8ebaac75c940ad7c5e9752a71c7dd7894e2bdedf
[cascardo/linux.git] / 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
39 #include <asm/pgalloc.h>
40 #include <asm/prom.h>
41 #include <asm/io.h>
42 #include <asm/mmu_context.h>
43 #include <asm/pgtable.h>
44 #include <asm/mmu.h>
45 #include <asm/smp.h>
46 #include <asm/machdep.h>
47 #include <asm/btext.h>
48 #include <asm/tlb.h>
49 #include <asm/sections.h>
50 #include <asm/sparsemem.h>
51 #include <asm/vdso.h>
52 #include <asm/fixmap.h>
53 #include <asm/swiotlb.h>
54 #include <asm/rtas.h>
55
56 #include "mmu_decl.h"
57
58 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
59 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
60 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
61 #endif
62
63 int init_bootmem_done;
64 int mem_init_done;
65 unsigned long long memory_limit;
66
67 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
68 pte_t *kmap_pte;
69 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
70 pgprot_t kmap_prot;
71 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
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 #endif
79
80 int page_is_ram(unsigned long pfn)
81 {
82 #ifndef CONFIG_PPC64    /* XXX for now */
83         return pfn < max_pfn;
84 #else
85         unsigned long paddr = (pfn << PAGE_SHIFT);
86         struct memblock_region *reg;
87
88         for_each_memblock(memory, reg)
89                 if (paddr >= reg->base && paddr < (reg->base + reg->size))
90                         return 1;
91         return 0;
92 #endif
93 }
94
95 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
96                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
97 {
98         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
99                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
100
101         if (!page_is_ram(pfn))
102                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
103
104         return vma_prot;
105 }
106 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
107
108 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
109
110 #ifdef CONFIG_NUMA
111 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
112 {
113         return hot_add_scn_to_nid(start);
114 }
115 #endif
116
117 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
118 {
119         struct pglist_data *pgdata;
120         struct zone *zone;
121         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
122         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
123
124         pgdata = NODE_DATA(nid);
125
126         start = (unsigned long)__va(start);
127         if (create_section_mapping(start, start + size))
128                 return -EINVAL;
129
130         /* this should work for most non-highmem platforms */
131         zone = pgdata->node_zones +
132                 zone_for_memory(nid, start, size, 0);
133
134         return __add_pages(nid, zone, start_pfn, nr_pages);
135 }
136
137 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
138 int arch_remove_memory(u64 start, u64 size)
139 {
140         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
141         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
142         struct zone *zone;
143         int ret;
144
145         zone = page_zone(pfn_to_page(start_pfn));
146         ret = __remove_pages(zone, start_pfn, nr_pages);
147         if (!ret && (ppc_md.remove_memory))
148                 ret = ppc_md.remove_memory(start, size);
149
150         return ret;
151 }
152 #endif
153 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
154
155 /*
156  * walk_memory_resource() needs to make sure there is no holes in a given
157  * memory range.  PPC64 does not maintain the memory layout in /proc/iomem.
158  * Instead it maintains it in memblock.memory structures.  Walk through the
159  * memory regions, find holes and callback for contiguous regions.
160  */
161 int
162 walk_system_ram_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
163                 void *arg, int (*func)(unsigned long, unsigned long, void *))
164 {
165         struct memblock_region *reg;
166         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
167         unsigned long tstart, tend;
168         int ret = -1;
169
170         for_each_memblock(memory, reg) {
171                 tstart = max(start_pfn, memblock_region_memory_base_pfn(reg));
172                 tend = min(end_pfn, memblock_region_memory_end_pfn(reg));
173                 if (tstart >= tend)
174                         continue;
175                 ret = (*func)(tstart, tend - tstart, arg);
176                 if (ret)
177                         break;
178         }
179         return ret;
180 }
181 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);
182
183 /*
184  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
185  * have available.  If we are using highmem, we only put the
186  * lowmem into the bootmem system.
187  */
188 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
189 void __init do_init_bootmem(void)
190 {
191         unsigned long start, bootmap_pages;
192         unsigned long total_pages;
193         struct memblock_region *reg;
194         int boot_mapsize;
195
196         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
197         total_pages = (memblock_end_of_DRAM() - memstart_addr) >> PAGE_SHIFT;
198 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
199         total_pages = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
200         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
201 #endif
202
203         /*
204          * Find an area to use for the bootmem bitmap.  Calculate the size of
205          * bitmap required as (Total Memory) / PAGE_SIZE / BITS_PER_BYTE.
206          * Add 1 additional page in case the address isn't page-aligned.
