]> Git Repo - linux.git/blob - arch/powerpc/mm/pgtable.c
mm: abstract the vma_merge()/split_vma() pattern for mprotect() et al.
[linux.git] / 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 #ifdef CONFIG_PPC64
32 #define PGD_ALIGN (sizeof(pgd_t) * MAX_PTRS_PER_PGD)
33 #else
34 #define PGD_ALIGN PAGE_SIZE
35 #endif
36
37 pgd_t swapper_pg_dir[MAX_PTRS_PER_PGD] __section(".bss..page_aligned") __aligned(PGD_ALIGN);
38
39 static inline int is_exec_fault(void)
40 {
41         return current->thread.regs && TRAP(current->thread.regs) == 0x400;
42 }
43
44 /* We only try to do i/d cache coherency on stuff that looks like
45  * reasonably "normal" PTEs. We currently require a PTE to be present
46  * and we avoid _PAGE_SPECIAL and cache inhibited pte. We also only do that
47  * on userspace PTEs
48  */
49 static inline int pte_looks_normal(pte_t pte)
50 {
51
52         if (pte_present(pte) && !pte_special(pte)) {
53                 if (pte_ci(pte))
54                         return 0;
55                 if (pte_user(pte))
56                         return 1;
57         }
58         return 0;
59 }
60
61 static struct folio *maybe_pte_to_folio(pte_t pte)
62 {
63         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
64         struct page *page;
65
66         if (unlikely(!pfn_valid(pfn)))
67                 return NULL;
68         page = pfn_to_page(pfn);
69         if (PageReserved(page))
70                 return NULL;
71         return page_folio(page);
72 }
73
74 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
75
76 /* Server-style MMU handles coherency when hashing if HW exec permission
77  * is supposed per page (currently 64-bit only). If not, then, we always
78  * flush the cache for valid PTEs in set_pte. Embedded CPU without HW exec
79  * support falls into the same category.
80  */
81
82 static pte_t set_pte_filter_hash(pte_t pte)
83 {
84         pte = __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS);
85         if (pte_looks_normal(pte) && !(cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE) ||
86                                        cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE))) {
87                 struct folio *folio = maybe_pte_to_folio(pte);
88                 if (!folio)
89                         return pte;
90                 if (!test_bit(PG_dcache_clean, &folio->flags)) {
91                         flush_dcache_icache_folio(folio);
92                         set_bit(PG_dcache_clean, &folio->flags);
93                 }
94         }
95         return pte;
96 }
97
98 #else /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
99
100 static pte_t set_pte_filter_hash(pte_t pte) { return pte; }
101
102 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
103
104 /* Embedded type MMU with HW exec support. This is a bit more complicated
105  * as we don't have two bits to spare for _PAGE_EXEC and _PAGE_HWEXEC so
106  * instead we "filter out" the exec permission for non clean pages.
107  */
108 static inline pte_t set_pte_filter(pte_t pte)
109 {
110         struct folio *folio;
111
112         if (radix_enabled())
113                 return pte;
114
115         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_HPTE_TABLE))
116                 return set_pte_filter_hash(pte);
117
118         /* No exec permission in the first place, move on */
119         if (!pte_exec(pte) || !pte_looks_normal(pte))
120                 return pte;
121
122         /* If you set _PAGE_EXEC on weird pages you're on your own */
123         folio = maybe_pte_to_folio(pte);
124         if (unlikely(!folio))
125                 return pte;
126
127         /* If the page clean, we move on */
128         if (test_bit(PG_dcache_clean, &folio->flags))
129                 return pte;
130
131         /* If it's an exec fault, we flush the cache and make it clean */
132         if (is_exec_fault()) {
133                 flush_dcache_icache_folio(folio);
134                 set_bit(PG_dcache_clean, &folio->flags);
135                 return pte;
136         }
137
138         /* Else, we filter out _PAGE_EXEC */
139         return pte_exprotect(pte);
140 }
141
142 static pte_t set_access_flags_filter(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma,
143                                      int dirty)
144 {
145         struct folio *folio;
146
147         if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC_BOOK3S_64))
148                 return pte;
149
150         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_HPTE_TABLE))
151                 return pte;
152
153         /* So here, we only care about exec faults, as we use them
154          * to recover lost _PAGE_EXEC and perform I$/D$ coherency
155          * if necessary. Also if _PAGE_EXEC is already set, same deal,
156          * we just bail out
157          */
158         if (dirty || pte_exec(pte) || !is_exec_fault())
159                 return pte;
160
161 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
162         /* So this is an exec fault, _PAGE_EXEC is not set. If it was
163          * an error we would have bailed out earlier in do_page_fault()
164          * but let's make sure of it
165          */
166         if (WARN_ON(!(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
167                 return pte;
168 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
169
170         /* If you set _PAGE_EXEC on weird pages you're on your own */
171         folio = maybe_pte_to_folio(pte);
172         if (unlikely(!folio))
173                 goto bail;
174
175         /* If the page is already clean, we move on */
176         if (test_bit(PG_dcache_clean, &folio->flags))
177                 goto bail;
178
179         /* Clean the page and set PG_dcache_clean */
180         flush_dcache_icache_folio(folio);
181         set_bit(PG_dcache_clean, &folio->flags);
182
183  bail:
184         return pte_mkexec(pte);
185 }
186
187 /*
188  * set_pte stores a linux PTE into the linux page table.
189  */
190 void set_ptes(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep,
191                 pte_t pte, unsigned int nr)
192 {
193         /*
194          * Make sure hardware valid bit is not set. We don't do
195          * tlb flush for this update.
196          */
197         VM_WARN_ON(pte_hw_valid(*ptep) && !pte_protnone(*ptep));
198
199         /* Note: mm->context.id might not yet have been assigned as
200          * this context might not have been activated yet when this
201          * is called.
202          */
203         pte = set_pte_filter(pte);
204
205         /* Perform the setting of the PTE */
206         arch_enter_lazy_mmu_mode();
207         for (;;) {
208                 __set_pte_at(mm, addr, ptep, pte, 0);
209                 if (--nr == 0)
210                         break;
211                 ptep++;
212                 pte = __pte(pte_val(pte) + (1UL << PTE_RPN_SHIFT));
213                 addr += PAGE_SIZE;
214         }
215         arch_leave_lazy_mmu_mode();
216 }
217
218 void unmap_kernel_page(unsigned long va)
219 {
220         pmd_t *pmdp = pmd_off_k(va);
221         pte_t *ptep = pte_offset_kernel(pmdp, va);
222
223         pte_clear(&init_mm, va, ptep);
224         flush_tlb_kernel_range(va, va + PAGE_SIZE);
225 }
226
227 /*
228  * This is called when relaxing access to a PTE. It's also called in the page
229  * fault path when we don't hit any of the major fault cases, ie, a minor
230  * update of _PAGE_ACCESSED, _PAGE_DIRTY, etc... The generic code will have
231  * handled those two for us, we additionally deal with missing execute
232  * permission here on some processors
233  */
234 int ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
235                           pte_t *ptep, pte_t entry, int dirty)
236 {
237         int changed;
238         entry = set_access_flags_filter(entry, vma, dirty);
239         changed = !pte_same(*(ptep), entry);
240         if (changed) {
241                 assert_pte_locked(vma->vm_mm, address);
242                 __ptep_set_access_flags(vma, ptep, entry,
243                                         address, mmu_virtual_psize);
244         }
245         return changed;
246 }
247
248 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
249 int huge_ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
250                                unsigned long addr, pte_t *ptep,
251                                pte_t pte, int dirty)
252 {
253 #ifdef HUGETLB_NEED_PRELOAD
254         /*
255          * The "return 1" forces a call of update_mmu_cache, which will write a
256          * TLB entry.  Without this, platforms that don't do a write of the TLB
257          * entry in the TLB miss handler asm will fault ad infinitum.
258          */
259         ptep_set_access_flags(vma, addr, ptep, pte, dirty);
260         return 1;
261 #else
262         int changed, psize;
263
264         pte = set_access_flags_filter(pte, vma, dirty);
265         changed = !pte_same(*(ptep), pte);
266         if (changed) {
267
268 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
269                 struct hstate *h = hstate_vma(vma);
270
271                 psize = hstate_get_psize(h);
272 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
273                 assert_spin_locked(huge_pte_lockptr(h, vma->vm_mm, ptep));
274 #endif
275
276 #else
277                 /*
278                  * Not used on non book3s64 platforms.
279                  * 8xx compares it with mmu_virtual_psize to
280                  * know if it is a huge page or not.
281                  */
282                 psize = MMU_PAGE_COUNT;
283 #endif
284                 __ptep_set_access_flags(vma, ptep, pte, addr, psize);
285         }
286         return changed;
287 #endif
288 }
289
290 #if defined(CONFIG_PPC_8xx)
291 void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep,
292                      pte_t pte, unsigned long sz)
293 {
294         pmd_t *pmd = pmd_off(mm, addr);
295         pte_basic_t val;
296         pte_basic_t *entry = (pte_basic_t *)ptep;
297         int num, i;
298
299         /*
300          * Make sure hardware valid bit is not set. We don't do
301          * tlb flush for this update.
302          */
303         VM_WARN_ON(pte_hw_valid(*ptep) && !pte_protnone(*ptep));
304
305         pte = set_pte_filter(pte);
306
307         val = pte_val(pte);
308
309         num = number_of_cells_per_pte(pmd, val, 1);
310
311         for (i = 0; i < num; i++, entry++, val += SZ_4K)
312                 *entry = val;
313 }
314 #endif
315 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
316
317 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
318 void assert_pte_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
319 {
320         pgd_t *pgd;
321         p4d_t *p4d;
322         pud_t *pud;
323         pmd_t *pmd;
324         pte_t *pte;
325         spinlock_t *ptl;
326
327         if (mm == &init_mm)
328                 return;
329         pgd = mm->pgd + pgd_index(addr);
330         BUG_ON(pgd_none(*pgd));
331         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
332         BUG_ON(p4d_none(*p4d));
333         pud = pud_offset(p4d, addr);
334         BUG_ON(pud_none(*pud));
335         pmd = pmd_offset(pud, addr);
336         /*
337          * khugepaged to collapse normal pages to hugepage, first set
338          * pmd to none to force page fault/gup to take mmap_lock. After
339          * pmd is set to none, we do a pte_clear which does this assertion
340          * so if we find pmd none, return.
341          */
342         if (pmd_none(*pmd))
343                 return;
344         pte = pte_offset_map_nolock(mm, pmd, addr, &ptl);
345         BUG_ON(!pte);
346         assert_spin_locked(ptl);
347         pte_unmap(pte);
348 }
349 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
350
351 unsigned long vmalloc_to_phys(void *va)
352 {
353         unsigned long pfn = vmalloc_to_pfn(va);
354
355         BUG_ON(!pfn);
356         return __pa(pfn_to_kaddr(pfn)) + offset_in_page(va);
357 }
358 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_to_phys);
359
360 /*
361  * We have 4 cases for pgds and pmds:
362  * (1) invalid (all zeroes)
363  * (2) pointer to next table, as normal; bottom 6 bits == 0
364  * (3) leaf pte for huge page _PAGE_PTE set
365  * (4) hugepd pointer, _PAGE_PTE = 0 and bits [2..6] indicate size of table
366  *
367  * So long as we atomically load page table pointers we are safe against teardown,
368  * we can follow the address down to the page and take a ref on it.
369  * This function need to be called with interrupts disabled. We use this variant
370  * when we have MSR[EE] = 0 but the paca->irq_soft_mask = IRQS_ENABLED
371  */
372 pte_t *__find_linux_pte(pgd_t *pgdir, unsigned long ea,
373                         bool *is_thp, unsigned *hpage_shift)
374 {
375         pgd_t *pgdp;
376         p4d_t p4d, *p4dp;
377         pud_t pud, *pudp;
378         pmd_t pmd, *pmdp;
379         pte_t *ret_pte;
380         hugepd_t *hpdp = NULL;
381         unsigned pdshift;
382
383         if (hpage_shift)
384                 *hpage_shift = 0;
385
386         if (is_thp)
387                 *is_thp = false;
388
389         /*
390          * Always operate on the local stack value. This make sure the
391          * value don't get updated by a parallel THP split/collapse,
392          * page fault or a page unmap. The return pte_t * is still not
393          * stable. So should be checked there for above conditions.
394          * Top level is an exception because it is folded into p4d.
395          */
396         pgdp = pgdir + pgd_index(ea);
397         p4dp = p4d_offset(pgdp, ea);
398         p4d  = READ_ONCE(*p4dp);
399         pdshift = P4D_SHIFT;
400
401         if (p4d_none(p4d))
402                 return NULL;
403
404         if (p4d_is_leaf(p4d)) {
405                 ret_pte = (pte_t *)p4dp;
406                 goto out;
407         }
408
409         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d)))) {
410                 hpdp = (hugepd_t *)&p4d;
411                 goto out_huge;
412         }
413
414         /*
415          * Even if we end up with an unmap, the pgtable will not
416          * be freed, because we do an rcu free and here we are
417          * irq disabled
418          */
419         pdshift = PUD_SHIFT;
420         pudp = pud_offset(&p4d, ea);
421         pud  = READ_ONCE(*pudp);
422
423         if (pud_none(pud))
424                 return NULL;
425
426         if (pud_is_leaf(pud)) {
427                 ret_pte = (pte_t *)pudp;
428                 goto out;
429         }
430
431         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud)))) {
432                 hpdp = (hugepd_t *)&pud;
433                 goto out_huge;
434         }
435
436         pdshift = PMD_SHIFT;
437         pmdp = pmd_offset(&pud, ea);
438         pmd  = READ_ONCE(*pmdp);
439
440         /*
441          * A hugepage collapse is captured by this condition, see
442          * pmdp_collapse_flush.
443          */
444         if (pmd_none(pmd))
445                 return NULL;
446
447 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
448         /*
449          * A hugepage split is captured by this condition, see
450          * pmdp_invalidate.
451          *
452          * Huge page modification can be caught here too.
453          */
454         if (pmd_is_serializing(pmd))
455                 return NULL;
456 #endif
457
458         if (pmd_trans_huge(pmd) || pmd_devmap(pmd)) {
459                 if (is_thp)
460                         *is_thp = true;
461                 ret_pte = (pte_t *)pmdp;
462                 goto out;
463         }
464
465         if (pmd_is_leaf(pmd)) {
466                 ret_pte = (pte_t *)pmdp;
467                 goto out;
468         }
469
470         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd)))) {
471                 hpdp = (hugepd_t *)&pmd;
472                 goto out_huge;
473         }
474
475         return pte_offset_kernel(&pmd, ea);
476
477 out_huge:
478         if (!hpdp)
479                 return NULL;
480
481         ret_pte = hugepte_offset(*hpdp, ea, pdshift);
482         pdshift = hugepd_shift(*hpdp);
483 out:
484         if (hpage_shift)
485                 *hpage_shift = pdshift;
486         return ret_pte;
487 }
488 EXPORT_SYMBOL_GPL(__find_linux_pte);
489
490 /* Note due to the way vm flags are laid out, the bits are XWR */
491 const pgprot_t protection_map[16] = {
492         [VM_NONE]                                       = PAGE_NONE,
493         [VM_READ]                                       = PAGE_READONLY,
494         [VM_WRITE]                                      = PAGE_COPY,
495         [VM_WRITE | VM_READ]                            = PAGE_COPY,
496         [VM_EXEC]                                       = PAGE_READONLY_X,
497         [VM_EXEC | VM_READ]                             = PAGE_READONLY_X,
498         [VM_EXEC | VM_WRITE]                            = PAGE_COPY_X,
499         [VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]                  = PAGE_COPY_X,
500         [VM_SHARED]                                     = PAGE_NONE,
501         [VM_SHARED | VM_READ]                           = PAGE_READONLY,
502         [VM_SHARED | VM_WRITE]                          = PAGE_SHARED,
503         [VM_SHARED | VM_WRITE | VM_READ]                = PAGE_SHARED,
504         [VM_SHARED | VM_EXEC]                           = PAGE_READONLY_X,
505         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_READ]                 = PAGE_READONLY_X,
506         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE]                = PAGE_SHARED_X,
507         [VM_SHARED | VM_EXEC | VM_WRITE | VM_READ]      = PAGE_SHARED_X
508 };
509
510 #ifndef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
511 DECLARE_VM_GET_PAGE_PROT
512 #endif
This page took 0.064834 seconds and 4 git commands to generate.