arch/powerpc/mm/mem.c

   1 /*
   2  *  PowerPC version
   3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas ([email protected])
   4  *
   5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) ([email protected])
   6  *  and Cort Dougan (PReP) ([email protected])
   7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
   8  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter ([email protected])
   9  *
  10  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  11  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  12  *
  13  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  14  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  15  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  16  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  17  *
  18  */
  19
  20 #include <linux/export.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/errno.h>
  24 #include <linux/string.h>
  25 #include <linux/gfp.h>
  26 #include <linux/types.h>
  27 #include <linux/mm.h>
  28 #include <linux/stddef.h>
  29 #include <linux/init.h>
  30 #include <linux/bootmem.h>
  31 #include <linux/highmem.h>
  32 #include <linux/initrd.h>
  33 #include <linux/pagemap.h>
  34 #include <linux/suspend.h>
  35 #include <linux/memblock.h>
  36 #include <linux/hugetlb.h>
  37 #include <linux/slab.h>
  38 #include <linux/vmalloc.h>
  39
  40 #include <asm/pgalloc.h>
  41 #include <asm/prom.h>
  42 #include <asm/io.h>
  43 #include <asm/mmu_context.h>
  44 #include <asm/pgtable.h>
  45 #include <asm/mmu.h>
  46 #include <asm/smp.h>
  47 #include <asm/machdep.h>
  48 #include <asm/btext.h>
  49 #include <asm/tlb.h>
  50 #include <asm/sections.h>
  51 #include <asm/sparsemem.h>
  52 #include <asm/vdso.h>
  53 #include <asm/fixmap.h>
  54 #include <asm/swiotlb.h>
  55 #include <asm/rtas.h>
  56
  57 #include "mmu_decl.h"
  58
  59 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
  60 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
  61 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
  62 #endif
  63
  64 unsigned long long memory_limit;
  65
  66 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  67 pte_t *kmap_pte;
  68 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
  69 pgprot_t kmap_prot;
  70 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
  71 #define TOP_ZONE ZONE_HIGHMEM
  72
  73 static inline pte_t *virt_to_kpte(unsigned long vaddr)
  74 {
  75         return pte_offset_kernel(pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(vaddr),
  76                         vaddr), vaddr), vaddr);
  77 }
  78 #else
  79 #define TOP_ZONE ZONE_NORMAL
  80 #endif
  81
  82 int page_is_ram(unsigned long pfn)
  83 {
  84 #ifndef CONFIG_PPC64    /* XXX for now */
  85         return pfn < max_pfn;
  86 #else
  87         unsigned long paddr = (pfn << PAGE_SHIFT);
  88         struct memblock_region *reg;
  89
  90         for_each_memblock(memory, reg)
  91                 if (paddr >= reg->base && paddr < (reg->base + reg->size))
  92                         return 1;
  93         return 0;
  94 #endif
  95 }
  96
  97 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  98                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  99 {
 100         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
 101                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
 102
 103         if (!page_is_ram(pfn))
 104                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
 105
 106         return vma_prot;
 107 }
 108 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
 109
 110 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 111
 112 #ifdef CONFIG_NUMA
 113 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
 114 {
 115         return hot_add_scn_to_nid(start);
 116 }
 117 #endif
 118
 119 int __weak create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 120 {
 121         return -ENODEV;
 122 }
 123
 124 int __weak remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 125 {
 126         return -ENODEV;
 127 }
 128
 129 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size, bool for_device)
 130 {
 131         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 132         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 133         int rc;
 134
 135         resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size());
 136
 137         start = (unsigned long)__va(start);
 138         rc = create_section_mapping(start, start + size);
 139         if (rc) {
 140                 pr_warning(
 141                         "Unable to create mapping for hot added memory 0x%llx..0x%llx: %d\n",
 142                         start, start + size, rc);
 143                 return -EFAULT;
 144         }
 145
 146         return __add_pages(nid, start_pfn, nr_pages, !for_device);
 147 }
 148
 149 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
 150 int arch_remove_memory(u64 start, u64 size)
 151 {
 152         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 153         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 154         struct zone *zone;
 155         int ret;
 156
 157         zone = page_zone(pfn_to_page(start_pfn));
 158         ret = __remove_pages(zone, start_pfn, nr_pages);
 159         if (ret)
 160                 return ret;
 161
 162         /* Remove htab bolted mappings for this section of memory */
 163         start = (unsigned long)__va(start);
 164         ret = remove_section_mapping(start, start + size);
 165
 166         /* Ensure all vmalloc mappings are flushed in case they also
 167          * hit that section of memory
 168          */
 169         vm_unmap_aliases();
 170
 171         resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size());
 172
 173         return ret;
 174 }
 175 #endif
 176 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 177
 178 /*
 179  * walk_memory_resource() needs to make sure there is no holes in a given
 180  * memory range.  PPC64 does not maintain the memory layout in /proc/iomem.
 181  * Instead it maintains it in memblock.memory structures.  Walk through the
 182  * memory regions, find holes and callback for contiguous regions.
 183  */
 184 int
 185 walk_system_ram_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
 186                 void *arg, int (*func)(unsigned long, unsigned long, void *))
 187 {
 188         struct memblock_region *reg;
 189         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
 190         unsigned long tstart, tend;
 191         int ret = -1;
 192
 193         for_each_memblock(memory, reg) {
 194                 tstart = max(start_pfn, memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 195                 tend = min(end_pfn, memblock_region_memory_end_pfn(reg));
 196                 if (tstart >= tend)
 197                         continue;
 198                 ret = (*func)(tstart, tend - tstart, arg);
 199                 if (ret)
 200                         break;
 201         }
 202         return ret;
 203 }
 204 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);
 205
 206 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 207 void __init initmem_init(void)
 208 {
 209         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
 210         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
 211 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 212         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 213 #endif
 214
 215         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
 216          * memblock_regions
 217          */
 218         memblock_set_node(0, (phys_addr_t)ULLONG_MAX, &memblock.memory, 0);
 219
 220         /* XXX need to clip this if using highmem? */
 221         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
 222         sparse_init();
 223 }
 224
 225 /* mark pages that don't exist as nosave */
 226 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 227 {
 228         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
 229
 230         for_each_memblock(memory, reg) {
 231                 if (prev &&
 232                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
 233                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
 234                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 235                 prev = reg;
 236         }
 237         return 0;
 238 }
 239 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
 240 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 241 {
 242         return 0;
 243 }
 244 #endif
 245
 246 static bool zone_limits_final;
 247
 248 /*
 249  * The memory zones past TOP_ZONE are managed by generic mm code.
 250  * These should be set to zero since that's what every other
 251  * architecture does.
 252  */
 253 static unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = {
 254         [0            ... TOP_ZONE        ] = ~0UL,
 255         [TOP_ZONE + 1 ... MAX_NR_ZONES - 1] = 0
 256 };
 257
 258 /*
 259  * Restrict the specified zone and all more restrictive zones
 260  * to be below the specified pfn.  May not be called after
 261  * paging_init().
 262  */
 263 void __init limit_zone_pfn(enum zone_type zone, unsigned long pfn_limit)
 264 {
 265         int i;
 266
 267         if (WARN_ON(zone_limits_final))
 268                 return;
 269
 270         for (i = zone; i >= 0; i--) {
 271                 if (max_zone_pfns[i] > pfn_limit)
 272                         max_zone_pfns[i] = pfn_limit;
 273         }
 274 }
 275
 276 /*
 277  * Find the least restrictive zone that is entirely below the
 278  * specified pfn limit.  Returns < 0 if no suitable zone is found.
 279  *
 280  * pfn_limit must be u64 because it can exceed 32 bits even on 32-bit
 281  * systems -- the DMA limit can be higher than any possible real pfn.
 282  */
 283 int dma_pfn_limit_to_zone(u64 pfn_limit)
 284 {
 285         int i;
 286
 287         for (i = TOP_ZONE; i >= 0; i--) {
 288                 if (max_zone_pfns[i] <= pfn_limit)
 289                         return i;
 290         }
 291
 292         return -EPERM;
 293 }
 294
 295 /*
 296  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
 297  */
 298 void __init paging_init(void)
 299 {
 300         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
 301         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
 302
 303 #ifdef CONFIG_PPC32
 304         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
 305         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
 306
 307         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
 308                 map_page(v, 0, 0); /* XXX gross */
 309 #endif
 310
 311 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 312         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
 313         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
 314
 315         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
 316         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
 317 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 318
 319         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
 320                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
 321         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
 322                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
 323
 324 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 325         limit_zone_pfn(ZONE_NORMAL, lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT);
 326 #endif
 327         limit_zone_pfn(TOP_ZONE, top_of_ram >> PAGE_SHIFT);
 328         zone_limits_final = true;
 329         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 330
 331         mark_nonram_nosave();
 332 }
 333
 334 void __init mem_init(void)
 335 {
 336         /*
 337          * book3s is limited to 16 page sizes due to encoding this in
 338          * a 4-bit field for slices.
 339          */
 340         BUILD_BUG_ON(MMU_PAGE_COUNT > 16);
 341
 342 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 343         swiotlb_init(0);
 344 #endif
 345
 346         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
 347         set_max_mapnr(max_pfn);
 348         free_all_bootmem();
 349
 350 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 351         {
 352                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
 353
 354                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 355                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
 356                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 357                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 358                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
 359                                 free_highmem_page(page);
 360                 }
 361         }
 362 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 363
 364 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
 365         /*
 366          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
 367          * functions.... do it here for the non-smp case.
 368          */
 369         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
 370                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
 371 #endif
 372
 373         mem_init_print_info(NULL);
 374 #ifdef CONFIG_PPC32
 375         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
 376         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
 377 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 378         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
 379                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
 380 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 381 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 382         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
 383                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
 384 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
 385         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
 386                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
 387         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
 388                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
 389 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 390 }
 391
 392 void free_initmem(void)
 393 {
 394         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
 395         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
 396 }
 397
 398 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 399 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 400 {
 401         free_reserved_area((void *)start, (void *)end, -1, "initrd");
 402 }
 403 #endif
 404
 405 /*
 406  * This is called when a page has been modified by the kernel.
 407  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
 408  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
 409  */
 410 void flush_dcache_page(struct page *page)
 411 {
 412         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 413                 return;
 414         /* avoid an atomic op if possible */
 415         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
 416                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 417 }
 418 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
 419
 420 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
 421 {
 422 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 423         if (PageCompound(page)) {
 424                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
 425                 return;
 426         }
 427 #endif
 428 #if defined(CONFIG_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
 429         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
 430         __flush_dcache_icache(page_address(page));
 431 #else
 432         if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) || sizeof(phys_addr_t) > sizeof(void *)) {
 433                 void *start = kmap_atomic(page);
 434                 __flush_dcache_icache(start);
 435                 kunmap_atomic(start);
 436         } else {
 437                 __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
 438         }
 439 #endif
 440 }
 441 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
 442
 443 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
 444 {
 445         clear_page(page);
 446
 447         /*
 448          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
 449          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
 450          * - Anton
 451          */
 452         flush_dcache_page(pg);
 453 }
 454 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
 455
 456 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
 457                     struct page *pg)
 458 {
 459         copy_page(vto, vfrom);
 460
 461         /*
 462          * We should be able to use the following optimisation, however
 463          * there are two problems.
 464          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
 465          * were not marked executable.
 466          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
 467          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
 468          * not marked executable.
 469          * - Anton
 470          */
 471 #if 0
 472         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
 473                 return;
 474 #endif
 475
 476         flush_dcache_page(pg);
 477 }
 478
 479 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
 480                              unsigned long addr, int len)
 481 {
 482         unsigned long maddr;
 483
 484         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
 485         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
 486         kunmap(page);
 487 }
 488 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
 489
 490 /*
 491  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 492  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
 493  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 494  * the updated linux PTE.
 495  *
 496  * This must always be called with the pte lock held.
 497  */
 498 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 499                       pte_t *ptep)
 500 {
 501 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 502         /*
 503          * We don't need to worry about _PAGE_PRESENT here because we are
 504          * called with either mm->page_table_lock held or ptl lock held
 505          */
 506         unsigned long access, trap;
 507
 508         if (radix_enabled())
 509                 return;
 510
 511         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
 512         if (!pte_young(*ptep) || address >= TASK_SIZE)
 513                 return;
 514
 515         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
 516          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
 517          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
 518          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
 519          *
 520          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
 521          */
 522
 523         trap = current->thread.regs ? TRAP(current->thread.regs) : 0UL;
 524         switch (trap) {
 525         case 0x300:
 526                 access = 0UL;
 527                 break;
 528         case 0x400:
 529                 access = _PAGE_EXEC;
 530                 break;
 531         default:
 532                 return;
 533         }
 534
 535         hash_preload(vma->vm_mm, address, access, trap);
 536 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
 537 #if (defined(CONFIG_PPC_BOOK3E_64) || defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E)) \
 538         && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
 539         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 540                 book3e_hugetlb_preload(vma, address, *ptep);
 541 #endif
 542 }
 543
 544 /*
 545  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
 546  * (eg kdump).
 547  */
 548 static int __init add_system_ram_resources(void)
 549 {
 550         struct memblock_region *reg;
 551
 552         for_each_memblock(memory, reg) {
 553                 struct resource *res;
 554                 unsigned long base = reg->base;
 555                 unsigned long size = reg->size;
 556
 557                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
 558                 WARN_ON(!res);
 559
 560                 if (res) {
 561                         res->name = "System RAM";
 562                         res->start = base;
 563                         res->end = base + size - 1;
 564                         res->flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
 565                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
 566                 }
 567         }
 568
 569         return 0;
 570 }
 571 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
 572
 573 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 574 /*
 575  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
 576  * is valid. The argument is a physical page number.
 577  *
 578  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
 579  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 580  */
 581 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
 582 {
 583         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
 584                 return 1;
 585         if (iomem_is_exclusive(PFN_PHYS(pfn)))
 586                 return 0;
 587         if (!page_is_ram(pfn))
 588                 return 1;
 589         return 0;
 590 }
 591 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */