arch/powerpc/mm/hugetlbpage.c

   1 /*
   2  * PPC Huge TLB Page Support for Kernel.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2003 David Gibson, IBM Corporation.
   5  * Copyright (C) 2011 Becky Bruce, Freescale Semiconductor
   6  *
   7  * Based on the IA-32 version:
   8  * Copyright (C) 2002, Rohit Seth <rohit.seth@intel.com>
   9  */
  10
  11 #include <linux/mm.h>
  12 #include <linux/io.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/hugetlb.h>
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/memblock.h>
  18 #include <linux/bootmem.h>
  19 #include <linux/moduleparam.h>
  20 #include <asm/pgtable.h>
  21 #include <asm/pgalloc.h>
  22 #include <asm/tlb.h>
  23 #include <asm/setup.h>
  24 #include <asm/hugetlb.h>
  25
  26 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
  27
  28 #define PAGE_SHIFT_64K  16
  29 #define PAGE_SHIFT_16M  24
  30 #define PAGE_SHIFT_16G  34
  31
  32 unsigned int HPAGE_SHIFT;
  33
  34 /*
  35  * Tracks gpages after the device tree is scanned and before the
  36  * huge_boot_pages list is ready.  On non-Freescale implementations, this is
  37  * just used to track 16G pages and so is a single array.  FSL-based
  38  * implementations may have more than one gpage size, so we need multiple
  39  * arrays
  40  */
  41 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
  42 #define MAX_NUMBER_GPAGES       128
  43 struct psize_gpages {
  44         u64 gpage_list[MAX_NUMBER_GPAGES];
  45         unsigned int nr_gpages;
  46 };
  47 static struct psize_gpages gpage_freearray[MMU_PAGE_COUNT];
  48 #else
  49 #define MAX_NUMBER_GPAGES       1024
  50 static u64 gpage_freearray[MAX_NUMBER_GPAGES];
  51 static unsigned nr_gpages;
  52 #endif
  53
  54 #define hugepd_none(hpd)        ((hpd).pd == 0)
  55
  56 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
  57 /*
  58  * At this point we do the placement change only for BOOK3S 64. This would
  59  * possibly work on other subarchs.
  60  */
  61
  62 /*
  63  * We have PGD_INDEX_SIZ = 12 and PTE_INDEX_SIZE = 8, so that we can have
  64  * 16GB hugepage pte in PGD and 16MB hugepage pte at PMD;
  65  *
  66  * Defined in such a way that we can optimize away code block at build time
  67  * if CONFIG_HUGETLB_PAGE=n.
  68  */
  69 int pmd_huge(pmd_t pmd)
  70 {
  71         /*
  72          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
  73          */
  74         return ((pmd_val(pmd) & 0x3) != 0x0);
  75 }
  76
  77 int pud_huge(pud_t pud)
  78 {
  79         /*
  80          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
  81          */
  82         return ((pud_val(pud) & 0x3) != 0x0);
  83 }
  84
  85 int pgd_huge(pgd_t pgd)
  86 {
  87         /*
  88          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
  89          */
  90         return ((pgd_val(pgd) & 0x3) != 0x0);
  91 }
  92 #else
  93 int pmd_huge(pmd_t pmd)
  94 {
  95         return 0;
  96 }
  97
  98 int pud_huge(pud_t pud)
  99 {
 100         return 0;
 101 }
 102
 103 int pgd_huge(pgd_t pgd)
 104 {
 105         return 0;
 106 }
 107 #endif
 108
 109 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 110 {
 111         /* Only called for hugetlbfs pages, hence can ignore THP */
 112         return find_linux_pte_or_hugepte(mm->pgd, addr, NULL);
 113 }
 114
 115 static int __hugepte_alloc(struct mm_struct *mm, hugepd_t *hpdp,
 116                            unsigned long address, unsigned pdshift, unsigned pshift)
 117 {
 118         struct kmem_cache *cachep;
 119         pte_t *new;
 120
 121 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 122         int i;
 123         int num_hugepd = 1 << (pshift - pdshift);
 124         cachep = hugepte_cache;
 125 #else
 126         cachep = PGT_CACHE(pdshift - pshift);
 127 #endif
 128
 129         new = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 130
 131         BUG_ON(pshift > HUGEPD_SHIFT_MASK);
 132         BUG_ON((unsigned long)new & HUGEPD_SHIFT_MASK);
 133
 134         if (! new)
 135                 return -ENOMEM;
 136
 137         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 138 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 139         /*
 140          * We have multiple higher-level entries that point to the same
 141          * actual pte location.  Fill in each as we go and backtrack on error.
