arch/tile/mm/init.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   3  * Copyright 2010 Tilera Corporation. All Rights Reserved.
   4  *
   5  *   This program is free software; you can redistribute it and/or
   6  *   modify it under the terms of the GNU General Public License
   7  *   as published by the Free Software Foundation, version 2.
   8  *
   9  *   This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  10  *   WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  *   MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, GOOD TITLE or
  12  *   NON INFRINGEMENT.  See the GNU General Public License for
  13  *   more details.
  14  */
  15
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/signal.h>
  18 #include <linux/sched.h>
  19 #include <linux/kernel.h>
  20 #include <linux/errno.h>
  21 #include <linux/string.h>
  22 #include <linux/types.h>
  23 #include <linux/ptrace.h>
  24 #include <linux/mman.h>
  25 #include <linux/mm.h>
  26 #include <linux/hugetlb.h>
  27 #include <linux/swap.h>
  28 #include <linux/smp.h>
  29 #include <linux/init.h>
  30 #include <linux/highmem.h>
  31 #include <linux/pagemap.h>
  32 #include <linux/poison.h>
  33 #include <linux/bootmem.h>
  34 #include <linux/slab.h>
  35 #include <linux/proc_fs.h>
  36 #include <linux/efi.h>
  37 #include <linux/memory_hotplug.h>
  38 #include <linux/uaccess.h>
  39 #include <asm/mmu_context.h>
  40 #include <asm/processor.h>
  41 #include <asm/pgtable.h>
  42 #include <asm/pgalloc.h>
  43 #include <asm/dma.h>
  44 #include <asm/fixmap.h>
  45 #include <asm/tlb.h>
  46 #include <asm/tlbflush.h>
  47 #include <asm/sections.h>
  48 #include <asm/setup.h>
  49 #include <asm/homecache.h>
  50 #include <hv/hypervisor.h>
  51 #include <arch/chip.h>
  52
  53 #include "migrate.h"
  54
  55 #define clear_pgd(pmdptr) (*(pmdptr) = hv_pte(0))
  56
  57 #ifndef __tilegx__
  58 unsigned long VMALLOC_RESERVE = CONFIG_VMALLOC_RESERVE;
  59 EXPORT_SYMBOL(VMALLOC_RESERVE);
  60 #endif
  61
  62 /* Create an L2 page table */
  63 static pte_t * __init alloc_pte(void)
  64 {
  65         return __alloc_bootmem(L2_KERNEL_PGTABLE_SIZE, HV_PAGE_TABLE_ALIGN, 0);
  66 }
  67
  68 /*
  69  * L2 page tables per controller.  We allocate these all at once from
  70  * the bootmem allocator and store them here.  This saves on kernel L2
  71  * page table memory, compared to allocating a full 64K page per L2
  72  * page table, and also means that in cases where we use huge pages,
  73  * we are guaranteed to later be able to shatter those huge pages and
  74  * switch to using these page tables instead, without requiring
  75  * further allocation.  Each l2_ptes[] entry points to the first page
  76  * table for the first hugepage-size piece of memory on the
  77  * controller; other page tables are just indexed directly, i.e. the
  78  * L2 page tables are contiguous in memory for each controller.
  79  */
  80 static pte_t *l2_ptes[MAX_NUMNODES];
  81 static int num_l2_ptes[MAX_NUMNODES];
  82
  83 static void init_prealloc_ptes(int node, int pages)
  84 {
  85         BUG_ON(pages & (PTRS_PER_PTE - 1));
  86         if (pages) {
  87                 num_l2_ptes[node] = pages;
  88                 l2_ptes[node] = __alloc_bootmem(pages * sizeof(pte_t),
  89                                                 HV_PAGE_TABLE_ALIGN, 0);
  90         }
  91 }
  92
  93 pte_t *get_prealloc_pte(unsigned long pfn)
  94 {
  95         int node = pfn_to_nid(pfn);
  96         pfn &= ~(-1UL << (NR_PA_HIGHBIT_SHIFT - PAGE_SHIFT));
  97         BUG_ON(node >= MAX_NUMNODES);
  98         BUG_ON(pfn >= num_l2_ptes[node]);
  99         return &l2_ptes[node][pfn];
 100 }
 101
 102 /*
 103  * What caching do we expect pages from the heap to have when
 104  * they are allocated during bootup?  (Once we've installed the
 105  * "real" swapper_pg_dir.)
 106  */
 107 static int initial_heap_home(void)
 108 {
 109         if (hash_default)
 110                 return PAGE_HOME_HASH;
 111         return smp_processor_id();
 112 }
 113
 114 /*
 115  * Place a pointer to an L2 page table in a middle page
 116  * directory entry.
