Merge tag 'perf-core-for-mingo-20160623' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[cascardo/linux.git] / arch / s390 / mm / pgtable.c
1 /*
2  *    Copyright IBM Corp. 2007, 2011
3  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
4  */
5
6 #include <linux/sched.h>
7 #include <linux/kernel.h>
8 #include <linux/errno.h>
9 #include <linux/gfp.h>
10 #include <linux/mm.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/smp.h>
13 #include <linux/spinlock.h>
14 #include <linux/rcupdate.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/swapops.h>
17 #include <linux/sysctl.h>
18 #include <linux/ksm.h>
19 #include <linux/mman.h>
20
21 #include <asm/pgtable.h>
22 #include <asm/pgalloc.h>
23 #include <asm/tlb.h>
24 #include <asm/tlbflush.h>
25 #include <asm/mmu_context.h>
26
27 static inline pte_t ptep_flush_direct(struct mm_struct *mm,
28                                       unsigned long addr, pte_t *ptep)
29 {
30         int active, count;
31         pte_t old;
32
33         old = *ptep;
34         if (unlikely(pte_val(old) & _PAGE_INVALID))
35                 return old;
36         active = (mm == current->active_mm) ? 1 : 0;
37         count = atomic_add_return(0x10000, &mm->context.attach_count);
38         if (MACHINE_HAS_TLB_LC && (count & 0xffff) <= active &&
39             cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
40                 __ptep_ipte_local(addr, ptep);
41         else
42                 __ptep_ipte(addr, ptep);
43         atomic_sub(0x10000, &mm->context.attach_count);
44         return old;
45 }
46
47 static inline pte_t ptep_flush_lazy(struct mm_struct *mm,
48                                     unsigned long addr, pte_t *ptep)
49 {
50         int active, count;
51         pte_t old;
52
53         old = *ptep;
54         if (unlikely(pte_val(old) & _PAGE_INVALID))
55                 return old;
56         active = (mm == current->active_mm) ? 1 : 0;
57         count = atomic_add_return(0x10000, &mm->context.attach_count);
58         if ((count & 0xffff) <= active) {
59                 pte_val(*ptep) |= _PAGE_INVALID;
60                 mm->context.flush_mm = 1;
61         } else
62                 __ptep_ipte(addr, ptep);
63         atomic_sub(0x10000, &mm->context.attach_count);
64         return old;
65 }
66
67 static inline pgste_t pgste_get_lock(pte_t *ptep)
68 {
69         unsigned long new = 0;
70 #ifdef CONFIG_PGSTE
71         unsigned long old;
72
73         preempt_disable();
74         asm(
75                 "       lg      %0,%2\n"
76                 "0:     lgr     %1,%0\n"
77                 "       nihh    %0,0xff7f\n"    /* clear PCL bit in old */
78                 "       oihh    %1,0x0080\n"    /* set PCL bit in new */
79                 "       csg     %0,%1,%2\n"
80                 "       jl      0b\n"
81                 : "=&d" (old), "=&d" (new), "=Q" (ptep[PTRS_PER_PTE])
82                 : "Q" (ptep[PTRS_PER_PTE]) : "cc", "memory");
83 #endif
84         return __pgste(new);
85 }
86
87 static inline void pgste_set_unlock(pte_t *ptep, pgste_t pgste)
88 {
89 #ifdef CONFIG_PGSTE
90         asm(
91                 "       nihh    %1,0xff7f\n"    /* clear PCL bit */
92                 "       stg     %1,%0\n"
93                 : "=Q" (ptep[PTRS_PER_PTE])
94                 : "d" (pgste_val(pgste)), "Q" (ptep[PTRS_PER_PTE])
95                 : "cc", "memory");
96         preempt_enable();
97 #endif
98 }
99
100 static inline pgste_t pgste_get(pte_t *ptep)
101 {
102         unsigned long pgste = 0;
103 #ifdef CONFIG_PGSTE
104         pgste = *(unsigned long *)(ptep + PTRS_PER_PTE);
105 #endif
106         return __pgste(pgste);
107 }
108
109 static inline void pgste_set(pte_t *ptep, pgste_t pgste)
110 {
111 #ifdef CONFIG_PGSTE
112         *(pgste_t *)(ptep + PTRS_PER_PTE) = pgste;
113 #endif
114 }
115
116 static inline pgste_t pgste_update_all(pte_t pte, pgste_t pgste,
117                                        struct mm_struct *mm)
118 {
119 #ifdef CONFIG_PGSTE
120         unsigned long address, bits, skey;
121
122         if (!mm_use_skey(mm) || pte_val(pte) & _PAGE_INVALID)
123                 return pgste;
124         address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
125         skey = (unsigned long) page_get_storage_key(address);
126         bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
127         /* Transfer page changed & referenced bit to guest bits in pgste */
128         pgste_val(pgste) |= bits << 48;         /* GR bit & GC bit */
129         /* Copy page access key and fetch protection bit to pgste */
130         pgste_val(pgste) &= ~(PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
131         pgste_val(pgste) |= (skey & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
132 #endif
133         return pgste;
134
135 }
136
137 static inline void pgste_set_key(pte_t *ptep, pgste_t pgste, pte_t entry,
138                                  struct mm_struct *mm)
139 {
140 #ifdef CONFIG_PGSTE
141         unsigned long address;
142         unsigned long nkey;
143
144         if (!mm_use_skey(mm) || pte_val(entry) & _PAGE_INVALID)
145                 return;
146         VM_BUG_ON(!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID));
147         address = pte_val(entry) & PAGE_MASK;
148         /*
149          * Set page access key and fetch protection bit from pgste.
150          * The guest C/R information is still in the PGSTE, set real
151          * key C/R to 0.
152          */
153         nkey = (pgste_val(pgste) & (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT)) >> 56;
154         nkey |= (pgste_val(pgste) & (PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT)) >> 48;
155         page_set_storage_key(address, nkey, 0);
156 #endif
157 }
158
159 static inline pgste_t pgste_set_pte(pte_t *ptep, pgste_t pgste, pte_t entry)
160 {
161 #ifdef CONFIG_PGSTE
162         if ((pte_val(entry) & _PAGE_PRESENT) &&
163             (pte_val(entry) & _PAGE_WRITE) &&
164             !(pte_val(entry) & _PAGE_INVALID)) {
165                 if (!MACHINE_HAS_ESOP) {
166                         /*
167                          * Without enhanced suppression-on-protection force
168                          * the dirty bit on for all writable ptes.
169                          */
170                         pte_val(entry) |= _PAGE_DIRTY;
171                         pte_val(entry) &= ~_PAGE_PROTECT;
172                 }
173                 if (!(pte_val(entry) & _PAGE_PROTECT))
174                         /* This pte allows write access, set user-dirty */
175                         pgste_val(pgste) |= PGSTE_UC_BIT;
176         }
177 #endif
178         *ptep = entry;
179         return pgste;
180 }
181
182 static inline pgste_t pgste_ipte_notify(struct mm_struct *mm,
183                                         unsigned long addr,
184                                         pte_t *ptep, pgste_t pgste)
185 {
186 #ifdef CONFIG_PGSTE
187         if (pgste_val(pgste) & PGSTE_IN_BIT) {
188                 pgste_val(pgste) &= ~PGSTE_IN_BIT;
189                 ptep_notify(mm, addr, ptep);
190         }
191 #endif
192         return pgste;
193 }
194
195 static inline pgste_t ptep_xchg_start(struct mm_struct *mm,
196                                       unsigned long addr, pte_t *ptep)
197 {
198         pgste_t pgste = __pgste(0);
199
200         if (mm_has_pgste(mm)) {
201                 pgste = pgste_get_lock(ptep);
202                 pgste = pgste_ipte_notify(mm, addr, ptep, pgste);
203         }
204         return pgste;
205 }
206
207 static inline void ptep_xchg_commit(struct mm_struct *mm,
208                                     unsigned long addr, pte_t *ptep,
209                                     pgste_t pgste, pte_t old, pte_t new)
210 {
211         if (mm_has_pgste(mm)) {
212                 if (pte_val(old) & _PAGE_INVALID)
213                         pgste_set_key(ptep, pgste, new, mm);
214                 if (pte_val(new) & _PAGE_INVALID) {
215                         pgste = pgste_update_all(old, pgste, mm);
216                         if ((pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) ==
217                             _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED)
218                                 pte_val(old) |= _PAGE_UNUSED;
219                 }
220                 pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, new);
221                 pgste_set_unlock(ptep, pgste);
222         } else {
223                 *ptep = new;
224         }
225 }
226
227 pte_t ptep_xchg_direct(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
228                        pte_t *ptep, pte_t new)
229 {
230         pgste_t pgste;
231         pte_t old;
232
233         pgste = ptep_xchg_start(mm, addr, ptep);
234         old = ptep_flush_direct(mm, addr, ptep);
235         ptep_xchg_commit(mm, addr, ptep, pgste, old, new);
236         return old;
237 }
238 EXPORT_SYMBOL(ptep_xchg_direct);
239
240 pte_t ptep_xchg_lazy(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
241                      pte_t *ptep, pte_t new)
242 {
243         pgste_t pgste;
244         pte_t old;
245
246         pgste = ptep_xchg_start(mm, addr, ptep);
247         old = ptep_flush_lazy(mm, addr, ptep);
248         ptep_xchg_commit(mm, addr, ptep, pgste, old, new);
249         return old;
250 }
251 EXPORT_SYMBOL(ptep_xchg_lazy);
252
253 pte_t ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
254                              pte_t *ptep)
255 {
256         pgste_t pgste;
257         pte_t old;
258
259         pgste = ptep_xchg_start(mm, addr, ptep);
260         old = ptep_flush_lazy(mm, addr, ptep);
261         if (mm_has_pgste(mm)) {
262                 pgste = pgste_update_all(old, pgste, mm);
263                 pgste_set(ptep, pgste);
264         }
265         return old;
266 }
267 EXPORT_SYMBOL(ptep_modify_prot_start);
268
269 void ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
270                              pte_t *ptep, pte_t pte)
271 {
272         pgste_t pgste;
273
274         if (mm_has_pgste(mm)) {
275                 pgste = pgste_get(ptep);
276                 pgste_set_key(ptep, pgste, pte, mm);
277                 pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, pte);
278                 pgste_set_unlock(ptep, pgste);
279         } else {
280                 *ptep = pte;
281         }
282 }
283 EXPORT_SYMBOL(ptep_modify_prot_commit);
284
285 static inline pmd_t pmdp_flush_direct(struct mm_struct *mm,
286                                       unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
287 {
288         int active, count;
289         pmd_t old;
290
291         old = *pmdp;
292         if (pmd_val(old) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
293                 return old;
294         if (!MACHINE_HAS_IDTE) {
295                 __pmdp_csp(pmdp);
296                 return old;
297         }
298         active = (mm == current->active_mm) ? 1 : 0;
299         count = atomic_add_return(0x10000, &mm->context.attach_count);
300         if (MACHINE_HAS_TLB_LC && (count & 0xffff) <= active &&
301             cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
302                 __pmdp_idte_local(addr, pmdp);
303         else
304                 __pmdp_idte(addr, pmdp);
305         atomic_sub(0x10000, &mm->context.attach_count);
306         return old;
307 }
308
309 static inline pmd_t pmdp_flush_lazy(struct mm_struct *mm,
310                                     unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
311 {
312         int active, count;
313         pmd_t old;
314
315         old = *pmdp;
316         if (pmd_val(old) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
317                 return old;
318         active = (mm == current->active_mm) ? 1 : 0;
319         count = atomic_add_return(0x10000, &mm->context.attach_count);
320         if ((count & 0xffff) <= active) {
321                 pmd_val(*pmdp) |= _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
322                 mm->context.flush_mm = 1;
323         } else if (MACHINE_HAS_IDTE)
324                 __pmdp_idte(addr, pmdp);
325         else
326                 __pmdp_csp(pmdp);
327         atomic_sub(0x10000, &mm->context.attach_count);
328         return old;
329 }
330
331 pmd_t pmdp_xchg_direct(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
332                        pmd_t *pmdp, pmd_t new)
333 {
334         pmd_t old;
335
336         old = pmdp_flush_direct(mm, addr, pmdp);
337         *pmdp = new;
338         return old;
339 }
340 EXPORT_SYMBOL(pmdp_xchg_direct);
341
342 pmd_t pmdp_xchg_lazy(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
343                      pmd_t *pmdp, pmd_t new)
344 {
345         pmd_t old;
346
347         old = pmdp_flush_lazy(mm, addr, pmdp);
348         *pmdp = new;
349         return old;
350 }
351 EXPORT_SYMBOL(pmdp_xchg_lazy);
352
353 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
354 void pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
355                                 pgtable_t pgtable)
356 {
357         struct list_head *lh = (struct list_head *) pgtable;
358
359         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
360
361         /* FIFO */
362         if (!pmd_huge_pte(mm, pmdp))
363                 INIT_LIST_HEAD(lh);
364         else
365                 list_add(lh, (struct list_head *) pmd_huge_pte(mm, pmdp));
366         pmd_huge_pte(mm, pmdp) = pgtable;
367 }
368
369 pgtable_t pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
370 {
371         struct list_head *lh;
372         pgtable_t pgtable;
373         pte_t *ptep;
374
375         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
376
377         /* FIFO */
378         pgtable = pmd_huge_pte(mm, pmdp);
379         lh = (struct list_head *) pgtable;
380         if (list_empty(lh))
381                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = NULL;
382         else {
383                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = (pgtable_t) lh->next;
384                 list_del(lh);
385         }
386         ptep = (pte_t *) pgtable;
387         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
388         ptep++;
389         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
390         return pgtable;
391 }
392 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
393
394 #ifdef CONFIG_PGSTE
395 void ptep_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
396                      pte_t *ptep, pte_t entry)
397 {
398         pgste_t pgste;
399
400         /* the mm_has_pgste() check is done in set_pte_at() */
401         pgste = pgste_get_lock(ptep);
402         pgste_val(pgste) &= ~_PGSTE_GPS_ZERO;
403         pgste_set_key(ptep, pgste, entry, mm);
404         pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, entry);
405         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
406 }
407
408 void ptep_set_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
409 {
410         pgste_t pgste;
411
412         pgste = pgste_get_lock(ptep);
413         pgste_val(pgste) |= PGSTE_IN_BIT;
414         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
415 }
416
417 static void ptep_zap_swap_entry(struct mm_struct *mm, swp_entry_t entry)
418 {
419         if (!non_swap_entry(entry))
420                 dec_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
421         else if (is_migration_entry(entry)) {
422                 struct page *page = migration_entry_to_page(entry);
423
424                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
425         }
426         free_swap_and_cache(entry);
427 }
428
429 void ptep_zap_unused(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
430                      pte_t *ptep, int reset)
431 {
432         unsigned long pgstev;
433         pgste_t pgste;
434         pte_t pte;
435
436         /* Zap unused and logically-zero pages */
437         pgste = pgste_get_lock(ptep);
438         pgstev = pgste_val(pgste);
439         pte = *ptep;
440         if (pte_swap(pte) &&
441             ((pgstev & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) == _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED ||
442              (pgstev & _PGSTE_GPS_ZERO))) {
443                 ptep_zap_swap_entry(mm, pte_to_swp_entry(pte));
444                 pte_clear(mm, addr, ptep);
445         }
446         if (reset)
447                 pgste_val(pgste) &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
448         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
449 }
450
451 void ptep_zap_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
452 {
453         unsigned long ptev;
454         pgste_t pgste;
455
456         /* Clear storage key */
457         pgste = pgste_get_lock(ptep);
458         pgste_val(pgste) &= ~(PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT |
459                               PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT);
460         ptev = pte_val(*ptep);
461         if (!(ptev & _PAGE_INVALID) && (ptev & _PAGE_WRITE))
462                 page_set_storage_key(ptev & PAGE_MASK, PAGE_DEFAULT_KEY, 1);
463         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
464 }
465
466 /*
467  * Test and reset if a guest page is dirty
468  */
469 bool test_and_clear_guest_dirty(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
470 {
471         spinlock_t *ptl;
472         pgste_t pgste;
473         pte_t *ptep;
474         pte_t pte;
475         bool dirty;
476
477         ptep = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
478         if (unlikely(!ptep))
479                 return false;
480
481         pgste = pgste_get_lock(ptep);
