arch/powerpc/mm/mem.c

   1 /*
   2  *  PowerPC version
   3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   4  *
   5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
   8  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
   9  *
  10  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  11  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  12  *
  13  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  14  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  15  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  16  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  17  *
  18  */
  19
  20 #include <linux/export.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/errno.h>
  24 #include <linux/string.h>
  25 #include <linux/gfp.h>
  26 #include <linux/types.h>
  27 #include <linux/mm.h>
  28 #include <linux/stddef.h>
  29 #include <linux/init.h>
  30 #include <linux/bootmem.h>
  31 #include <linux/highmem.h>
  32 #include <linux/initrd.h>
  33 #include <linux/pagemap.h>
  34 #include <linux/suspend.h>
  35 #include <linux/memblock.h>
  36 #include <linux/hugetlb.h>
  37 #include <linux/slab.h>
  38 #include <linux/vmalloc.h>
  39
  40 #include <asm/pgalloc.h>
  41 #include <asm/prom.h>
  42 #include <asm/io.h>
  43 #include <asm/mmu_context.h>
  44 #include <asm/pgtable.h>
  45 #include <asm/mmu.h>
  46 #include <asm/smp.h>
  47 #include <asm/machdep.h>
  48 #include <asm/btext.h>
  49 #include <asm/tlb.h>
  50 #include <asm/sections.h>
  51 #include <asm/sparsemem.h>
  52 #include <asm/vdso.h>
  53 #include <asm/fixmap.h>
  54 #include <asm/swiotlb.h>
  55 #include <asm/rtas.h>
  56
  57 #include "mmu_decl.h"
  58
  59 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
  60 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
  61 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
  62 #endif
  63
  64 unsigned long long memory_limit;
  65
  66 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  67 pte_t *kmap_pte;
  68 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
  69 pgprot_t kmap_prot;
  70 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
  71 #define TOP_ZONE ZONE_HIGHMEM
  72
  73 static inline pte_t *virt_to_kpte(unsigned long vaddr)
  74 {
  75         return pte_offset_kernel(pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(vaddr),
  76                         vaddr), vaddr), vaddr);
  77 }
  78 #else
  79 #define TOP_ZONE ZONE_NORMAL
  80 #endif
  81
  82 int page_is_ram(unsigned long pfn)
  83 {
  84 #ifndef CONFIG_PPC64    /* XXX for now */
  85         return pfn < max_pfn;
  86 #else
  87         unsigned long paddr = (pfn << PAGE_SHIFT);
  88         struct memblock_region *reg;
  89
  90         for_each_memblock(memory, reg)
  91                 if (paddr >= reg->base && paddr < (reg->base + reg->size))
  92                         return 1;
  93         return 0;
  94 #endif
  95 }
  96
  97 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  98                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  99 {
 100         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
 101                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
 102
 103         if (!page_is_ram(pfn))
 104                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
 105
 106         return vma_prot;
 107 }
 108 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
 109
 110 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 111
 112 #ifdef CONFIG_NUMA
 113 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
 114 {
 115         return hot_add_scn_to_nid(start);
 116 }
 117 #endif
 118
 119 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size, bool for_device)
 120 {
 121         struct pglist_data *pgdata;
 122         struct zone *zone;
 123         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 124         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 125         int rc;
 126
 127         pgdata = NODE_DATA(nid);
 128
 129         start = (unsigned long)__va(start);
 130         rc = create_section_mapping(start, start + size);
 131         if (rc) {
 132                 pr_warning(
 133                         "Unable to create mapping for hot added memory 0x%llx..0x%llx: %d\n",
 134                         start, start + size, rc);
 135                 return -EFAULT;
 136         }
 137
 138         /* this should work for most non-highmem platforms */
 139         zone = pgdata->node_zones +
 140                 zone_for_memory(nid, start, size, 0, for_device);
 141
 142         return __add_pages(nid, zone, start_pfn, nr_pages);
 143 }
 144
 145 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
 146 int arch_remove_memory(u64 start, u64 size)
 147 {
 148         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 149         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 150         struct zone *zone;
 151         int ret;
 152
 153         zone = page_zone(pfn_to_page(start_pfn));
 154         ret = __remove_pages(zone, start_pfn, nr_pages);
 155         if (ret)
 156                 return ret;
 157
 158         /* Remove htab bolted mappings for this section of memory */
 159         start = (unsigned long)__va(start);
 160         ret = remove_section_mapping(start, start + size);
 161
 162         /* Ensure all vmalloc mappings are flushed in case they also
 163          * hit that section of memory
 164          */
 165         vm_unmap_aliases();
 166
 167         return ret;
 168 }
 169 #endif
 170 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 171
 172 /*
 173  * walk_memory_resource() needs to make sure there is no holes in a given
 174  * memory range.  PPC64 does not maintain the memory layout in /proc/iomem.
 175  * Instead it maintains it in memblock.memory structures.  Walk through the
 176  * memory regions, find holes and callback for contiguous regions.
 177  */
 178 int
 179 walk_system_ram_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
 180                 void *arg, int (*func)(unsigned long, unsigned long, void *))
 181 {
 182         struct memblock_region *reg;
 183         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
 184         unsigned long tstart, tend;
 185         int ret = -1;
 186
 187         for_each_memblock(memory, reg) {
 188                 tstart = max(start_pfn, memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 189                 tend = min(end_pfn, memblock_region_memory_end_pfn(reg));
 190                 if (tstart >= tend)
 191                         continue;
 192                 ret = (*func)(tstart, tend - tstart, arg);
 193                 if (ret)
 194                         break;
 195         }
 196         return ret;
 197 }
 198 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);
 199
 200 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 201 void __init initmem_init(void)
 202 {
 203         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
 204         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
 205 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 206         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 207 #endif
 208
 209         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
 210          * memblock_regions
 211          */
 212         memblock_set_node(0, (phys_addr_t)ULLONG_MAX, &memblock.memory, 0);
 213
 214         /* XXX need to clip this if using highmem? */
 215         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
 216         sparse_init();
 217 }
 218
 219 /* mark pages that don't exist as nosave */
 220 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 221 {
 222         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
 223
 224         for_each_memblock(memory, reg) {
 225                 if (prev &&
 226                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
 227                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
 228                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 229                 prev = reg;
 230         }
 231         return 0;
 232 }
 233 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
 234 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 235 {
 236         return 0;
 237 }
 238 #endif
 239
 240 static bool zone_limits_final;
 241
 242 static unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = {
 243         [0 ... MAX_NR_ZONES - 1] = ~0UL
 244 };
 245
 246 /*
 247  * Restrict the specified zone and all more restrictive zones
 248  * to be below the specified pfn.  May not be called after
 249  * paging_init().
 250  */
 251 void __init limit_zone_pfn(enum zone_type zone, unsigned long pfn_limit)
 252 {
 253         int i;
 254
 255         if (WARN_ON(zone_limits_final))
 256                 return;
 257
 258         for (i = zone; i >= 0; i--) {
 259                 if (max_zone_pfns[i] > pfn_limit)
 260                         max_zone_pfns[i] = pfn_limit;
 261         }
 262 }
 263
 264 /*
 265  * Find the least restrictive zone that is entirely below the
 266  * specified pfn limit.  Returns < 0 if no suitable zone is found.
 267  *
 268  * pfn_limit must be u64 because it can exceed 32 bits even on 32-bit
 269  * systems -- the DMA limit can be higher than any possible real pfn.
 270  */
 271 int dma_pfn_limit_to_zone(u64 pfn_limit)
 272 {
 273         int i;
 274
 275         for (i = TOP_ZONE; i >= 0; i--) {
 276                 if (max_zone_pfns[i] <= pfn_limit)
 277                         return i;
 278         }
 279
 280         return -EPERM;
 281 }
 282
 283 /*
 284  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
 285  */
 286 void __init paging_init(void)
 287 {
 288         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
 289         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
 290
 291 #ifdef CONFIG_PPC32
 292         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
 293         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
 294
 295         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
 296                 map_page(v, 0, 0); /* XXX gross */
 297 #endif
 298
 299 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 300         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
 301         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
 302
 303         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
 304         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
 305 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 306
 307         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
 308                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
 309         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
 310                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
 311
 312 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 313         limit_zone_pfn(ZONE_NORMAL, lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT);
 314 #endif
 315         limit_zone_pfn(TOP_ZONE, top_of_ram >> PAGE_SHIFT);
 316         zone_limits_final = true;
 317         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 318
 319         mark_nonram_nosave();
 320 }
 321
 322 void __init mem_init(void)
 323 {
 324         /*
 325          * book3s is limited to 16 page sizes due to encoding this in
 326          * a 4-bit field for slices.
 327          */
 328         BUILD_BUG_ON(MMU_PAGE_COUNT > 16);
 329
 330 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 331         swiotlb_init(0);
 332 #endif
 333
 334         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
 335         set_max_mapnr(max_pfn);
 336         free_all_bootmem();
 337
 338 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 339         {
 340                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
 341
 342                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 343                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
 344                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 345                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 346                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
 347                                 free_highmem_page(page);
 348                 }
 349         }
 350 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 351
 352 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
 353         /*
 354          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
 355          * functions.... do it here for the non-smp case.
 356          */
 357         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
 358                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
 359 #endif
 360
 361         mem_init_print_info(NULL);
 362 #ifdef CONFIG_PPC32
 363         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
 364         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
 365 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 366         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
 367                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
 368 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 369 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 370         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
 371                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
 372 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
 373         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
 374                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
 375         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
 376                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
 377 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 378 }
 379
 380 void free_initmem(void)
 381 {
 382         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
 383         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
 384 }
 385
 386 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 387 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 388 {
 389         free_reserved_area((void *)start, (void *)end, -1, "initrd");
 390 }
 391 #endif
 392
 393 /*
 394  * This is called when a page has been modified by the kernel.
 395  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
 396  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
 397  */
 398 void flush_dcache_page(struct page *page)
 399 {
 400         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 401                 return;
 402         /* avoid an atomic op if possible */
 403         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
 404                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 405 }
 406 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
 407
 408 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
 409 {
 410 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 411         if (PageCompound(page)) {
 412                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
 413                 return;
 414         }
 415 #endif
 416 #if defined(CONFIG_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
 417         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
 418         __flush_dcache_icache(page_address(page));
 419 #else
 420         if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) || sizeof(phys_addr_t) > sizeof(void *)) {
 421                 void *start = kmap_atomic(page);
 422                 __flush_dcache_icache(start);
 423                 kunmap_atomic(start);
 424         } else {
 425                 __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
 426         }
 427 #endif
 428 }
 429 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
 430
 431 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
 432 {
 433         clear_page(page);
 434
 435         /*
 436          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
 437          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
 438          * - Anton
 439          */
 440         flush_dcache_page(pg);
 441 }
 442 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
 443
 444 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
 445                     struct page *pg)
 446 {
 447         copy_page(vto, vfrom);
 448
 449         /*
 450          * We should be able to use the following optimisation, however
 451          * there are two problems.
 452          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
 453          * were not marked executable.
 454          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
 455          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
 456          * not marked executable.
 457          * - Anton
 458          */
 459 #if 0
 460         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
 461                 return;
 462 #endif
 463
 464         flush_dcache_page(pg);
 465 }
 466
 467 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
 468                              unsigned long addr, int len)
 469 {
 470         unsigned long maddr;
 471
 472         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
 473         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
 474         kunmap(page);
 475 }
 476 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
 477
 478 /*
 479  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 480  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
 481  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 482  * the updated linux PTE.
 483  *
 484  * This must always be called with the pte lock held.
 485  */
 486 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 487                       pte_t *ptep)
 488 {
 489 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 490         /*
 491          * We don't need to worry about _PAGE_PRESENT here because we are
 492          * called with either mm->page_table_lock held or ptl lock held
 493          */
 494         unsigned long access, trap;
 495
 496         if (radix_enabled())
 497                 return;
 498
 499         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
 500         if (!pte_young(*ptep) || address >= TASK_SIZE)
 501                 return;
 502
 503         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
 504          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
 505          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
 506          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
 507          *
 508          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
 509          */
 510
 511         trap = current->thread.regs ? TRAP(current->thread.regs) : 0UL;
 512         switch (trap) {
 513         case 0x300:
 514                 access = 0UL;
 515                 break;
 516         case 0x400:
 517                 access = _PAGE_EXEC;
 518                 break;
 519         default:
 520                 return;
 521         }
 522
 523         hash_preload(vma->vm_mm, address, access, trap);
 524 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
 525 #if (defined(CONFIG_PPC_BOOK3E_64) || defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E)) \
 526         && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
 527         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 528                 book3e_hugetlb_preload(vma, address, *ptep);
 529 #endif
 530 }
 531
 532 /*
 533  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
 534  * (eg kdump).
 535  */
 536 static int __init add_system_ram_resources(void)
 537 {
 538         struct memblock_region *reg;
 539
 540         for_each_memblock(memory, reg) {
 541                 struct resource *res;
 542                 unsigned long base = reg->base;
 543                 unsigned long size = reg->size;
 544
 545                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
 546                 WARN_ON(!res);
 547
 548                 if (res) {
 549                         res->name = "System RAM";
 550                         res->start = base;
 551                         res->end = base + size - 1;
 552                         res->flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
 553                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
 554                 }
 555         }
 556
 557         return 0;
 558 }
 559 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
 560
 561 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 562 /*
 563  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
 564  * is valid. The argument is a physical page number.
 565  *
 566  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
 567  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 568  */
 569 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
 570 {
 571         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
 572                 return 1;
 573         if (iomem_is_exclusive(PFN_PHYS(pfn)))
 574                 return 0;
 575         if (!page_is_ram(pfn))
 576                 return 1;
 577         return 0;
 578 }
 579 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */