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