 142          * We need all of these so the DTLB pgtable walk code can find the
 143          * right higher-level entry without knowing if it's a hugepage or not.
 144          */
 145         for (i = 0; i < num_hugepd; i++, hpdp++) {
 146                 if (unlikely(!hugepd_none(*hpdp)))
 147                         break;
 148                 else
 149                         /* We use the old format for PPC_FSL_BOOK3E */
 150                         hpdp->pd = ((unsigned long)new & ~PD_HUGE) | pshift;
 151         }
 152         /* If we bailed from the for loop early, an error occurred, clean up */
 153         if (i < num_hugepd) {
 154                 for (i = i - 1 ; i >= 0; i--, hpdp--)
 155                         hpdp->pd = 0;
 156                 kmem_cache_free(cachep, new);
 157         }
 158 #else
 159         if (!hugepd_none(*hpdp))
 160                 kmem_cache_free(cachep, new);
 161         else {
 162 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 163                 hpdp->pd = (unsigned long)new |
 164                             (shift_to_mmu_psize(pshift) << 2);
 165 #else
 166                 hpdp->pd = ((unsigned long)new & ~PD_HUGE) | pshift;
 167 #endif
 168         }
 169 #endif
 170         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 171         return 0;
 172 }
 173
 174 /*
 175  * These macros define how to determine which level of the page table holds
 176  * the hpdp.
 177  */
 178 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 179 #define HUGEPD_PGD_SHIFT PGDIR_SHIFT
 180 #define HUGEPD_PUD_SHIFT PUD_SHIFT
 181 #else
 182 #define HUGEPD_PGD_SHIFT PUD_SHIFT
 183 #define HUGEPD_PUD_SHIFT PMD_SHIFT
 184 #endif
 185
 186 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 187 /*
 188  * At this point we do the placement change only for BOOK3S 64. This would
 189  * possibly work on other subarchs.
 190  */
 191 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned long sz)
 192 {
 193         pgd_t *pg;
 194         pud_t *pu;
 195         pmd_t *pm;
 196         hugepd_t *hpdp = NULL;
 197         unsigned pshift = __ffs(sz);
 198         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 199
 200         addr &= ~(sz-1);
 201         pg = pgd_offset(mm, addr);
 202
 203         if (pshift == PGDIR_SHIFT)
 204                 /* 16GB huge page */
 205                 return (pte_t *) pg;
 206         else if (pshift > PUD_SHIFT)
 207                 /*
 208                  * We need to use hugepd table
 209                  */
 210                 hpdp = (hugepd_t *)pg;
 211         else {
 212                 pdshift = PUD_SHIFT;
 213                 pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 214                 if (pshift == PUD_SHIFT)
 215                         return (pte_t *)pu;
 216                 else if (pshift > PMD_SHIFT)
 217                         hpdp = (hugepd_t *)pu;
 218                 else {
 219                         pdshift = PMD_SHIFT;
 220                         pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 221                         if (pshift == PMD_SHIFT)
 222                                 /* 16MB hugepage */
 223                                 return (pte_t *)pm;
 224                         else
 225                                 hpdp = (hugepd_t *)pm;
 226                 }
 227         }
 228         if (!hpdp)
 229                 return NULL;
 230
 231         BUG_ON(!hugepd_none(*hpdp) && !hugepd_ok(*hpdp));
 232
 233         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr, pdshift, pshift))
 234                 return NULL;
 235
 236         return hugepte_offset(*hpdp, addr, pdshift);
 237 }
 238
 239 #else
 240
 241 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned long sz)
 242 {
 243         pgd_t *pg;
 244         pud_t *pu;
 245         pmd_t *pm;
 246         hugepd_t *hpdp = NULL;
 247         unsigned pshift = __ffs(sz);
 248         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 249
 250         addr &= ~(sz-1);
 251
 252         pg = pgd_offset(mm, addr);
 253
 254         if (pshift >= HUGEPD_PGD_SHIFT) {
 255                 hpdp = (hugepd_t *)pg;
 256         } else {
 257                 pdshift = PUD_SHIFT;
 258                 pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 259                 if (pshift >= HUGEPD_PUD_SHIFT) {
 260                         hpdp = (hugepd_t *)pu;
 261                 } else {
 262                         pdshift = PMD_SHIFT;
 263                         pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 264                         hpdp = (hugepd_t *)pm;
 265                 }
 266         }
 267
 268         if (!hpdp)
 269                 return NULL;
 270
 271         BUG_ON(!hugepd_none(*hpdp) && !hugepd_ok(*hpdp));
 272
 273         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr, pdshift, pshift))
 274                 return NULL;
 275
 276         return hugepte_offset(*hpdp, addr, pdshift);
 277 }
 278 #endif
 279
 280 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 281 /* Build list of addresses of gigantic pages.  This function is used in early
 282  * boot before the buddy allocator is setup.
 283  */
 284 void add_gpage(u64 addr, u64 page_size, unsigned long number_of_pages)
 285 {
 286         unsigned int idx = shift_to_mmu_psize(__ffs(page_size));
 287         int i;
 288
 289         if (addr == 0)
 290                 return;
 291
 292         gpage_freearray[idx].nr_gpages = number_of_pages;
 293
 294         for (i = 0; i < number_of_pages; i++) {
 295                 gpage_freearray[idx].gpage_list[i] = addr;
 296                 addr += page_size;
 297         }
 298 }
 299
 300 /*
 301  * Moves the gigantic page addresses from the temporary list to the
 302  * huge_boot_pages list.
 303  */
 304 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *hstate)
 305 {
 306         struct huge_bootmem_page *m;
 307         int idx = shift_to_mmu_psize(huge_page_shift(hstate));
 308         int nr_gpages = gpage_freearray[idx].nr_gpages;
 309
 310         if (nr_gpages == 0)
 311                 return 0;
 312
 313 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 314         /*
 315          * If gpages can be in highmem we can't use the trick of storing the
 316          * data structure in the page; allocate space for this
 317          */
 318         m = memblock_virt_alloc(sizeof(struct huge_bootmem_page), 0);
 319         m->phys = gpage_freearray[idx].gpage_list[--nr_gpages];
 320 #else
 321         m = phys_to_virt(gpage_freearray[idx].gpage_list[--nr_gpages]);
 322 #endif
 323
 324         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
 325         gpage_freearray[idx].nr_gpages = nr_gpages;
 326         gpage_freearray[idx].gpage_list[nr_gpages] = 0;
 327         m->hstate = hstate;
 328
 329         return 1;
 330 }
 331 /*
 332  * Scan the command line hugepagesz= options for gigantic pages; store those in
 333  * a list that we use to allocate the memory once all options are parsed.
 334  */
 335
 336 unsigned long gpage_npages[MMU_PAGE_COUNT];
 337
 338 static int __init do_gpage_early_setup(char *param, char *val,
 339                                        const char *unused)
 340 {
 341         static phys_addr_t size;
 342         unsigned long npages;
 343
 344         /*
 345          * The hugepagesz and hugepages cmdline options are interleaved.  We
 346          * use the size variable to keep track of whether or not this was done
 347          * properly and skip over instances where it is incorrect.  Other
 348          * command-line parsing code will issue warnings, so we don't need to.
 349          *
 350          */
 351         if ((strcmp(param, "default_hugepagesz") == 0) ||
 352             (strcmp(param, "hugepagesz") == 0)) {
 353                 size = memparse(val, NULL);
 354         } else if (strcmp(param, "hugepages") == 0) {
 355                 if (size != 0) {
 356                         if (sscanf(val, "%lu", &npages) <= 0)
 357                                 npages = 0;
 358                         gpage_npages[shift_to_mmu_psize(__ffs(size))] = npages;
 359                         size = 0;
 360                 }
 361         }
 362         return 0;
 363 }
 364
 365
 366 /*
 367  * This function allocates physical space for pages that are larger than the
 368  * buddy allocator can handle.  We want to allocate these in highmem because
 369  * the amount of lowmem is limited.  This means that this function MUST be
 370  * called before lowmem_end_addr is set up in MMU_init() in order for the lmb
 371  * allocate to grab highmem.
 372  */
 373 void __init reserve_hugetlb_gpages(void)
 374 {
 375         static __initdata char cmdline[COMMAND_LINE_SIZE];
 376         phys_addr_t size, base;
 377         int i;
 378
 379         strlcpy(cmdline, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);
 380         parse_args("hugetlb gpages", cmdline, NULL, 0, 0, 0,
 381                         &do_gpage_early_setup);
 382
 383         /*
 384          * Walk gpage list in reverse, allocating larger page sizes first.
 385          * Skip over unsupported sizes, or sizes that have 0 gpages allocated.
 386          * When we reach the point in the list where pages are no longer
 387          * considered gpages, we're done.
