arch/powerpc/mm/pgtable_64.c

   1 /*
   2  *  This file contains ioremap and related functions for 64-bit machines.
   3  *
   4  *  Derived from arch/ppc64/mm/init.c
   5  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   6  *
   7  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@samba.org)
   8  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   9  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  10  *
  11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  13  *
  14  *  Dave Engebretsen <engebret@us.ibm.com>
  15  *      Rework for PPC64 port.
  16  *
  17  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  18  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  19  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  20  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  21  *
  22  */
  23
  24 #include <linux/signal.h>
  25 #include <linux/sched.h>
  26 #include <linux/kernel.h>
  27 #include <linux/errno.h>
  28 #include <linux/string.h>
  29 #include <linux/export.h>
  30 #include <linux/types.h>
  31 #include <linux/mman.h>
  32 #include <linux/mm.h>
  33 #include <linux/swap.h>
  34 #include <linux/stddef.h>
  35 #include <linux/vmalloc.h>
  36 #include <linux/bootmem.h>
  37 #include <linux/memblock.h>
  38 #include <linux/slab.h>
  39
  40 #include <asm/pgalloc.h>
  41 #include <asm/page.h>
  42 #include <asm/prom.h>
  43 #include <asm/io.h>
  44 #include <asm/mmu_context.h>
  45 #include <asm/pgtable.h>
  46 #include <asm/mmu.h>
  47 #include <asm/smp.h>
  48 #include <asm/machdep.h>
  49 #include <asm/tlb.h>
  50 #include <asm/processor.h>
  51 #include <asm/cputable.h>
  52 #include <asm/sections.h>
  53 #include <asm/firmware.h>
  54
  55 #include "mmu_decl.h"
  56
  57 #define CREATE_TRACE_POINTS
  58 #include <trace/events/thp.h>
  59
  60 /* Some sanity checking */
  61 #if TASK_SIZE_USER64 > PGTABLE_RANGE
  62 #error TASK_SIZE_USER64 exceeds pagetable range
  63 #endif
  64
  65 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU_64
  66 #if TASK_SIZE_USER64 > (1UL << (ESID_BITS + SID_SHIFT))
  67 #error TASK_SIZE_USER64 exceeds user VSID range
  68 #endif
  69 #endif
  70
  71 unsigned long ioremap_bot = IOREMAP_BASE;
  72
  73 #ifdef CONFIG_PPC_MMU_NOHASH
  74 static __ref void *early_alloc_pgtable(unsigned long size)
  75 {
  76         void *pt;
  77
  78         pt = __va(memblock_alloc_base(size, size, __pa(MAX_DMA_ADDRESS)));
  79         memset(pt, 0, size);
  80
  81         return pt;
  82 }
  83 #endif /* CONFIG_PPC_MMU_NOHASH */
  84
  85 /*
  86  * map_kernel_page currently only called by __ioremap
  87  * map_kernel_page adds an entry to the ioremap page table
  88  * and adds an entry to the HPT, possibly bolting it
  89  */
  90 int map_kernel_page(unsigned long ea, unsigned long pa, int flags)
  91 {
  92         pgd_t *pgdp;
  93         pud_t *pudp;
  94         pmd_t *pmdp;
  95         pte_t *ptep;
  96
  97         if (slab_is_available()) {
  98                 pgdp = pgd_offset_k(ea);
  99                 pudp = pud_alloc(&init_mm, pgdp, ea);
 100                 if (!pudp)
 101                         return -ENOMEM;
 102                 pmdp = pmd_alloc(&init_mm, pudp, ea);
 103                 if (!pmdp)
 104                         return -ENOMEM;
 105                 ptep = pte_alloc_kernel(pmdp, ea);
 106                 if (!ptep)
 107                         return -ENOMEM;
 108                 set_pte_at(&init_mm, ea, ptep, pfn_pte(pa >> PAGE_SHIFT,
 109                                                           __pgprot(flags)));
 110         } else {
 111 #ifdef CONFIG_PPC_MMU_NOHASH
 112                 pgdp = pgd_offset_k(ea);
 113 #ifdef PUD_TABLE_SIZE
 114                 if (pgd_none(*pgdp)) {
 115                         pudp = early_alloc_pgtable(PUD_TABLE_SIZE);
 116                         BUG_ON(pudp == NULL);
 117                         pgd_populate(&init_mm, pgdp, pudp);
 118                 }
 119 #endif /* PUD_TABLE_SIZE */
 120                 pudp = pud_offset(pgdp, ea);
 121                 if (pud_none(*pudp)) {
