arch/powerpc/mm/hugetlbpage.c

   1 /*
   2  * PPC Huge TLB Page Support for Kernel.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2003 David Gibson, IBM Corporation.
   5  * Copyright (C) 2011 Becky Bruce, Freescale Semiconductor
   6  *
   7  * Based on the IA-32 version:
   8  * Copyright (C) 2002, Rohit Seth <[email protected]>
   9  */
  10
  11 #include <linux/mm.h>
  12 #include <linux/io.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/hugetlb.h>
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/memblock.h>
  18 #include <linux/bootmem.h>
  19 #include <linux/moduleparam.h>
  20 #include <asm/pgtable.h>
  21 #include <asm/pgalloc.h>
  22 #include <asm/tlb.h>
  23 #include <asm/setup.h>
  24 #include <asm/hugetlb.h>
  25
  26 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
  27
  28 #define PAGE_SHIFT_64K  16
  29 #define PAGE_SHIFT_16M  24
  30 #define PAGE_SHIFT_16G  34
  31
  32 unsigned int HPAGE_SHIFT;
  33
  34 /*
  35  * Tracks gpages after the device tree is scanned and before the
  36  * huge_boot_pages list is ready.  On non-Freescale implementations, this is
  37  * just used to track 16G pages and so is a single array.  FSL-based
  38  * implementations may have more than one gpage size, so we need multiple
  39  * arrays
  40  */
  41 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
  42 #define MAX_NUMBER_GPAGES       128
  43 struct psize_gpages {
  44         u64 gpage_list[MAX_NUMBER_GPAGES];
  45         unsigned int nr_gpages;
  46 };
  47 static struct psize_gpages gpage_freearray[MMU_PAGE_COUNT];
  48 #else
  49 #define MAX_NUMBER_GPAGES       1024
  50 static u64 gpage_freearray[MAX_NUMBER_GPAGES];
  51 static unsigned nr_gpages;
  52 #endif
  53
  54 #define hugepd_none(hpd)        ((hpd).pd == 0)
  55
  56 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
  57 /*
  58  * At this point we do the placement change only for BOOK3S 64. This would
  59  * possibly work on other subarchs.
  60  */
  61
  62 /*
  63  * We have PGD_INDEX_SIZ = 12 and PTE_INDEX_SIZE = 8, so that we can have
  64  * 16GB hugepage pte in PGD and 16MB hugepage pte at PMD;
  65  */
  66 int pmd_huge(pmd_t pmd)
  67 {
  68         /*
  69          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
  70          */
  71         return ((pmd_val(pmd) & 0x3) != 0x0);
  72 }
  73
  74 int pud_huge(pud_t pud)
  75 {
  76         /*
  77          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
  78          */
  79         return ((pud_val(pud) & 0x3) != 0x0);
  80 }
  81
  82 int pgd_huge(pgd_t pgd)
  83 {
  84         /*
  85          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
  86          */
  87         return ((pgd_val(pgd) & 0x3) != 0x0);
  88 }
  89
  90 int pmd_huge_support(void)
  91 {
  92         return 1;
  93 }
  94 #else
  95 int pmd_huge(pmd_t pmd)
  96 {
  97         return 0;
  98 }
  99
 100 int pud_huge(pud_t pud)
 101 {
 102         return 0;
 103 }
 104
 105 int pgd_huge(pgd_t pgd)
 106 {
 107         return 0;
 108 }
 109
 110 int pmd_huge_support(void)
 111 {
 112         return 0;
 113 }
 114 #endif
 115
 116 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 117 {
 118         /* Only called for hugetlbfs pages, hence can ignore THP */
 119         return find_linux_pte_or_hugepte(mm->pgd, addr, NULL);
 120 }
 121
 122 static int __hugepte_alloc(struct mm_struct *mm, hugepd_t *hpdp,
 123                            unsigned long address, unsigned pdshift, unsigned pshift)
 124 {
 125         struct kmem_cache *cachep;
 126         pte_t *new;
 127
 128 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 129         int i;
 130         int num_hugepd = 1 << (pshift - pdshift);
 131         cachep = hugepte_cache;
 132 #else
 133         cachep = PGT_CACHE(pdshift - pshift);
 134 #endif
 135
 136         new = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 137
 138         BUG_ON(pshift > HUGEPD_SHIFT_MASK);
 139         BUG_ON((unsigned long)new & HUGEPD_SHIFT_MASK);
 140
 141         if (! new)
 142                 return -ENOMEM;
 143
 144         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 145 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 146         /*
 147          * We have multiple higher-level entries that point to the same
 148          * actual pte location.  Fill in each as we go and backtrack on error.