 388          */
 389         for (i = MMU_PAGE_COUNT-1; i >= 0; i--) {
 390                 if (mmu_psize_defs[i].shift == 0 || gpage_npages[i] == 0)
 391                         continue;
 392                 else if (mmu_psize_to_shift(i) < (MAX_ORDER + PAGE_SHIFT))
 393                         break;
 394
 395                 size = (phys_addr_t)(1ULL << mmu_psize_to_shift(i));
 396                 base = memblock_alloc_base(size * gpage_npages[i], size,
 397                                            MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE);
 398                 add_gpage(base, size, gpage_npages[i]);
 399         }
 400 }
 401
 402 #else /* !PPC_FSL_BOOK3E */
 403
 404 /* Build list of addresses of gigantic pages.  This function is used in early
 405  * boot before the buddy allocator is setup.
 406  */
 407 void add_gpage(u64 addr, u64 page_size, unsigned long number_of_pages)
 408 {
 409         if (!addr)
 410                 return;
 411         while (number_of_pages > 0) {
 412                 gpage_freearray[nr_gpages] = addr;
 413                 nr_gpages++;
 414                 number_of_pages--;
 415                 addr += page_size;
 416         }
 417 }
 418
 419 /* Moves the gigantic page addresses from the temporary list to the
 420  * huge_boot_pages list.
 421  */
 422 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *hstate)
 423 {
 424         struct huge_bootmem_page *m;
 425         if (nr_gpages == 0)
 426                 return 0;
 427         m = phys_to_virt(gpage_freearray[--nr_gpages]);
 428         gpage_freearray[nr_gpages] = 0;
 429         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
 430         m->hstate = hstate;
 431         return 1;
 432 }
 433 #endif
 434
 435 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
 436 {
 437         return 0;
 438 }
 439
 440 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 441 #define HUGEPD_FREELIST_SIZE \
 442         ((PAGE_SIZE - sizeof(struct hugepd_freelist)) / sizeof(pte_t))
 443
 444 struct hugepd_freelist {
 445         struct rcu_head rcu;
 446         unsigned int index;
 447         void *ptes[0];
 448 };
 449
 450 static DEFINE_PER_CPU(struct hugepd_freelist *, hugepd_freelist_cur);
 451
 452 static void hugepd_free_rcu_callback(struct rcu_head *head)
 453 {
 454         struct hugepd_freelist *batch =
 455                 container_of(head, struct hugepd_freelist, rcu);
 456         unsigned int i;
 457
 458         for (i = 0; i < batch->index; i++)
 459                 kmem_cache_free(hugepte_cache, batch->ptes[i]);
 460
 461         free_page((unsigned long)batch);
 462 }
 463
 464 static void hugepd_free(struct mmu_gather *tlb, void *hugepte)
 465 {
 466         struct hugepd_freelist **batchp;
 467
 468         batchp = this_cpu_ptr(&hugepd_freelist_cur);
 469
 470         if (atomic_read(&tlb->mm->mm_users) < 2 ||
 471             cpumask_equal(mm_cpumask(tlb->mm),
 472                           cpumask_of(smp_processor_id()))) {
 473                 kmem_cache_free(hugepte_cache, hugepte);
 474         put_cpu_var(hugepd_freelist_cur);
 475                 return;
 476         }
 477
 478         if (*batchp == NULL) {
 479                 *batchp = (struct hugepd_freelist *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
 480                 (*batchp)->index = 0;
 481         }
 482
 483         (*batchp)->ptes[(*batchp)->index++] = hugepte;
 484         if ((*batchp)->index == HUGEPD_FREELIST_SIZE) {
 485                 call_rcu_sched(&(*batchp)->rcu, hugepd_free_rcu_callback);
 486                 *batchp = NULL;
 487         }
 488         put_cpu_var(hugepd_freelist_cur);
 489 }
 490 #endif
 491
 492 static void free_hugepd_range(struct mmu_gather *tlb, hugepd_t *hpdp, int pdshift,
 493                               unsigned long start, unsigned long end,
 494                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 495 {
 496         pte_t *hugepte = hugepd_page(*hpdp);
 497         int i;
 498
 499         unsigned long pdmask = ~((1UL << pdshift) - 1);
 500         unsigned int num_hugepd = 1;
 501
 502 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 503         /* Note: On fsl the hpdp may be the first of several */
 504         num_hugepd = (1 << (hugepd_shift(*hpdp) - pdshift));
 505 #else
 506         unsigned int shift = hugepd_shift(*hpdp);
 507 #endif
 508
 509         start &= pdmask;
 510         if (start < floor)
 511                 return;
 512         if (ceiling) {
 513                 ceiling &= pdmask;
 514                 if (! ceiling)
 515                         return;
 516         }
 517         if (end - 1 > ceiling - 1)
 518                 return;
 519
 520         for (i = 0; i < num_hugepd; i++, hpdp++)
 521                 hpdp->pd = 0;
 522
 523         tlb->need_flush = 1;
 524
 525 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 526         hugepd_free(tlb, hugepte);
 527 #else
 528         pgtable_free_tlb(tlb, hugepte, pdshift - shift);
 529 #endif
 530 }
 531
 532 static void hugetlb_free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
 533                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 534                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 535 {
 536         pmd_t *pmd;
 537         unsigned long next;
 538         unsigned long start;
 539
 540         start = addr;
 541         do {
 542                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 543                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 544                 if (!is_hugepd(__hugepd(pmd_val(*pmd)))) {
 545                         /*
 546                          * if it is not hugepd pointer, we should already find
 547                          * it cleared.
