
 639          * things should be laid out to the allocation path
 640          * (huge_pte_alloc(), above).  Everything else works out the
 641          * structure as it goes from information in the hugepd
 642          * pointers.  That means that we can't here use the
 643          * optimization used in the normal page free_pgd_range(), of
 644          * checking whether we're actually covering a large enough
 645          * range to have to do anything at the top level of the walk
 646          * instead of at the bottom.
 647          *
 648          * To make sense of this, you should probably go read the big
 649          * block comment at the top of the normal free_pgd_range(),
 650          * too.
 651          */
 652
 653         do {
 654                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 655                 pgd = pgd_offset(tlb->mm, addr);
 656                 if (!is_hugepd(pgd)) {
 657                         if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 658                                 continue;
 659                         hugetlb_free_pud_range(tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
 660                 } else {
 661 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 662                         /*
 663                          * Increment next by the size of the huge mapping since
 664                          * there may be more than one entry at the pgd level
 665                          * for a single hugepage, but all of them point to the
 666                          * same kmem cache that holds the hugepte.
 667                          */
 668                         next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pgd));
 669 #endif
 670                         free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pgd, PGDIR_SHIFT,
 671                                           addr, next, floor, ceiling);
 672                 }
 673         } while (addr = next, addr != end);
 674 }
 675
 676 struct page *
 677 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
 678 {
 679         pte_t *ptep;
 680         struct page *page;
 681         unsigned shift;
 682         unsigned long mask;
 683         /*
 684          * Transparent hugepages are handled by generic code. We can skip them
 685          * here.
 686          */
 687         ptep = find_linux_pte_or_hugepte(mm->pgd, address, &shift);
 688
 689         /* Verify it is a huge page else bail. */
 690         if (!ptep || !shift || pmd_trans_huge(*(pmd_t *)ptep))
 691                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 692
 693         mask = (1UL << shift) - 1;
 694         page = pte_page(*ptep);
 695         if (page)
 696                 page += (address & mask) / PAGE_SIZE;
 697
 698         return page;
 699 }
 700
 701 struct page *
 702 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 703                 pmd_t *pmd, int write)
 704 {
 705         BUG();
 706         return NULL;
 707 }
 708
 709 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
 710                                       unsigned long sz)
 711 {
 712         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
 713         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
 714 }
 715
 716 int gup_hugepd(hugepd_t *hugepd, unsigned pdshift,
 717                unsigned long addr, unsigned long end,
 718                int write, struct page **pages, int *nr)
 719 {
 720         pte_t *ptep;
 721         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(*hugepd);
 722         unsigned long next;
 723
 724         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
 725         do {
 726                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
 727                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, write, pages, nr))
 728                         return 0;
 729         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
 730
 731         return 1;
 732 }
 733
 734 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
 735 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
 736                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
 737                                         unsigned long flags)
 738 {
 739         struct hstate *hstate = hstate_file(file);
 740         int mmu_psize = shift_to_mmu_psize(huge_page_shift(hstate));
 741
 742         return slice_get_unmapped_area(addr, len, flags, mmu_psize, 1);
 743 }
 744 #endif
 745
 746 unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
 747 {
 748 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
 749         unsigned int psize = get_slice_psize(vma->vm_mm, vma->vm_start);
 750
 751         return 1UL << mmu_psize_to_shift(psize);
 752 #else
 753         if (!is_vm_hugetlb_page(vma))
 754                 return PAGE_SIZE;
 755
 756         return huge_page_size(hstate_vma(vma));
 757 #endif
 758 }
 759
 760 static inline bool is_power_of_4(unsigned long x)
 761 {
 762         if (is_power_of_2(x))
 763                 return (__ilog2(x) % 2) ? false : true;
 764         return false;
 765 }
 766
 767 static int __init add_huge_page_size(unsigned long long size)
 768 {
 769         int shift = __ffs(size);
 770         int mmu_psize;
 771
 772         /* Check that it is a page size supported by the hardware and
 773          * that it fits within pagetable and slice limits. */
 774 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 775         if ((size < PAGE_SIZE) || !is_power_of_4(size))
 776                 return -EINVAL;
 777 #else
 778         if (!is_power_of_2(size)
 779             || (shift > SLICE_HIGH_SHIFT) || (shift <= PAGE_SHIFT))
 780                 return -EINVAL;
 781 #endif
 782
 783         if ((mmu_psize = shift_to_mmu_psize(shift)) < 0)
 784                 return -EINVAL;
 785
 786 #ifdef CONFIG_SPU_FS_64K_LS
 787         /* Disable support for 64K huge pages when 64K SPU local store
 788          * support is enabled as the current implementation conflicts.
 789          */
 790         if (shift == PAGE_SHIFT_64K)
 791                 return -EINVAL;
 792 #endif /* CONFIG_SPU_FS_64K_LS */
 793
 794         BUG_ON(mmu_psize_defs[mmu_psize].shift != shift);
 795
 796         /* Return if huge page size has already been setup */
 797         if (size_to_hstate(size))
 798                 return 0;
 799
 800         hugetlb_add_hstate(shift - PAGE_SHIFT);
 801
 802         return 0;
 803 }
 804
 805 static int __init hugepage_setup_sz(char *str)
 806 {
 807         unsigned long long size;
 808
 809         size = memparse(str, &str);
 810
 811         if (add_huge_page_size(size) != 0)
 812                 printk(KERN_WARNING "Invalid huge page size specified(%llu)\n", size);
 813
 814         return 1;
 815 }
 816 __setup("hugepagesz=", hugepage_setup_sz);
 817
 818 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 819 struct kmem_cache *hugepte_cache;
 820 static int __init hugetlbpage_init(void)
 821 {
 822         int psize;
 823
 824         for (psize = 0; psize < MMU_PAGE_COUNT; ++psize) {
 825                 unsigned shift;
 826
 827                 if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
 828                         continue;
 829
 830                 shift = mmu_psize_to_shift(psize);
 831
 832                 /* Don't treat normal page sizes as huge... */
 833                 if (shift != PAGE_SHIFT)
 834                         if (add_huge_page_size(1ULL << shift) < 0)
 835                                 continue;
 836         }
 837
 838         /*
 839          * Create a kmem cache for hugeptes.  The bottom bits in the pte have
 840          * size information encoded in them, so align them to allow this
 841          */
 842         hugepte_cache =  kmem_cache_create("hugepte-cache", sizeof(pte_t),
 843                                            HUGEPD_SHIFT_MASK + 1, 0, NULL);
 844         if (hugepte_cache == NULL)
 845                 panic("%s: Unable to create kmem cache for hugeptes\n",
 846                       __func__);
 847
 848         /* Default hpage size = 4M */
 849         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4M].shift)
 850                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4M].shift;
 851         else
 852                 panic("%s: Unable to set default huge page size\n", __func__);
 853
 854
 855         return 0;
 856 }
 857 #else
 858 static int __init hugetlbpage_init(void)
 859 {
 860         int psize;
 861
 862         if (!mmu_has_feature(MMU_FTR_16M_PAGE))
 863                 return -ENODEV;
 864
 865         for (psize = 0; psize < MMU_PAGE_COUNT; ++psize) {
 866                 unsigned shift;
 867                 unsigned pdshift;
 868
 869                 if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
 870                         continue;
 871
 872                 shift = mmu_psize_to_shift(psize);
 873
 874                 if (add_huge_page_size(1ULL << shift) < 0)
 875                         continue;
 876
 877                 if (shift < PMD_SHIFT)
 878                         pdshift = PMD_SHIFT;
 879                 else if (shift < PUD_SHIFT)
 880                         pdshift = PUD_SHIFT;
 881                 else
 882                         pdshift = PGDIR_SHIFT;
 883                 /*
 884                  * if we have pdshift and shift value same, we don't
 885                  * use pgt cache for hugepd.
 886                  */
 887                 if (pdshift != shift) {
 888                         pgtable_cache_add(pdshift - shift, NULL);
 889                         if (!PGT_CACHE(pdshift - shift))
 890                                 panic("hugetlbpage_init(): could not create "
 891                                       "pgtable cache for %d bit pagesize\n", shift);
 892                 }
 893         }
 894
 895         /* Set default large page size. Currently, we pick 16M or 1M
 896          * depending on what is available
 897          */
 898         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift)
 899                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift;
 900         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift)
 901                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift;
 902
 903         return 0;
 904 }
 905 #endif
 906 module_init(hugetlbpage_init);
 907
 908 void flush_dcache_icache_hugepage(struct page *page)
 909 {
 910         int i;
 911         void *start;
 912
 913         BUG_ON(!PageCompound(page));
 914
 915         for (i = 0; i < (1UL << compound_order(page)); i++) {
 916                 if (!PageHighMem(page)) {
 917                         __flush_dcache_icache(page_address(page+i));
 918                 } else {
 919                         start = kmap_atomic(page+i);
 920                         __flush_dcache_icache(start);
 921                         kunmap_atomic(start);
 922                 }
 923         }
 924 }
 925
 926 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 927
 928 /*
 929  * We have 4 cases for pgds and pmds:
 930  * (1) invalid (all zeroes)
 931  * (2) pointer to next table, as normal; bottom 6 bits == 0
 932  * (3) leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
 933  * (4) hugepd pointer, bottom two bits == 00, next 4 bits indicate size of table
 934  *
 935  * So long as we atomically load page table pointers we are safe against teardown,
 936  * we can follow the address down to the the page and take a ref on it.
 937  */
 938
 939 pte_t *find_linux_pte_or_hugepte(pgd_t *pgdir, unsigned long ea, unsigned *shift)
 940 {
 941         pgd_t pgd, *pgdp;
 942         pud_t pud, *pudp;
 943         pmd_t pmd, *pmdp;
 944         pte_t *ret_pte;
 945         hugepd_t *hpdp = NULL;
 946         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 947
 948         if (shift)
 949                 *shift = 0;
 950
 951         pgdp = pgdir + pgd_index(ea);
 952         pgd  = ACCESS_ONCE(*pgdp);
 953         /*
 954          * Always operate on the local stack value. This make sure the
 955          * value don't get updated by a parallel THP split/collapse,
 956          * page fault or a page unmap. The return pte_t * is still not
 957          * stable. So should be checked there for above conditions.
 958          */
 959         if (pgd_none(pgd))
 960                 return NULL;
 961         else if (pgd_huge(pgd)) {
 962                 ret_pte = (pte_t *) pgdp;
 963                 goto out;
 964         } else if (is_hugepd(&pgd))
 965                 hpdp = (hugepd_t *)&pgd;
 966         else {
 967                 /*
 968                  * Even if we end up with an unmap, the pgtable will not
 969                  * be freed, because we do an rcu free and here we are
 970                  * irq disabled
 971                  */
 972                 pdshift = PUD_SHIFT;
 973                 pudp = pud_offset(&pgd, ea);
 974                 pud  = ACCESS_ONCE(*pudp);
 975
 976                 if (pud_none(pud))
 977                         return NULL;
 978                 else if (pud_huge(pud)) {
 979                         ret_pte = (pte_t *) pudp;
 980                         goto out;
 981                 } else if (is_hugepd(&pud))
 982                         hpdp = (hugepd_t *)&pud;
 983                 else {
 984                         pdshift = PMD_SHIFT;
 985                         pmdp = pmd_offset(&pud, ea);
 986                         pmd  = ACCESS_ONCE(*pmdp);
 987                         /*
 988                          * A hugepage collapse is captured by pmd_none, because
 989                          * it mark the pmd none and do a hpte invalidate.
 990                          *
 991                          * A hugepage split is captured by pmd_trans_splitting
 992                          * because we mark the pmd trans splitting and do a
 993                          * hpte invalidate
 994                          *
 995                          */
 996                         if (pmd_none(pmd) || pmd_trans_splitting(pmd))
 997                                 return NULL;
 998
 999                         if (pmd_huge(pmd) || pmd_large(pmd)) {
1000                                 ret_pte = (pte_t *) pmdp;
1001                                 goto out;
1002                         } else if (is_hugepd(&pmd))
1003                                 hpdp = (hugepd_t *)&pmd;
1004                         else
1005                                 return pte_offset_kernel(&pmd, ea);
1006                 }
1007         }
1008         if (!hpdp)
1009                 return NULL;
1010
1011         ret_pte = hugepte_offset(hpdp, ea, pdshift);
1012         pdshift = hugepd_shift(*hpdp);
1013 out:
1014         if (shift)
1015                 *shift = pdshift;
1016         return ret_pte;
1017 }
1018 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_linux_pte_or_hugepte);
1019
1020 int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
1021                 unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
1022 {
1023         unsigned long mask;
1024         unsigned long pte_end;
1025         struct page *head, *page, *tail;
1026         pte_t pte;
1027         int refs;
1028
1029         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
1030         if (pte_end < end)
1031                 end = pte_end;
1032
1033         pte = ACCESS_ONCE(*ptep);
1034         mask = _PAGE_PRESENT | _PAGE_USER;
1035         if (write)
1036                 mask |= _PAGE_RW;
1037
1038         if ((pte_val(pte) & mask) != mask)
1039                 return 0;
1040
1041 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1042         /*
1043          * check for splitting here
1044          */
1045         if (pmd_trans_splitting(pte_pmd(pte)))
1046                 return 0;
1047 #endif
1048
1049         /* hugepages are never "special" */
1050         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1051
1052         refs = 0;
1053         head = pte_page(pte);
1054
1055         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
1056         tail = page;
1057         do {
1058                 VM_BUG_ON(compound_head(page) != head);
1059                 pages[*nr] = page;
1060                 (*nr)++;
1061                 page++;
1062                 refs++;
1063         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1064
1065         if (!page_cache_add_speculative(head, refs)) {
1066                 *nr -= refs;
1067                 return 0;
1068         }
1069
1070         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1071                 /* Could be optimized better */
1072                 *nr -= refs;
1073                 while (refs--)
1074                         put_page(head);
1075                 return 0;
1076         }
1077
1078         /*
1079          * Any tail page need their mapcount reference taken before we
1080          * return.
1081          */
1082         while (refs--) {
1083                 if (PageTail(tail))
1084                         get_huge_page_tail(tail);
1085                 tail++;
1086         }
1087
1088         return 1;
1089 }