 117  */
 118 static void __init assign_pte(pmd_t *pmd, pte_t *page_table)
 119 {
 120         phys_addr_t pa = __pa(page_table);
 121         unsigned long l2_ptfn = pa >> HV_LOG2_PAGE_TABLE_ALIGN;
 122         pte_t pteval = hv_pte_set_ptfn(__pgprot(_PAGE_TABLE), l2_ptfn);
 123         BUG_ON((pa & (HV_PAGE_TABLE_ALIGN-1)) != 0);
 124         pteval = pte_set_home(pteval, initial_heap_home());
 125         *(pte_t *)pmd = pteval;
 126         if (page_table != (pte_t *)pmd_page_vaddr(*pmd))
 127                 BUG();
 128 }
 129
 130 #ifdef __tilegx__
 131
 132 static inline pmd_t *alloc_pmd(void)
 133 {
 134         return __alloc_bootmem(L1_KERNEL_PGTABLE_SIZE, HV_PAGE_TABLE_ALIGN, 0);
 135 }
 136
 137 static inline void assign_pmd(pud_t *pud, pmd_t *pmd)
 138 {
 139         assign_pte((pmd_t *)pud, (pte_t *)pmd);
 140 }
 141
 142 #endif /* __tilegx__ */
 143
 144 /* Replace the given pmd with a full PTE table. */
 145 void __init shatter_pmd(pmd_t *pmd)
 146 {
 147         pte_t *pte = get_prealloc_pte(pte_pfn(*(pte_t *)pmd));
 148         assign_pte(pmd, pte);
 149 }
 150
 151 #ifdef __tilegx__
 152 static pmd_t *__init get_pmd(pgd_t pgtables[], unsigned long va)
 153 {
 154         pud_t *pud = pud_offset(&pgtables[pgd_index(va)], va);
 155         if (pud_none(*pud))
 156                 assign_pmd(pud, alloc_pmd());
 157         return pmd_offset(pud, va);
 158 }
 159 #else
 160 static pmd_t *__init get_pmd(pgd_t pgtables[], unsigned long va)
 161 {
 162         return pmd_offset(pud_offset(&pgtables[pgd_index(va)], va), va);
 163 }
 164 #endif
 165
 166 /*
 167  * This function initializes a certain range of kernel virtual memory
 168  * with new bootmem page tables, everywhere page tables are missing in
 169  * the given range.
 170  */
 171
 172 /*
 173  * NOTE: The pagetables are allocated contiguous on the physical space
 174  * so we can cache the place of the first one and move around without
 175  * checking the pgd every time.
 176  */
 177 static void __init page_table_range_init(unsigned long start,
 178                                          unsigned long end, pgd_t *pgd)
 179 {
 180         unsigned long vaddr;
 181         start = round_down(start, PMD_SIZE);
 182         end = round_up(end, PMD_SIZE);
 183         for (vaddr = start; vaddr < end; vaddr += PMD_SIZE) {
 184                 pmd_t *pmd = get_pmd(pgd, vaddr);
 185                 if (pmd_none(*pmd))
 186                         assign_pte(pmd, alloc_pte());
 187         }
 188 }
 189
 190
 191 static int __initdata ktext_hash = 1;  /* .text pages */
 192 static int __initdata kdata_hash = 1;  /* .data and .bss pages */
 193 int __write_once hash_default = 1;     /* kernel allocator pages */
 194 EXPORT_SYMBOL(hash_default);
 195 int __write_once kstack_hash = 1;      /* if no homecaching, use h4h */
 196
 197 /*
 198  * CPUs to use to for striping the pages of kernel data.  If hash-for-home
 199  * is available, this is only relevant if kcache_hash sets up the
 200  * .data and .bss to be page-homed, and we don't want the default mode
 201  * of using the full set of kernel cpus for the striping.
 202  */
 203 static __initdata struct cpumask kdata_mask;
 204 static __initdata int kdata_arg_seen;
 205
 206 int __write_once kdata_huge;       /* if no homecaching, small pages */
 207
 208
 209 /* Combine a generic pgprot_t with cache home to get a cache-aware pgprot. */
 210 static pgprot_t __init construct_pgprot(pgprot_t prot, int home)
 211 {
 212         prot = pte_set_home(prot, home);
 213         if (home == PAGE_HOME_IMMUTABLE) {
 214                 if (ktext_hash)
 215                         prot = hv_pte_set_mode(prot, HV_PTE_MODE_CACHE_HASH_L3);
 216                 else
 217                         prot = hv_pte_set_mode(prot, HV_PTE_MODE_CACHE_NO_L3);
 218         }
 219         return prot;
 220 }
 221
 222 /*
 223  * For a given kernel data VA, how should it be cached?
 224  * We return the complete pgprot_t with caching bits set.
 225  */
 226 static pgprot_t __init init_pgprot(ulong address)
 227 {
 228         int cpu;
 229         unsigned long page;
 230         enum { CODE_DELTA = MEM_SV_START - PAGE_OFFSET };
 231
 232         /* For kdata=huge, everything is just hash-for-home. */
 233         if (kdata_huge)
 234                 return construct_pgprot(PAGE_KERNEL, PAGE_HOME_HASH);
 235
 236         /* We map the aliased pages of permanent text inaccessible. */
 237         if (address < (ulong) _sinittext - CODE_DELTA)
 238                 return PAGE_NONE;
 239
 240         /* We map read-only data non-coherent for performance. */
 241         if ((address >= (ulong) __start_rodata &&
 242              address < (ulong) __end_rodata) ||
 243             address == (ulong) empty_zero_page) {
 244                 return construct_pgprot(PAGE_KERNEL_RO, PAGE_HOME_IMMUTABLE);
 245         }
 246
 247 #ifndef __tilegx__
 248         /* Force the atomic_locks[] array page to be hash-for-home. */
 249         if (address == (ulong) atomic_locks)
 250                 return construct_pgprot(PAGE_KERNEL, PAGE_HOME_HASH);
 251 #endif
 252
 253         /*
 254          * Everything else that isn't data or bss is heap, so mark it
 255          * with the initial heap home (hash-for-home, or this cpu).  This
 256          * includes any addresses after the loaded image and any address before
 257          * __init_end, since we already captured the case of text before
 258          * _sinittext, and __pa(einittext) is approximately __pa(__init_begin).
 259          *
 260          * All the LOWMEM pages that we mark this way will get their
 261          * struct page homecache properly marked later, in set_page_homes().
 262          * The HIGHMEM pages we leave with a default zero for their
 263          * homes, but with a zero free_time we don't have to actually
 264          * do a flush action the first time we use them, either.
 265          */
 266         if (address >= (ulong) _end || address < (ulong) __init_end)
 267                 return construct_pgprot(PAGE_KERNEL, initial_heap_home());
 268
 269         /* Use hash-for-home if requested for data/bss. */
 270         if (kdata_hash)
 271                 return construct_pgprot(PAGE_KERNEL, PAGE_HOME_HASH);
 272
 273         /*
 274          * Otherwise we just hand out consecutive cpus.  To avoid
 275          * requiring this function to hold state, we just walk forward from
 276          * __end_rodata by PAGE_SIZE, skipping the readonly and init data, to
 277          * reach the requested address, while walking cpu home around
 278          * kdata_mask. This is typically no more than a dozen or so iterations.
 279          */
 280         page = (((ulong)__end_rodata) + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
 281         BUG_ON(address < page || address >= (ulong)_end);
 282         cpu = cpumask_first(&kdata_mask);
 283         for (; page < address; page += PAGE_SIZE) {
 284                 if (page >= (ulong)&init_thread_union &&
 285                     page < (ulong)&init_thread_union + THREAD_SIZE)
 286                         continue;
 287                 if (page == (ulong)empty_zero_page)
 288                         continue;
 289 #ifndef __tilegx__
 290                 if (page == (ulong)atomic_locks)
 291                         continue;
 292 #endif
 293                 cpu = cpumask_next(cpu, &kdata_mask);
 294                 if (cpu == NR_CPUS)
 295                         cpu = cpumask_first(&kdata_mask);
 296         }
 297         return construct_pgprot(PAGE_KERNEL, cpu);
 298 }
 299
 300 /*
 301  * This function sets up how we cache the kernel text.  If we have
 302  * hash-for-home support, normally that is used instead (see the
 303  * kcache_hash boot flag for more information).  But if we end up
 304  * using a page-based caching technique, this option sets up the
 305  * details of that.  In addition, the "ktext=nocache" option may
 306  * always be used to disable local caching of text pages, if desired.
 307  */
 308
 309 static int __initdata ktext_arg_seen;
 310 static int __initdata ktext_small;
 311 static int __initdata ktext_local;
 312 static int __initdata ktext_all;
 313 static int __initdata ktext_nondataplane;
 314 static int __initdata ktext_nocache;
 315 static struct cpumask __initdata ktext_mask;
 316
 317 static int __init setup_ktext(char *str)
 318 {
 319         if (str == NULL)
 320                 return -EINVAL;
 321
 322         /* If you have a leading "nocache", turn off ktext caching */
 323         if (strncmp(str, "nocache", 7) == 0) {
 324                 ktext_nocache = 1;
 325                 pr_info("ktext: disabling local caching of kernel text\n");
 326                 str += 7;
 327                 if (*str == ',')
 328                         ++str;
 329                 if (*str == '\0')
 330                         return 0;
 331         }
 332
 333         ktext_arg_seen = 1;
 334
 335         /* Default setting: use a huge page */
 336         if (strcmp(str, "huge") == 0)
 337                 pr_info("ktext: using one huge locally cached page\n");
 338
 339         /* Pay TLB cost but get no cache benefit: cache small pages locally */
 340         else if (strcmp(str, "local") == 0) {
 341                 ktext_small = 1;
 342                 ktext_local = 1;
 343                 pr_info("ktext: using small pages with local caching\n");
 344         }
 345
 346         /* Neighborhood cache ktext pages on all cpus. */
 347         else if (strcmp(str, "all") == 0) {
 348                 ktext_small = 1;
 349                 ktext_all = 1;
 350                 pr_info("ktext: using maximal caching neighborhood\n");
 351         }
 352
 353
 354         /* Neighborhood ktext pages on specified mask */
 355         else if (cpulist_parse(str, &ktext_mask) == 0) {
 356                 if (cpumask_weight(&ktext_mask) > 1) {
 357                         ktext_small = 1;
 358                         pr_info("ktext: using caching neighborhood %*pbl with small pages\n",
 359                                 cpumask_pr_args(&ktext_mask));
 360                 } else {
 361                         pr_info("ktext: caching on cpu %*pbl with one huge page\n",
 362                                 cpumask_pr_args(&ktext_mask));
 363                 }
 364         }
 365
 366         else if (*str)
 367                 return -EINVAL;
 368
 369         return 0;
 370 }
 371
 372 early_param("ktext", setup_ktext);
 373
 374
 375 static inline pgprot_t ktext_set_nocache(pgprot_t prot)
 376 {
 377         if (!ktext_nocache)
 378                 prot = hv_pte_set_nc(prot);
 379         else
 380                 prot = hv_pte_set_no_alloc_l2(prot);
 381         return prot;
 382 }
 383
 384 /* Temporary page table we use for staging. */
 385 static pgd_t pgtables[PTRS_PER_PGD]
 386  __attribute__((aligned(HV_PAGE_TABLE_ALIGN)));
 387
 388 /*
 389  * This maps the physical memory to kernel virtual address space, a total
 390  * of max_low_pfn pages, by creating page tables starting from address
 391  * PAGE_OFFSET.
 392  *
 393  * This routine transitions us from using a set of compiled-in large
 394  * pages to using some more precise caching, including removing access
 395  * to code pages mapped at PAGE_OFFSET (executed only at MEM_SV_START)
 396  * marking read-only data as locally cacheable, striping the remaining
 397  * .data and .bss across all the available tiles, and removing access
 398  * to pages above the top of RAM (thus ensuring a page fault from a bad
 399  * virtual address rather than a hypervisor shoot down for accessing
 400  * memory outside the assigned limits).
 401  */
 402 static void __init kernel_physical_mapping_init(pgd_t *pgd_base)
 403 {
 404         unsigned long long irqmask;
 405         unsigned long address, pfn;
 406         pmd_t *pmd;
 407         pte_t *pte;
 408         int pte_ofs;
 409         const struct cpumask *my_cpu_mask = cpumask_of(smp_processor_id());
 410         struct cpumask kstripe_mask;
 411         int rc, i;
 412
 413         if (ktext_arg_seen && ktext_hash) {
 414                 pr_warn("warning: \"ktext\" boot argument ignored if \"kcache_hash\" sets up text hash-for-home\n");
 415                 ktext_small = 0;
 416         }
 417
 418         if (kdata_arg_seen && kdata_hash) {
 419                 pr_warn("warning: \"kdata\" boot argument ignored if \"kcache_hash\" sets up data hash-for-home\n");
 420         }
 421
 422         if (kdata_huge && !hash_default) {
 423                 pr_warn("warning: disabling \"kdata=huge\"; requires kcache_hash=all or =allbutstack\n");
 424                 kdata_huge = 0;
 425         }
 426
 427         /*
 428          * Set up a mask for cpus to use for kernel striping.
 429          * This is normally all cpus, but minus dataplane cpus if any.
 430          * If the dataplane covers the whole chip, we stripe over
 431          * the whole chip too.
 432          */
 433         cpumask_copy(&kstripe_mask, cpu_possible_mask);
 434         if (!kdata_arg_seen)
 435                 kdata_mask = kstripe_mask;
 436
 437         /* Allocate and fill in L2 page tables */
 438         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; ++i) {
 439 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 440                 unsigned long end_pfn = node_lowmem_end_pfn[i];
 441 #else
 442                 unsigned long end_pfn = node_end_pfn[i];
 443 #endif
 444                 unsigned long end_huge_pfn = 0;
 445
 446                 /* Pre-shatter the last huge page to allow per-cpu pages. */
 447                 if (kdata_huge)
 448                         end_huge_pfn = end_pfn - (HPAGE_SIZE >> PAGE_SHIFT);
 449
 450                 pfn = node_start_pfn[i];
 451
 452                 /* Allocate enough memory to hold L2 page tables for node. */
 453                 init_prealloc_ptes(i, end_pfn - pfn);
 454
 455                 address = (unsigned long) pfn_to_kaddr(pfn);
 456                 while (pfn < end_pfn) {
 457                         BUG_ON(address & (HPAGE_SIZE-1));
 458                         pmd = get_pmd(pgtables, address);
 459                         pte = get_prealloc_pte(pfn);
 460                         if (pfn < end_huge_pfn) {
 461                                 pgprot_t prot = init_pgprot(address);
 462                                 *(pte_t *)pmd = pte_mkhuge(pfn_pte(pfn, prot));
 463                                 for (pte_ofs = 0; pte_ofs < PTRS_PER_PTE;
 464                                      pfn++, pte_ofs++, address += PAGE_SIZE)
 465                                         pte[pte_ofs] = pfn_pte(pfn, prot);
 466                         } else {
 467                                 if (kdata_huge)
 468                                         printk(KERN_DEBUG "pre-shattered huge page at %#lx\n",
 469                                                address);
 470                                 for (pte_ofs = 0; pte_ofs < PTRS_PER_PTE;
 471                                      pfn++, pte_ofs++, address += PAGE_SIZE) {
 472                                         pgprot_t prot = init_pgprot(address);
 473                                         pte[pte_ofs] = pfn_pte(pfn, prot);
 474                                 }
 475                                 assign_pte(pmd, pte);
 476                         }
 477                 }
 478         }
 479
 480         /*
 481          * Set or check ktext_map now that we have cpu_possible_mask
 482          * and kstripe_mask to work with.
 483          */
 484         if (ktext_all)
 485                 cpumask_copy(&ktext_mask, cpu_possible_mask);
 486         else if (ktext_nondataplane)
 487                 ktext_mask = kstripe_mask;
 488         else if (!cpumask_empty(&ktext_mask)) {
 489                 /* Sanity-check any mask that was requested */
 490                 struct cpumask bad;
 491                 cpumask_andnot(&bad, &ktext_mask, cpu_possible_mask);
 492                 cpumask_and(&ktext_mask, &ktext_mask, cpu_possible_mask);
 493                 if (!cpumask_empty(&bad))
 494                         pr_info("ktext: not using unavailable cpus %*pbl\n",
 495                                 cpumask_pr_args(&bad));
 496                 if (cpumask_empty(&ktext_mask)) {
 497                         pr_warn("ktext: no valid cpus; caching on %d\n",
 498                                 smp_processor_id());
 499                         cpumask_copy(&ktext_mask,
 500                                      cpumask_of(smp_processor_id()));
 501                 }
 502         }
 503
 504         address = MEM_SV_START;
 505         pmd = get_pmd(pgtables, address);
 506         pfn = 0;  /* code starts at PA 0 */
 507         if (ktext_small) {
 508                 /* Allocate an L2 PTE for the kernel text */
 509                 int cpu = 0;
 510                 pgprot_t prot = construct_pgprot(PAGE_KERNEL_EXEC,
 511                                                  PAGE_HOME_IMMUTABLE);
 512
 513                 if (ktext_local) {
 514                         if (ktext_nocache)
 515                                 prot = hv_pte_set_mode(prot,
 516                                                        HV_PTE_MODE_UNCACHED);
 517                         else
 518                                 prot = hv_pte_set_mode(prot,
 519                                                        HV_PTE_MODE_CACHE_NO_L3);
 520                 } else {
 521                         prot = hv_pte_set_mode(prot,
 522                                                HV_PTE_MODE_CACHE_TILE_L3);
 523                         cpu = cpumask_first(&ktext_mask);
 524
 525                         prot = ktext_set_nocache(prot);
 526                 }
 527
 528                 BUG_ON(address != (unsigned long)_text);
 529                 pte = NULL;
 530                 for (; address < (unsigned long)_einittext;
 531                      pfn++, address += PAGE_SIZE) {
 532                         pte_ofs = pte_index(address);
 533                         if (pte_ofs == 0) {
 534                                 if (pte)
 535                                         assign_pte(pmd++, pte);
 536                                 pte = alloc_pte();
 537                         }
 538                         if (!ktext_local) {
 539                                 prot = set_remote_cache_cpu(prot, cpu);
 540                                 cpu = cpumask_next(cpu, &ktext_mask);
 541                                 if (cpu == NR_CPUS)
 542                                         cpu = cpumask_first(&ktext_mask);
 543                         }
 544                         pte[pte_ofs] = pfn_pte(pfn, prot);
 545                 }
 546                 if (pte)
 547                         assign_pte(pmd, pte);
 548         } else {
 549                 pte_t pteval = pfn_pte(0, PAGE_KERNEL_EXEC);
 550                 pteval = pte_mkhuge(pteval);
 551                 if (ktext_hash) {
 552                         pteval = hv_pte_set_mode(pteval,
 553                                                  HV_PTE_MODE_CACHE_HASH_L3);
 554                         pteval = ktext_set_nocache(pteval);
 555                 } else
 556                 if (cpumask_weight(&ktext_mask) == 1) {
 557                         pteval = set_remote_cache_cpu(pteval,
 558                                               cpumask_first(&ktext_mask));
 559                         pteval = hv_pte_set_mode(pteval,
 560                                                  HV_PTE_MODE_CACHE_TILE_L3);
 561                         pteval = ktext_set_nocache(pteval);
 562                 } else if (ktext_nocache)
 563                         pteval = hv_pte_set_mode(pteval,
 564                                                  HV_PTE_MODE_UNCACHED);
 565                 else
 566                         pteval = hv_pte_set_mode(pteval,
 567                                                  HV_PTE_MODE_CACHE_NO_L3);
 568                 for (; address < (unsigned long)_einittext;
 569                      pfn += PFN_DOWN(HPAGE_SIZE), address += HPAGE_SIZE)
 570                         *(pte_t *)(pmd++) = pfn_pte(pfn, pteval);
 571         }
 572
 573         /* Set swapper_pgprot here so it is flushed to memory right away. */
 574         swapper_pgprot = init_pgprot((unsigned long)swapper_pg_dir);
 575
 576         /*
 577          * Since we may be changing the caching of the stack and page
 578          * table itself, we invoke an assembly helper to do the
 579          * following steps:
 580          *
 581          *  - flush the cache so we start with an empty slate
 582          *  - install pgtables[] as the real page table
 583          *  - flush the TLB so the new page table takes effect
 584          */
 585         irqmask = interrupt_mask_save_mask();
 586         interrupt_mask_set_mask(-1ULL);
 587         rc = flush_and_install_context(__pa(pgtables),
 588                                        init_pgprot((unsigned long)pgtables),
 589                                        __this_cpu_read(current_asid),
 590                                        cpumask_bits(my_cpu_mask));
 591         interrupt_mask_restore_mask(irqmask);
 592         BUG_ON(rc != 0);
 593
 594         /* Copy the page table back to the normal swapper_pg_dir. */
 595         memcpy(pgd_base, pgtables, sizeof(pgtables));
 596         __install_page_table(pgd_base, __this_cpu_read(current_asid),
 597                              swapper_pgprot);
 598
 599         /*
 600          * We just read swapper_pgprot and thus brought it into the cache,
 601          * with its new home & caching mode.  When we start the other CPUs,
 602          * they're going to reference swapper_pgprot via their initial fake
 603          * VA-is-PA mappings, which cache everything locally.  At that
 604          * time, if it's in our cache with a conflicting home, the
 605          * simulator's coherence checker will complain.  So, flush it out
 606          * of our cache; we're not going to ever use it again anyway.
 607          */
 608         __insn_finv(&swapper_pgprot);
 609 }
 610
 611 /*
 612  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
 613  * is valid. The argument is a physical page number.
 614  *
 615  * On Tile, the only valid things for which we can just hand out unchecked
 616  * PTEs are the kernel code and data.  Anything else might change its
 617  * homing with time, and we wouldn't know to adjust the /dev/mem PTEs.
 618  * Note that init_thread_union is released to heap soon after boot,
 619  * so we include it in the init data.
 620  *
 621  * For TILE-Gx, we might want to consider allowing access to PA
 622  * regions corresponding to PCI space, etc.
 623  */
 624 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
 625 {
 626         return pagenr < kaddr_to_pfn(_end) &&
 627                 !(pagenr >= kaddr_to_pfn(&init_thread_union) ||
 628                   pagenr < kaddr_to_pfn(__init_end)) &&
 629                 !(pagenr >= kaddr_to_pfn(_sinittext) ||
 630                   pagenr <= kaddr_to_pfn(_einittext-1));
 631 }
 632
 633 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 634 static void __init permanent_kmaps_init(pgd_t *pgd_base)
 635 {
 636         pgd_t *pgd;
 637         pud_t *pud;
 638         pmd_t *pmd;
 639         pte_t *pte;
 640         unsigned long vaddr;
 641
 642         vaddr = PKMAP_BASE;
 643         page_table_range_init(vaddr, vaddr + PAGE_SIZE*LAST_PKMAP, pgd_base);
 644
 645         pgd = swapper_pg_dir + pgd_index(vaddr);
 646         pud = pud_offset(pgd, vaddr);
 647         pmd = pmd_offset(pud, vaddr);
 648         pte = pte_offset_kernel(pmd, vaddr);
 649         pkmap_page_table = pte;
 650 }
 651 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 652
 653
 654 #ifndef CONFIG_64BIT
 655 static void __init init_free_pfn_range(unsigned long start, unsigned long end)
 656 {
 657         unsigned long pfn;
 658         struct page *page = pfn_to_page(start);
 659
 660         for (pfn = start; pfn < end; ) {
 661                 /* Optimize by freeing pages in large batches */
 662                 int order = __ffs(pfn);
 663                 int count, i;
 664                 struct page *p;
 665
 666                 if (order >= MAX_ORDER)
 667                         order = MAX_ORDER-1;
 668                 count = 1 << order;
 669                 while (pfn + count > end) {
 670                         count >>= 1;
 671                         --order;
 672                 }
 673                 for (p = page, i = 0; i < count; ++i, ++p) {
 674                         __ClearPageReserved(p);
 675                         /*
 676                          * Hacky direct set to avoid unnecessary
 677                          * lock take/release for EVERY page here.
 678                          */
 679                         p->_count.counter = 0;
 680                         p->_mapcount.counter = -1;
 681                 }
 682                 init_page_count(page);
 683                 __free_pages(page, order);
 684                 adjust_managed_page_count(page, count);
 685
 686                 page += count;
 687                 pfn += count;
 688         }
 689 }
 690
 691 static void __init set_non_bootmem_pages_init(void)
 692 {
 693         struct zone *z;
 694         for_each_zone(z) {
 695                 unsigned long start, end;
 696                 int nid = z->zone_pgdat->node_id;
 697 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 698                 int idx = zone_idx(z);
 699 #endif
 700
 701                 start = z->zone_start_pfn;
 702                 end = start + z->spanned_pages;
 703                 start = max(start, node_free_pfn[nid]);
 704                 start = max(start, max_low_pfn);
 705
 706 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 707                 if (idx == ZONE_HIGHMEM)
 708                         totalhigh_pages += z->spanned_pages;
 709 #endif
 710                 if (kdata_huge) {
 711                         unsigned long percpu_pfn = node_percpu_pfn[nid];
 712                         if (start < percpu_pfn && end > percpu_pfn)
 713                                 end = percpu_pfn;
 714                 }
 715 #ifdef CONFIG_PCI
 716                 if (start <= pci_reserve_start_pfn &&
 717                     end > pci_reserve_start_pfn) {
 718                         if (end > pci_reserve_end_pfn)
 719                                 init_free_pfn_range(pci_reserve_end_pfn, end);
 720                         end = pci_reserve_start_pfn;
 721                 }
 722 #endif
 723                 init_free_pfn_range(start, end);
 724         }
 725 }
 726 #endif
 727
 728 /*
 729  * paging_init() sets up the page tables - note that all of lowmem is
 730  * already mapped by head.S.
 731  */
 732 void __init paging_init(void)
 733 {
 734 #ifdef __tilegx__
 735         pud_t *pud;
 736 #endif
 737         pgd_t *pgd_base = swapper_pg_dir;
 738
 739         kernel_physical_mapping_init(pgd_base);
 740
 741         /* Fixed mappings, only the page table structure has to be created. */
 742         page_table_range_init(fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1),
 743                               FIXADDR_TOP, pgd_base);
 744
 745 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 746         permanent_kmaps_init(pgd_base);
 747 #endif
 748
 749 #ifdef __tilegx__
 750         /*
 751          * Since GX allocates just one pmd_t array worth of vmalloc space,
 752          * we go ahead and allocate it statically here, then share it
 753          * globally.  As a result we don't have to worry about any task
 754          * changing init_mm once we get up and running, and there's no
 755          * need for e.g. vmalloc_sync_all().
 756          */
 757         BUILD_BUG_ON(pgd_index(VMALLOC_START) != pgd_index(VMALLOC_END - 1));
 758         pud = pud_offset(pgd_base + pgd_index(VMALLOC_START), VMALLOC_START);
 759         assign_pmd(pud, alloc_pmd());
 760 #endif
 761 }
 762
 763
 764 /*
 765  * Walk the kernel page tables and derive the page_home() from
 766  * the PTEs, so that set_pte() can properly validate the caching
 767  * of all PTEs it sees.
 768  */
 769 void __init set_page_homes(void)
 770 {
 771 }
 772
 773 static void __init set_max_mapnr_init(void)
 774 {
 775 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 776         max_mapnr = max_low_pfn;
 777 #endif
 778 }
 779
 780 void __init mem_init(void)
 781 {
 782         int i;
 783 #ifndef __tilegx__
 784         void *last;
 785 #endif
 786
 787 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 788         BUG_ON(!mem_map);
 789 #endif
 790
 791 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 792         /* check that fixmap and pkmap do not overlap */
 793         if (PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP-1) >= FIXADDR_START) {
 794                 pr_err("fixmap and kmap areas overlap - this will crash\n");
 795                 pr_err("pkstart: %lxh pkend: %lxh fixstart %lxh\n",
 796                        PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP-1), FIXADDR_START);
 797                 BUG();
 798         }
 799 #endif
 800
 801         set_max_mapnr_init();
 802
 803         /* this will put all bootmem onto the freelists */
 804         free_all_bootmem();
 805
 806 #ifndef CONFIG_64BIT
 807         /* count all remaining LOWMEM and give all HIGHMEM to page allocator */
 808         set_non_bootmem_pages_init();
 809 #endif
 810
 811         mem_init_print_info(NULL);
 812
 813         /*
 814          * In debug mode, dump some interesting memory mappings.
 815          */
 816 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 817         printk(KERN_DEBUG "  KMAP    %#lx - %#lx\n",
 818                FIXADDR_START, FIXADDR_TOP + PAGE_SIZE - 1);
 819         printk(KERN_DEBUG "  PKMAP   %#lx - %#lx\n",
 820                PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP) - 1);
 821 #endif
 822         printk(KERN_DEBUG "  VMALLOC %#lx - %#lx\n",
 823                _VMALLOC_START, _VMALLOC_END - 1);
 824 #ifdef __tilegx__
 825         for (i = MAX_NUMNODES-1; i >= 0; --i) {
 826                 struct pglist_data *node = &node_data[i];
 827                 if (node->node_present_pages) {
 828                         unsigned long start = (unsigned long)
 829                                 pfn_to_kaddr(node->node_start_pfn);
 830                         unsigned long end = start +
 831                                 (node->node_present_pages << PAGE_SHIFT);
 832                         printk(KERN_DEBUG "  MEM%d    %#lx - %#lx\n",
 833                                i, start, end - 1);
 834                 }
 835         }
 836 #else
 837         last = high_memory;
 838         for (i = MAX_NUMNODES-1; i >= 0; --i) {
 839                 if ((unsigned long)vbase_map[i] != -1UL) {
 840                         printk(KERN_DEBUG "  LOWMEM%d %#lx - %#lx\n",
 841                                i, (unsigned long) (vbase_map[i]),
 842                                (unsigned long) (last-1));
 843                         last = vbase_map[i];
 844                 }
 845         }
 846 #endif
 847
 848 #ifndef __tilegx__
 849         /*
 850          * Convert from using one lock for all atomic operations to
 851          * one per cpu.
 852          */
 853         __init_atomic_per_cpu();
 854 #endif
 855 }
 856
 857 /*
 858  * this is for the non-NUMA, single node SMP system case.
 859  * Specifically, in the case of x86, we will always add
 860  * memory to the highmem for now.
 861  */
 862 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 863 int arch_add_memory(u64 start, u64 size)
 864 {
 865         struct pglist_data *pgdata = &contig_page_data;
 866         struct zone *zone = pgdata->node_zones + MAX_NR_ZONES-1;
 867         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 868         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 869
 870         return __add_pages(zone, start_pfn, nr_pages);
 871 }
 872
 873 int remove_memory(u64 start, u64 size)
 874 {
 875         return -EINVAL;
 876 }
 877
 878 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
 879 int arch_remove_memory(u64 start, u64 size)
 880 {
 881         /* TODO */
 882         return -EBUSY;
 883 }
 884 #endif
 885 #endif
 886
 887 struct kmem_cache *pgd_cache;
 888
 889 void __init pgtable_cache_init(void)
 890 {
 891         pgd_cache = kmem_cache_create("pgd", SIZEOF_PGD, SIZEOF_PGD, 0, NULL);
 892         if (!pgd_cache)
 893                 panic("pgtable_cache_init(): Cannot create pgd cache");
 894 }
 895
 896 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 897 static long __write_once initfree;
 898 #else
 899 static long __write_once initfree = 1;
 900 #endif
 901
 902 /* Select whether to free (1) or mark unusable (0) the __init pages. */
 903 static int __init set_initfree(char *str)
 904 {
 905         long val;
 906         if (kstrtol(str, 0, &val) == 0) {
 907                 initfree = val;
 908                 pr_info("initfree: %s free init pages\n",
 909                         initfree ? "will" : "won't");
 910         }
 911         return 1;
 912 }
 913 __setup("initfree=", set_initfree);
 914
 915 static void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
 916 {
 917         unsigned long addr = (unsigned long) begin;
 918
 919         if (kdata_huge && !initfree) {
 920                 pr_warn("Warning: ignoring initfree=0: incompatible with kdata=huge\n");
 921                 initfree = 1;
 922         }
 923         end = (end + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
 924         local_flush_tlb_pages(NULL, begin, PAGE_SIZE, end - begin);
 925         for (addr = begin; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
 926                 /*
 927                  * Note we just reset the home here directly in the
 928                  * page table.  We know this is safe because our caller
 929                  * just flushed the caches on all the other cpus,
 930                  * and they won't be touching any of these pages.
 931                  */
 932                 int pfn = kaddr_to_pfn((void *)addr);
 933                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 934                 pte_t *ptep = virt_to_kpte(addr);
 935                 if (!initfree) {
 936                         /*
 937                          * If debugging page accesses then do not free
 938                          * this memory but mark them not present - any
 939                          * buggy init-section access will create a
 940                          * kernel page fault:
 941                          */
 942                         pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
 943                         continue;
 944                 }
 945                 if (pte_huge(*ptep))
 946                         BUG_ON(!kdata_huge);
 947                 else
 948                         set_pte_at(&init_mm, addr, ptep,
 949                                    pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL));
 950                 memset((void *)addr, POISON_FREE_INITMEM, PAGE_SIZE);
 951                 free_reserved_page(page);
 952         }
 953         pr_info("Freeing %s: %ldk freed\n", what, (end - begin) >> 10);
 954 }
 955
 956 void free_initmem(void)
 957 {
 958         const unsigned long text_delta = MEM_SV_START - PAGE_OFFSET;
 959
 960         /*
 961          * Evict the cache on all cores to avoid incoherence.
 962          * We are guaranteed that no one will touch the init pages any more.
 963          */
 964         homecache_evict(&cpu_cacheable_map);
 965
 966         /* Free the data pages that we won't use again after init. */
 967         free_init_pages("unused kernel data",
 968                         (unsigned long)__init_begin,
 969                         (unsigned long)__init_end);
 970
 971         /*
 972          * Free the pages mapped from 0xc0000000 that correspond to code
 973          * pages from MEM_SV_START that we won't use again after init.
 974          */
 975         free_init_pages("unused kernel text",
 976                         (unsigned long)_sinittext - text_delta,
 977                         (unsigned long)_einittext - text_delta);
 978         /* Do a global TLB flush so everyone sees the changes. */
 979         flush_tlb_all();
 980 }