Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/ebiederm...
[muen/linux.git] / arch / powerpc / mm / pgtable-book3s64.c
1 /*
2  * Copyright 2015-2016, Aneesh Kumar K.V, IBM Corporation.
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU General Public License
6  * as published by the Free Software Foundation; either version
7  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
8  */
9
10 #include <linux/sched.h>
11 #include <linux/mm_types.h>
12 #include <linux/memblock.h>
13 #include <misc/cxl-base.h>
14
15 #include <asm/pgalloc.h>
16 #include <asm/tlb.h>
17 #include <asm/trace.h>
18 #include <asm/powernv.h>
19
20 #include "mmu_decl.h"
21 #include <trace/events/thp.h>
22
23 unsigned long __pmd_frag_nr;
24 EXPORT_SYMBOL(__pmd_frag_nr);
25 unsigned long __pmd_frag_size_shift;
26 EXPORT_SYMBOL(__pmd_frag_size_shift);
27
28 int (*register_process_table)(unsigned long base, unsigned long page_size,
29                               unsigned long tbl_size);
30
31 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
32 /*
33  * This is called when relaxing access to a hugepage. It's also called in the page
34  * fault path when we don't hit any of the major fault cases, ie, a minor
35  * update of _PAGE_ACCESSED, _PAGE_DIRTY, etc... The generic code will have
36  * handled those two for us, we additionally deal with missing execute
37  * permission here on some processors
38  */
39 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
40                           pmd_t *pmdp, pmd_t entry, int dirty)
41 {
42         int changed;
43 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
44         WARN_ON(!pmd_trans_huge(*pmdp) && !pmd_devmap(*pmdp));
45         assert_spin_locked(pmd_lockptr(vma->vm_mm, pmdp));
46 #endif
47         changed = !pmd_same(*(pmdp), entry);
48         if (changed) {
49                 /*
50                  * We can use MMU_PAGE_2M here, because only radix
51                  * path look at the psize.
52                  */
53                 __ptep_set_access_flags(vma, pmdp_ptep(pmdp),
54                                         pmd_pte(entry), address, MMU_PAGE_2M);
55         }
56         return changed;
57 }
58
59 int pmdp_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
60                               unsigned long address, pmd_t *pmdp)
61 {
62         return __pmdp_test_and_clear_young(vma->vm_mm, address, pmdp);
63 }
64 /*
65  * set a new huge pmd. We should not be called for updating
66  * an existing pmd entry. That should go via pmd_hugepage_update.
67  */
68 void set_pmd_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
69                 pmd_t *pmdp, pmd_t pmd)
70 {
71 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
72         /*
73          * Make sure hardware valid bit is not set. We don't do
74          * tlb flush for this update.
75          */
76
77         WARN_ON(pte_hw_valid(pmd_pte(*pmdp)) && !pte_protnone(pmd_pte(*pmdp)));
78         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
79         WARN_ON(!(pmd_large(pmd) || pmd_devmap(pmd)));
80 #endif
81         trace_hugepage_set_pmd(addr, pmd_val(pmd));
82         return set_pte_at(mm, addr, pmdp_ptep(pmdp), pmd_pte(pmd));
83 }
84
85 static void do_nothing(void *unused)
86 {
87
88 }
89 /*
90  * Serialize against find_current_mm_pte which does lock-less
91  * lookup in page tables with local interrupts disabled. For huge pages
92  * it casts pmd_t to pte_t. Since format of pte_t is different from
93  * pmd_t we want to prevent transit from pmd pointing to page table
94  * to pmd pointing to huge page (and back) while interrupts are disabled.
95  * We clear pmd to possibly replace it with page table pointer in
96  * different code paths. So make sure we wait for the parallel
97  * find_current_mm_pte to finish.
98  */
99 void serialize_against_pte_lookup(struct mm_struct *mm)
100 {
101         smp_mb();
102         smp_call_function_many(mm_cpumask(mm), do_nothing, NULL, 1);
103 }
104
105 /*
106  * We use this to invalidate a pmdp entry before switching from a
107  * hugepte to regular pmd entry.
108  */
109 pmd_t pmdp_invalidate(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
110                      pmd_t *pmdp)
111 {
112         unsigned long old_pmd;
113
114         old_pmd = pmd_hugepage_update(vma->vm_mm, address, pmdp, _PAGE_PRESENT, _PAGE_INVALID);
115         flush_pmd_tlb_range(vma, address, address + HPAGE_PMD_SIZE);
116         /*
117          * This ensures that generic code that rely on IRQ disabling
118          * to prevent a parallel THP split work as expected.
119          */
120         serialize_against_pte_lookup(vma->vm_mm);
121         return __pmd(old_pmd);
122 }
123
124 static pmd_t pmd_set_protbits(pmd_t pmd, pgprot_t pgprot)
125 {
126         return __pmd(pmd_val(pmd) | pgprot_val(pgprot));
127 }
128
129 pmd_t pfn_pmd(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
130 {
131         unsigned long pmdv;
132
133         pmdv = (pfn << PAGE_SHIFT) & PTE_RPN_MASK;
134         return pmd_set_protbits(__pmd(pmdv), pgprot);
135 }
136
137 pmd_t mk_pmd(struct page *page, pgprot_t pgprot)
138 {
139         return pfn_pmd(page_to_pfn(page), pgprot);
140 }
141
142 pmd_t pmd_modify(pmd_t pmd, pgprot_t newprot)
143 {
144         unsigned long pmdv;
145
146         pmdv = pmd_val(pmd);
147         pmdv &= _HPAGE_CHG_MASK;
148         return pmd_set_protbits(__pmd(pmdv), newprot);
149 }
150
151 /*
152  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
153  * fault has been handled by updating a HUGE PMD entry in the linux page tables.
154  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
155  * the updated linux HUGE PMD entry.
156  */
157 void update_mmu_cache_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
158                           pmd_t *pmd)
159 {
160         if (radix_enabled())
161                 prefetch((void *)addr);
162 }
163 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
164
165 /* For use by kexec */
166 void mmu_cleanup_all(void)
167 {
168         if (radix_enabled())
169                 radix__mmu_cleanup_all();
170         else if (mmu_hash_ops.hpte_clear_all)
171                 mmu_hash_ops.hpte_clear_all();
172 }
173
174 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
175 int __meminit create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end, int nid)
176 {
177         if (radix_enabled())
178                 return radix__create_section_mapping(start, end, nid);
179
180         return hash__create_section_mapping(start, end, nid);
181 }
182
183 int __meminit remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
184 {
185         if (radix_enabled())
186                 return radix__remove_section_mapping(start, end);
187
188         return hash__remove_section_mapping(start, end);
189 }
190 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
191
192 void __init mmu_partition_table_init(void)
193 {
194         unsigned long patb_size = 1UL << PATB_SIZE_SHIFT;
195         unsigned long ptcr;
196
197         BUILD_BUG_ON_MSG((PATB_SIZE_SHIFT > 36), "Partition table size too large.");
198         partition_tb = __va(memblock_alloc_base(patb_size, patb_size,
199                                                 MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE));
200
201         /* Initialize the Partition Table with no entries */
202         memset((void *)partition_tb, 0, patb_size);
203
204         /*
205          * update partition table control register,
206          * 64 K size.
207          */
208         ptcr = __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12);
209         mtspr(SPRN_PTCR, ptcr);
210         powernv_set_nmmu_ptcr(ptcr);
211 }
212
213 void mmu_partition_table_set_entry(unsigned int lpid, unsigned long dw0,
214                                    unsigned long dw1)
215 {
216         unsigned long old = be64_to_cpu(partition_tb[lpid].patb0);
217
218         partition_tb[lpid].patb0 = cpu_to_be64(dw0);
219         partition_tb[lpid].patb1 = cpu_to_be64(dw1);
220
221         /*
222          * Global flush of TLBs and partition table caches for this lpid.
223          * The type of flush (hash or radix) depends on what the previous
224          * use of this partition ID was, not the new use.