 149          * We need all of these so the DTLB pgtable walk code can find the
 150          * right higher-level entry without knowing if it's a hugepage or not.
 151          */
 152         for (i = 0; i < num_hugepd; i++, hpdp++) {
 153                 if (unlikely(!hugepd_none(*hpdp)))
 154                         break;
 155                 else
 156                         /* We use the old format for PPC_FSL_BOOK3E */
 157                         hpdp->pd = ((unsigned long)new & ~PD_HUGE) | pshift;
 158         }
 159         /* If we bailed from the for loop early, an error occurred, clean up */
 160         if (i < num_hugepd) {
 161                 for (i = i - 1 ; i >= 0; i--, hpdp--)
 162                         hpdp->pd = 0;
 163                 kmem_cache_free(cachep, new);
 164         }
 165 #else
 166         if (!hugepd_none(*hpdp))
 167                 kmem_cache_free(cachep, new);
 168         else {
 169 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 170                 hpdp->pd = (unsigned long)new |
 171                             (shift_to_mmu_psize(pshift) << 2);
 172 #else
 173                 hpdp->pd = ((unsigned long)new & ~PD_HUGE) | pshift;
 174 #endif
 175         }
 176 #endif
 177         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 178         return 0;
 179 }
 180
 181 /*
 182  * These macros define how to determine which level of the page table holds
 183  * the hpdp.
 184  */
 185 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 186 #define HUGEPD_PGD_SHIFT PGDIR_SHIFT
 187 #define HUGEPD_PUD_SHIFT PUD_SHIFT
 188 #else
 189 #define HUGEPD_PGD_SHIFT PUD_SHIFT
 190 #define HUGEPD_PUD_SHIFT PMD_SHIFT
 191 #endif
 192
 193 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 194 /*
 195  * At this point we do the placement change only for BOOK3S 64. This would
 196  * possibly work on other subarchs.
 197  */
 198 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned long sz)
 199 {
 200         pgd_t *pg;
 201         pud_t *pu;
 202         pmd_t *pm;
 203         hugepd_t *hpdp = NULL;
 204         unsigned pshift = __ffs(sz);
 205         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 206
 207         addr &= ~(sz-1);
 208         pg = pgd_offset(mm, addr);
 209
 210         if (pshift == PGDIR_SHIFT)
 211                 /* 16GB huge page */
 212                 return (pte_t *) pg;
 213         else if (pshift > PUD_SHIFT)
 214                 /*
 215                  * We need to use hugepd table
 216                  */
 217                 hpdp = (hugepd_t *)pg;
 218         else {
 219                 pdshift = PUD_SHIFT;
 220                 pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 221                 if (pshift == PUD_SHIFT)
 222                         return (pte_t *)pu;
 223                 else if (pshift > PMD_SHIFT)
 224                         hpdp = (hugepd_t *)pu;
 225                 else {
 226                         pdshift = PMD_SHIFT;
 227                         pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 228                         if (pshift == PMD_SHIFT)
 229                                 /* 16MB hugepage */
 230                                 return (pte_t *)pm;
 231                         else
 232                                 hpdp = (hugepd_t *)pm;
 233                 }
 234         }
 235         if (!hpdp)
 236                 return NULL;
 237
 238         BUG_ON(!hugepd_none(*hpdp) && !hugepd_ok(*hpdp));
 239
 240         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr, pdshift, pshift))
 241                 return NULL;
 242
 243         return hugepte_offset(hpdp, addr, pdshift);
 244 }
 245
 246 #else
 247
 248 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned long sz)
 249 {
 250         pgd_t *pg;
 251         pud_t *pu;
 252         pmd_t *pm;
 253         hugepd_t *hpdp = NULL;
 254         unsigned pshift = __ffs(sz);
 255         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 256
 257         addr &= ~(sz-1);
 258
 259         pg = pgd_offset(mm, addr);
 260
 261         if (pshift >= HUGEPD_PGD_SHIFT) {
 262                 hpdp = (hugepd_t *)pg;
 263         } else {
 264                 pdshift = PUD_SHIFT;
 265                 pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 266                 if (pshift >= HUGEPD_PUD_SHIFT) {
 267                         hpdp = (hugepd_t *)pu;
 268                 } else {
 269                         pdshift = PMD_SHIFT;
 270                         pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 271                         hpdp = (hugepd_t *)pm;
 272                 }
 273         }
 274
 275         if (!hpdp)
 276                 return NULL;
 277
 278         BUG_ON(!hugepd_none(*hpdp) && !hugepd_ok(*hpdp));
 279
 280         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr, pdshift, pshift))
 281                 return NULL;
 282
 283         return hugepte_offset(hpdp, addr, pdshift);
 284 }
 285 #endif
 286
 287 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 288 /* Build list of addresses of gigantic pages.  This function is used in early
 289  * boot before the buddy or bootmem allocator is setup.