207          */
208         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(total_pages);
209
210         start = memblock_alloc(bootmap_pages << PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
211
212         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
213         boot_mapsize = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), start >> PAGE_SHIFT, min_low_pfn, max_low_pfn);
214
215         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
216          * memblock_regions
217          */
218         memblock_set_node(0, (phys_addr_t)ULLONG_MAX, &memblock.memory, 0);
219
220         /* Add all physical memory to the bootmem map, mark each area
221          * present.
222          */
223 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
224         free_bootmem_with_active_regions(0, lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT);
225
226         /* reserve the sections we're already using */
227         for_each_memblock(reserved, reg) {
228                 unsigned long top = reg->base + reg->size - 1;
229                 if (top < lowmem_end_addr)
230                         reserve_bootmem(reg->base, reg->size, BOOTMEM_DEFAULT);
231                 else if (reg->base < lowmem_end_addr) {
232                         unsigned long trunc_size = lowmem_end_addr - reg->base;
233                         reserve_bootmem(reg->base, trunc_size, BOOTMEM_DEFAULT);
234                 }
235         }
236 #else
237         free_bootmem_with_active_regions(0, max_pfn);
238
239         /* reserve the sections we're already using */
240         for_each_memblock(reserved, reg)
241                 reserve_bootmem(reg->base, reg->size, BOOTMEM_DEFAULT);
242 #endif
243         /* XXX need to clip this if using highmem? */
244         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
245
246         init_bootmem_done = 1;
247 }
248
249 /* mark pages that don't exist as nosave */
250 static int __init mark_nonram_nosave(void)
251 {
252         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
253
254         for_each_memblock(memory, reg) {
255                 if (prev &&
256                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
257                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
258                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
259                 prev = reg;
260         }
261         return 0;
262 }
263 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
264 static int __init mark_nonram_nosave(void)
265 {
266         return 0;
267 }
268 #endif
269
270 static bool zone_limits_final;
271
272 static unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = {
273         [0 ... MAX_NR_ZONES - 1] = ~0UL
274 };
275
276 /*
277  * Restrict the specified zone and all more restrictive zones
278  * to be below the specified pfn.  May not be called after
279  * paging_init().
280  */
281 void __init limit_zone_pfn(enum zone_type zone, unsigned long pfn_limit)
282 {
283         int i;
284
285         if (WARN_ON(zone_limits_final))
286                 return;
287
288         for (i = zone; i >= 0; i--) {
289                 if (max_zone_pfns[i] > pfn_limit)
290                         max_zone_pfns[i] = pfn_limit;
291         }
292 }
293
294 /*
295  * Find the least restrictive zone that is entirely below the
296  * specified pfn limit.  Returns < 0 if no suitable zone is found.
297  *
298  * pfn_limit must be u64 because it can exceed 32 bits even on 32-bit
299  * systems -- the DMA limit can be higher than any possible real pfn.
300  */
301 int dma_pfn_limit_to_zone(u64 pfn_limit)
302 {
303         enum zone_type top_zone = ZONE_NORMAL;
304         int i;
305
306 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
307         top_zone = ZONE_HIGHMEM;
308 #endif
309
310         for (i = top_zone; i >= 0; i--) {
311                 if (max_zone_pfns[i] <= pfn_limit)
312                         return i;
313         }
314
315         return -EPERM;
316 }
317
318 /*
319  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
320  */
321 void __init paging_init(void)
322 {
323         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
324         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
325         enum zone_type top_zone;
326
327 #ifdef CONFIG_PPC32
328         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
329         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
330
331         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
332                 map_page(v, 0, 0); /* XXX gross */
333 #endif
334
335 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
336         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
337         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
338
339         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
340         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
341 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
342
343         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
344                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
345         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
346                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
347
348 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
349         top_zone = ZONE_HIGHMEM;
350         limit_zone_pfn(ZONE_NORMAL, lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT);
351 #else
352         top_zone = ZONE_NORMAL;
353 #endif
354
355         limit_zone_pfn(top_zone, top_of_ram >> PAGE_SHIFT);
356         zone_limits_final = true;
357         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
358
359         mark_nonram_nosave();
360 }
361
362 static void __init register_page_bootmem_info(void)
363 {
364         int i;
365
366         for_each_online_node(i)
367                 register_page_bootmem_info_node(NODE_DATA(i));
368 }
369
370 void __init mem_init(void)
371 {
372         /*
373          * book3s is limited to 16 page sizes due to encoding this in
374          * a 4-bit field for slices.
