treewide: Replace GPLv2 boilerplate/reference with SPDX - rule 206
[muen/linux.git] / arch / ia64 / kernel / uncached.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Copyright (C) 2001-2008 Silicon Graphics, Inc.  All rights reserved.
4  *
5  * A simple uncached page allocator using the generic allocator. This
6  * allocator first utilizes the spare (spill) pages found in the EFI
7  * memmap and will then start converting cached pages to uncached ones
8  * at a granule at a time. Node awareness is implemented by having a
9  * pool of pages per node.
10  */
11
12 #include <linux/types.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/errno.h>
17 #include <linux/string.h>
18 #include <linux/efi.h>
19 #include <linux/nmi.h>
20 #include <linux/genalloc.h>
21 #include <linux/gfp.h>
22 #include <asm/page.h>
23 #include <asm/pal.h>
24 #include <asm/pgtable.h>
25 #include <linux/atomic.h>
26 #include <asm/tlbflush.h>
27 #include <asm/sn/arch.h>
28
29
30 extern void __init efi_memmap_walk_uc(efi_freemem_callback_t, void *);
31
32 struct uncached_pool {
33         struct gen_pool *pool;
34         struct mutex add_chunk_mutex;   /* serialize adding a converted chunk */
35         int nchunks_added;              /* #of converted chunks added to pool */
36         atomic_t status;                /* smp called function's return status*/
37 };
38
39 #define MAX_CONVERTED_CHUNKS_PER_NODE   2
40
41 struct uncached_pool uncached_pools[MAX_NUMNODES];
42
43
44 static void uncached_ipi_visibility(void *data)
45 {
46         int status;
47         struct uncached_pool *uc_pool = (struct uncached_pool *)data;
48
49         status = ia64_pal_prefetch_visibility(PAL_VISIBILITY_PHYSICAL);
50         if ((status != PAL_VISIBILITY_OK) &&
51             (status != PAL_VISIBILITY_OK_REMOTE_NEEDED))
52                 atomic_inc(&uc_pool->status);
53 }
54
55
56 static void uncached_ipi_mc_drain(void *data)
57 {
58         int status;
59         struct uncached_pool *uc_pool = (struct uncached_pool *)data;
60
61         status = ia64_pal_mc_drain();
62         if (status != PAL_STATUS_SUCCESS)
63                 atomic_inc(&uc_pool->status);
64 }
65
66
67 /*
68  * Add a new chunk of uncached memory pages to the specified pool.
69  *
70  * @pool: pool to add new chunk of uncached memory to
71  * @nid: node id of node to allocate memory from, or -1
72  *
73  * This is accomplished by first allocating a granule of cached memory pages
74  * and then converting them to uncached memory pages.
75  */
76 static int uncached_add_chunk(struct uncached_pool *uc_pool, int nid)
77 {
78         struct page *page;
79         int status, i, nchunks_added = uc_pool->nchunks_added;
80         unsigned long c_addr, uc_addr;
81
82         if (mutex_lock_interruptible(&uc_pool->add_chunk_mutex) != 0)
83                 return -1;      /* interrupted by a signal */
84
85         if (uc_pool->nchunks_added > nchunks_added) {
86                 /* someone added a new chunk while we were waiting */
87                 mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
88                 return 0;
89         }
90
91         if (uc_pool->nchunks_added >= MAX_CONVERTED_CHUNKS_PER_NODE) {
92                 mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
93                 return -1;
94         }
95
96         /* attempt to allocate a granule's worth of cached memory pages */
97
98         page = __alloc_pages_node(nid,
99                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO | __GFP_THISNODE,
100                                 IA64_GRANULE_SHIFT-PAGE_SHIFT);
101         if (!page) {
102                 mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
103                 return -1;
104         }
105
106         /* convert the memory pages from cached to uncached */
107
108         c_addr = (unsigned long)page_address(page);
109         uc_addr = c_addr - PAGE_OFFSET + __IA64_UNCACHED_OFFSET;
110
111         /*
112          * There's a small race here where it's possible for someone to
113          * access the page through /dev/mem halfway through the conversion
114          * to uncached - not sure it's really worth bothering about
115          */
116         for (i = 0; i < (IA64_GRANULE_SIZE / PAGE_SIZE); i++)
117                 SetPageUncached(&page[i]);
118
119         flush_tlb_kernel_range(uc_addr, uc_addr + IA64_GRANULE_SIZE);
120
121         status = ia64_pal_prefetch_visibility(PAL_VISIBILITY_PHYSICAL);
122         if (status == PAL_VISIBILITY_OK_REMOTE_NEEDED) {
123                 atomic_set(&uc_pool->status, 0);
124                 status = smp_call_function(uncached_ipi_visibility, uc_pool, 1);
125                 if (status || atomic_read(&uc_pool->status))
126                         goto failed;
127         } else if (status != PAL_VISIBILITY_OK)
128                 goto failed;
129
130         preempt_disable();
131
132         if (ia64_platform_is("sn2"))
133                 sn_flush_all_caches(uc_addr, IA64_GRANULE_SIZE);
134         else
135                 flush_icache_range(uc_addr, uc_addr + IA64_GRANULE_SIZE);
136
137         /* flush the just introduced uncached translation from the TLB */
138         local_flush_tlb_all();
139
140         preempt_enable();
141
142         status = ia64_pal_mc_drain();
143         if (status != PAL_STATUS_SUCCESS)
144                 goto failed;
145         atomic_set(&uc_pool->status, 0);
146         status = smp_call_function(uncached_ipi_mc_drain, uc_pool, 1);
147         if (status || atomic_read(&uc_pool->status))
148                 goto failed;
149
150         /*
151          * The chunk of memory pages has been converted to uncached so now we
152          * can add it to the pool.
153          */
154         status = gen_pool_add(uc_pool->pool, uc_addr, IA64_GRANULE_SIZE, nid);
155         if (status)
156                 goto failed;
157
158         uc_pool->nchunks_added++;
159         mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
160         return 0;
161
162         /* failed to convert or add the chunk so give it back to the kernel */
163 failed:
164         for (i = 0; i < (IA64_GRANULE_SIZE / PAGE_SIZE); i++)
165                 ClearPageUncached(&page[i]);
166
167         free_pages(c_addr, IA64_GRANULE_SHIFT-PAGE_SHIFT);
168         mutex_unlock(&uc_pool->add_chunk_mutex);
169         return -1;
170 }
171
172
173 /*
174  * uncached_alloc_page
175  *
176  * @starting_nid: node id of node to start with, or -1
177  * @n_pages: number of contiguous pages to allocate
178  *
179  * Allocate the specified number of contiguous uncached pages on the
180  * the requested node. If not enough contiguous uncached pages are available
181  * on the requested node, roundrobin starting with the next higher node.
182  */
183 unsigned long uncached_alloc_page(int starting_nid, int n_pages)
184 {
185         unsigned long uc_addr;
186         struct uncached_pool *uc_pool;
187         int nid;
188
189         if (unlikely(starting_nid >= MAX_NUMNODES))
190                 return 0;
191
192         if (starting_nid < 0)
193                 starting_nid = numa_node_id();
194         nid = starting_nid;
195
196         do {
197                 if (!node_state(nid, N_HIGH_MEMORY))
198                         continue;
199                 uc_pool = &uncached_pools[nid];
200                 if (uc_pool->pool == NULL)
201                         continue;
202                 do {
203                         uc_addr = gen_pool_alloc(uc_pool->pool,
204                                                  n_pages * PAGE_SIZE);
205                         if (uc_addr != 0)
206                                 return uc_addr;
207                 } while (uncached_add_chunk(uc_pool, nid) == 0);
208
209         } while ((nid = (nid + 1) % MAX_NUMNODES) != starting_nid);
210
211         return 0;
212 }
213 EXPORT_SYMBOL(uncached_alloc_page);
214
215
216 /*
217  * uncached_free_page
218  *
219  * @uc_addr: uncached address of first page to free
220  * @n_pages: number of contiguous pages to free
221  *
222  * Free the specified number of uncached pages.
223  */
224 void uncached_free_page(unsigned long uc_addr, int n_pages)
225 {
226         int nid = paddr_to_nid(uc_addr - __IA64_UNCACHED_OFFSET);
227         struct gen_pool *pool = uncached_pools[nid].pool;
228
229         if (unlikely(pool == NULL))
230                 return;
231
232         if ((uc_addr & (0XFUL << 60)) != __IA64_UNCACHED_OFFSET)
233                 panic("uncached_free_page invalid address %lx\n", uc_addr);
234
235         gen_pool_free(pool, uc_addr, n_pages * PAGE_SIZE);
236 }
237 EXPORT_SYMBOL(uncached_free_page);
238
239
240 /*
241  * uncached_build_memmap,
242  *
243  * @uc_start: uncached starting address of a chunk of uncached memory
244  * @uc_end: uncached ending address of a chunk of uncached memory
245  * @arg: ignored, (NULL argument passed in on call to efi_memmap_walk_uc())
246  *
247  * Called at boot time to build a map of pages that can be used for
248  * memory special operations.
249  */
250 static int __init uncached_build_memmap(u64 uc_start, u64 uc_end, void *arg)
251 {
252         int nid = paddr_to_nid(uc_start - __IA64_UNCACHED_OFFSET);
253         struct gen_pool *pool = uncached_pools[nid].pool;
254         size_t size = uc_end - uc_start;
255
256         touch_softlockup_watchdog();
257
258         if (pool != NULL) {
259                 memset((char *)uc_start, 0, size);
260                 (void) gen_pool_add(pool, uc_start, size, nid);
261         }
262         return 0;
263 }
264
265
266 static int __init uncached_init(void)
267 {
268         int nid;
269
270         for_each_node_state(nid, N_ONLINE) {
271                 uncached_pools[nid].pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, nid);
272                 mutex_init(&uncached_pools[nid].add_chunk_mutex);
273         }
274
275         efi_memmap_walk_uc(uncached_build_memmap, NULL);
276         return 0;
277 }
278
279 __initcall(uncached_init);