Merge tag 'powerpc-4.9-2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/powerpc...
[cascardo/linux.git] / arch / powerpc / mm / hash_utils_64.c
1 /*
2  * PowerPC64 port by Mike Corrigan and Dave Engebretsen
3  *   {mikejc|engebret}@us.ibm.com
4  *
5  *    Copyright (c) 2000 Mike Corrigan <mikejc@us.ibm.com>
6  *
7  * SMP scalability work:
8  *    Copyright (C) 2001 Anton Blanchard <anton@au.ibm.com>, IBM
9  * 
10  *    Module name: htab.c
11  *
12  *    Description:
13  *      PowerPC Hashed Page Table functions
14  *
15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
17  * as published by the Free Software Foundation; either version
18  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
19  */
20
21 #undef DEBUG
22 #undef DEBUG_LOW
23
24 #include <linux/spinlock.h>
25 #include <linux/errno.h>
26 #include <linux/sched.h>
27 #include <linux/proc_fs.h>
28 #include <linux/stat.h>
29 #include <linux/sysctl.h>
30 #include <linux/export.h>
31 #include <linux/ctype.h>
32 #include <linux/cache.h>
33 #include <linux/init.h>
34 #include <linux/signal.h>
35 #include <linux/memblock.h>
36 #include <linux/context_tracking.h>
37 #include <linux/libfdt.h>
38
39 #include <asm/processor.h>
40 #include <asm/pgtable.h>
41 #include <asm/mmu.h>
42 #include <asm/mmu_context.h>
43 #include <asm/page.h>
44 #include <asm/types.h>
45 #include <asm/uaccess.h>
46 #include <asm/machdep.h>
47 #include <asm/prom.h>
48 #include <asm/tlbflush.h>
49 #include <asm/io.h>
50 #include <asm/eeh.h>
51 #include <asm/tlb.h>
52 #include <asm/cacheflush.h>
53 #include <asm/cputable.h>
54 #include <asm/sections.h>
55 #include <asm/copro.h>
56 #include <asm/udbg.h>
57 #include <asm/code-patching.h>
58 #include <asm/fadump.h>
59 #include <asm/firmware.h>
60 #include <asm/tm.h>
61 #include <asm/trace.h>
62 #include <asm/ps3.h>
63
64 #ifdef DEBUG
65 #define DBG(fmt...) udbg_printf(fmt)
66 #else
67 #define DBG(fmt...)
68 #endif
69
70 #ifdef DEBUG_LOW
71 #define DBG_LOW(fmt...) udbg_printf(fmt)
72 #else
73 #define DBG_LOW(fmt...)
74 #endif
75
76 #define KB (1024)
77 #define MB (1024*KB)
78 #define GB (1024L*MB)
79
80 /*
81  * Note:  pte   --> Linux PTE
82  *        HPTE  --> PowerPC Hashed Page Table Entry
83  *
84  * Execution context:
85  *   htab_initialize is called with the MMU off (of course), but
86  *   the kernel has been copied down to zero so it can directly
87  *   reference global data.  At this point it is very difficult
88  *   to print debug info.
89  *
90  */
91
92 static unsigned long _SDR1;
93 struct mmu_psize_def mmu_psize_defs[MMU_PAGE_COUNT];
94 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_psize_defs);
95
96 u8 hpte_page_sizes[1 << LP_BITS];
97 EXPORT_SYMBOL_GPL(hpte_page_sizes);
98
99 struct hash_pte *htab_address;
100 unsigned long htab_size_bytes;
101 unsigned long htab_hash_mask;
102 EXPORT_SYMBOL_GPL(htab_hash_mask);
103 int mmu_linear_psize = MMU_PAGE_4K;
104 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_linear_psize);
105 int mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_4K;
106 int mmu_vmalloc_psize = MMU_PAGE_4K;
107 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
108 int mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_4K;
109 #endif
110 int mmu_io_psize = MMU_PAGE_4K;
111 int mmu_kernel_ssize = MMU_SEGSIZE_256M;
112 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_kernel_ssize);
113 int mmu_highuser_ssize = MMU_SEGSIZE_256M;
114 u16 mmu_slb_size = 64;
115 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_slb_size);
116 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
117 int mmu_ci_restrictions;
118 #endif
119 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
120 static u8 *linear_map_hash_slots;
121 static unsigned long linear_map_hash_count;
122 static DEFINE_SPINLOCK(linear_map_hash_lock);
123 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
124 struct mmu_hash_ops mmu_hash_ops;
125 EXPORT_SYMBOL(mmu_hash_ops);
126
127 /* There are definitions of page sizes arrays to be used when none
128  * is provided by the firmware.
129  */
130
131 /* Pre-POWER4 CPUs (4k pages only)
132  */
133 static struct mmu_psize_def mmu_psize_defaults_old[] = {
134         [MMU_PAGE_4K] = {
135                 .shift  = 12,
136                 .sllp   = 0,
137                 .penc   = {[MMU_PAGE_4K] = 0, [1 ... MMU_PAGE_COUNT - 1] = -1},
138                 .avpnm  = 0,
139                 .tlbiel = 0,
140         },
141 };
142
143 /* POWER4, GPUL, POWER5
144  *
145  * Support for 16Mb large pages
146  */
147 static struct mmu_psize_def mmu_psize_defaults_gp[] = {
148         [MMU_PAGE_4K] = {
149                 .shift  = 12,
150                 .sllp   = 0,
151                 .penc   = {[MMU_PAGE_4K] = 0, [1 ... MMU_PAGE_COUNT - 1] = -1},
152                 .avpnm  = 0,
153                 .tlbiel = 1,
154         },
155         [MMU_PAGE_16M] = {
156                 .shift  = 24,
157                 .sllp   = SLB_VSID_L,
158                 .penc   = {[0 ... MMU_PAGE_16M - 1] = -1, [MMU_PAGE_16M] = 0,
159                             [MMU_PAGE_16M + 1 ... MMU_PAGE_COUNT - 1] = -1 },
160                 .avpnm  = 0x1UL,
161                 .tlbiel = 0,
162         },
163 };
164
165 /*
166  * 'R' and 'C' update notes:
167  *  - Under pHyp or KVM, the updatepp path will not set C, thus it *will*
168  *     create writeable HPTEs without C set, because the hcall H_PROTECT
169  *     that we use in that case will not update C
170  *  - The above is however not a problem, because we also don't do that
171  *     fancy "no flush" variant of eviction and we use H_REMOVE which will
172  *     do the right thing and thus we don't have the race I described earlier
173  *
174  *    - Under bare metal,  we do have the race, so we need R and C set
175  *    - We make sure R is always set and never lost
176  *    - C is _PAGE_DIRTY, and *should* always be set for a writeable mapping
177  */
178 unsigned long htab_convert_pte_flags(unsigned long pteflags)
179 {
180         unsigned long rflags = 0;
181
182         /* _PAGE_EXEC -> NOEXEC */
183         if ((pteflags & _PAGE_EXEC) == 0)
184                 rflags |= HPTE_R_N;
185         /*
186          * PPP bits:
187          * Linux uses slb key 0 for kernel and 1 for user.
188          * kernel RW areas are mapped with PPP=0b000
189          * User area is mapped with PPP=0b010 for read/write
190          * or PPP=0b011 for read-only (including writeable but clean pages).
191          */
192         if (pteflags & _PAGE_PRIVILEGED) {
193                 /*
194                  * Kernel read only mapped with ppp bits 0b110
195                  */
196                 if (!(pteflags & _PAGE_WRITE))
197                         rflags |= (HPTE_R_PP0 | 0x2);
198         } else {
199                 if (pteflags & _PAGE_RWX)
200                         rflags |= 0x2;
201                 if (!((pteflags & _PAGE_WRITE) && (pteflags & _PAGE_DIRTY)))
202                         rflags |= 0x1;
203         }
204         /*
205          * We can't allow hardware to update hpte bits. Hence always
206          * set 'R' bit and set 'C' if it is a write fault
207          */
208         rflags |=  HPTE_R_R;
209
210         if (pteflags & _PAGE_DIRTY)
211                 rflags |= HPTE_R_C;
212         /*
213          * Add in WIG bits
214          */
215
216         if ((pteflags & _PAGE_CACHE_CTL) == _PAGE_TOLERANT)
217                 rflags |= HPTE_R_I;
218         else if ((pteflags & _PAGE_CACHE_CTL) == _PAGE_NON_IDEMPOTENT)
219                 rflags |= (HPTE_R_I | HPTE_R_G);
220         else if ((pteflags & _PAGE_CACHE_CTL) == _PAGE_SAO)
221                 rflags |= (HPTE_R_W | HPTE_R_I | HPTE_R_M);
222         else
223                 /*
224                  * Add memory coherence if cache inhibited is not set
225                  */
226                 rflags |= HPTE_R_M;
227
228         return rflags;
229 }
230
231 int htab_bolt_mapping(unsigned long vstart, unsigned long vend,
232                       unsigned long pstart, unsigned long prot,
233                       int psize, int ssize)
234 {
235         unsigned long vaddr, paddr;
236         unsigned int step, shift;
237         int ret = 0;
238
239         shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
240         step = 1 << shift;
241
242         prot = htab_convert_pte_flags(prot);
243
244         DBG("htab_bolt_mapping(%lx..%lx -> %lx (%lx,%d,%d)\n",
245             vstart, vend, pstart, prot, psize, ssize);
246
247         for (vaddr = vstart, paddr = pstart; vaddr < vend;
248              vaddr += step, paddr += step) {
249                 unsigned long hash, hpteg;
250                 unsigned long vsid = get_kernel_vsid(vaddr, ssize);
251                 unsigned long vpn  = hpt_vpn(vaddr, vsid, ssize);
252                 unsigned long tprot = prot;
253
254                 /*
255                  * If we hit a bad address return error.
256                  */
257                 if (!vsid)
258                         return -1;
259                 /* Make kernel text executable */
260                 if (overlaps_kernel_text(vaddr, vaddr + step))
261                         tprot &= ~HPTE_R_N;
262
263                 /* Make kvm guest trampolines executable */
264                 if (overlaps_kvm_tmp(vaddr, vaddr + step))
265                         tprot &= ~HPTE_R_N;
266
267                 /*
268                  * If relocatable, check if it overlaps interrupt vectors that
269                  * are copied down to real 0. For relocatable kernel
270                  * (e.g. kdump case) we copy interrupt vectors down to real
271                  * address 0. Mark that region as executable. This is
272                  * because on p8 system with relocation on exception feature
273                  * enabled, exceptions are raised with MMU (IR=DR=1) ON. Hence
274                  * in order to execute the interrupt handlers in virtual
275                  * mode the vector region need to be marked as executable.
276                  */
277                 if ((PHYSICAL_START > MEMORY_START) &&
278                         overlaps_interrupt_vector_text(vaddr, vaddr + step))
279                                 tprot &= ~HPTE_R_N;
280
281                 hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
282                 hpteg = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP);
283
284                 BUG_ON(!mmu_hash_ops.hpte_insert);
285                 ret = mmu_hash_ops.hpte_insert(hpteg, vpn, paddr, tprot,
286                                                HPTE_V_BOLTED, psize, psize,
287                                                ssize);
288
289                 if (ret < 0)
290                         break;
291
292 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
293                 if (debug_pagealloc_enabled() &&
294                         (paddr >> PAGE_SHIFT) < linear_map_hash_count)
295                         linear_map_hash_slots[paddr >> PAGE_SHIFT] = ret | 0x80;
296 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
297         }
298         return ret < 0 ? ret : 0;
299 }
300
301 int htab_remove_mapping(unsigned long vstart, unsigned long vend,
302                       int psize, int ssize)
303 {
304         unsigned long vaddr;
305         unsigned int step, shift;
306         int rc;
307         int ret = 0;
308
309         shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
310         step = 1 << shift;
311
312         if (!mmu_hash_ops.hpte_removebolted)
313                 return -ENODEV;
314
315         for (vaddr = vstart; vaddr < vend; vaddr += step) {
316                 rc = mmu_hash_ops.hpte_removebolted(vaddr, psize, ssize);
317                 if (rc == -ENOENT) {
318                         ret = -ENOENT;
319                         continue;
320                 }
321                 if (rc < 0)
322                         return rc;
323         }
324
325         return ret;
326 }
327
328 static bool disable_1tb_segments = false;
329
330 static int __init parse_disable_1tb_segments(char *p)
331 {
332         disable_1tb_segments = true;
333         return 0;
334 }
335 early_param("disable_1tb_segments", parse_disable_1tb_segments);
336
337 static int __init htab_dt_scan_seg_sizes(unsigned long node,
338                                          const char *uname, int depth,
339                                          void *data)
340 {
341         const char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
342         const __be32 *prop;
343         int size = 0;
344
345         /* We are scanning "cpu" nodes only */
346         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
347                 return 0;
348
349         prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,processor-segment-sizes", &size);
350         if (prop == NULL)
351                 return 0;
352         for (; size >= 4; size -= 4, ++prop) {
353                 if (be32_to_cpu(prop[0]) == 40) {
354                         DBG("1T segment support detected\n");
355
356                         if (disable_1tb_segments) {
357                                 DBG("1T segments disabled by command line\n");
358                                 break;
359                         }
360
361                         cur_cpu_spec->mmu_features |= MMU_FTR_1T_SEGMENT;
362                         return 1;
363                 }
364         }
365         cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_NO_SLBIE_B;
366         return 0;
367 }
368
369 static int __init get_idx_from_shift(unsigned int shift)
370 {
371         int idx = -1;
372
373         switch (shift) {
374         case 0xc:
375                 idx = MMU_PAGE_4K;
376                 break;
377         case 0x10:
378                 idx = MMU_PAGE_64K;
379                 break;
380         case 0x14:
381                 idx = MMU_PAGE_1M;
382                 break;
383         case 0x18:
384                 idx = MMU_PAGE_16M;
385                 break;
386         case 0x22:
387                 idx = MMU_PAGE_16G;
388                 break;
389         }
390         return idx;
391 }
392
393 static int __init htab_dt_scan_page_sizes(unsigned long node,
394                                           const char *uname, int depth,
395                                           void *data)
396 {
397         const char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
398         const __be32 *prop;
399         int size = 0;
400
401         /* We are scanning "cpu" nodes only */
402         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
403                 return 0;
404
405         prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,segment-page-sizes", &size);
406         if (!prop)
407                 return 0;
408
409         pr_info("Page sizes from device-tree:\n");
410         size /= 4;
411         cur_cpu_spec->mmu_features &= ~(MMU_FTR_16M_PAGE);
412         while(size > 0) {
413                 unsigned int base_shift = be32_to_cpu(prop[0]);
414                 unsigned int slbenc = be32_to_cpu(prop[1]);
415                 unsigned int lpnum = be32_to_cpu(prop[2]);
416                 struct mmu_psize_def *def;
417                 int idx, base_idx;
418
419                 size -= 3; prop += 3;
420                 base_idx = get_idx_from_shift(base_shift);
421                 if (base_idx < 0) {
422                         /* skip the pte encoding also */
423                         prop += lpnum * 2; size -= lpnum * 2;
424                         continue;
425                 }
426                 def = &mmu_psize_defs[base_idx];
427                 if (base_idx == MMU_PAGE_16M)
428                         cur_cpu_spec->mmu_features |= MMU_FTR_16M_PAGE;
429
430                 def->shift = base_shift;
431                 if (base_shift <= 23)
432                         def->avpnm = 0;
433                 else
434                         def->avpnm = (1 << (base_shift - 23)) - 1;
435                 def->sllp = slbenc;
436                 /*
437                  * We don't know for sure what's up with tlbiel, so
438                  * for now we only set it for 4K and 64K pages
439                  */
440                 if (base_idx == MMU_PAGE_4K || base_idx == MMU_PAGE_64K)
441                         def->tlbiel = 1;
442                 else
443                         def->tlbiel = 0;
444
445                 while (size > 0 && lpnum) {
446                         unsigned int shift = be32_to_cpu(prop[0]);
447                         int penc  = be32_to_cpu(prop[1]);
448
449                         prop += 2; size -= 2;
450                         lpnum--;
451
452                         idx = get_idx_from_shift(shift);
453                         if (idx < 0)
454                                 continue;
455
456                         if (penc == -1)
457                                 pr_err("Invalid penc for base_shift=%d "
458                                        "shift=%d\n", base_shift, shift);
459
460                         def->penc[idx] = penc;
461                         pr_info("base_shift=%d: shift=%d, sllp=0x%04lx,"
462                                 " avpnm=0x%08lx, tlbiel=%d, penc=%d\n",
463                                 base_shift, shift, def->sllp,
464                                 def->avpnm, def->tlbiel, def->penc[idx]);
465                 }
466         }
467
468         return 1;
469 }
470
471 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
472 /* Scan for 16G memory blocks that have been set aside for huge pages
473  * and reserve those blocks for 16G huge pages.
474  */
475 static int __init htab_dt_scan_hugepage_blocks(unsigned long node,
476                                         const char *uname, int depth,
477                                         void *data) {
478         const char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
479         const __be64 *addr_prop;
480         const __be32 *page_count_prop;
481         unsigned int expected_pages;
482         long unsigned int phys_addr;
483         long unsigned int block_size;
484
485         /* We are scanning "memory" nodes only */
486         if (type == NULL || strcmp(type, "memory") != 0)
487                 return 0;
488
489         /* This property is the log base 2 of the number of virtual pages that
490          * will represent this memory block. */
491         page_count_prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,expected#pages", NULL);
492         if (page_count_prop == NULL)
493                 return 0;
494         expected_pages = (1 << be32_to_cpu(page_count_prop[0]));
495         addr_prop = of_get_flat_dt_prop(node, "reg", NULL);
496         if (addr_prop == NULL)
497                 return 0;
498         phys_addr = be64_to_cpu(addr_prop[0]);
499         block_size = be64_to_cpu(addr_prop[1]);
500         if (block_size != (16 * GB))
501                 return 0;
502         printk(KERN_INFO "Huge page(16GB) memory: "
503                         "addr = 0x%lX size = 0x%lX pages = %d\n",
504                         phys_addr, block_size, expected_pages);
505         if (phys_addr + (16 * GB) <= memblock_end_of_DRAM()) {
506                 memblock_reserve(phys_addr, block_size * expected_pages);
507                 add_gpage(phys_addr, block_size, expected_pages);
508         }
509         return 0;
510 }
511 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
512
513 static void mmu_psize_set_default_penc(void)
514 {
515         int bpsize, apsize;
516         for (bpsize = 0; bpsize < MMU_PAGE_COUNT; bpsize++)
517                 for (apsize = 0; apsize < MMU_PAGE_COUNT; apsize++)
518                         mmu_psize_defs[bpsize].penc[apsize] = -1;
519 }
520
521 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
522
523 static bool might_have_hea(void)
524 {
525         /*
526          * The HEA ethernet adapter requires awareness of the
527          * GX bus. Without that awareness we can easily assume
528          * we will never see an HEA ethernet device.
529          */
530 #ifdef CONFIG_IBMEBUS
531         return !cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_207S) &&
532                 firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR);
533 #else
534         return false;
535 #endif
536 }
537
538 #endif /* #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES */
539
540 static void __init htab_scan_page_sizes(void)
541 {
542         int rc;
543
544         /* se the invalid penc to -1 */
545         mmu_psize_set_default_penc();
546
547         /* Default to 4K pages only */
548         memcpy(mmu_psize_defs, mmu_psize_defaults_old,
549                sizeof(mmu_psize_defaults_old));
550
551         /*
552          * Try to find the available page sizes in the device-tree
553          */
554         rc = of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_page_sizes, NULL);
555         if (rc == 0 && early_mmu_has_feature(MMU_FTR_16M_PAGE)) {
556                 /*
557                  * Nothing in the device-tree, but the CPU supports 16M pages,
558                  * so let's fallback on a known size list for 16M capable CPUs.
559                  */
560                 memcpy(mmu_psize_defs, mmu_psize_defaults_gp,
561                        sizeof(mmu_psize_defaults_gp));
562         }
563
564 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
565         /* Reserve 16G huge page memory sections for huge pages */
566         of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_hugepage_blocks, NULL);
567 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
568 }
569
570 /*
571  * Fill in the hpte_page_sizes[] array.
572  * We go through the mmu_psize_defs[] array looking for all the
573  * supported base/actual page size combinations.  Each combination
574  * has a unique pagesize encoding (penc) value in the low bits of
575  * the LP field of the HPTE.  For actual page sizes less than 1MB,
576  * some of the upper LP bits are used for RPN bits, meaning that
577  * we need to fill in several entries in hpte_page_sizes[].
578  *
579  * In diagrammatic form, with r = RPN bits and z = page size bits:
580  *        PTE LP     actual page size
581  *    rrrr rrrz         >=8KB
582  *    rrrr rrzz         >=16KB
583  *    rrrr rzzz         >=32KB
584  *    rrrr zzzz         >=64KB
585  *    ...
586  *
587  * The zzzz bits are implementation-specific but are chosen so that
588  * no encoding for a larger page size uses the same value in its
589  * low-order N bits as the encoding for the 2^(12+N) byte page size
590  * (if it exists).
591  */
592 static void init_hpte_page_sizes(void)
593 {
594         long int ap, bp;
595         long int shift, penc;
596
597         for (bp = 0; bp < MMU_PAGE_COUNT; ++bp) {
598                 if (!mmu_psize_defs[bp].shift)
599                         continue;       /* not a supported page size */
600                 for (ap = bp; ap < MMU_PAGE_COUNT; ++ap) {
601                         penc = mmu_psize_defs[bp].penc[ap];
602                         if (penc == -1)
603                                 continue;
604                         shift = mmu_psize_defs[ap].shift - LP_SHIFT;
605                         if (shift <= 0)
606                                 continue;       /* should never happen */
607                         /*
608                          * For page sizes less than 1MB, this loop
609                          * replicates the entry for all possible values
610                          * of the rrrr bits.
611                          */
612                         while (penc < (1 << LP_BITS)) {
613                                 hpte_page_sizes[penc] = (ap << 4) | bp;
614                                 penc += 1 << shift;
615                         }
616                 }
617         }
618 }
619
620 static void __init htab_init_page_sizes(void)
621 {
622         init_hpte_page_sizes();
623
624         if (!debug_pagealloc_enabled()) {
625                 /*
626                  * Pick a size for the linear mapping. Currently, we only
627                  * support 16M, 1M and 4K which is the default
628                  */
629                 if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift)
630                         mmu_linear_psize = MMU_PAGE_16M;
631                 else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift)
632                         mmu_linear_psize = MMU_PAGE_1M;
633         }
634
635 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
636         /*
637          * Pick a size for the ordinary pages. Default is 4K, we support
638          * 64K for user mappings and vmalloc if supported by the processor.
639          * We only use 64k for ioremap if the processor
640          * (and firmware) support cache-inhibited large pages.
641          * If not, we use 4k and set mmu_ci_restrictions so that
642          * hash_page knows to switch processes that use cache-inhibited
643          * mappings to 4k pages.
644          */
645         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift) {
646                 mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_64K;
647                 mmu_vmalloc_psize = MMU_PAGE_64K;
648                 if (mmu_linear_psize == MMU_PAGE_4K)
649                         mmu_linear_psize = MMU_PAGE_64K;
650                 if (mmu_has_feature(MMU_FTR_CI_LARGE_PAGE)) {
651                         /*
652                          * When running on pSeries using 64k pages for ioremap
653                          * would stop us accessing the HEA ethernet. So if we
654                          * have the chance of ever seeing one, stay at 4k.
655                          */
656                         if (!might_have_hea())
657                                 mmu_io_psize = MMU_PAGE_64K;
658                 } else
659                         mmu_ci_restrictions = 1;
660         }
661 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
662
663 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
664         /* We try to use 16M pages for vmemmap if that is supported
665          * and we have at least 1G of RAM at boot
666          */
667         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift &&
668             memblock_phys_mem_size() >= 0x40000000)
669                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_16M;
670         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift)
671                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_64K;
672         else
673                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_4K;
674 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
675
676         printk(KERN_DEBUG "Page orders: linear mapping = %d, "
677                "virtual = %d, io = %d"
678 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
679                ", vmemmap = %d"
680 #endif
681                "\n",
682                mmu_psize_defs[mmu_linear_psize].shift,
683                mmu_psize_defs[mmu_virtual_psize].shift,
684                mmu_psize_defs[mmu_io_psize].shift
685 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
686                ,mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift
687 #endif
688                );
689 }
690
691 static int __init htab_dt_scan_pftsize(unsigned long node,
692                                        const char *uname, int depth,
693                                        void *data)
694 {
695         const char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
696         const __be32 *prop;
697
698         /* We are scanning "cpu" nodes only */
699         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
700                 return 0;
701
702         prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,pft-size", NULL);
703         if (prop != NULL) {
704                 /* pft_size[0] is the NUMA CEC cookie */
705                 ppc64_pft_size = be32_to_cpu(prop[1]);
706                 return 1;
707         }
708         return 0;
709 }
710
711 unsigned htab_shift_for_mem_size(unsigned long mem_size)
712 {
713         unsigned memshift = __ilog2(mem_size);
714         unsigned pshift = mmu_psize_defs[mmu_virtual_psize].shift;
715         unsigned pteg_shift;
716
717         /* round mem_size up to next power of 2 */
718         if ((1UL << memshift) < mem_size)
719                 memshift += 1;
720
721         /* aim for 2 pages / pteg */
722         pteg_shift = memshift - (pshift + 1);
723
724         /*
725          * 2^11 PTEGS of 128 bytes each, ie. 2^18 bytes is the minimum htab
726          * size permitted by the architecture.
727          */
728         return max(pteg_shift + 7, 18U);
729 }
730
731 static unsigned long __init htab_get_table_size(void)
732 {
733         /* If hash size isn't already provided by the platform, we try to
734          * retrieve it from the device-tree. If it's not there neither, we
735          * calculate it now based on the total RAM size
736          */
737         if (ppc64_pft_size == 0)
738                 of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_pftsize, NULL);
739         if (ppc64_pft_size)
740                 return 1UL << ppc64_pft_size;
741
742         return 1UL << htab_shift_for_mem_size(memblock_phys_mem_size());
743 }
744
745 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
746 int create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
747 {
748         int rc = htab_bolt_mapping(start, end, __pa(start),
749                                    pgprot_val(PAGE_KERNEL), mmu_linear_psize,
750                                    mmu_kernel_ssize);
751
752         if (rc < 0) {
753                 int rc2 = htab_remove_mapping(start, end, mmu_linear_psize,
754                                               mmu_kernel_ssize);
755                 BUG_ON(rc2 && (rc2 != -ENOENT));
756         }
757         return rc;
758 }
759
760 int remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
761 {
762         int rc = htab_remove_mapping(start, end, mmu_linear_psize,
763                                      mmu_kernel_ssize);
764         WARN_ON(rc < 0);
765         return rc;
766 }
767 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
768
769 static void update_hid_for_hash(void)
770 {
771         unsigned long hid0;
772         unsigned long rb = 3UL << PPC_BITLSHIFT(53); /* IS = 3 */
773
774         asm volatile("ptesync": : :"memory");
775         /* prs = 0, ric = 2, rs = 0, r = 1 is = 3 */
776         asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0, %4, %3, %2, %1)
777                      : : "r"(rb), "i"(0), "i"(0), "i"(2), "r"(0) : "memory");
778         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync; isync; slbia": : :"memory");
779         /*
780          * now switch the HID
781          */
782         hid0  = mfspr(SPRN_HID0);
783         hid0 &= ~HID0_POWER9_RADIX;
784         mtspr(SPRN_HID0, hid0);
785         asm volatile("isync": : :"memory");
786
787         /* Wait for it to happen */
788         while ((mfspr(SPRN_HID0) & HID0_POWER9_RADIX))
789                 cpu_relax();
790 }
791
792 static void __init hash_init_partition_table(phys_addr_t hash_table,
793                                              unsigned long htab_size)
794 {
795         unsigned long ps_field;
796         unsigned long patb_size = 1UL << PATB_SIZE_SHIFT;
797
798         /*
799          * slb llp encoding for the page size used in VPM real mode.
800          * We can ignore that for lpid 0
801          */
802         ps_field = 0;
803         htab_size =  __ilog2(htab_size) - 18;
804
805         BUILD_BUG_ON_MSG((PATB_SIZE_SHIFT > 24), "Partition table size too large.");
806         partition_tb = __va(memblock_alloc_base(patb_size, patb_size,
807                                                 MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE));
808
809         /* Initialize the Partition Table with no entries */
810         memset((void *)partition_tb, 0, patb_size);
811         partition_tb->patb0 = cpu_to_be64(ps_field | hash_table | htab_size);
812         /*
813          * FIXME!! This should be done via update_partition table
814          * For now UPRT is 0 for us.
815          */
816         partition_tb->patb1 = 0;
817         pr_info("Partition table %p\n", partition_tb);
818         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_POWER9_DD1))
819                 update_hid_for_hash();
820         /*
821          * update partition table control register,
822          * 64 K size.
823          */
824         mtspr(SPRN_PTCR, __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12));
825
826 }
827
828 static void __init htab_initialize(void)
829 {
830         unsigned long table;
831         unsigned long pteg_count;
832         unsigned long prot;
833         unsigned long base = 0, size = 0;
834         struct memblock_region *reg;
835
836         DBG(" -> htab_initialize()\n");
837
838         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_1T_SEGMENT)) {
839                 mmu_kernel_ssize = MMU_SEGSIZE_1T;
840                 mmu_highuser_ssize = MMU_SEGSIZE_1T;
841                 printk(KERN_INFO "Using 1TB segments\n");
842         }
843
844         /*
845          * Calculate the required size of the htab.  We want the number of
846          * PTEGs to equal one half the number of real pages.
847          */ 
848         htab_size_bytes = htab_get_table_size();
849         pteg_count = htab_size_bytes >> 7;
850
851         htab_hash_mask = pteg_count - 1;
852
853         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR) ||
854             firmware_has_feature(FW_FEATURE_PS3_LV1)) {
855                 /* Using a hypervisor which owns the htab */
856                 htab_address = NULL;
857                 _SDR1 = 0; 
858 #ifdef CONFIG_FA_DUMP
859                 /*
860                  * If firmware assisted dump is active firmware preserves
861                  * the contents of htab along with entire partition memory.
862                  * Clear the htab if firmware assisted dump is active so
863                  * that we dont end up using old mappings.
864                  */
865                 if (is_fadump_active() && mmu_hash_ops.hpte_clear_all)
866                         mmu_hash_ops.hpte_clear_all();
867 #endif
868         } else {
869                 unsigned long limit = MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE;
870
871 #ifdef CONFIG_PPC_CELL
872                 /*
873                  * Cell may require the hash table down low when using the
874                  * Axon IOMMU in order to fit the dynamic region over it, see
875                  * comments in cell/iommu.c
876                  */
877                 if (fdt_subnode_offset(initial_boot_params, 0, "axon") > 0) {
878                         limit = 0x80000000;
879                         pr_info("Hash table forced below 2G for Axon IOMMU\n");
880                 }
881 #endif /* CONFIG_PPC_CELL */
882
883                 table = memblock_alloc_base(htab_size_bytes, htab_size_bytes,
884                                             limit);
885
886                 DBG("Hash table allocated at %lx, size: %lx\n", table,
887                     htab_size_bytes);
888
889                 htab_address = __va(table);
890
891                 /* htab absolute addr + encoded htabsize */
892                 _SDR1 = table + __ilog2(htab_size_bytes) - 18;
893
894                 /* Initialize the HPT with no entries */
895                 memset((void *)table, 0, htab_size_bytes);
896
897                 if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
898                         /* Set SDR1 */
899                         mtspr(SPRN_SDR1, _SDR1);
900                 else
901                         hash_init_partition_table(table, htab_size_bytes);
902         }
903
904         prot = pgprot_val(PAGE_KERNEL);
905
906 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
907         if (debug_pagealloc_enabled()) {
908                 linear_map_hash_count = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
909                 linear_map_hash_slots = __va(memblock_alloc_base(
910                                 linear_map_hash_count, 1, ppc64_rma_size));
911                 memset(linear_map_hash_slots, 0, linear_map_hash_count);
912         }
913 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
914
915         /* On U3 based machines, we need to reserve the DART area and
916          * _NOT_ map it to avoid cache paradoxes as it's remapped non
917          * cacheable later on
918          */
919
920         /* create bolted the linear mapping in the hash table */
921         for_each_memblock(memory, reg) {
922                 base = (unsigned long)__va(reg->base);
923                 size = reg->size;
924
925                 DBG("creating mapping for region: %lx..%lx (prot: %lx)\n",
926                     base, size, prot);
927
928                 BUG_ON(htab_bolt_mapping(base, base + size, __pa(base),
929                                 prot, mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize));
930         }
931         memblock_set_current_limit(MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE);
932
933         /*
934          * If we have a memory_limit and we've allocated TCEs then we need to
935          * explicitly map the TCE area at the top of RAM. We also cope with the
936          * case that the TCEs start below memory_limit.
937          * tce_alloc_start/end are 16MB aligned so the mapping should work
938          * for either 4K or 16MB pages.
939          */
940         if (tce_alloc_start) {
941                 tce_alloc_start = (unsigned long)__va(tce_alloc_start);
942                 tce_alloc_end = (unsigned long)__va(tce_alloc_end);
943
944                 if (base + size >= tce_alloc_start)
945                         tce_alloc_start = base + size + 1;
946
947                 BUG_ON(htab_bolt_mapping(tce_alloc_start, tce_alloc_end,
948                                          __pa(tce_alloc_start), prot,
949                                          mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize));
950         }
951
952
953         DBG(" <- htab_initialize()\n");
954 }
955 #undef KB
956 #undef MB
957
958 void __init hash__early_init_devtree(void)
959 {
960         /* Initialize segment sizes */
961         of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_seg_sizes, NULL);
962
963         /* Initialize page sizes */
964         htab_scan_page_sizes();
965 }
966
967 void __init hash__early_init_mmu(void)
968 {
969         htab_init_page_sizes();
970
971         /*
972          * initialize page table size
973          */
974         __pte_frag_nr = H_PTE_FRAG_NR;
975         __pte_frag_size_shift = H_PTE_FRAG_SIZE_SHIFT;
976
977         __pte_index_size = H_PTE_INDEX_SIZE;
978         __pmd_index_size = H_PMD_INDEX_SIZE;
979         __pud_index_size = H_PUD_INDEX_SIZE;
980         __pgd_index_size = H_PGD_INDEX_SIZE;
981         __pmd_cache_index = H_PMD_CACHE_INDEX;
982         __pte_table_size = H_PTE_TABLE_SIZE;
983         __pmd_table_size = H_PMD_TABLE_SIZE;
984         __pud_table_size = H_PUD_TABLE_SIZE;
985         __pgd_table_size = H_PGD_TABLE_SIZE;
986         /*
987          * 4k use hugepd format, so for hash set then to
988          * zero
989          */
990         __pmd_val_bits = 0;
991         __pud_val_bits = 0;
992         __pgd_val_bits = 0;
993
994         __kernel_virt_start = H_KERN_VIRT_START;
995         __kernel_virt_size = H_KERN_VIRT_SIZE;
996         __vmalloc_start = H_VMALLOC_START;
997         __vmalloc_end = H_VMALLOC_END;
998         vmemmap = (struct page *)H_VMEMMAP_BASE;
999         ioremap_bot = IOREMAP_BASE;
1000
1001 #ifdef CONFIG_PCI
1002         pci_io_base = ISA_IO_BASE;
1003 #endif
1004
1005         /* Select appropriate backend */
1006         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_PS3_LV1))
1007                 ps3_early_mm_init();
1008         else if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR))
1009                 hpte_init_pseries();
1010         else if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC_NATIVE))
1011                 hpte_init_native();
1012
1013         if (!mmu_hash_ops.hpte_insert)
1014                 panic("hash__early_init_mmu: No MMU hash ops defined!\n");
1015
1016         /* Initialize the MMU Hash table and create the linear mapping
1017          * of memory. Has to be done before SLB initialization as this is
1018          * currently where the page size encoding is obtained.
1019          */
1020         htab_initialize();
1021
1022         pr_info("Initializing hash mmu with SLB\n");
1023         /* Initialize SLB management */
1024         slb_initialize();
1025 }
1026
1027 #ifdef CONFIG_SMP
1028 void hash__early_init_mmu_secondary(void)
1029 {
1030         /* Initialize hash table for that CPU */
1031         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
1032                 if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
1033                         mtspr(SPRN_SDR1, _SDR1);
1034                 else
1035                         mtspr(SPRN_PTCR,
1036                               __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12));
1037         }
1038         /* Initialize SLB */
1039         slb_initialize();
1040 }
1041 #endif /* CONFIG_SMP */
1042
1043 /*
1044  * Called by asm hashtable.S for doing lazy icache flush
1045  */
1046 unsigned int hash_page_do_lazy_icache(unsigned int pp, pte_t pte, int trap)
1047 {
1048         struct page *page;
1049
1050         if (!pfn_valid(pte_pfn(pte)))
1051                 return pp;
1052
1053         page = pte_page(pte);
1054
1055         /* page is dirty */
1056         if (!test_bit(PG_arch_1, &page->flags) && !PageReserved(page)) {
1057                 if (trap == 0x400) {
1058                         flush_dcache_icache_page(page);
1059                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
1060                 } else
1061                         pp |= HPTE_R_N;
1062         }
1063         return pp;
1064 }
1065
1066 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
1067 static unsigned int get_paca_psize(unsigned long addr)
1068 {
1069         u64 lpsizes;
1070         unsigned char *hpsizes;
1071         unsigned long index, mask_index;
1072
1073         if (addr < SLICE_LOW_TOP) {
1074                 lpsizes = get_paca()->mm_ctx_low_slices_psize;
1075                 index = GET_LOW_SLICE_INDEX(addr);
1076                 return (lpsizes >> (index * 4)) & 0xF;
1077         }
1078         hpsizes = get_paca()->mm_ctx_high_slices_psize;
1079         index = GET_HIGH_SLICE_INDEX(addr);
1080         mask_index = index & 0x1;
1081         return (hpsizes[index >> 1] >> (mask_index * 4)) & 0xF;
1082 }
1083
1084 #else
1085 unsigned int get_paca_psize(unsigned long addr)
1086 {
1087         return get_paca()->mm_ctx_user_psize;
1088 }
1089 #endif
1090
1091 /*
1092  * Demote a segment to using 4k pages.
1093  * For now this makes the whole process use 4k pages.
1094  */
1095 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1096 void demote_segment_4k(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
1097 {
1098         if (get_slice_psize(mm, addr) == MMU_PAGE_4K)
1099                 return;
1100         slice_set_range_psize(mm, addr, 1, MMU_PAGE_4K);
1101         copro_flush_all_slbs(mm);
1102         if ((get_paca_psize(addr) != MMU_PAGE_4K) && (current->mm == mm)) {
1103
1104                 copy_mm_to_paca(&mm->context);
1105                 slb_flush_and_rebolt();
1106         }
1107 }
1108 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1109
1110 #ifdef CONFIG_PPC_SUBPAGE_PROT
1111 /*
1112  * This looks up a 2-bit protection code for a 4k subpage of a 64k page.
1113  * Userspace sets the subpage permissions using the subpage_prot system call.
1114  *
1115  * Result is 0: full permissions, _PAGE_RW: read-only,
1116  * _PAGE_RWX: no access.
1117  */
1118 static int subpage_protection(struct mm_struct *mm, unsigned long ea)
1119 {
1120         struct subpage_prot_table *spt = &mm->context.spt;
1121         u32 spp = 0;
1122         u32 **sbpm, *sbpp;
1123
1124         if (ea >= spt->maxaddr)
1125                 return 0;
1126         if (ea < 0x100000000UL) {
1127                 /* addresses below 4GB use spt->low_prot */
1128                 sbpm = spt->low_prot;
1129         } else {
1130                 sbpm = spt->protptrs[ea >> SBP_L3_SHIFT];
1131                 if (!sbpm)
1132                         return 0;
1133         }
1134         sbpp = sbpm[(ea >> SBP_L2_SHIFT) & (SBP_L2_COUNT - 1)];
1135         if (!sbpp)
1136                 return 0;
1137         spp = sbpp[(ea >> PAGE_SHIFT) & (SBP_L1_COUNT - 1)];
1138
1139         /* extract 2-bit bitfield for this 4k subpage */
1140         spp >>= 30 - 2 * ((ea >> 12) & 0xf);
1141
1142         /*
1143          * 0 -> full premission
1144          * 1 -> Read only
1145          * 2 -> no access.
1146          * We return the flag that need to be cleared.
1147          */
1148         spp = ((spp & 2) ? _PAGE_RWX : 0) | ((spp & 1) ? _PAGE_WRITE : 0);
1149         return spp;
1150 }
1151
1152 #else /* CONFIG_PPC_SUBPAGE_PROT */
1153 static inline int subpage_protection(struct mm_struct *mm, unsigned long ea)
1154 {
1155         return 0;
1156 }
1157 #endif
1158
1159 void hash_failure_debug(unsigned long ea, unsigned long access,
1160                         unsigned long vsid, unsigned long trap,
1161                         int ssize, int psize, int lpsize, unsigned long pte)
1162 {
1163         if (!printk_ratelimit())
1164                 return;
1165         pr_info("mm: Hashing failure ! EA=0x%lx access=0x%lx current=%s\n",
1166                 ea, access, current->comm);
1167         pr_info("    trap=0x%lx vsid=0x%lx ssize=%d base psize=%d psize %d pte=0x%lx\n",
1168                 trap, vsid, ssize, psize, lpsize, pte);
1169 }
1170
1171 static void check_paca_psize(unsigned long ea, struct mm_struct *mm,
1172                              int psize, bool user_region)
1173 {
1174         if (user_region) {
1175                 if (psize != get_paca_psize(ea)) {
1176                         copy_mm_to_paca(&mm->context);
1177                         slb_flush_and_rebolt();
1178                 }
1179         } else if (get_paca()->vmalloc_sllp !=
1180                    mmu_psize_defs[mmu_vmalloc_psize].sllp) {
1181                 get_paca()->vmalloc_sllp =
1182                         mmu_psize_defs[mmu_vmalloc_psize].sllp;
1183                 slb_vmalloc_update();
1184         }
1185 }
1186
1187 /* Result code is:
1188  *  0 - handled
1189  *  1 - normal page fault
1190  * -1 - critical hash insertion error
1191  * -2 - access not permitted by subpage protection mechanism
1192  */
1193 int hash_page_mm(struct mm_struct *mm, unsigned long ea,
1194                  unsigned long access, unsigned long trap,
1195                  unsigned long flags)
1196 {
1197         bool is_thp;
1198         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
1199         pgd_t *pgdir;
1200         unsigned long vsid;
1201         pte_t *ptep;
1202         unsigned hugeshift;
1203         const struct cpumask *tmp;
1204         int rc, user_region = 0;
1205         int psize, ssize;
1206
1207         DBG_LOW("hash_page(ea=%016lx, access=%lx, trap=%lx\n",
1208                 ea, access, trap);
1209         trace_hash_fault(ea, access, trap);
1210
1211         /* Get region & vsid */
1212         switch (REGION_ID(ea)) {
1213         case USER_REGION_ID:
1214                 user_region = 1;
1215                 if (! mm) {
1216                         DBG_LOW(" user region with no mm !\n");
1217                         rc = 1;
1218                         goto bail;
1219                 }
1220                 psize = get_slice_psize(mm, ea);
1221                 ssize = user_segment_size(ea);
1222                 vsid = get_vsid(mm->context.id, ea, ssize);
1223                 break;
1224         case VMALLOC_REGION_ID:
1225                 vsid = get_kernel_vsid(ea, mmu_kernel_ssize);
1226                 if (ea < VMALLOC_END)
1227                         psize = mmu_vmalloc_psize;
1228                 else
1229                         psize = mmu_io_psize;
1230                 ssize = mmu_kernel_ssize;
1231                 break;
1232         default:
1233                 /* Not a valid range
1234                  * Send the problem up to do_page_fault 
1235                  */
1236                 rc = 1;
1237                 goto bail;
1238         }
1239         DBG_LOW(" mm=%p, mm->pgdir=%p, vsid=%016lx\n", mm, mm->pgd, vsid);
1240
1241         /* Bad address. */
1242         if (!vsid) {
1243                 DBG_LOW("Bad address!\n");
1244                 rc = 1;
1245                 goto bail;
1246         }
1247         /* Get pgdir */
1248         pgdir = mm->pgd;
1249         if (pgdir == NULL) {
1250                 rc = 1;
1251                 goto bail;
1252         }
1253
1254         /* Check CPU locality */
1255         tmp = cpumask_of(smp_processor_id());
1256         if (user_region && cpumask_equal(mm_cpumask(mm), tmp))
1257                 flags |= HPTE_LOCAL_UPDATE;
1258
1259 #ifndef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1260         /* If we use 4K pages and our psize is not 4K, then we might
1261          * be hitting a special driver mapping, and need to align the
1262          * address before we fetch the PTE.
1263          *
1264          * It could also be a hugepage mapping, in which case this is
1265          * not necessary, but it's not harmful, either.
1266          */
1267         if (psize != MMU_PAGE_4K)
1268                 ea &= ~((1ul << mmu_psize_defs[psize].shift) - 1);
1269 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1270
1271         /* Get PTE and page size from page tables */
1272         ptep = __find_linux_pte_or_hugepte(pgdir, ea, &is_thp, &hugeshift);
1273         if (ptep == NULL || !pte_present(*ptep)) {
1274                 DBG_LOW(" no PTE !\n");
1275                 rc = 1;
1276                 goto bail;
1277         }
1278
1279         /* Add _PAGE_PRESENT to the required access perm */
1280         access |= _PAGE_PRESENT;
1281
1282         /* Pre-check access permissions (will be re-checked atomically
1283          * in __hash_page_XX but this pre-check is a fast path
1284          */
1285         if (!check_pte_access(access, pte_val(*ptep))) {
1286                 DBG_LOW(" no access !\n");
1287                 rc = 1;
1288                 goto bail;
1289         }
1290
1291         if (hugeshift) {
1292                 if (is_thp)
1293                         rc = __hash_page_thp(ea, access, vsid, (pmd_t *)ptep,
1294                                              trap, flags, ssize, psize);
1295 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1296                 else
1297                         rc = __hash_page_huge(ea, access, vsid, ptep, trap,
1298                                               flags, ssize, hugeshift, psize);
1299 #else
1300                 else {
1301                         /*
1302                          * if we have hugeshift, and is not transhuge with
1303                          * hugetlb disabled, something is really wrong.
1304                          */
1305                         rc = 1;
1306                         WARN_ON(1);
1307                 }
1308 #endif
1309                 if (current->mm == mm)
1310                         check_paca_psize(ea, mm, psize, user_region);
1311
1312                 goto bail;
1313         }
1314
1315 #ifndef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1316         DBG_LOW(" i-pte: %016lx\n", pte_val(*ptep));
1317 #else
1318         DBG_LOW(" i-pte: %016lx %016lx\n", pte_val(*ptep),
1319                 pte_val(*(ptep + PTRS_PER_PTE)));
1320 #endif
1321         /* Do actual hashing */
1322 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1323         /* If H_PAGE_4K_PFN is set, make sure this is a 4k segment */
1324         if ((pte_val(*ptep) & H_PAGE_4K_PFN) && psize == MMU_PAGE_64K) {
1325                 demote_segment_4k(mm, ea);
1326                 psize = MMU_PAGE_4K;
1327         }
1328
1329         /* If this PTE is non-cacheable and we have restrictions on
1330          * using non cacheable large pages, then we switch to 4k
1331          */
1332         if (mmu_ci_restrictions && psize == MMU_PAGE_64K && pte_ci(*ptep)) {
1333                 if (user_region) {
1334                         demote_segment_4k(mm, ea);
1335                         psize = MMU_PAGE_4K;
1336                 } else if (ea < VMALLOC_END) {
1337                         /*
1338                          * some driver did a non-cacheable mapping
1339                          * in vmalloc space, so switch vmalloc
1340                          * to 4k pages
1341                          */
1342                         printk(KERN_ALERT "Reducing vmalloc segment "
1343                                "to 4kB pages because of "
1344                                "non-cacheable mapping\n");
1345                         psize = mmu_vmalloc_psize = MMU_PAGE_4K;
1346                         copro_flush_all_slbs(mm);
1347                 }
1348         }
1349
1350 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1351
1352         if (current->mm == mm)
1353                 check_paca_psize(ea, mm, psize, user_region);
1354
1355 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1356         if (psize == MMU_PAGE_64K)
1357                 rc = __hash_page_64K(ea, access, vsid, ptep, trap,
1358                                      flags, ssize);
1359         else
1360 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1361         {
1362                 int spp = subpage_protection(mm, ea);
1363                 if (access & spp)
1364                         rc = -2;
1365                 else
1366                         rc = __hash_page_4K(ea, access, vsid, ptep, trap,
1367                                             flags, ssize, spp);
1368         }
1369
1370         /* Dump some info in case of hash insertion failure, they should
1371          * never happen so it is really useful to know if/when they do
1372          */
1373         if (rc == -1)
1374                 hash_failure_debug(ea, access, vsid, trap, ssize, psize,
1375                                    psize, pte_val(*ptep));
1376 #ifndef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1377         DBG_LOW(" o-pte: %016lx\n", pte_val(*ptep));
1378 #else
1379         DBG_LOW(" o-pte: %016lx %016lx\n", pte_val(*ptep),
1380                 pte_val(*(ptep + PTRS_PER_PTE)));
1381 #endif
1382         DBG_LOW(" -> rc=%d\n", rc);
1383
1384 bail:
1385         exception_exit(prev_state);
1386         return rc;
1387 }
1388 EXPORT_SYMBOL_GPL(hash_page_mm);
1389
1390 int hash_page(unsigned long ea, unsigned long access, unsigned long trap,
1391               unsigned long dsisr)
1392 {
1393         unsigned long flags = 0;
1394         struct mm_struct *mm = current->mm;
1395
1396         if (REGION_ID(ea) == VMALLOC_REGION_ID)
1397                 mm = &init_mm;
1398
1399         if (dsisr & DSISR_NOHPTE)
1400                 flags |= HPTE_NOHPTE_UPDATE;
1401
1402         return hash_page_mm(mm, ea, access, trap, flags);
1403 }
1404 EXPORT_SYMBOL_GPL(hash_page);
1405
1406 int __hash_page(unsigned long ea, unsigned long msr, unsigned long trap,
1407                 unsigned long dsisr)
1408 {
1409         unsigned long access = _PAGE_PRESENT | _PAGE_READ;
1410         unsigned long flags = 0;
1411         struct mm_struct *mm = current->mm;
1412
1413         if (REGION_ID(ea) == VMALLOC_REGION_ID)
1414                 mm = &init_mm;
1415
1416         if (dsisr & DSISR_NOHPTE)
1417                 flags |= HPTE_NOHPTE_UPDATE;
1418
1419         if (dsisr & DSISR_ISSTORE)
1420                 access |= _PAGE_WRITE;
1421         /*
1422          * We set _PAGE_PRIVILEGED only when
1423          * kernel mode access kernel space.
1424          *
1425          * _PAGE_PRIVILEGED is NOT set
1426          * 1) when kernel mode access user space
1427          * 2) user space access kernel space.
1428          */
1429         access |= _PAGE_PRIVILEGED;
1430         if ((msr & MSR_PR) || (REGION_ID(ea) == USER_REGION_ID))
1431                 access &= ~_PAGE_PRIVILEGED;
1432
1433         if (trap == 0x400)
1434                 access |= _PAGE_EXEC;
1435
1436         return hash_page_mm(mm, ea, access, trap, flags);
1437 }
1438
1439 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
1440 static bool should_hash_preload(struct mm_struct *mm, unsigned long ea)
1441 {
1442         int psize = get_slice_psize(mm, ea);
1443
1444         /* We only prefault standard pages for now */
1445         if (unlikely(psize != mm->context.user_psize))
1446                 return false;
1447
1448         /*
1449          * Don't prefault if subpage protection is enabled for the EA.
1450          */
1451         if (unlikely((psize == MMU_PAGE_4K) && subpage_protection(mm, ea)))
1452                 return false;
1453
1454         return true;
1455 }
1456 #else
1457 static bool should_hash_preload(struct mm_struct *mm, unsigned long ea)
1458 {
1459         return true;
1460 }
1461 #endif
1462
1463 void hash_preload(struct mm_struct *mm, unsigned long ea,
1464                   unsigned long access, unsigned long trap)
1465 {
1466         int hugepage_shift;
1467         unsigned long vsid;
1468         pgd_t *pgdir;
1469         pte_t *ptep;
1470         unsigned long flags;
1471         int rc, ssize, update_flags = 0;
1472
1473         BUG_ON(REGION_ID(ea) != USER_REGION_ID);
1474
1475         if (!should_hash_preload(mm, ea))
1476                 return;
1477
1478         DBG_LOW("hash_preload(mm=%p, mm->pgdir=%p, ea=%016lx, access=%lx,"
1479                 " trap=%lx\n", mm, mm->pgd, ea, access, trap);
1480
1481         /* Get Linux PTE if available */
1482         pgdir = mm->pgd;
1483         if (pgdir == NULL)
1484                 return;
1485
1486         /* Get VSID */
1487         ssize = user_segment_size(ea);
1488         vsid = get_vsid(mm->context.id, ea, ssize);
1489         if (!vsid)
1490                 return;
1491         /*
1492          * Hash doesn't like irqs. Walking linux page table with irq disabled
1493          * saves us from holding multiple locks.
1494          */
1495         local_irq_save(flags);
1496
1497         /*
1498          * THP pages use update_mmu_cache_pmd. We don't do
1499          * hash preload there. Hence can ignore THP here
1500          */
1501         ptep = find_linux_pte_or_hugepte(pgdir, ea, NULL, &hugepage_shift);
1502         if (!ptep)
1503                 goto out_exit;
1504
1505         WARN_ON(hugepage_shift);
1506 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1507         /* If either H_PAGE_4K_PFN or cache inhibited is set (and we are on
1508          * a 64K kernel), then we don't preload, hash_page() will take
1509          * care of it once we actually try to access the page.
1510          * That way we don't have to duplicate all of the logic for segment
1511          * page size demotion here
1512          */
1513         if ((pte_val(*ptep) & H_PAGE_4K_PFN) || pte_ci(*ptep))
1514                 goto out_exit;
1515 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1516
1517         /* Is that local to this CPU ? */
1518         if (cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
1519                 update_flags |= HPTE_LOCAL_UPDATE;
1520
1521         /* Hash it in */
1522 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1523         if (mm->context.user_psize == MMU_PAGE_64K)
1524                 rc = __hash_page_64K(ea, access, vsid, ptep, trap,
1525                                      update_flags, ssize);
1526         else
1527 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1528                 rc = __hash_page_4K(ea, access, vsid, ptep, trap, update_flags,
1529                                     ssize, subpage_protection(mm, ea));
1530
1531         /* Dump some info in case of hash insertion failure, they should
1532          * never happen so it is really useful to know if/when they do
1533          */
1534         if (rc == -1)
1535                 hash_failure_debug(ea, access, vsid, trap, ssize,
1536                                    mm->context.user_psize,
1537                                    mm->context.user_psize,
1538                                    pte_val(*ptep));
1539 out_exit:
1540         local_irq_restore(flags);
1541 }
1542
1543 #ifdef CONFIG_PPC_TRANSACTIONAL_MEM
1544 static inline void tm_flush_hash_page(int local)
1545 {
1546         /*
1547          * Transactions are not aborted by tlbiel, only tlbie. Without, syncing a
1548          * page back to a block device w/PIO could pick up transactional data
1549          * (bad!) so we force an abort here. Before the sync the page will be
1550          * made read-only, which will flush_hash_page. BIG ISSUE here: if the
1551          * kernel uses a page from userspace without unmapping it first, it may
1552          * see the speculated version.
1553          */
1554         if (local && cpu_has_feature(CPU_FTR_TM) && current->thread.regs &&
1555             MSR_TM_ACTIVE(current->thread.regs->msr)) {
1556                 tm_enable();
1557                 tm_abort(TM_CAUSE_TLBI);
1558         }
1559 }
1560 #else
1561 static inline void tm_flush_hash_page(int local)
1562 {
1563 }
1564 #endif
1565
1566 /* WARNING: This is called from hash_low_64.S, if you change this prototype,
1567  *          do not forget to update the assembly call site !
1568  */
1569 void flush_hash_page(unsigned long vpn, real_pte_t pte, int psize, int ssize,
1570                      unsigned long flags)
1571 {
1572         unsigned long hash, index, shift, hidx, slot;
1573         int local = flags & HPTE_LOCAL_UPDATE;
1574
1575         DBG_LOW("flush_hash_page(vpn=%016lx)\n", vpn);
1576         pte_iterate_hashed_subpages(pte, psize, vpn, index, shift) {
1577                 hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
1578                 hidx = __rpte_to_hidx(pte, index);
1579                 if (hidx & _PTEIDX_SECONDARY)
1580                         hash = ~hash;
1581                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
1582                 slot += hidx & _PTEIDX_GROUP_IX;
1583                 DBG_LOW(" sub %ld: hash=%lx, hidx=%lx\n", index, slot, hidx);
1584                 /*
1585                  * We use same base page size and actual psize, because we don't
1586                  * use these functions for hugepage
1587                  */
1588                 mmu_hash_ops.hpte_invalidate(slot, vpn, psize, psize,
1589                                              ssize, local);
1590         } pte_iterate_hashed_end();
1591
1592         tm_flush_hash_page(local);
1593 }
1594
1595 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1596 void flush_hash_hugepage(unsigned long vsid, unsigned long addr,
1597                          pmd_t *pmdp, unsigned int psize, int ssize,
1598                          unsigned long flags)
1599 {
1600         int i, max_hpte_count, valid;
1601         unsigned long s_addr;
1602         unsigned char *hpte_slot_array;
1603         unsigned long hidx, shift, vpn, hash, slot;
1604         int local = flags & HPTE_LOCAL_UPDATE;
1605
1606         s_addr = addr & HPAGE_PMD_MASK;
1607         hpte_slot_array = get_hpte_slot_array(pmdp);
1608         /*
1609          * IF we try to do a HUGE PTE update after a withdraw is done.
1610          * we will find the below NULL. This happens when we do
1611          * split_huge_page_pmd
1612          */
1613         if (!hpte_slot_array)
1614                 return;
1615
1616         if (mmu_hash_ops.hugepage_invalidate) {
1617                 mmu_hash_ops.hugepage_invalidate(vsid, s_addr, hpte_slot_array,
1618                                                  psize, ssize, local);
1619                 goto tm_abort;
1620         }
1621         /*
1622          * No bluk hpte removal support, invalidate each entry
1623          */
1624         shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
1625         max_hpte_count = HPAGE_PMD_SIZE >> shift;
1626         for (i = 0; i < max_hpte_count; i++) {
1627                 /*
1628                  * 8 bits per each hpte entries
1629                  * 000| [ secondary group (one bit) | hidx (3 bits) | valid bit]
1630                  */
1631                 valid = hpte_valid(hpte_slot_array, i);
1632                 if (!valid)
1633                         continue;
1634                 hidx =  hpte_hash_index(hpte_slot_array, i);
1635
1636                 /* get the vpn */
1637                 addr = s_addr + (i * (1ul << shift));
1638                 vpn = hpt_vpn(addr, vsid, ssize);
1639                 hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
1640                 if (hidx & _PTEIDX_SECONDARY)
1641                         hash = ~hash;
1642
1643                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
1644                 slot += hidx & _PTEIDX_GROUP_IX;
1645                 mmu_hash_ops.hpte_invalidate(slot, vpn, psize,
1646                                              MMU_PAGE_16M, ssize, local);
1647         }
1648 tm_abort:
1649         tm_flush_hash_page(local);
1650 }
1651 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1652
1653 void flush_hash_range(unsigned long number, int local)
1654 {
1655         if (mmu_hash_ops.flush_hash_range)
1656                 mmu_hash_ops.flush_hash_range(number, local);
1657         else {
1658                 int i;
1659                 struct ppc64_tlb_batch *batch =
1660                         this_cpu_ptr(&ppc64_tlb_batch);
1661
1662                 for (i = 0; i < number; i++)
1663                         flush_hash_page(batch->vpn[i], batch->pte[i],
1664                                         batch->psize, batch->ssize, local);
1665         }
1666 }
1667
1668 /*
1669  * low_hash_fault is called when we the low level hash code failed
1670  * to instert a PTE due to an hypervisor error
1671  */
1672 void low_hash_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int rc)
1673 {
1674         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
1675
1676         if (user_mode(regs)) {
1677 #ifdef CONFIG_PPC_SUBPAGE_PROT
1678                 if (rc == -2)
1679                         _exception(SIGSEGV, regs, SEGV_ACCERR, address);
1680                 else
1681 #endif
1682                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_ADRERR, address);
1683         } else
1684                 bad_page_fault(regs, address, SIGBUS);
1685
1686         exception_exit(prev_state);
1687 }
1688
1689 long hpte_insert_repeating(unsigned long hash, unsigned long vpn,
1690                            unsigned long pa, unsigned long rflags,
1691                            unsigned long vflags, int psize, int ssize)
1692 {
1693         unsigned long hpte_group;
1694         long slot;
1695
1696 repeat:
1697         hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1698                        HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
1699
1700         /* Insert into the hash table, primary slot */
1701         slot = mmu_hash_ops.hpte_insert(hpte_group, vpn, pa, rflags, vflags,
1702                                         psize, psize, ssize);
1703
1704         /* Primary is full, try the secondary */
1705         if (unlikely(slot == -1)) {
1706                 hpte_group = ((~hash & htab_hash_mask) *
1707                               HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
1708                 slot = mmu_hash_ops.hpte_insert(hpte_group, vpn, pa, rflags,
1709                                                 vflags | HPTE_V_SECONDARY,
1710                                                 psize, psize, ssize);
1711                 if (slot == -1) {
1712                         if (mftb() & 0x1)
1713                                 hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1714                                               HPTES_PER_GROUP)&~0x7UL;
1715
1716                         mmu_hash_ops.hpte_remove(hpte_group);
1717                         goto repeat;
1718                 }
1719         }
1720
1721         return slot;
1722 }
1723
1724 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1725 static void kernel_map_linear_page(unsigned long vaddr, unsigned long lmi)
1726 {
1727         unsigned long hash;
1728         unsigned long vsid = get_kernel_vsid(vaddr, mmu_kernel_ssize);
1729         unsigned long vpn = hpt_vpn(vaddr, vsid, mmu_kernel_ssize);
1730         unsigned long mode = htab_convert_pte_flags(pgprot_val(PAGE_KERNEL));
1731         long ret;
1732
1733         hash = hpt_hash(vpn, PAGE_SHIFT, mmu_kernel_ssize);
1734
1735         /* Don't create HPTE entries for bad address */
1736         if (!vsid)
1737                 return;
1738
1739         ret = hpte_insert_repeating(hash, vpn, __pa(vaddr), mode,
1740                                     HPTE_V_BOLTED,
1741                                     mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize);
1742
1743         BUG_ON (ret < 0);
1744         spin_lock(&linear_map_hash_lock);
1745         BUG_ON(linear_map_hash_slots[lmi] & 0x80);
1746         linear_map_hash_slots[lmi] = ret | 0x80;
1747         spin_unlock(&linear_map_hash_lock);
1748 }
1749
1750 static void kernel_unmap_linear_page(unsigned long vaddr, unsigned long lmi)
1751 {
1752         unsigned long hash, hidx, slot;
1753         unsigned long vsid = get_kernel_vsid(vaddr, mmu_kernel_ssize);
1754         unsigned long vpn = hpt_vpn(vaddr, vsid, mmu_kernel_ssize);
1755
1756         hash = hpt_hash(vpn, PAGE_SHIFT, mmu_kernel_ssize);
1757         spin_lock(&linear_map_hash_lock);
1758         BUG_ON(!(linear_map_hash_slots[lmi] & 0x80));
1759         hidx = linear_map_hash_slots[lmi] & 0x7f;
1760         linear_map_hash_slots[lmi] = 0;
1761         spin_unlock(&linear_map_hash_lock);
1762         if (hidx & _PTEIDX_SECONDARY)
1763                 hash = ~hash;
1764         slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
1765         slot += hidx & _PTEIDX_GROUP_IX;
1766         mmu_hash_ops.hpte_invalidate(slot, vpn, mmu_linear_psize,
1767                                      mmu_linear_psize,
1768                                      mmu_kernel_ssize, 0);
1769 }
1770
1771 void __kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
1772 {
1773         unsigned long flags, vaddr, lmi;
1774         int i;
1775
1776         local_irq_save(flags);
1777         for (i = 0; i < numpages; i++, page++) {
1778                 vaddr = (unsigned long)page_address(page);
1779                 lmi = __pa(vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1780                 if (lmi >= linear_map_hash_count)
1781                         continue;
1782                 if (enable)
1783                         kernel_map_linear_page(vaddr, lmi);
1784                 else
1785                         kernel_unmap_linear_page(vaddr, lmi);
1786         }
1787         local_irq_restore(flags);
1788 }
1789 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
1790
1791 void hash__setup_initial_memory_limit(phys_addr_t first_memblock_base,
1792                                 phys_addr_t first_memblock_size)
1793 {
1794         /* We don't currently support the first MEMBLOCK not mapping 0
1795          * physical on those processors
1796          */
1797         BUG_ON(first_memblock_base != 0);
1798
1799         /* On LPAR systems, the first entry is our RMA region,
1800          * non-LPAR 64-bit hash MMU systems don't have a limitation
1801          * on real mode access, but using the first entry works well
1802          * enough. We also clamp it to 1G to avoid some funky things
1803          * such as RTAS bugs etc...
1804          */
1805         ppc64_rma_size = min_t(u64, first_memblock_size, 0x40000000);
1806
1807         /* Finally limit subsequent allocations */
1808         memblock_set_current_limit(ppc64_rma_size);
1809 }