375          */
376         BUILD_BUG_ON(MMU_PAGE_COUNT > 16);
377
378 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
379         swiotlb_init(0);
380 #endif
381
382         register_page_bootmem_info();
383         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
384         set_max_mapnr(max_pfn);
385         free_all_bootmem();
386
387 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
388         {
389                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
390
391                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
392                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
393                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
394                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
395                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
396                                 free_highmem_page(page);
397                 }
398         }
399 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
400
401 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
402         /*
403          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
404          * functions.... do it here for the non-smp case.
405          */
406         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
407                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
408 #endif
409
410         mem_init_print_info(NULL);
411 #ifdef CONFIG_PPC32
412         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
413         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
414 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
415         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
416                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
417 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
418 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
419         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
420                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
421 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
422         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
423                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
424         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
425                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
426 #endif /* CONFIG_PPC32 */
427
428         mem_init_done = 1;
429 }
430
431 void free_initmem(void)
432 {
433         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
434         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
435 }
436
437 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
438 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
439 {
440         free_reserved_area((void *)start, (void *)end, -1, "initrd");
441 }
442 #endif
443
444 /*
445  * This is called when a page has been modified by the kernel.
446  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
447  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
448  */
449 void flush_dcache_page(struct page *page)
450 {
451         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
452                 return;
453         /* avoid an atomic op if possible */
454         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
455                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
456 }
457 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
458
459 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
460 {
461 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
462         if (PageCompound(page)) {
463                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
464                 return;
465         }
466 #endif
467 #ifdef CONFIG_BOOKE
468         {
469                 void *start = kmap_atomic(page);
470                 __flush_dcache_icache(start);
471                 kunmap_atomic(start);
472         }
473 #elif defined(CONFIG_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
474         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
475         __flush_dcache_icache(page_address(page)); 
476 #else
477         __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
478 #endif
479 }
480 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
481
482 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
483 {
484         clear_page(page);
485
486         /*
487          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
488          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
489          * - Anton
490          */
491         flush_dcache_page(pg);
492 }
493 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
494
495 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
496                     struct page *pg)
497 {
498         copy_page(vto, vfrom);
499
500         /*
501          * We should be able to use the following optimisation, however
502          * there are two problems.
503          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
504          * were not marked executable.
505          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
506          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
507          * not marked executable.
508          * - Anton
509          */
510 #if 0
511         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
512                 return;
513 #endif
514
515         flush_dcache_page(pg);
516 }
517
518 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
519                              unsigned long addr, int len)
520 {
521         unsigned long maddr;
522
523         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
524         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
525         kunmap(page);
526 }
527 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
528
529 /*
530  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
531  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
532  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
533  * the updated linux PTE.
534  * 
535  * This must always be called with the pte lock held.
536  */
537 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
538                       pte_t *ptep)
539 {
540 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
541         /*
542          * We don't need to worry about _PAGE_PRESENT here because we are
543          * called with either mm->page_table_lock held or ptl lock held
544          */
545         unsigned long access = 0, trap;
546
547         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
548         if (!pte_young(*ptep) || address >= TASK_SIZE)
549                 return;
550
551         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
552          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
553          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
554          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
555          *
556          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
557          */
558         if (current->thread.regs == NULL)
559                 return;
560         trap = TRAP(current->thread.regs);
561         if (trap == 0x400)
562                 access |= _PAGE_EXEC;
563         else if (trap != 0x300)
564                 return;
565         hash_preload(vma->vm_mm, address, access, trap);
566 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
567 #if (defined(CONFIG_PPC_BOOK3E_64) || defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E)) \
568         && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
569         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
570                 book3e_hugetlb_preload(vma, address, *ptep);
571 #endif
572 }
573
574 /*
575  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
576  * (eg kdump).
577  */
578 static int __init add_system_ram_resources(void)
579 {
580         struct memblock_region *reg;
581
582         for_each_memblock(memory, reg) {
583                 struct resource *res;
584                 unsigned long base = reg->base;
585                 unsigned long size = reg->size;
586
587                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
588                 WARN_ON(!res);
589
590                 if (res) {
591                         res->name = "System RAM";
592                         res->start = base;
593                         res->end = base + size - 1;
594                         res->flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
595                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
596                 }
597         }
598
599         return 0;
600 }
601 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
602
603 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
604 /*
605  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
606  * is valid. The argument is a physical page number.
607  *
608  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
609  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
610  */
611 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
612 {
613         if (iomem_is_exclusive(pfn << PAGE_SHIFT))
614                 return 0;
615         if (!page_is_ram(pfn))
616                 return 1;
617         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
618                 return 1;
619         return 0;
620 }
621 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */