arch/powerpc/mm/mem.c

   1 /*
   2  *  PowerPC version
   3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   4  *
   5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
   8  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
   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/memblock.h>
  31 #include <linux/highmem.h>
  32 #include <linux/initrd.h>
  33 #include <linux/pagemap.h>
  34 #include <linux/suspend.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/slab.h>
  37 #include <linux/vmalloc.h>
  38 #include <linux/memremap.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 <mm/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 bool init_mem_is_free;
  66
  67 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  68 pte_t *kmap_pte;
  69 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
  70 pgprot_t kmap_prot;
  71 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
  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 #endif
  79
  80 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
  81                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
  82 {
  83         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
  84                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
  85
  86         if (!page_is_ram(pfn))
  87                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
  88
  89         return vma_prot;
  90 }
  91 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
  92
  93 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
  94
  95 #ifdef CONFIG_NUMA
  96 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
  97 {
  98         return hot_add_scn_to_nid(start);
  99 }
 100 #endif
 101
 102 int __weak create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end, int nid)
 103 {
 104         return -ENODEV;
 105 }
 106
 107 int __weak remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 108 {
 109         return -ENODEV;
 110 }
 111
 112 int __ref arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size,
 113                         struct mhp_restrictions *restrictions)
 114 {
 115         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 116         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 117         int rc;
 118
 119         resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size());
 120
 121         start = (unsigned long)__va(start);
 122         rc = create_section_mapping(start, start + size, nid);
 123         if (rc) {
 124                 pr_warn("Unable to create mapping for hot added memory 0x%llx..0x%llx: %d\n",
 125                         start, start + size, rc);
 126                 return -EFAULT;
 127         }
 128         flush_inval_dcache_range(start, start + size);
 129
 130         return __add_pages(nid, start_pfn, nr_pages, restrictions);
 131 }
 132
 133 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
 134 void __ref arch_remove_memory(int nid, u64 start, u64 size,
 135                              struct vmem_altmap *altmap)
 136 {
 137         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 138         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 139         struct page *page;
 140         int ret;
 141
 142         /*
 143          * If we have an altmap then we need to skip over any reserved PFNs
 144          * when querying the zone.
 145          */
 146         page = pfn_to_page(start_pfn);
 147         if (altmap)
 148                 page += vmem_altmap_offset(altmap);
 149
 150         __remove_pages(page_zone(page), start_pfn, nr_pages, altmap);
 151
 152         /* Remove htab bolted mappings for this section of memory */
 153         start = (unsigned long)__va(start);
 154         flush_inval_dcache_range(start, start + size);
 155         ret = remove_section_mapping(start, start + size);
 156         WARN_ON_ONCE(ret);
 157
 158         /* Ensure all vmalloc mappings are flushed in case they also
 159          * hit that section of memory
 160          */
 161         vm_unmap_aliases();
 162
 163         if (resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size()) == -ENOSPC)
 164                 pr_warn("Hash collision while resizing HPT\n");
 165 }
 166 #endif
 167 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 168
 169 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 170 void __init mem_topology_setup(void)
 171 {
 172         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
 173         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
 174 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 175         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 176 #endif
 177
 178         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
 179          * memblock_regions
 180          */
 181         memblock_set_node(0, PHYS_ADDR_MAX, &memblock.memory, 0);
 182 }
 183
 184 void __init initmem_init(void)
 185 {
 186         /* XXX need to clip this if using highmem? */
 187         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
 188         sparse_init();
 189 }
 190
 191 /* mark pages that don't exist as nosave */
 192 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 193 {
 194         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
 195
 196         for_each_memblock(memory, reg) {
 197                 if (prev &&
 198                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
 199                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
 200                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 201                 prev = reg;
 202         }
 203         return 0;
 204 }
 205 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
 206 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 207 {
 208         return 0;
 209 }
 210 #endif
 211
 212 /*
 213  * Zones usage:
 214  *
 215  * We setup ZONE_DMA to be 31-bits on all platforms and ZONE_NORMAL to be
 216  * everything else. GFP_DMA32 page allocations automatically fall back to
 217  * ZONE_DMA.
 218  *
 219  * By using 31-bit unconditionally, we can exploit ARCH_ZONE_DMA_BITS to
 220  * inform the generic DMA mapping code.  32-bit only devices (if not handled
 221  * by an IOMMU anyway) will take a first dip into ZONE_NORMAL and get
 222  * otherwise served by ZONE_DMA.
 223  */
 224 static unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 225
 226 /*
 227  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
 228  */
 229 void __init paging_init(void)
 230 {
 231         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
 232         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
 233
 234 #ifdef CONFIG_PPC32
 235         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
 236         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
 237
 238         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
 239                 map_kernel_page(v, 0, __pgprot(0)); /* XXX gross */
 240 #endif
 241
 242 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 243         map_kernel_page(PKMAP_BASE, 0, __pgprot(0));    /* XXX gross */
 244         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
 245
 246         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
 247         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
 248 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 249
 250         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
 251                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
 252         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
 253                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
 254
 255 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 256         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = min(max_low_pfn, 0x7fffffffUL >> PAGE_SHIFT);
 257 #endif
 258         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
 259 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 260         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = max_pfn;
 261 #endif
 262
 263         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 264
 265         mark_nonram_nosave();
 266 }
 267
 268 void __init mem_init(void)
 269 {
 270         /*
 271          * book3s is limited to 16 page sizes due to encoding this in
 272          * a 4-bit field for slices.
 273          */
 274         BUILD_BUG_ON(MMU_PAGE_COUNT > 16);
 275
 276 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 277         swiotlb_init(0);
 278 #endif
 279
 280         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
 281         set_max_mapnr(max_pfn);
 282         memblock_free_all();
 283
 284 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 285         {
 286                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
 287
 288                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 289                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
 290                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 291                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 292                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
 293                                 free_highmem_page(page);
 294                 }
 295         }
 296 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 297
 298 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
 299         /*
 300          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
 301          * functions.... do it here for the non-smp case.
 302          */
 303         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
 304                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
 305 #endif
 306
 307         mem_init_print_info(NULL);
 308 #ifdef CONFIG_PPC32
 309         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
 310 #ifdef CONFIG_KASAN
 311         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : kasan shadow mem\n",
 312                 KASAN_SHADOW_START, KASAN_SHADOW_END);
 313 #endif
 314         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
 315 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 316         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
 317                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
 318 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 319 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 320         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
 321                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
 322 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
 323         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
 324                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
 325         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
 326                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
 327 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 328 }
 329
 330 void free_initmem(void)
 331 {
 332         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
 333         mark_initmem_nx();
 334         init_mem_is_free = true;
 335         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
 336 }
 337
 338 /*
 339  * This is called when a page has been modified by the kernel.
 340  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
 341  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
 342  */
 343 void flush_dcache_page(struct page *page)
 344 {
 345         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 346                 return;
 347         /* avoid an atomic op if possible */
 348         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
 349                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 350 }
 351 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
 352
 353 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
 354 {
 355 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 356         if (PageCompound(page)) {
 357                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
 358                 return;
 359         }
 360 #endif
 361 #if defined(CONFIG_PPC_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
 362         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
 363         __flush_dcache_icache(page_address(page));
 364 #else
 365         if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) || sizeof(phys_addr_t) > sizeof(void *)) {
 366                 void *start = kmap_atomic(page);
 367                 __flush_dcache_icache(start);
 368                 kunmap_atomic(start);
 369         } else {
 370                 __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
 371         }
 372 #endif
 373 }
 374 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
 375
 376 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
 377 {
 378         clear_page(page);
 379
 380         /*
 381          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
 382          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
 383          * - Anton
 384          */
 385         flush_dcache_page(pg);
 386 }
 387 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
 388
 389 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
 390                     struct page *pg)
 391 {
 392         copy_page(vto, vfrom);
 393
 394         /*
 395          * We should be able to use the following optimisation, however
 396          * there are two problems.
 397          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
 398          * were not marked executable.
 399          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
 400          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
 401          * not marked executable.
 402          * - Anton
 403          */
 404 #if 0
 405         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
 406                 return;
 407 #endif
 408
 409         flush_dcache_page(pg);
 410 }
 411
 412 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
 413                              unsigned long addr, int len)
 414 {
 415         unsigned long maddr;
 416
 417         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
 418         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
 419         kunmap(page);
 420 }
 421 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
 422
 423 /*
 424  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 425  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
 426  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 427  * the updated linux PTE.
 428  *
 429  * This must always be called with the pte lock held.
 430  */
 431 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 432                       pte_t *ptep)
 433 {
 434 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 435         /*
 436          * We don't need to worry about _PAGE_PRESENT here because we are
 437          * called with either mm->page_table_lock held or ptl lock held
 438          */
 439         unsigned long trap;
 440         bool is_exec;
 441
 442         if (radix_enabled()) {
 443                 prefetch((void *)address);
 444                 return;
 445         }
 446
 447         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
 448         if (!pte_young(*ptep) || address >= TASK_SIZE)
 449                 return;
 450
 451         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
 452          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
 453          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
 454          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
 455          *
 456          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
 457          */
 458
 459         trap = current->thread.regs ? TRAP(current->thread.regs) : 0UL;
 460         switch (trap) {
 461         case 0x300:
 462                 is_exec = false;
 463                 break;
 464         case 0x400:
 465                 is_exec = true;
 466                 break;
 467         default:
 468                 return;
 469         }
 470
 471         hash_preload(vma->vm_mm, address, is_exec, trap);
 472 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
 473 #if (defined(CONFIG_PPC_BOOK3E_64) || defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E)) \
 474         && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
 475         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 476                 book3e_hugetlb_preload(vma, address, *ptep);
 477 #endif
 478 }
 479
 480 /*
 481  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
 482  * (eg kdump).
 483  */
 484 static int __init add_system_ram_resources(void)
 485 {
 486         struct memblock_region *reg;
 487
 488         for_each_memblock(memory, reg) {
 489                 struct resource *res;
 490                 unsigned long base = reg->base;
 491                 unsigned long size = reg->size;
 492
 493                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
 494                 WARN_ON(!res);
 495
 496                 if (res) {
 497                         res->name = "System RAM";
 498                         res->start = base;
 499                         res->end = base + size - 1;
 500                         res->flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
 501                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
 502                 }
 503         }
 504
 505         return 0;
 506 }
 507 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
 508
 509 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 510 /*
 511  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
 512  * is valid. The argument is a physical page number.
 513  *
 514  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
 515  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 516  */
 517 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
 518 {
 519         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
 520                 return 1;
 521         if (iomem_is_exclusive(PFN_PHYS(pfn)))
 522                 return 0;
 523         if (!page_is_ram(pfn))
 524                 return 1;
 525         return 0;
 526 }
 527 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
 528
 529 /*
 530  * This is defined in kernel/resource.c but only powerpc needs to export it, for
 531  * the EHEA driver. Drop this when drivers/net/ethernet/ibm/ehea is removed.
 532  */
 533 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);