 290  */
 291 void add_gpage(u64 addr, u64 page_size, unsigned long number_of_pages)
 292 {
 293         unsigned int idx = shift_to_mmu_psize(__ffs(page_size));
 294         int i;
 295
 296         if (addr == 0)
 297                 return;
 298
 299         gpage_freearray[idx].nr_gpages = number_of_pages;
 300
 301         for (i = 0; i < number_of_pages; i++) {
 302                 gpage_freearray[idx].gpage_list[i] = addr;
 303                 addr += page_size;
 304         }
 305 }
 306
 307 /*
 308  * Moves the gigantic page addresses from the temporary list to the
 309  * huge_boot_pages list.
 310  */
 311 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *hstate)
 312 {
 313         struct huge_bootmem_page *m;
 314         int idx = shift_to_mmu_psize(huge_page_shift(hstate));
 315         int nr_gpages = gpage_freearray[idx].nr_gpages;
 316
 317         if (nr_gpages == 0)
 318                 return 0;
 319
 320 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 321         /*
 322          * If gpages can be in highmem we can't use the trick of storing the
 323          * data structure in the page; allocate space for this
 324          */
 325         m = alloc_bootmem(sizeof(struct huge_bootmem_page));
 326         m->phys = gpage_freearray[idx].gpage_list[--nr_gpages];
 327 #else
 328         m = phys_to_virt(gpage_freearray[idx].gpage_list[--nr_gpages]);
 329 #endif
 330
 331         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
 332         gpage_freearray[idx].nr_gpages = nr_gpages;
 333         gpage_freearray[idx].gpage_list[nr_gpages] = 0;
 334         m->hstate = hstate;
 335
 336         return 1;
 337 }
 338 /*
 339  * Scan the command line hugepagesz= options for gigantic pages; store those in
 340  * a list that we use to allocate the memory once all options are parsed.
 341  */
 342
 343 unsigned long gpage_npages[MMU_PAGE_COUNT];
 344
 345 static int __init do_gpage_early_setup(char *param, char *val,
 346                                        const char *unused)
 347 {
 348         static phys_addr_t size;
 349         unsigned long npages;
 350
 351         /*
 352          * The hugepagesz and hugepages cmdline options are interleaved.  We
 353          * use the size variable to keep track of whether or not this was done
 354          * properly and skip over instances where it is incorrect.  Other
 355          * command-line parsing code will issue warnings, so we don't need to.
 356          *
 357          */
 358         if ((strcmp(param, "default_hugepagesz") == 0) ||
 359             (strcmp(param, "hugepagesz") == 0)) {
 360                 size = memparse(val, NULL);
 361         } else if (strcmp(param, "hugepages") == 0) {
 362                 if (size != 0) {
 363                         if (sscanf(val, "%lu", &npages) <= 0)
 364                                 npages = 0;
 365                         gpage_npages[shift_to_mmu_psize(__ffs(size))] = npages;
 366                         size = 0;
 367                 }
 368         }
 369         return 0;
 370 }
 371
 372
 373 /*
 374  * This function allocates physical space for pages that are larger than the
 375  * buddy allocator can handle.  We want to allocate these in highmem because
 376  * the amount of lowmem is limited.  This means that this function MUST be
 377  * called before lowmem_end_addr is set up in MMU_init() in order for the lmb
 378  * allocate to grab highmem.
 379  */
 380 void __init reserve_hugetlb_gpages(void)
 381 {
 382         static __initdata char cmdline[COMMAND_LINE_SIZE];
 383         phys_addr_t size, base;
 384         int i;
 385
 386         strlcpy(cmdline, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);
 387         parse_args("hugetlb gpages", cmdline, NULL, 0, 0, 0,
 388                         &do_gpage_early_setup);
 389
 390         /*
 391          * Walk gpage list in reverse, allocating larger page sizes first.
 392          * Skip over unsupported sizes, or sizes that have 0 gpages allocated.
 393          * When we reach the point in the list where pages are no longer
 394          * considered gpages, we're done.
 395          */
 396         for (i = MMU_PAGE_COUNT-1; i >= 0; i--) {
 397                 if (mmu_psize_defs[i].shift == 0 || gpage_npages[i] == 0)
 398                         continue;
 399                 else if (mmu_psize_to_shift(i) < (MAX_ORDER + PAGE_SHIFT))
 400                         break;
 401
 402                 size = (phys_addr_t)(1ULL << mmu_psize_to_shift(i));
 403                 base = memblock_alloc_base(size * gpage_npages[i], size,
 404                                            MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE);
 405                 add_gpage(base, size, gpage_npages[i]);
 406         }
 407 }
 408
 409 #else /* !PPC_FSL_BOOK3E */
 410
 411 /* Build list of addresses of gigantic pages.  This function is used in early
 412  * boot before the buddy or bootmem allocator is setup.
 413  */
 414 void add_gpage(u64 addr, u64 page_size, unsigned long number_of_pages)
 415 {
 416         if (!addr)
 417                 return;
 418         while (number_of_pages > 0) {
 419                 gpage_freearray[nr_gpages] = addr;
 420                 nr_gpages++;
 421                 number_of_pages--;
 422                 addr += page_size;
 423         }
 424 }
 425
 426 /* Moves the gigantic page addresses from the temporary list to the
 427  * huge_boot_pages list.
 428  */
 429 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *hstate)
 430 {
 431         struct huge_bootmem_page *m;
 432         if (nr_gpages == 0)
 433                 return 0;
 434         m = phys_to_virt(gpage_freearray[--nr_gpages]);
 435         gpage_freearray[nr_gpages] = 0;
 436         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
 437         m->hstate = hstate;
 438         return 1;
 439 }
 440 #endif
 441
 442 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
 443 {
 444         return 0;
 445 }
 446
 447 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 448 #define HUGEPD_FREELIST_SIZE \
 449         ((PAGE_SIZE - sizeof(struct hugepd_freelist)) / sizeof(pte_t))
 450
 451 struct hugepd_freelist {
 452         struct rcu_head rcu;
 453         unsigned int index;
 454         void *ptes[0];
 455 };
 456
 457 static DEFINE_PER_CPU(struct hugepd_freelist *, hugepd_freelist_cur);
 458
 459 static void hugepd_free_rcu_callback(struct rcu_head *head)
 460 {
 461         struct hugepd_freelist *batch =
 462                 container_of(head, struct hugepd_freelist, rcu);
 463         unsigned int i;
 464
 465         for (i = 0; i < batch->index; i++)
 466                 kmem_cache_free(hugepte_cache, batch->ptes[i]);
 467
 468         free_page((unsigned long)batch);
 469 }
 470
 471 static void hugepd_free(struct mmu_gather *tlb, void *hugepte)
 472 {
 473         struct hugepd_freelist **batchp;
 474
 475         batchp = &__get_cpu_var(hugepd_freelist_cur);
 476
 477         if (atomic_read(&tlb->mm->mm_users) < 2 ||
 478             cpumask_equal(mm_cpumask(tlb->mm),
 479                           cpumask_of(smp_processor_id()))) {
 480                 kmem_cache_free(hugepte_cache, hugepte);
 481                 return;
 482         }
 483
 484         if (*batchp == NULL) {
 485                 *batchp = (struct hugepd_freelist *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
 486                 (*batchp)->index = 0;
 487         }
 488
 489         (*batchp)->ptes[(*batchp)->index++] = hugepte;
 490         if ((*batchp)->index == HUGEPD_FREELIST_SIZE) {
 491                 call_rcu_sched(&(*batchp)->rcu, hugepd_free_rcu_callback);
 492                 *batchp = NULL;
 493         }
 494 }
 495 #endif
 496
 497 static void free_hugepd_range(struct mmu_gather *tlb, hugepd_t *hpdp, int pdshift,
 498                               unsigned long start, unsigned long end,
 499                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 500 {
 501         pte_t *hugepte = hugepd_page(*hpdp);
 502         int i;
 503
 504         unsigned long pdmask = ~((1UL << pdshift) - 1);
 505         unsigned int num_hugepd = 1;
 506
 507 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 508         /* Note: On fsl the hpdp may be the first of several */
 509         num_hugepd = (1 << (hugepd_shift(*hpdp) - pdshift));
 510 #else
 511         unsigned int shift = hugepd_shift(*hpdp);
 512 #endif
 513
 514         start &= pdmask;
 515         if (start < floor)
 516                 return;
 517         if (ceiling) {
 518                 ceiling &= pdmask;
 519                 if (! ceiling)
 520                         return;
 521         }
 522         if (end - 1 > ceiling - 1)
 523                 return;
 524
 525         for (i = 0; i < num_hugepd; i++, hpdp++)
 526                 hpdp->pd = 0;
 527
 528         tlb->need_flush = 1;
 529
 530 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 531         hugepd_free(tlb, hugepte);
 532 #else
 533         pgtable_free_tlb(tlb, hugepte, pdshift - shift);
 534 #endif
 535 }
 536
 537 static void hugetlb_free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
 538                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 539                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 540 {
 541         pmd_t *pmd;
 542         unsigned long next;
 543         unsigned long start;
 544
 545         start = addr;
 546         do {
 547                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 548                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 549                 if (!is_hugepd(pmd)) {
 550                         /*
 551                          * if it is not hugepd pointer, we should already find
 552                          * it cleared.
 553                          */
 554                         WARN_ON(!pmd_none_or_clear_bad(pmd));
 555                         continue;
 556                 }
 557 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 558                 /*
 559                  * Increment next by the size of the huge mapping since
 560                  * there may be more than one entry at this level for a
 561                  * single hugepage, but all of them point to
 562                  * the same kmem cache that holds the hugepte.
 563                  */
 564                 next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pmd));
 565 #endif
 566                 free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pmd, PMD_SHIFT,
 567                                   addr, next, floor, ceiling);
 568         } while (addr = next, addr != end);
 569
 570         start &= PUD_MASK;
 571         if (start < floor)
 572                 return;
 573         if (ceiling) {
 574                 ceiling &= PUD_MASK;
 575                 if (!ceiling)
 576                         return;
 577         }
 578         if (end - 1 > ceiling - 1)
 579                 return;
 580
 581         pmd = pmd_offset(pud, start);
 582         pud_clear(pud);
 583         pmd_free_tlb(tlb, pmd, start);
 584 }
 585
 586 static void hugetlb_free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
 587                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 588                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 589 {
 590         pud_t *pud;
 591         unsigned long next;
 592         unsigned long start;
 593
 594         start = addr;
 595         do {
 596                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 597                 next = pud_addr_end(addr, end);
 598                 if (!is_hugepd(pud)) {
 599                         if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 600                                 continue;
 601                         hugetlb_free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor,
 602                                                ceiling);
 603                 } else {
 604 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 605                         /*
 606                          * Increment next by the size of the huge mapping since
 607                          * there may be more than one entry at this level for a
 608                          * single hugepage, but all of them point to
 609                          * the same kmem cache that holds the hugepte.
 610                          */
 611                         next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pud));
 612 #endif
 613                         free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pud, PUD_SHIFT,
 614                                           addr, next, floor, ceiling);
 615                 }
 616         } while (addr = next, addr != end);
 617
 618         start &= PGDIR_MASK;
 619         if (start < floor)
 620                 return;
 621         if (ceiling) {
 622                 ceiling &= PGDIR_MASK;
 623                 if (!ceiling)
 624                         return;
 625         }
 626         if (end - 1 > ceiling - 1)
 627                 return;
 628
 629         pud = pud_offset(pgd, start);
 630         pgd_clear(pgd);
 631         pud_free_tlb(tlb, pud, start);
 632 }
 633
 634 /*
 635  * This function frees user-level page tables of a process.
 636  *
 637  * Must be called with pagetable lock held.
 638  */
 639 void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
 640                             unsigned long addr, unsigned long end,
 641                             unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 642 {
 643         pgd_t *pgd;
 644         unsigned long next;
 645
 646         /*
 647          * Because there are a number of different possible pagetable
 648          * layouts for hugepage ranges, we limit knowledge of how
 649          * things should be laid out to the allocation path
 650          * (huge_pte_alloc(), above).  Everything else works out the
 651          * structure as it goes from information in the hugepd
 652          * pointers.  That means that we can't here use the
 653          * optimization used in the normal page free_pgd_range(), of
 654          * checking whether we're actually covering a large enough
 655          * range to have to do anything at the top level of the walk
 656          * instead of at the bottom.
 657          *
 658          * To make sense of this, you should probably go read the big
 659          * block comment at the top of the normal free_pgd_range(),
 660          * too.
 661          */
 662
 663         do {
 664                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 665                 pgd = pgd_offset(tlb->mm, addr);
 666                 if (!is_hugepd(pgd)) {
 667                         if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 668                                 continue;
 669                         hugetlb_free_pud_range(tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
 670                 } else {
 671 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 672                         /*
 673                          * Increment next by the size of the huge mapping since
 674                          * there may be more than one entry at the pgd level
 675                          * for a single hugepage, but all of them point to the
 676                          * same kmem cache that holds the hugepte.