 548                          */
 549                         WARN_ON(!pmd_none_or_clear_bad(pmd));
 550                         continue;
 551                 }
 552 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 553                 /*
 554                  * Increment next by the size of the huge mapping since
 555                  * there may be more than one entry at this level for a
 556                  * single hugepage, but all of them point to
 557                  * the same kmem cache that holds the hugepte.
 558                  */
 559                 next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pmd));
 560 #endif
 561                 free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pmd, PMD_SHIFT,
 562                                   addr, next, floor, ceiling);
 563         } while (addr = next, addr != end);
 564
 565         start &= PUD_MASK;
 566         if (start < floor)
 567                 return;
 568         if (ceiling) {
 569                 ceiling &= PUD_MASK;
 570                 if (!ceiling)
 571                         return;
 572         }
 573         if (end - 1 > ceiling - 1)
 574                 return;
 575
 576         pmd = pmd_offset(pud, start);
 577         pud_clear(pud);
 578         pmd_free_tlb(tlb, pmd, start);
 579 }
 580
 581 static void hugetlb_free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
 582                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 583                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 584 {
 585         pud_t *pud;
 586         unsigned long next;
 587         unsigned long start;
 588
 589         start = addr;
 590         do {
 591                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 592                 next = pud_addr_end(addr, end);
 593                 if (!is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
 594                         if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 595                                 continue;
 596                         hugetlb_free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor,
 597                                                ceiling);
 598                 } else {
 599 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 600                         /*
 601                          * Increment next by the size of the huge mapping since
 602                          * there may be more than one entry at this level for a
 603                          * single hugepage, but all of them point to
 604                          * the same kmem cache that holds the hugepte.
 605                          */
 606                         next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pud));
 607 #endif
 608                         free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pud, PUD_SHIFT,
 609                                           addr, next, floor, ceiling);
 610                 }
 611         } while (addr = next, addr != end);
 612
 613         start &= PGDIR_MASK;
 614         if (start < floor)
 615                 return;
 616         if (ceiling) {
 617                 ceiling &= PGDIR_MASK;
 618                 if (!ceiling)
 619                         return;
 620         }
 621         if (end - 1 > ceiling - 1)
 622                 return;
 623
 624         pud = pud_offset(pgd, start);
 625         pgd_clear(pgd);
 626         pud_free_tlb(tlb, pud, start);
 627 }
 628
 629 /*
 630  * This function frees user-level page tables of a process.
 631  */
 632 void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
 633                             unsigned long addr, unsigned long end,
 634                             unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 635 {
 636         pgd_t *pgd;
 637         unsigned long next;
 638
 639         /*
 640          * Because there are a number of different possible pagetable
 641          * layouts for hugepage ranges, we limit knowledge of how
 642          * things should be laid out to the allocation path
 643          * (huge_pte_alloc(), above).  Everything else works out the
 644          * structure as it goes from information in the hugepd
 645          * pointers.  That means that we can't here use the
 646          * optimization used in the normal page free_pgd_range(), of
 647          * checking whether we're actually covering a large enough
 648          * range to have to do anything at the top level of the walk
 649          * instead of at the bottom.
 650          *
 651          * To make sense of this, you should probably go read the big
 652          * block comment at the top of the normal free_pgd_range(),
 653          * too.
 654          */
 655
 656         do {
 657                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 658                 pgd = pgd_offset(tlb->mm, addr);
 659                 if (!is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
 660                         if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 661                                 continue;
 662                         hugetlb_free_pud_range(tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
 663                 } else {
 664 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 665                         /*
 666                          * Increment next by the size of the huge mapping since
 667                          * there may be more than one entry at the pgd level
 668                          * for a single hugepage, but all of them point to the
 669                          * same kmem cache that holds the hugepte.
 670                          */
 671                         next = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pgd));
 672 #endif
 673                         free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pgd, PGDIR_SHIFT,
 674                                           addr, next, floor, ceiling);
 675                 }
 676         } while (addr = next, addr != end);
 677 }
 678
 679 struct page *
 680 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
 681 {
 682         pte_t *ptep;
 683         struct page *page;
 684         unsigned shift;
 685         unsigned long mask;
 686         /*
 687          * Transparent hugepages are handled by generic code. We can skip them
 688          * here.
 689          */
 690         ptep = find_linux_pte_or_hugepte(mm->pgd, address, &shift);
 691
 692         /* Verify it is a huge page else bail. */
 693         if (!ptep || !shift || pmd_trans_huge(*(pmd_t *)ptep))
 694                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 695
 696         mask = (1UL << shift) - 1;
 697         page = pte_page(*ptep);
 698         if (page)
 699                 page += (address & mask) / PAGE_SIZE;
 700
 701         return page;
 702 }
 703
 704 struct page *
 705 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 706                 pmd_t *pmd, int write)
 707 {
 708         BUG();
 709         return NULL;
 710 }
 711
 712 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
 713                                       unsigned long sz)
 714 {
 715         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
 716         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
 717 }
 718
 719 int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr, unsigned pdshift,
 720                 unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
 721 {
 722         pte_t *ptep;
 723         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
 724         unsigned long next;
 725
 726         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
 727         do {
 728                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
 729                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, write, pages, nr))
 730                         return 0;
 731         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
 732
 733         return 1;
 734 }
 735
 736 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
 737 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
 738                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
 739                                         unsigned long flags)
 740 {
 741         struct hstate *hstate = hstate_file(file);
 742         int mmu_psize = shift_to_mmu_psize(huge_page_shift(hstate));
 743
 744         return slice_get_unmapped_area(addr, len, flags, mmu_psize, 1);
 745 }
 746 #endif
 747
 748 unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
 749 {
 750 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
 751         unsigned int psize = get_slice_psize(vma->vm_mm, vma->vm_start);
 752
 753         return 1UL << mmu_psize_to_shift(psize);
 754 #else
 755         if (!is_vm_hugetlb_page(vma))
 756                 return PAGE_SIZE;
 757
 758         return huge_page_size(hstate_vma(vma));
 759 #endif
 760 }
 761
 762 static inline bool is_power_of_4(unsigned long x)
 763 {
 764         if (is_power_of_2(x))
 765                 return (__ilog2(x) % 2) ? false : true;
 766         return false;
 767 }
 768
 769 static int __init add_huge_page_size(unsigned long long size)
 770 {
 771         int shift = __ffs(size);
 772         int mmu_psize;
 773
 774         /* Check that it is a page size supported by the hardware and
 775          * that it fits within pagetable and slice limits. */
 776 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 777         if ((size < PAGE_SIZE) || !is_power_of_4(size))
 778                 return -EINVAL;
 779 #else
 780         if (!is_power_of_2(size)
 781             || (shift > SLICE_HIGH_SHIFT) || (shift <= PAGE_SHIFT))
 782                 return -EINVAL;
 783 #endif
 784
 785         if ((mmu_psize = shift_to_mmu_psize(shift)) < 0)
 786                 return -EINVAL;
 787
 788 #ifdef CONFIG_SPU_FS_64K_LS
 789         /* Disable support for 64K huge pages when 64K SPU local store
 790          * support is enabled as the current implementation conflicts.
 791          */
 792         if (shift == PAGE_SHIFT_64K)
 793                 return -EINVAL;
 794 #endif /* CONFIG_SPU_FS_64K_LS */
 795
 796         BUG_ON(mmu_psize_defs[mmu_psize].shift != shift);
 797
 798         /* Return if huge page size has already been setup */
 799         if (size_to_hstate(size))
 800                 return 0;
 801
 802         hugetlb_add_hstate(shift - PAGE_SHIFT);
 803
 804         return 0;
 805 }
 806
 807 static int __init hugepage_setup_sz(char *str)
 808 {
 809         unsigned long long size;
 810
 811         size = memparse(str, &str);
 812
 813         if (add_huge_page_size(size) != 0)
 814                 printk(KERN_WARNING "Invalid huge page size specified(%llu)\n", size);
 815
 816         return 1;
 817 }
 818 __setup("hugepagesz=", hugepage_setup_sz);
 819
 820 #ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 821 struct kmem_cache *hugepte_cache;
 822 static int __init hugetlbpage_init(void)
 823 {
 824         int psize;
 825
 826         for (psize = 0; psize < MMU_PAGE_COUNT; ++psize) {
 827                 unsigned shift;
 828
 829                 if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
 830                         continue;
 831
 832                 shift = mmu_psize_to_shift(psize);
 833
 834                 /* Don't treat normal page sizes as huge... */
 835                 if (shift != PAGE_SHIFT)
 836                         if (add_huge_page_size(1ULL << shift) < 0)
 837                                 continue;
 838         }
 839
 840         /*
 841          * Create a kmem cache for hugeptes.  The bottom bits in the pte have
 842          * size information encoded in them, so align them to allow this
 843          */
 844         hugepte_cache =  kmem_cache_create("hugepte-cache", sizeof(pte_t),
 845                                            HUGEPD_SHIFT_MASK + 1, 0, NULL);
 846         if (hugepte_cache == NULL)
 847                 panic("%s: Unable to create kmem cache for hugeptes\n",
 848                       __func__);
 849
 850         /* Default hpage size = 4M */
 851         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4M].shift)
 852                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4M].shift;
 853         else
 854                 panic("%s: Unable to set default huge page size\n", __func__);
 855
 856
 857         return 0;
 858 }
 859 #else
 860 static int __init hugetlbpage_init(void)
 861 {
 862         int psize;
 863
 864         if (!mmu_has_feature(MMU_FTR_16M_PAGE))
 865                 return -ENODEV;
 866
 867         for (psize = 0; psize < MMU_PAGE_COUNT; ++psize) {
 868                 unsigned shift;
 869                 unsigned pdshift;
 870
 871                 if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
 872                         continue;
 873
 874                 shift = mmu_psize_to_shift(psize);
 875
 876                 if (add_huge_page_size(1ULL << shift) < 0)
 877                         continue;
 878
 879                 if (shift < PMD_SHIFT)
 880                         pdshift = PMD_SHIFT;
 881                 else if (shift < PUD_SHIFT)
 882                         pdshift = PUD_SHIFT;
 883                 else
 884                         pdshift = PGDIR_SHIFT;
 885                 /*
 886                  * if we have pdshift and shift value same, we don't
 887                  * use pgt cache for hugepd.
 888                  */
 889                 if (pdshift != shift) {
 890                         pgtable_cache_add(pdshift - shift, NULL);
 891                         if (!PGT_CACHE(pdshift - shift))
 892                                 panic("hugetlbpage_init(): could not create "
 893                                       "pgtable cache for %d bit pagesize\n", shift);
 894                 }
 895         }
 896
 897         /* Set default large page size. Currently, we pick 16M or 1M
 898          * depending on what is available
 899          */
 900         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift)
 901                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift;
 902         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift)
 903                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift;
 904
 905         return 0;
 906 }
 907 #endif
 908 module_init(hugetlbpage_init);
 909
 910 void flush_dcache_icache_hugepage(struct page *page)
 911 {
 912         int i;
 913         void *start;
 914
 915         BUG_ON(!PageCompound(page));
 916
 917         for (i = 0; i < (1UL << compound_order(page)); i++) {
 918                 if (!PageHighMem(page)) {
 919                         __flush_dcache_icache(page_address(page+i));
 920                 } else {
 921                         start = kmap_atomic(page+i);
 922                         __flush_dcache_icache(start);
 923                         kunmap_atomic(start);
 924                 }
 925         }
 926 }
 927
 928 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 929
 930 /*
 931  * We have 4 cases for pgds and pmds:
 932  * (1) invalid (all zeroes)
 933  * (2) pointer to next table, as normal; bottom 6 bits == 0
 934  * (3) leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
 935  * (4) hugepd pointer, bottom two bits == 00, next 4 bits indicate size of table
 936  *
 937  * So long as we atomically load page table pointers we are safe against teardown,
 938  * we can follow the address down to the the page and take a ref on it.
 939  */
 940
 941 pte_t *find_linux_pte_or_hugepte(pgd_t *pgdir, unsigned long ea, unsigned *shift)
 942 {
 943         pgd_t pgd, *pgdp;
 944         pud_t pud, *pudp;
 945         pmd_t pmd, *pmdp;
 946         pte_t *ret_pte;
 947         hugepd_t *hpdp = NULL;
 948         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 949
 950         if (shift)
 951                 *shift = 0;
 952
 953         pgdp = pgdir + pgd_index(ea);
 954         pgd  = ACCESS_ONCE(*pgdp);
 955         /*
 956          * Always operate on the local stack value. This make sure the
 957          * value don't get updated by a parallel THP split/collapse,
 958          * page fault or a page unmap. The return pte_t * is still not
 959          * stable. So should be checked there for above conditions.
 960          */
 961         if (pgd_none(pgd))
 962                 return NULL;
 963         else if (pgd_huge(pgd)) {
 964                 ret_pte = (pte_t *) pgdp;
 965                 goto out;
 966         } else if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))
 967                 hpdp = (hugepd_t *)&pgd;
 968         else {
 969                 /*
 970                  * Even if we end up with an unmap, the pgtable will not
 971                  * be freed, because we do an rcu free and here we are
 972                  * irq disabled
 973                  */
 974                 pdshift = PUD_SHIFT;
 975                 pudp = pud_offset(&pgd, ea);
 976                 pud  = ACCESS_ONCE(*pudp);
 977
 978                 if (pud_none(pud))
 979                         return NULL;
 980                 else if (pud_huge(pud)) {
 981                         ret_pte = (pte_t *) pudp;
 982                         goto out;
 983                 } else if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))
 984                         hpdp = (hugepd_t *)&pud;
 985                 else {
 986                         pdshift = PMD_SHIFT;
 987                         pmdp = pmd_offset(&pud, ea);
 988                         pmd  = ACCESS_ONCE(*pmdp);
 989                         /*
 990                          * A hugepage collapse is captured by pmd_none, because
 991                          * it mark the pmd none and do a hpte invalidate.
 992                          *
 993                          * A hugepage split is captured by pmd_trans_splitting
 994                          * because we mark the pmd trans splitting and do a
 995                          * hpte invalidate
 996                          *
 997                          */
 998                         if (pmd_none(pmd) || pmd_trans_splitting(pmd))
 999                                 return NULL;
1000
1001                         if (pmd_huge(pmd) || pmd_large(pmd)) {
1002                                 ret_pte = (pte_t *) pmdp;
1003                                 goto out;
1004                         } else if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))
1005                                 hpdp = (hugepd_t *)&pmd;
1006                         else
1007                                 return pte_offset_kernel(&pmd, ea);
1008                 }
1009         }
1010         if (!hpdp)
1011                 return NULL;
1012
1013         ret_pte = hugepte_offset(*hpdp, ea, pdshift);
1014         pdshift = hugepd_shift(*hpdp);
1015 out:
1016         if (shift)
1017                 *shift = pdshift;
1018         return ret_pte;
1019 }
1020 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_linux_pte_or_hugepte);
1021
1022 int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
1023                 unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
1024 {
1025         unsigned long mask;
1026         unsigned long pte_end;
1027         struct page *head, *page, *tail;
1028         pte_t pte;
1029         int refs;
1030
1031         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
1032         if (pte_end < end)
1033                 end = pte_end;
1034
1035         pte = ACCESS_ONCE(*ptep);
1036         mask = _PAGE_PRESENT | _PAGE_USER;
1037         if (write)
1038                 mask |= _PAGE_RW;
1039
1040         if ((pte_val(pte) & mask) != mask)
1041                 return 0;
1042
1043         /* hugepages are never "special" */
1044         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1045
1046         refs = 0;
1047         head = pte_page(pte);
1048
1049         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
1050         tail = page;
1051         do {
1052                 VM_BUG_ON(compound_head(page) != head);
1053                 pages[*nr] = page;
1054                 (*nr)++;
1055                 page++;
1056                 refs++;
1057         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1058
1059         if (!page_cache_add_speculative(head, refs)) {
1060                 *nr -= refs;
1061                 return 0;
1062         }
1063
1064         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1065                 /* Could be optimized better */
1066                 *nr -= refs;
1067                 while (refs--)
1068                         put_page(head);
1069                 return 0;
1070         }
1071
1072         /*
1073          * Any tail page need their mapcount reference taken before we
1074          * return.
1075          */
1076         while (refs--) {
1077                 if (PageTail(tail))
1078                         get_huge_page_tail(tail);
1079                 tail++;
1080         }
1081
1082         return 1;
1083 }