 122                         pmdp = early_alloc_pgtable(PMD_TABLE_SIZE);
 123                         BUG_ON(pmdp == NULL);
 124                         pud_populate(&init_mm, pudp, pmdp);
 125                 }
 126                 pmdp = pmd_offset(pudp, ea);
 127                 if (!pmd_present(*pmdp)) {
 128                         ptep = early_alloc_pgtable(PAGE_SIZE);
 129                         BUG_ON(ptep == NULL);
 130                         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmdp, ptep);
 131                 }
 132                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, ea);
 133                 set_pte_at(&init_mm, ea, ptep, pfn_pte(pa >> PAGE_SHIFT,
 134                                                           __pgprot(flags)));
 135 #else /* CONFIG_PPC_MMU_NOHASH */
 136                 /*
 137                  * If the mm subsystem is not fully up, we cannot create a
 138                  * linux page table entry for this mapping.  Simply bolt an
 139                  * entry in the hardware page table.
 140                  *
 141                  */
 142                 if (htab_bolt_mapping(ea, ea + PAGE_SIZE, pa, flags,
 143                                       mmu_io_psize, mmu_kernel_ssize)) {
 144                         printk(KERN_ERR "Failed to do bolted mapping IO "
 145                                "memory at %016lx !\n", pa);
 146                         return -ENOMEM;
 147                 }
 148 #endif /* !CONFIG_PPC_MMU_NOHASH */
 149         }
 150
 151 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3E_64
 152         /*
 153          * With hardware tablewalk, a sync is needed to ensure that
 154          * subsequent accesses see the PTE we just wrote.  Unlike userspace
 155          * mappings, we can't tolerate spurious faults, so make sure
 156          * the new PTE will be seen the first time.
 157          */
 158         mb();
 159 #else
 160         smp_wmb();
 161 #endif
 162         return 0;
 163 }
 164
 165
 166 /**
 167  * __ioremap_at - Low level function to establish the page tables
 168  *                for an IO mapping
 169  */
 170 void __iomem * __ioremap_at(phys_addr_t pa, void *ea, unsigned long size,
 171                             unsigned long flags)
 172 {
 173         unsigned long i;
 174
 175         /* Make sure we have the base flags */
 176         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
 177                 flags |= pgprot_val(PAGE_KERNEL);
 178
 179         /* Non-cacheable page cannot be coherent */
 180         if (flags & _PAGE_NO_CACHE)
 181                 flags &= ~_PAGE_COHERENT;
 182
 183         /* We don't support the 4K PFN hack with ioremap */
 184         if (flags & _PAGE_4K_PFN)
 185                 return NULL;
 186
 187         WARN_ON(pa & ~PAGE_MASK);
 188         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 189         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 190
 191         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE)
 192                 if (map_kernel_page((unsigned long)ea+i, pa+i, flags))
 193                         return NULL;
 194
 195         return (void __iomem *)ea;
 196 }
 197
 198 /**
 199  * __iounmap_from - Low level function to tear down the page tables
 200  *                  for an IO mapping. This is used for mappings that
 201  *                  are manipulated manually, like partial unmapping of
 202  *                  PCI IOs or ISA space.
 203  */
 204 void __iounmap_at(void *ea, unsigned long size)
 205 {
 206         WARN_ON(((unsigned long)ea) & ~PAGE_MASK);
 207         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
 208
 209         unmap_kernel_range((unsigned long)ea, size);
 210 }
 211
 212 void __iomem * __ioremap_caller(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 213                                 unsigned long flags, void *caller)
 214 {
 215         phys_addr_t paligned;
 216         void __iomem *ret;
 217
 218         /*
 219          * Choose an address to map it to.
 220          * Once the imalloc system is running, we use it.
 221          * Before that, we map using addresses going
 222          * up from ioremap_bot.  imalloc will use
 223          * the addresses from ioremap_bot through
 224          * IMALLOC_END
 225          *
 226          */
 227         paligned = addr & PAGE_MASK;
 228         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - paligned;
 229
 230         if ((size == 0) || (paligned == 0))
 231                 return NULL;
 232
 233         if (mem_init_done) {
 234                 struct vm_struct *area;
 235
 236                 area = __get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
 237                                             ioremap_bot, IOREMAP_END,
 238                                             caller);
 239                 if (area == NULL)
 240                         return NULL;
 241
 242                 area->phys_addr = paligned;
 243                 ret = __ioremap_at(paligned, area->addr, size, flags);
 244                 if (!ret)
 245                         vunmap(area->addr);
 246         } else {
 247                 ret = __ioremap_at(paligned, (void *)ioremap_bot, size, flags);
 248                 if (ret)
 249                         ioremap_bot += size;
 250         }
 251
 252         if (ret)
 253                 ret += addr & ~PAGE_MASK;
 254         return ret;
 255 }
 256
 257 void __iomem * __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 258                          unsigned long flags)
 259 {
 260         return __ioremap_caller(addr, size, flags, __builtin_return_address(0));
 261 }
 262
 263 void __iomem * ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 264 {
 265         unsigned long flags = _PAGE_NO_CACHE | _PAGE_GUARDED;
 266         void *caller = __builtin_return_address(0);
 267
 268         if (ppc_md.ioremap)
 269                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 270         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 271 }
 272
 273 void __iomem * ioremap_wc(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 274 {
 275         unsigned long flags = _PAGE_NO_CACHE;
 276         void *caller = __builtin_return_address(0);
 277
 278         if (ppc_md.ioremap)
 279                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 280         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 281 }
 282
 283 void __iomem * ioremap_prot(phys_addr_t addr, unsigned long size,
 284                              unsigned long flags)
 285 {
 286         void *caller = __builtin_return_address(0);
 287
 288         /* writeable implies dirty for kernel addresses */
 289         if (flags & _PAGE_RW)
 290                 flags |= _PAGE_DIRTY;
 291
 292         /* we don't want to let _PAGE_USER and _PAGE_EXEC leak out */
 293         flags &= ~(_PAGE_USER | _PAGE_EXEC);
 294
 295 #ifdef _PAGE_BAP_SR
 296         /* _PAGE_USER contains _PAGE_BAP_SR on BookE using the new PTE format
 297          * which means that we just cleared supervisor access... oops ;-) This
 298          * restores it
 299          */
 300         flags |= _PAGE_BAP_SR;
 301 #endif
 302
 303         if (ppc_md.ioremap)
 304                 return ppc_md.ioremap(addr, size, flags, caller);
 305         return __ioremap_caller(addr, size, flags, caller);
 306 }
 307
 308
 309 /*
 310  * Unmap an IO region and remove it from imalloc'd list.
 311  * Access to IO memory should be serialized by driver.
 312  */
 313 void __iounmap(volatile void __iomem *token)
 314 {
 315         void *addr;
 316
 317         if (!mem_init_done)
 318                 return;
 319
 320         addr = (void *) ((unsigned long __force)
 321                          PCI_FIX_ADDR(token) & PAGE_MASK);
 322         if ((unsigned long)addr < ioremap_bot) {
 323                 printk(KERN_WARNING "Attempt to iounmap early bolted mapping"
 324                        " at 0x%p\n", addr);
 325                 return;
 326         }
 327         vunmap(addr);
 328 }
 329
 330 void iounmap(volatile void __iomem *token)
 331 {
 332         if (ppc_md.iounmap)
 333                 ppc_md.iounmap(token);
 334         else
 335                 __iounmap(token);
 336 }
 337
 338 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
 339 EXPORT_SYMBOL(ioremap_wc);
 340 EXPORT_SYMBOL(ioremap_prot);
 341 EXPORT_SYMBOL(__ioremap);
 342 EXPORT_SYMBOL(__ioremap_at);
 343 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 344 EXPORT_SYMBOL(__iounmap);
 345 EXPORT_SYMBOL(__iounmap_at);
 346
 347 /*
 348  * For hugepage we have pfn in the pmd, we use PTE_RPN_SHIFT bits for flags
 349  * For PTE page, we have a PTE_FRAG_SIZE (4K) aligned virtual address.
 350  */
 351 struct page *pmd_page(pmd_t pmd)
 352 {
 353 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 354         if (pmd_trans_huge(pmd))
 355                 return pfn_to_page(pmd_pfn(pmd));
 356 #endif
 357         return virt_to_page(pmd_page_vaddr(pmd));
 358 }
 359
 360 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 361 static pte_t *get_from_cache(struct mm_struct *mm)
 362 {
 363         void *pte_frag, *ret;
 364
 365         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 366         ret = mm->context.pte_frag;
 367         if (ret) {
 368                 pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 369                 /*
 370                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 371                  */
 372                 if (((unsigned long)pte_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 373                         pte_frag = NULL;
 374                 mm->context.pte_frag = pte_frag;
 375         }
 376         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 377         return (pte_t *)ret;
 378 }
 379
 380 static pte_t *__alloc_for_cache(struct mm_struct *mm, int kernel)
 381 {
 382         void *ret = NULL;
 383         struct page *page = alloc_page(GFP_KERNEL | __GFP_NOTRACK |
 384                                        __GFP_REPEAT | __GFP_ZERO);
 385         if (!page)
 386                 return NULL;
 387         if (!kernel && !pgtable_page_ctor(page)) {
 388                 __free_page(page);
 389                 return NULL;
 390         }
 391
 392         ret = page_address(page);
 393         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 394         /*
 395          * If we find pgtable_page set, we return
 396          * the allocated page with single fragement
 397          * count.
 398          */
 399         if (likely(!mm->context.pte_frag)) {
 400                 atomic_set(&page->_count, PTE_FRAG_NR);
 401                 mm->context.pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 402         }
 403         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 404
 405         return (pte_t *)ret;
 406 }
 407
 408 pte_t *page_table_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr, int kernel)
 409 {
 410         pte_t *pte;
 411
 412         pte = get_from_cache(mm);
 413         if (pte)
 414                 return pte;
 415
 416         return __alloc_for_cache(mm, kernel);
 417 }
 418
 419 void page_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table, int kernel)
 420 {
 421         struct page *page = virt_to_page(table);
 422         if (put_page_testzero(page)) {
 423                 if (!kernel)
 424                         pgtable_page_dtor(page);
 425                 free_hot_cold_page(page, 0);
 426         }
 427 }
 428
 429 #ifdef CONFIG_SMP
 430 static void page_table_free_rcu(void *table)
 431 {
 432         struct page *page = virt_to_page(table);
 433         if (put_page_testzero(page)) {
 434                 pgtable_page_dtor(page);
 435                 free_hot_cold_page(page, 0);
 436         }
 437 }
 438
 439 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 440 {
 441         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
 442
 443         BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 444         pgf |= shift;
 445         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
 446 }
 447
 448 void __tlb_remove_table(void *_table)
 449 {
 450         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 451         unsigned shift = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
 452
 453         if (!shift)
 454                 /* PTE page needs special handling */
 455                 page_table_free_rcu(table);
 456         else {
 457                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 458                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 459         }
 460 }
 461 #else
 462 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int shift)
 463 {
 464         if (!shift) {
 465                 /* PTE page needs special handling */
 466                 struct page *page = virt_to_page(table);
 467                 if (put_page_testzero(page)) {
 468                         pgtable_page_dtor(page);
 469                         free_hot_cold_page(page, 0);
 470                 }
 471         } else {
 472                 BUG_ON(shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 473                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(shift), table);
 474         }
 475 }
 476 #endif
 477 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
 478
 479 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 480
 481 /*
 482  * This is called when relaxing access to a hugepage. It's also called in the page
 483  * fault path when we don't hit any of the major fault cases, ie, a minor
 484  * update of _PAGE_ACCESSED, _PAGE_DIRTY, etc... The generic code will have
 485  * handled those two for us, we additionally deal with missing execute
 486  * permission here on some processors