 677                          */
 678                         next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pgd));
 679 #endif
 680                         free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pgd, PGDIR_SHIFT,
 681                                           addr, next, floor, ceiling);
 682                 }
 683         } while (addr = next, addr != end);
 684 }
 685
 686 struct page *
 687 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
 688 {
 689         pte_t *ptep;
 690         struct page *page;
 691         unsigned shift;
 692         unsigned long mask;
 693         /*
 694          * Transparent hugepages are handled by generic code. We can skip them
 695          * here.
 696          */
 697         ptep = find_linux_pte_or_hugepte(mm->pgd, address, &shift);
 698
 699         /* Verify it is a huge page else bail. */
 700         if (!ptep || !shift || pmd_trans_huge(*(pmd_t *)ptep))
 701                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 702
 703         mask = (1UL << shift) - 1;
 704         page = pte_page(*ptep);
 705         if (page)
 706                 page += (address & mask) / PAGE_SIZE;
 707
 708         return page;
 709 }
 710
 711 struct page *
 712 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 713                 pmd_t *pmd, int write)
 714 {
 715         BUG();
 716         return NULL;
 717 }
 718
 719 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
 720                                       unsigned long sz)
 721 {
 722         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
 723         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
 724 }
 725
 726 int gup_hugepd(hugepd_t *hugepd, unsigned pdshift,
 727                unsigned long addr, unsigned long end,
 728                int write, struct page **pages, int *nr)
 729 {
 730         pte_t *ptep;
 731         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(*hugepd);
 732         unsigned long next;
 733
 734         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
 735         do {
 736                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
 737                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, write, pages, nr))
 738                         return 0;
 739         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
 740
 741         return 1;
 742 }
 743
 744 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
 745 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
 746                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
 747                                         unsigned long flags)
 748 {
 749         struct hstate *hstate = hstate_file(file);
 750         int mmu_psize = shift_to_mmu_psize(huge_page_shift(hstate));
 751
 752         return slice_get_unmapped_area(addr, len, flags, mmu_psize, 1);
 753 }
 754 #endif
 755
 756 unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
 757 {
 758 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
 759         unsigned int psize = get_slice_psize(vma->vm_mm, vma->vm_start);
 760
 761         return 1UL << mmu_psize_to_shift(psize);
 762 #else
 763         if (!is_vm_hugetlb_page(vma))
 764                 return PAGE_SIZE;
 765
 766         return huge_page_size(hstate_vma(vma));
 767 #endif
 768 }
 769
 770 static inline bool is_power_of_4(unsigned long x)
 771 {
 772         if (is_power_of_2(x))
 773                 return (__ilog2(x) % 2) ? false : true;
 774         return false;
 775 }
 776
 777 static int __init add_huge_page_size(unsigned long long size)
 778 {
 779         int shift = __ffs(size);
 780         int mmu_psize;
 781
 782         /* Check that it is a page size supported by the hardware and
 783          * that it fits within pagetable and slice limits. */
 784 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 785         if ((size < PAGE_SIZE) || !is_power_of_4(size))
 786                 return -EINVAL;
 787 #else
 788         if (!is_power_of_2(size)
 789             || (shift > SLICE_HIGH_SHIFT) || (shift <= PAGE_SHIFT))
 790                 return -EINVAL;
 791 #endif
 792
 793         if ((mmu_psize = shift_to_mmu_psize(shift)) < 0)
 794                 return -EINVAL;
 795
 796 #ifdef CONFIG_SPU_FS_64K_LS
 797         /* Disable support for 64K huge pages when 64K SPU local store
 798          * support is enabled as the current implementation conflicts.