225          */
226         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
227         if (old & PATB_HR) {
228                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,1) : :
229                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
230                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,1,1) : :
231                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
232                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 1);
233         } else {
234                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,0) : :
235                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
236                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 0);
237         }
238         /* do we need fixup here ?*/
239         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
240 }
241 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_partition_table_set_entry);
242
243 static pmd_t *get_pmd_from_cache(struct mm_struct *mm)
244 {
245         void *pmd_frag, *ret;
246
247         if (PMD_FRAG_NR == 1)
248                 return NULL;
249
250         spin_lock(&mm->page_table_lock);
251         ret = mm->context.pmd_frag;
252         if (ret) {
253                 pmd_frag = ret + PMD_FRAG_SIZE;
254                 /*
255                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
256                  */
257                 if (((unsigned long)pmd_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
258                         pmd_frag = NULL;
259                 mm->context.pmd_frag = pmd_frag;
260         }
261         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
262         return (pmd_t *)ret;
263 }
264
265 static pmd_t *__alloc_for_pmdcache(struct mm_struct *mm)
266 {
267         void *ret = NULL;
268         struct page *page;
269         gfp_t gfp = GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO;
270
271         if (mm == &init_mm)
272                 gfp &= ~__GFP_ACCOUNT;
273         page = alloc_page(gfp);
274         if (!page)
275                 return NULL;
276         if (!pgtable_pmd_page_ctor(page)) {
277                 __free_pages(page, 0);
278                 return NULL;
279         }
280
281         atomic_set(&page->pt_frag_refcount, 1);
282
283         ret = page_address(page);
284         /*
285          * if we support only one fragment just return the
286          * allocated page.
287          */
288         if (PMD_FRAG_NR == 1)
289                 return ret;
290
291         spin_lock(&mm->page_table_lock);
292         /*
293          * If we find pgtable_page set, we return
294          * the allocated page with single fragement
295          * count.
296          */
297         if (likely(!mm->context.pmd_frag)) {
298                 atomic_set(&page->pt_frag_refcount, PMD_FRAG_NR);
299                 mm->context.pmd_frag = ret + PMD_FRAG_SIZE;
300         }
301         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
302
303         return (pmd_t *)ret;
304 }
305
306 pmd_t *pmd_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
307 {
308         pmd_t *pmd;
309
310         pmd = get_pmd_from_cache(mm);
311         if (pmd)
312                 return pmd;
313
314         return __alloc_for_pmdcache(mm);
315 }
316
317 void pmd_fragment_free(unsigned long *pmd)
318 {
319         struct page *page = virt_to_page(pmd);
320
321         BUG_ON(atomic_read(&page->pt_frag_refcount) <= 0);
322         if (atomic_dec_and_test(&page->pt_frag_refcount)) {
323                 pgtable_pmd_page_dtor(page);
324                 __free_page(page);
325         }
326 }
327
328 static inline void pgtable_free(void *table, int index)
329 {
330         switch (index) {
331         case PTE_INDEX:
332                 pte_fragment_free(table, 0);
333                 break;
334         case PMD_INDEX:
335                 pmd_fragment_free(table);
336                 break;
337         case PUD_INDEX:
338                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(PUD_CACHE_INDEX), table);
339                 break;
340 #if defined(CONFIG_PPC_4K_PAGES) && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
341                 /* 16M hugepd directory at pud level */
342         case HTLB_16M_INDEX:
343                 BUILD_BUG_ON(H_16M_CACHE_INDEX <= 0);
344                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(H_16M_CACHE_INDEX), table);
345                 break;
346                 /* 16G hugepd directory at the pgd level */
347         case HTLB_16G_INDEX:
348                 BUILD_BUG_ON(H_16G_CACHE_INDEX <= 0);
349                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(H_16G_CACHE_INDEX), table);
350                 break;
351 #endif
352                 /* We don't free pgd table via RCU callback */
353         default:
354                 BUG();
355         }
356 }
357
358 #ifdef CONFIG_SMP
359 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int index)
360 {
361         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
362
363         BUG_ON(index > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
364         pgf |= index;
365         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
366 }
367
368 void __tlb_remove_table(void *_table)
369 {
370         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
371         unsigned int index = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
372
373         return pgtable_free(table, index);
374 }
375 #else
376 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int index)
377 {
378         return pgtable_free(table, index);
379 }
380 #endif
381
382 #ifdef CONFIG_PROC_FS
383 atomic_long_t direct_pages_count[MMU_PAGE_COUNT];
384
385 void arch_report_meminfo(struct seq_file *m)
386 {
387         /*
388          * Hash maps the memory with one size mmu_linear_psize.
389          * So don't bother to print these on hash
390          */
391         if (!radix_enabled())
392                 return;
393         seq_printf(m, "DirectMap4k:    %8lu kB\n",
394                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_4K]) << 2);
395         seq_printf(m, "DirectMap64k:    %8lu kB\n",
396                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_64K]) << 6);
397         seq_printf(m, "DirectMap2M:    %8lu kB\n",
398                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_2M]) << 11);
399         seq_printf(m, "DirectMap1G:    %8lu kB\n",
400                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_1G]) << 20);
401 }
402 #endif /* CONFIG_PROC_FS */