482         dirty = !!(pgste_val(pgste) & PGSTE_UC_BIT);
483         pgste_val(pgste) &= ~PGSTE_UC_BIT;
484         pte = *ptep;
485         if (dirty && (pte_val(pte) & _PAGE_PRESENT)) {
486                 pgste = pgste_ipte_notify(mm, addr, ptep, pgste);
487                 __ptep_ipte(addr, ptep);
488                 if (MACHINE_HAS_ESOP || !(pte_val(pte) & _PAGE_WRITE))
489                         pte_val(pte) |= _PAGE_PROTECT;
490                 else
491                         pte_val(pte) |= _PAGE_INVALID;
492                 *ptep = pte;
493         }
494         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
495
496         spin_unlock(ptl);
497         return dirty;
498 }
499 EXPORT_SYMBOL_GPL(test_and_clear_guest_dirty);
500
501 int set_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
502                           unsigned char key, bool nq)
503 {
504         unsigned long keyul;
505         spinlock_t *ptl;
506         pgste_t old, new;
507         pte_t *ptep;
508
509         down_read(&mm->mmap_sem);
510         ptep = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
511         if (unlikely(!ptep)) {
512                 up_read(&mm->mmap_sem);
513                 return -EFAULT;
514         }
515
516         new = old = pgste_get_lock(ptep);
517         pgste_val(new) &= ~(PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT |
518                             PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
519         keyul = (unsigned long) key;
520         pgste_val(new) |= (keyul & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED)) << 48;
521         pgste_val(new) |= (keyul & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
522         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
523                 unsigned long address, bits, skey;
524
525                 address = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
526                 skey = (unsigned long) page_get_storage_key(address);
527                 bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
528                 skey = key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT);
529                 /* Set storage key ACC and FP */
530                 page_set_storage_key(address, skey, !nq);
531                 /* Merge host changed & referenced into pgste  */
532                 pgste_val(new) |= bits << 52;
533         }
534         /* changing the guest storage key is considered a change of the page */
535         if ((pgste_val(new) ^ pgste_val(old)) &
536             (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT | PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT))
537                 pgste_val(new) |= PGSTE_UC_BIT;
538
539         pgste_set_unlock(ptep, new);
540         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
541         up_read(&mm->mmap_sem);
542         return 0;
543 }
544 EXPORT_SYMBOL(set_guest_storage_key);
545
546 unsigned char get_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
547 {
548         unsigned char key;
549         spinlock_t *ptl;
550         pgste_t pgste;
551         pte_t *ptep;
552
553         down_read(&mm->mmap_sem);
554         ptep = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
555         if (unlikely(!ptep)) {
556                 up_read(&mm->mmap_sem);
557                 return -EFAULT;
558         }
559         pgste = pgste_get_lock(ptep);
560
561         if (pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID) {
562                 key  = (pgste_val(pgste) & PGSTE_ACC_BITS) >> 56;
563                 key |= (pgste_val(pgste) & PGSTE_FP_BIT) >> 56;
564                 key |= (pgste_val(pgste) & PGSTE_GR_BIT) >> 48;
565                 key |= (pgste_val(pgste) & PGSTE_GC_BIT) >> 48;
566         } else {
567                 key = page_get_storage_key(pte_val(*ptep) & PAGE_MASK);
568
569                 /* Reflect guest's logical view, not physical */
570                 if (pgste_val(pgste) & PGSTE_GR_BIT)
571                         key |= _PAGE_REFERENCED;
572                 if (pgste_val(pgste) & PGSTE_GC_BIT)
573                         key |= _PAGE_CHANGED;
574         }
575
576         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
577         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
578         up_read(&mm->mmap_sem);
579         return key;
580 }
581 EXPORT_SYMBOL(get_guest_storage_key);
582 #endif