 799          */
 800         if (shift == PAGE_SHIFT_64K)
 801                 return -EINVAL;
 802 #endif /* CONFIG_SPU_FS_64K_LS */
 803
 804         BUG_ON(mmu_psize_defs[mmu_psize].shift != shift);
 805
 806         /* Return if huge page size has already been setup */
 807         if (size_to_hstate(size))
 808                 return 0;
 809
 810         hugetlb_add_hstate(shift - PAGE_SHIFT);
 811
 812         return 0;
 813 }
 814
 815 static int __init hugepage_setup_sz(char *str)
 816 {
 817         unsigned long long size;
 818
 819         size = memparse(str, &str);
 820
 821         if (add_huge_page_size(size) != 0)
 822                 printk(KERN_WARNING "Invalid huge page size specified(%llu)\n", size);
 823
 824         return 1;
 825 }
 826 __setup("hugepagesz=", hugepage_setup_sz);
 827
 828 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 829 struct kmem_cache *hugepte_cache;
 830 static int __init hugetlbpage_init(void)
 831 {
 832         int psize;
 833
 834         for (psize = 0; psize < MMU_PAGE_COUNT; ++psize) {
 835                 unsigned shift;
 836
 837                 if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
 838                         continue;
 839
 840                 shift = mmu_psize_to_shift(psize);
 841
 842                 /* Don't treat normal page sizes as huge... */
 843                 if (shift != PAGE_SHIFT)
 844                         if (add_huge_page_size(1ULL << shift) < 0)
 845                                 continue;
 846         }
 847
 848         /*
 849          * Create a kmem cache for hugeptes.  The bottom bits in the pte have
 850          * size information encoded in them, so align them to allow this
 851          */
 852         hugepte_cache =  kmem_cache_create("hugepte-cache", sizeof(pte_t),
 853                                            HUGEPD_SHIFT_MASK + 1, 0, NULL);
 854         if (hugepte_cache == NULL)
 855                 panic("%s: Unable to create kmem cache for hugeptes\n",
 856                       __func__);
 857
 858         /* Default hpage size = 4M */
 859         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4M].shift)
 860                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4M].shift;
 861         else
 862                 panic("%s: Unable to set default huge page size\n", __func__);
 863
 864
 865         return 0;
 866 }
 867 #else
 868 static int __init hugetlbpage_init(void)
 869 {
 870         int psize;
 871
 872         if (!mmu_has_feature(MMU_FTR_16M_PAGE))
 873                 return -ENODEV;
 874
 875         for (psize = 0; psize < MMU_PAGE_COUNT; ++psize) {
 876                 unsigned shift;
 877                 unsigned pdshift;
 878
 879                 if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
 880                         continue;
 881
 882                 shift = mmu_psize_to_shift(psize);
 883
 884                 if (add_huge_page_size(1ULL << shift) < 0)
 885                         continue;
 886
 887                 if (shift < PMD_SHIFT)
 888                         pdshift = PMD_SHIFT;
 889                 else if (shift < PUD_SHIFT)
 890                         pdshift = PUD_SHIFT;
 891                 else
 892                         pdshift = PGDIR_SHIFT;
 893                 /*
 894                  * if we have pdshift and shift value same, we don't
 895                  * use pgt cache for hugepd.
 896                  */
 897                 if (pdshift != shift) {
 898                         pgtable_cache_add(pdshift - shift, NULL);
 899                         if (!PGT_CACHE(pdshift - shift))
 900                                 panic("hugetlbpage_init(): could not create "
 901                                       "pgtable cache for %d bit pagesize\n", shift);
 902                 }
 903         }
 904
 905         /* Set default large page size. Currently, we pick 16M or 1M
 906          * depending on what is available
 907          */
 908         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift)
 909                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift;
 910         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift)
 911                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift;
 912
 913         return 0;
 914 }
 915 #endif
 916 module_init(hugetlbpage_init);
 917
 918 void flush_dcache_icache_hugepage(struct page *page)
 919 {
 920         int i;
 921         void *start;
 922
 923         BUG_ON(!PageCompound(page));
 924
 925         for (i = 0; i < (1UL << compound_order(page)); i++) {
 926                 if (!PageHighMem(page)) {
 927                         __flush_dcache_icache(page_address(page+i));
 928                 } else {
 929                         start = kmap_atomic(page+i);
 930                         __flush_dcache_icache(start);
 931                         kunmap_atomic(start);
 932                 }
 933         }
 934 }
 935
 936 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 937
 938 /*
 939  * We have 4 cases for pgds and pmds:
 940  * (1) invalid (all zeroes)
 941  * (2) pointer to next table, as normal; bottom 6 bits == 0
 942  * (3) leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
 943  * (4) hugepd pointer, bottom two bits == 00, next 4 bits indicate size of table
 944  *
 945  * So long as we atomically load page table pointers we are safe against teardown,
 946  * we can follow the address down to the the page and take a ref on it.
 947  */
 948
 949 pte_t *find_linux_pte_or_hugepte(pgd_t *pgdir, unsigned long ea, unsigned *shift)
 950 {
 951         pgd_t pgd, *pgdp;
 952         pud_t pud, *pudp;
 953         pmd_t pmd, *pmdp;
 954         pte_t *ret_pte;
 955         hugepd_t *hpdp = NULL;
 956         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 957
 958         if (shift)
 959                 *shift = 0;
 960
 961         pgdp = pgdir + pgd_index(ea);
 962         pgd  = ACCESS_ONCE(*pgdp);
 963         /*
 964          * Always operate on the local stack value. This make sure the
 965          * value don't get updated by a parallel THP split/collapse,
 966          * page fault or a page unmap. The return pte_t * is still not
 967          * stable. So should be checked there for above conditions.
 968          */
 969         if (pgd_none(pgd))
 970                 return NULL;
 971         else if (pgd_huge(pgd)) {
 972                 ret_pte = (pte_t *) pgdp;
 973                 goto out;
 974         } else if (is_hugepd(&pgd))
 975                 hpdp = (hugepd_t *)&pgd;
 976         else {
 977                 /*
 978                  * Even if we end up with an unmap, the pgtable will not
 979                  * be freed, because we do an rcu free and here we are
 980                  * irq disabled
 981                  */
 982                 pdshift = PUD_SHIFT;
 983                 pudp = pud_offset(&pgd, ea);
 984                 pud  = ACCESS_ONCE(*pudp);
 985
 986                 if (pud_none(pud))
 987                         return NULL;
 988                 else if (pud_huge(pud)) {
 989                         ret_pte = (pte_t *) pudp;
 990                         goto out;
 991                 } else if (is_hugepd(&pud))
 992                         hpdp = (hugepd_t *)&pud;
 993                 else {
 994                         pdshift = PMD_SHIFT;
 995                         pmdp = pmd_offset(&pud, ea);
 996                         pmd  = ACCESS_ONCE(*pmdp);
 997                         /*
 998                          * A hugepage collapse is captured by pmd_none, because
 999                          * it mark the pmd none and do a hpte invalidate.
1000                          *
1001                          * A hugepage split is captured by pmd_trans_splitting
1002                          * because we mark the pmd trans splitting and do a
1003                          * hpte invalidate
1004                          *
1005                          */
1006                         if (pmd_none(pmd) || pmd_trans_splitting(pmd))
1007                                 return NULL;
1008
1009                         if (pmd_huge(pmd) || pmd_large(pmd)) {
1010                                 ret_pte = (pte_t *) pmdp;
1011                                 goto out;
1012                         } else if (is_hugepd(&pmd))
1013                                 hpdp = (hugepd_t *)&pmd;
1014                         else
1015                                 return pte_offset_kernel(&pmd, ea);
1016                 }
1017         }
1018         if (!hpdp)
1019                 return NULL;
1020
1021         ret_pte = hugepte_offset(hpdp, ea, pdshift);
1022         pdshift = hugepd_shift(*hpdp);
1023 out:
1024         if (shift)
1025                 *shift = pdshift;
1026         return ret_pte;
1027 }
1028 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_linux_pte_or_hugepte);
1029
1030 int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
1031                 unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
1032 {
1033         unsigned long mask;
1034         unsigned long pte_end;
1035         struct page *head, *page, *tail;
1036         pte_t pte;
1037         int refs;
1038
1039         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
1040         if (pte_end < end)
1041                 end = pte_end;
1042
1043         pte = ACCESS_ONCE(*ptep);
1044         mask = _PAGE_PRESENT | _PAGE_USER;
1045         if (write)
1046                 mask |= _PAGE_RW;
1047
1048         if ((pte_val(pte) & mask) != mask)
1049                 return 0;
1050
1051 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1052         /*
1053          * check for splitting here
1054          */
1055         if (pmd_trans_splitting(pte_pmd(pte)))
1056                 return 0;
1057 #endif
1058
1059         /* hugepages are never "special" */
1060         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1061
1062         refs = 0;
1063         head = pte_page(pte);
1064
1065         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
1066         tail = page;
1067         do {
1068                 VM_BUG_ON(compound_head(page) != head);
1069                 pages[*nr] = page;
1070                 (*nr)++;
1071                 page++;
1072                 refs++;
1073         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1074
1075         if (!page_cache_add_speculative(head, refs)) {
1076                 *nr -= refs;
1077                 return 0;
1078         }
1079
1080         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1081                 /* Could be optimized better */
1082                 *nr -= refs;
1083                 while (refs--)
1084                         put_page(head);
1085                 return 0;
1086         }
1087
1088         /*
1089          * Any tail page need their mapcount reference taken before we
1090          * return.
1091          */
1092         while (refs--) {
1093                 if (PageTail(tail))
1094                         get_huge_page_tail(tail);
1095                 tail++;
1096         }
1097
1098         return 1;
1099 }