arch/powerpc/mm/pgtable.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * This file contains common routines for dealing with free of page tables
   4  * Along with common page table handling code
   5  *
   6  *  Derived from arch/powerpc/mm/tlb_64.c:
   7  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas ([email protected])
   8  *
   9  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) ([email protected])
  10  *  and Cort Dougan (PReP) ([email protected])
  11  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  12  *
  13  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  14  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  15  *
  16  *  Dave Engebretsen <[email protected]>
  17  *      Rework for PPC64 port.
  18  */
  19
  20 #include <linux/kernel.h>
  21 #include <linux/gfp.h>
  22 #include <linux/mm.h>
  23 #include <linux/percpu.h>
  24 #include <linux/hardirq.h>
  25 #include <linux/hugetlb.h>
  26 #include <asm/tlbflush.h>
  27 #include <asm/tlb.h>
  28 #include <asm/hugetlb.h>
  29 #include <asm/pte-walk.h>
  30
  31 static inline int is_exec_fault(void)
  32 {
  33         return current->thread.regs && TRAP(current->thread.regs) == 0x400;
  34 }
  35
  36 /* We only try to do i/d cache coherency on stuff that looks like
  37  * reasonably "normal" PTEs. We currently require a PTE to be present
  38  * and we avoid _PAGE_SPECIAL and cache inhibited pte. We also only do that
  39  * on userspace PTEs
  40  */
  41 static inline int pte_looks_normal(pte_t pte)
  42 {
  43
  44         if (pte_present(pte) && !pte_special(pte)) {
  45                 if (pte_ci(pte))
  46                         return 0;
  47                 if (pte_user(pte))
  48                         return 1;
  49         }
  50         return 0;
  51 }
  52
  53 static struct page *maybe_pte_to_page(pte_t pte)
  54 {
  55         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
  56         struct page *page;
  57
  58         if (unlikely(!pfn_valid(pfn)))
  59                 return NULL;
  60         page = pfn_to_page(pfn);
  61         if (PageReserved(page))
  62                 return NULL;
  63         return page;
  64 }
  65
  66 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
  67
  68 /* Server-style MMU handles coherency when hashing if HW exec permission
  69  * is supposed per page (currently 64-bit only). If not, then, we always
  70  * flush the cache for valid PTEs in set_pte. Embedded CPU without HW exec
  71  * support falls into the same category.
  72  */
  73
  74 static pte_t set_pte_filter_hash(pte_t pte)
  75 {
  76         if (radix_enabled())
  77                 return pte;
  78
  79         pte = __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS);
  80         if (pte_looks_normal(pte) && !(cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE) ||
  81                                        cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE))) {
  82                 struct page *pg = maybe_pte_to_page(pte);
  83                 if (!pg)
  84                         return pte;
  85                 if (!test_bit(PG_dcache_clean, &pg->flags)) {
  86                         flush_dcache_icache_page(pg);
  87                         set_bit(PG_dcache_clean, &pg->flags);
  88                 }
  89         }
  90         return pte;
  91 }
  92
  93 #else /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
  94
  95 static pte_t set_pte_filter_hash(pte_t pte) { return pte; }
  96
  97 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
  98
  99 /* Embedded type MMU with HW exec support. This is a bit more complicated
 100  * as we don't have two bits to spare for _PAGE_EXEC and _PAGE_HWEXEC so
 101  * instead we "filter out" the exec permission for non clean pages.
 102  */
 103 static inline pte_t set_pte_filter(pte_t pte)
 104 {
 105         struct page *pg;
 106
 107         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_HPTE_TABLE))
 108                 return set_pte_filter_hash(pte);
 109
 110         /* No exec permission in the first place, move on */
 111         if (!pte_exec(pte) || !pte_looks_normal(pte))
 112                 return pte;
 113
 114         /* If you set _PAGE_EXEC on weird pages you're on your own */
 115         pg = maybe_pte_to_page(pte);
 116         if (unlikely(!pg))
 117                 return pte;
 118
 119         /* If the page clean, we move on */
 120         if (test_bit(PG_dcache_clean, &pg->flags))
 121                 return pte;
 122
 123         /* If it's an exec fault, we flush the cache and make it clean */
 124         if (is_exec_fault()) {
 125                 flush_dcache_icache_page(pg);
 126                 set_bit(PG_dcache_clean, &pg->flags);
 127                 return pte;
 128         }
 129
 130         /* Else, we filter out _PAGE_EXEC */
 131         return pte_exprotect(pte);
 132 }
 133
 134 static pte_t set_access_flags_filter(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma,
 135                                      int dirty)
 136 {
 137         struct page *pg;
 138
 139         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_HPTE_TABLE))
 140                 return pte;
 141
 142         /* So here, we only care about exec faults, as we use them
 143          * to recover lost _PAGE_EXEC and perform I$/D$ coherency
 144          * if necessary. Also if _PAGE_EXEC is already set, same deal,
 145          * we just bail out
 146          */
 147         if (dirty || pte_exec(pte) || !is_exec_fault())
 148                 return pte;
 149
 150 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 151         /* So this is an exec fault, _PAGE_EXEC is not set. If it was
 152          * an error we would have bailed out earlier in do_page_fault()
 153          * but let's make sure of it
 154          */
 155         if (WARN_ON(!(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
 156                 return pte;
 157 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 158
 159         /* If you set _PAGE_EXEC on weird pages you're on your own */
 160         pg = maybe_pte_to_page(pte);
 161         if (unlikely(!pg))
 162                 goto bail;
 163
 164         /* If the page is already clean, we move on */
 165         if (test_bit(PG_dcache_clean, &pg->flags))
 166                 goto bail;
 167
 168         /* Clean the page and set PG_dcache_clean */
 169         flush_dcache_icache_page(pg);
 170         set_bit(PG_dcache_clean, &pg->flags);
 171
 172  bail:
 173         return pte_mkexec(pte);
 174 }
 175
 176 /*
 177  * set_pte stores a linux PTE into the linux page table.
 178  */
 179 void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep,
 180                 pte_t pte)
 181 {
 182         /*
 183          * Make sure hardware valid bit is not set. We don't do
 184          * tlb flush for this update.
 185          */
 186         VM_WARN_ON(pte_hw_valid(*ptep) && !pte_protnone(*ptep));
 187
 188         /* Note: mm->context.id might not yet have been assigned as
 189          * this context might not have been activated yet when this
 190          * is called.
 191          */
 192         pte = set_pte_filter(pte);
 193
 194         /* Perform the setting of the PTE */
 195         __set_pte_at(mm, addr, ptep, pte, 0);
 196 }
 197
 198 /*
 199  * This is called when relaxing access to a PTE. It's also called in the page
 200  * fault path when we don't hit any of the major fault cases, ie, a minor
 201  * update of _PAGE_ACCESSED, _PAGE_DIRTY, etc... The generic code will have
 202  * handled those two for us, we additionally deal with missing execute
 203  * permission here on some processors
 204  */
 205 int ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 206                           pte_t *ptep, pte_t entry, int dirty)
 207 {
 208         int changed;
 209         entry = set_access_flags_filter(entry, vma, dirty);
 210         changed = !pte_same(*(ptep), entry);
 211         if (changed) {
 212                 assert_pte_locked(vma->vm_mm, address);
 213                 __ptep_set_access_flags(vma, ptep, entry,
 214                                         address, mmu_virtual_psize);
 215         }
 216         return changed;
 217 }
 218
 219 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 220 int huge_ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
 221                                unsigned long addr, pte_t *ptep,
 222                                pte_t pte, int dirty)
 223 {
 224 #ifdef HUGETLB_NEED_PRELOAD
 225         /*
 226          * The "return 1" forces a call of update_mmu_cache, which will write a
 227          * TLB entry.  Without this, platforms that don't do a write of the TLB
 228          * entry in the TLB miss handler asm will fault ad infinitum.
 229          */
 230         ptep_set_access_flags(vma, addr, ptep, pte, dirty);
 231         return 1;
 232 #else
 233         int changed, psize;
 234
 235         pte = set_access_flags_filter(pte, vma, dirty);
 236         changed = !pte_same(*(ptep), pte);
 237         if (changed) {
 238
 239 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 240                 struct hstate *h = hstate_vma(vma);
 241
 242                 psize = hstate_get_psize(h);
 243 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 244                 assert_spin_locked(huge_pte_lockptr(h, vma->vm_mm, ptep));
 245 #endif
 246
 247 #else
 248                 /*
 249                  * Not used on non book3s64 platforms.
 250                  * 8xx compares it with mmu_virtual_psize to
 251                  * know if it is a huge page or not.
 252                  */
 253                 psize = MMU_PAGE_COUNT;
 254 #endif
 255                 __ptep_set_access_flags(vma, ptep, pte, addr, psize);
 256         }
 257         return changed;
 258 #endif
 259 }
 260
 261 #if defined(CONFIG_PPC_8xx)
 262 void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep, pte_t pte)
 263 {
 264         pmd_t *pmd = pmd_off(mm, addr);
 265         pte_basic_t val;
 266         pte_basic_t *entry = &ptep->pte;
 267         int num, i;
 268
 269         /*
 270          * Make sure hardware valid bit is not set. We don't do
 271          * tlb flush for this update.
 272          */
 273         VM_WARN_ON(pte_hw_valid(*ptep) && !pte_protnone(*ptep));
 274
 275         pte = set_pte_filter(pte);
 276
 277         val = pte_val(pte);
 278
 279         num = number_of_cells_per_pte(pmd, val, 1);
 280
 281         for (i = 0; i < num; i++, entry++, val += SZ_4K)
 282                 *entry = val;
 283 }
 284 #endif
 285 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 286
 287 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 288 void assert_pte_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 289 {
 290         pgd_t *pgd;
 291         p4d_t *p4d;
 292         pud_t *pud;
 293         pmd_t *pmd;
 294
 295         if (mm == &init_mm)
 296                 return;
 297         pgd = mm->pgd + pgd_index(addr);
 298         BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 299         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 300         BUG_ON(p4d_none(*p4d));
 301         pud = pud_offset(p4d, addr);
 302         BUG_ON(pud_none(*pud));
 303         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 304         /*
 305          * khugepaged to collapse normal pages to hugepage, first set
 306          * pmd to none to force page fault/gup to take mmap_lock. After
 307          * pmd is set to none, we do a pte_clear which does this assertion
 308          * so if we find pmd none, return.
 309          */
 310         if (pmd_none(*pmd))
 311                 return;
 312         BUG_ON(!pmd_present(*pmd));
 313         assert_spin_locked(pte_lockptr(mm, pmd));
 314 }
 315 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 316
 317 unsigned long vmalloc_to_phys(void *va)
 318 {
 319         unsigned long pfn = vmalloc_to_pfn(va);
 320
 321         BUG_ON(!pfn);
 322         return __pa(pfn_to_kaddr(pfn)) + offset_in_page(va);
 323 }
 324 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_to_phys);
 325
 326 /*
 327  * We have 4 cases for pgds and pmds:
 328  * (1) invalid (all zeroes)
 329  * (2) pointer to next table, as normal; bottom 6 bits == 0
 330  * (3) leaf pte for huge page _PAGE_PTE set
 331  * (4) hugepd pointer, _PAGE_PTE = 0 and bits [2..6] indicate size of table
 332  *
 333  * So long as we atomically load page table pointers we are safe against teardown,
 334  * we can follow the address down to the the page and take a ref on it.
 335  * This function need to be called with interrupts disabled. We use this variant
 336  * when we have MSR[EE] = 0 but the paca->irq_soft_mask = IRQS_ENABLED
 337  */
 338 pte_t *__find_linux_pte(pgd_t *pgdir, unsigned long ea,
 339                         bool *is_thp, unsigned *hpage_shift)
 340 {
 341         pgd_t *pgdp;
 342         p4d_t p4d, *p4dp;
 343         pud_t pud, *pudp;
 344         pmd_t pmd, *pmdp;
 345         pte_t *ret_pte;
 346         hugepd_t *hpdp = NULL;
 347         unsigned pdshift;
 348
 349         if (hpage_shift)
 350                 *hpage_shift = 0;
 351
 352         if (is_thp)
 353                 *is_thp = false;
 354
 355         /*
 356          * Always operate on the local stack value. This make sure the
 357          * value don't get updated by a parallel THP split/collapse,
 358          * page fault or a page unmap. The return pte_t * is still not
 359          * stable. So should be checked there for above conditions.
 360          * Top level is an exception because it is folded into p4d.
 361          */
 362         pgdp = pgdir + pgd_index(ea);
 363         p4dp = p4d_offset(pgdp, ea);
 364         p4d  = READ_ONCE(*p4dp);
 365         pdshift = P4D_SHIFT;
 366
 367         if (p4d_none(p4d))
 368                 return NULL;
 369
 370         if (p4d_is_leaf(p4d)) {
 371                 ret_pte = (pte_t *)p4dp;
 372                 goto out;
 373         }
 374
 375         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d)))) {
 376                 hpdp = (hugepd_t *)&p4d;
 377                 goto out_huge;
 378         }
 379
 380         /*
 381          * Even if we end up with an unmap, the pgtable will not
 382          * be freed, because we do an rcu free and here we are
 383          * irq disabled
 384          */
 385         pdshift = PUD_SHIFT;
 386         pudp = pud_offset(&p4d, ea);
 387         pud  = READ_ONCE(*pudp);
 388
 389         if (pud_none(pud))
 390                 return NULL;
 391
 392         if (pud_is_leaf(pud)) {
 393                 ret_pte = (pte_t *)pudp;
 394                 goto out;
 395         }
 396
 397         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud)))) {
 398                 hpdp = (hugepd_t *)&pud;
 399                 goto out_huge;
 400         }
 401
 402         pdshift = PMD_SHIFT;
 403         pmdp = pmd_offset(&pud, ea);
 404         pmd  = READ_ONCE(*pmdp);
 405
 406         /*
 407          * A hugepage collapse is captured by this condition, see
 408          * pmdp_collapse_flush.
 409          */
 410         if (pmd_none(pmd))
 411                 return NULL;
 412
 413 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 414         /*
 415          * A hugepage split is captured by this condition, see
 416          * pmdp_invalidate.
 417          *
 418          * Huge page modification can be caught here too.
 419          */
 420         if (pmd_is_serializing(pmd))
 421                 return NULL;
 422 #endif
 423
 424         if (pmd_trans_huge(pmd) || pmd_devmap(pmd)) {
 425                 if (is_thp)
 426                         *is_thp = true;
 427                 ret_pte = (pte_t *)pmdp;
 428                 goto out;
 429         }
 430
 431         if (pmd_is_leaf(pmd)) {
 432                 ret_pte = (pte_t *)pmdp;
 433                 goto out;
 434         }
 435
 436         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd)))) {
 437                 hpdp = (hugepd_t *)&pmd;
 438                 goto out_huge;
 439         }
 440
 441         return pte_offset_kernel(&pmd, ea);
 442
 443 out_huge:
 444         if (!hpdp)
 445                 return NULL;
 446
 447         ret_pte = hugepte_offset(*hpdp, ea, pdshift);
 448         pdshift = hugepd_shift(*hpdp);
 449 out:
 450         if (hpage_shift)
 451                 *hpage_shift = pdshift;
 452         return ret_pte;
 453 }
 454 EXPORT_SYMBOL_GPL(__find_linux_pte);