arch/powerpc/mm/pgtable.c

   1 /*
   2  * This file contains common routines for dealing with free of page tables
   3  * Along with common page table handling code
   4  *
   5  *  Derived from arch/powerpc/mm/tlb_64.c:
   6  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas ([email protected])
   7  *
   8  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) ([email protected])
   9  *  and Cort Dougan (PReP) ([email protected])
  10  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  11  *
  12  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  13  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  14  *
  15  *  Dave Engebretsen <[email protected]>
  16  *      Rework for PPC64 port.
  17  *
  18  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  19  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  20  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  21  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  22  */
  23
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/gfp.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/percpu.h>
  28 #include <linux/hardirq.h>
  29 #include <linux/hugetlb.h>
  30 #include <asm/pgalloc.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/tlb.h>
  33 #include <asm/hugetlb.h>
  34
  35 static inline int is_exec_fault(void)
  36 {
  37         return current->thread.regs && TRAP(current->thread.regs) == 0x400;
  38 }
  39
  40 /* We only try to do i/d cache coherency on stuff that looks like
  41  * reasonably "normal" PTEs. We currently require a PTE to be present
  42  * and we avoid _PAGE_SPECIAL and cache inhibited pte. We also only do that
  43  * on userspace PTEs
  44  */
  45 static inline int pte_looks_normal(pte_t pte)
  46 {
  47
  48         if (pte_present(pte) && !pte_special(pte)) {
  49                 if (pte_ci(pte))
  50                         return 0;
  51                 if (pte_user(pte))
  52                         return 1;
  53         }
  54         return 0;
  55 }
  56
  57 static struct page *maybe_pte_to_page(pte_t pte)
  58 {
  59         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
  60         struct page *page;
  61
  62         if (unlikely(!pfn_valid(pfn)))
  63                 return NULL;
  64         page = pfn_to_page(pfn);
  65         if (PageReserved(page))
  66                 return NULL;
  67         return page;
  68 }
  69
  70 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
  71
  72 /* Server-style MMU handles coherency when hashing if HW exec permission
  73  * is supposed per page (currently 64-bit only). If not, then, we always
  74  * flush the cache for valid PTEs in set_pte. Embedded CPU without HW exec
  75  * support falls into the same category.
  76  */
  77
  78 static pte_t set_pte_filter_hash(pte_t pte)
  79 {
  80         if (radix_enabled())
  81                 return pte;
  82
  83         pte = __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS);
  84         if (pte_looks_normal(pte) && !(cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE) ||
  85                                        cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE))) {
  86                 struct page *pg = maybe_pte_to_page(pte);
  87                 if (!pg)
  88                         return pte;
  89                 if (!test_bit(PG_arch_1, &pg->flags)) {
  90                         flush_dcache_icache_page(pg);
  91                         set_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
  92                 }
  93         }
  94         return pte;
  95 }
  96
  97 #else /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
  98
  99 static pte_t set_pte_filter_hash(pte_t pte) { return pte; }
 100
 101 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
 102
 103 /* Embedded type MMU with HW exec support. This is a bit more complicated
 104  * as we don't have two bits to spare for _PAGE_EXEC and _PAGE_HWEXEC so
 105  * instead we "filter out" the exec permission for non clean pages.
 106  */
 107 static pte_t set_pte_filter(pte_t pte)
 108 {
 109         struct page *pg;
 110
 111         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_HPTE_TABLE))
 112                 return set_pte_filter_hash(pte);
 113
 114         /* No exec permission in the first place, move on */
 115         if (!pte_exec(pte) || !pte_looks_normal(pte))
 116                 return pte;
 117
 118         /* If you set _PAGE_EXEC on weird pages you're on your own */
 119         pg = maybe_pte_to_page(pte);
 120         if (unlikely(!pg))
 121                 return pte;
 122
 123         /* If the page clean, we move on */
 124         if (test_bit(PG_arch_1, &pg->flags))
 125                 return pte;
 126
 127         /* If it's an exec fault, we flush the cache and make it clean */
 128         if (is_exec_fault()) {
 129                 flush_dcache_icache_page(pg);
 130                 set_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
 131                 return pte;
 132         }
 133
 134         /* Else, we filter out _PAGE_EXEC */
 135         return pte_exprotect(pte);
 136 }
 137
 138 static pte_t set_access_flags_filter(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma,
 139                                      int dirty)
 140 {
 141         struct page *pg;
 142
 143         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_HPTE_TABLE))
 144                 return pte;
 145
 146         /* So here, we only care about exec faults, as we use them
 147          * to recover lost _PAGE_EXEC and perform I$/D$ coherency
 148          * if necessary. Also if _PAGE_EXEC is already set, same deal,
 149          * we just bail out
 150          */
 151         if (dirty || pte_exec(pte) || !is_exec_fault())
 152                 return pte;
 153
 154 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 155         /* So this is an exec fault, _PAGE_EXEC is not set. If it was
 156          * an error we would have bailed out earlier in do_page_fault()
 157          * but let's make sure of it
 158          */
 159         if (WARN_ON(!(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
 160                 return pte;
 161 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 162
 163         /* If you set _PAGE_EXEC on weird pages you're on your own */
 164         pg = maybe_pte_to_page(pte);
 165         if (unlikely(!pg))
 166                 goto bail;
 167
 168         /* If the page is already clean, we move on */
 169         if (test_bit(PG_arch_1, &pg->flags))
 170                 goto bail;
 171
 172         /* Clean the page and set PG_arch_1 */
 173         flush_dcache_icache_page(pg);
 174         set_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
 175
 176  bail:
 177         return pte_mkexec(pte);
 178 }
 179
 180 /*
 181  * set_pte stores a linux PTE into the linux page table.
 182  */
 183 void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep,
 184                 pte_t pte)
 185 {
 186         /*
 187          * Make sure hardware valid bit is not set. We don't do
 188          * tlb flush for this update.
 189          */
 190         VM_WARN_ON(pte_hw_valid(*ptep) && !pte_protnone(*ptep));
 191
 192         /* Add the pte bit when trying to set a pte */
 193         pte = pte_mkpte(pte);
 194
 195         /* Note: mm->context.id might not yet have been assigned as
 196          * this context might not have been activated yet when this
 197          * is called.
 198          */
 199         pte = set_pte_filter(pte);
 200
 201         /* Perform the setting of the PTE */
 202         __set_pte_at(mm, addr, ptep, pte, 0);
 203 }
 204
 205 /*
 206  * This is called when relaxing access to a PTE. It's also called in the page
 207  * fault path when we don't hit any of the major fault cases, ie, a minor
 208  * update of _PAGE_ACCESSED, _PAGE_DIRTY, etc... The generic code will have
 209  * handled those two for us, we additionally deal with missing execute
 210  * permission here on some processors
 211  */
 212 int ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 213                           pte_t *ptep, pte_t entry, int dirty)
 214 {
 215         int changed;
 216         entry = set_access_flags_filter(entry, vma, dirty);
 217         changed = !pte_same(*(ptep), entry);
 218         if (changed) {
 219                 assert_pte_locked(vma->vm_mm, address);
 220                 __ptep_set_access_flags(vma, ptep, entry,
 221                                         address, mmu_virtual_psize);
 222         }
 223         return changed;
 224 }
 225
 226 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 227 int huge_ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
 228                                unsigned long addr, pte_t *ptep,
 229                                pte_t pte, int dirty)
 230 {
 231 #ifdef HUGETLB_NEED_PRELOAD
 232         /*
 233          * The "return 1" forces a call of update_mmu_cache, which will write a
 234          * TLB entry.  Without this, platforms that don't do a write of the TLB
 235          * entry in the TLB miss handler asm will fault ad infinitum.
 236          */
 237         ptep_set_access_flags(vma, addr, ptep, pte, dirty);
 238         return 1;
 239 #else
 240         int changed, psize;
 241
 242         pte = set_access_flags_filter(pte, vma, dirty);
 243         changed = !pte_same(*(ptep), pte);
 244         if (changed) {
 245
 246 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 247                 struct hstate *h = hstate_vma(vma);
 248
 249                 psize = hstate_get_psize(h);
 250 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 251                 assert_spin_locked(huge_pte_lockptr(h, vma->vm_mm, ptep));
 252 #endif
 253
 254 #else
 255                 /*
 256                  * Not used on non book3s64 platforms. But 8xx
 257                  * can possibly use tsize derived from hstate.
 258                  */
 259                 psize = 0;
 260 #endif
 261                 __ptep_set_access_flags(vma, ptep, pte, addr, psize);
 262         }
 263         return changed;
 264 #endif
 265 }
 266 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 267
 268 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 269 void assert_pte_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 270 {
 271         pgd_t *pgd;
 272         pud_t *pud;
 273         pmd_t *pmd;
 274
 275         if (mm == &init_mm)
 276                 return;
 277         pgd = mm->pgd + pgd_index(addr);
 278         BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 279         pud = pud_offset(pgd, addr);
 280         BUG_ON(pud_none(*pud));
 281         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 282         /*
 283          * khugepaged to collapse normal pages to hugepage, first set
 284          * pmd to none to force page fault/gup to take mmap_sem. After
 285          * pmd is set to none, we do a pte_clear which does this assertion
 286          * so if we find pmd none, return.
 287          */
 288         if (pmd_none(*pmd))
 289                 return;
 290         BUG_ON(!pmd_present(*pmd));
 291         assert_spin_locked(pte_lockptr(mm, pmd));
 292 }
 293 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 294
 295 unsigned long vmalloc_to_phys(void *va)
 296 {
 297         unsigned long pfn = vmalloc_to_pfn(va);
 298
 299         BUG_ON(!pfn);
 300         return __pa(pfn_to_kaddr(pfn)) + offset_in_page(va);
 301 }
 302 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_to_phys);
 303
 304 /*
 305  * We have 4 cases for pgds and pmds:
 306  * (1) invalid (all zeroes)
 307  * (2) pointer to next table, as normal; bottom 6 bits == 0
 308  * (3) leaf pte for huge page _PAGE_PTE set
 309  * (4) hugepd pointer, _PAGE_PTE = 0 and bits [2..6] indicate size of table
 310  *
 311  * So long as we atomically load page table pointers we are safe against teardown,
 312  * we can follow the address down to the the page and take a ref on it.
 313  * This function need to be called with interrupts disabled. We use this variant
 314  * when we have MSR[EE] = 0 but the paca->irq_soft_mask = IRQS_ENABLED
 315  */
 316 pte_t *__find_linux_pte(pgd_t *pgdir, unsigned long ea,
 317                         bool *is_thp, unsigned *hpage_shift)
 318 {
 319         pgd_t pgd, *pgdp;
 320         pud_t pud, *pudp;
 321         pmd_t pmd, *pmdp;
 322         pte_t *ret_pte;
 323         hugepd_t *hpdp = NULL;
 324         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 325
 326         if (hpage_shift)
 327                 *hpage_shift = 0;
 328
 329         if (is_thp)
 330                 *is_thp = false;
 331
 332         pgdp = pgdir + pgd_index(ea);
 333         pgd  = READ_ONCE(*pgdp);
 334         /*
 335          * Always operate on the local stack value. This make sure the
 336          * value don't get updated by a parallel THP split/collapse,
 337          * page fault or a page unmap. The return pte_t * is still not
 338          * stable. So should be checked there for above conditions.
 339          */
 340         if (pgd_none(pgd))
 341                 return NULL;
 342
 343         if (pgd_huge(pgd)) {
 344                 ret_pte = (pte_t *)pgdp;
 345                 goto out;
 346         }
 347         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd)))) {
 348                 hpdp = (hugepd_t *)&pgd;
 349                 goto out_huge;
 350         }
 351
 352         /*
 353          * Even if we end up with an unmap, the pgtable will not
 354          * be freed, because we do an rcu free and here we are
 355          * irq disabled
 356          */
 357         pdshift = PUD_SHIFT;
 358         pudp = pud_offset(&pgd, ea);
 359         pud  = READ_ONCE(*pudp);
 360
 361         if (pud_none(pud))
 362                 return NULL;
 363
 364         if (pud_huge(pud)) {
 365                 ret_pte = (pte_t *)pudp;
 366                 goto out;
 367         }
 368         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud)))) {
 369                 hpdp = (hugepd_t *)&pud;
 370                 goto out_huge;
 371         }
 372         pdshift = PMD_SHIFT;
 373         pmdp = pmd_offset(&pud, ea);
 374         pmd  = READ_ONCE(*pmdp);
 375         /*
 376          * A hugepage collapse is captured by pmd_none, because
 377          * it mark the pmd none and do a hpte invalidate.
 378          */
 379         if (pmd_none(pmd))
 380                 return NULL;
 381
 382         if (pmd_trans_huge(pmd) || pmd_devmap(pmd)) {
 383                 if (is_thp)
 384                         *is_thp = true;
 385                 ret_pte = (pte_t *)pmdp;
 386                 goto out;
 387         }
 388         /*
 389          * pmd_large check below will handle the swap pmd pte
 390          * we need to do both the check because they are config
 391          * dependent.
 392          */
 393         if (pmd_huge(pmd) || pmd_large(pmd)) {
 394                 ret_pte = (pte_t *)pmdp;
 395                 goto out;
 396         }
 397         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd)))) {
 398                 hpdp = (hugepd_t *)&pmd;
 399                 goto out_huge;
 400         }
 401
 402         return pte_offset_kernel(&pmd, ea);
 403
 404 out_huge:
 405         if (!hpdp)
 406                 return NULL;
 407
 408         ret_pte = hugepte_offset(*hpdp, ea, pdshift);
 409         pdshift = hugepd_shift(*hpdp);
 410 out:
 411         if (hpage_shift)
 412                 *hpage_shift = pdshift;
 413         return ret_pte;
 414 }
 415 EXPORT_SYMBOL_GPL(__find_linux_pte);