 487  */
 488 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 489                           pmd_t *pmdp, pmd_t entry, int dirty)
 490 {
 491         int changed;
 492 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 493         WARN_ON(!pmd_trans_huge(*pmdp));
 494         assert_spin_locked(&vma->vm_mm->page_table_lock);
 495 #endif
 496         changed = !pmd_same(*(pmdp), entry);
 497         if (changed) {
 498                 __ptep_set_access_flags(pmdp_ptep(pmdp), pmd_pte(entry));
 499                 /*
 500                  * Since we are not supporting SW TLB systems, we don't
 501                  * have any thing similar to flush_tlb_page_nohash()
 502                  */
 503         }
 504         return changed;
 505 }
 506
 507 unsigned long pmd_hugepage_update(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 508                                   pmd_t *pmdp, unsigned long clr,
 509                                   unsigned long set)
 510 {
 511
 512         unsigned long old, tmp;
 513
 514 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 515         WARN_ON(!pmd_trans_huge(*pmdp));
 516         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
 517 #endif
 518
 519 #ifdef PTE_ATOMIC_UPDATES
 520         __asm__ __volatile__(
 521         "1:     ldarx   %0,0,%3\n\
 522                 andi.   %1,%0,%6\n\
 523                 bne-    1b \n\
 524                 andc    %1,%0,%4 \n\
 525                 or      %1,%1,%7\n\
 526                 stdcx.  %1,0,%3 \n\
 527                 bne-    1b"
 528         : "=&r" (old), "=&r" (tmp), "=m" (*pmdp)
 529         : "r" (pmdp), "r" (clr), "m" (*pmdp), "i" (_PAGE_BUSY), "r" (set)
 530         : "cc" );
 531 #else
 532         old = pmd_val(*pmdp);
 533         *pmdp = __pmd((old & ~clr) | set);
 534 #endif
 535         trace_hugepage_update(addr, old, clr, set);
 536         if (old & _PAGE_HASHPTE)
 537                 hpte_do_hugepage_flush(mm, addr, pmdp, old);
 538         return old;
 539 }
 540
 541 pmd_t pmdp_clear_flush(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 542                        pmd_t *pmdp)
 543 {
 544         pmd_t pmd;
 545
 546         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
 547         if (pmd_trans_huge(*pmdp)) {
 548                 pmd = pmdp_get_and_clear(vma->vm_mm, address, pmdp);
 549         } else {
 550                 /*
 551                  * khugepaged calls this for normal pmd
 552                  */
 553                 pmd = *pmdp;
 554                 pmd_clear(pmdp);
 555                 /*
 556                  * Wait for all pending hash_page to finish. This is needed
 557                  * in case of subpage collapse. When we collapse normal pages
 558                  * to hugepage, we first clear the pmd, then invalidate all
 559                  * the PTE entries. The assumption here is that any low level
 560                  * page fault will see a none pmd and take the slow path that
 561                  * will wait on mmap_sem. But we could very well be in a
 562                  * hash_page with local ptep pointer value. Such a hash page
 563                  * can result in adding new HPTE entries for normal subpages.
 564                  * That means we could be modifying the page content as we
 565                  * copy them to a huge page. So wait for parallel hash_page
 566                  * to finish before invalidating HPTE entries. We can do this
 567                  * by sending an IPI to all the cpus and executing a dummy
 568                  * function there.
 569                  */
 570                 kick_all_cpus_sync();
 571                 /*
 572                  * Now invalidate the hpte entries in the range
 573                  * covered by pmd. This make sure we take a
 574                  * fault and will find the pmd as none, which will
 575                  * result in a major fault which takes mmap_sem and
 576                  * hence wait for collapse to complete. Without this
 577                  * the __collapse_huge_page_copy can result in copying
 578                  * the old content.
 579                  */
 580                 flush_tlb_pmd_range(vma->vm_mm, &pmd, address);
 581         }
 582         return pmd;
 583 }
 584
 585 int pmdp_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
 586                               unsigned long address, pmd_t *pmdp)
 587 {
 588         return __pmdp_test_and_clear_young(vma->vm_mm, address, pmdp);
 589 }
 590
 591 /*
 592  * We currently remove entries from the hashtable regardless of whether
 593  * the entry was young or dirty. The generic routines only flush if the
 594  * entry was young or dirty which is not good enough.
 595  *
 596  * We should be more intelligent about this but for the moment we override
 597  * these functions and force a tlb flush unconditionally
 598  */
 599 int pmdp_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
 600                                   unsigned long address, pmd_t *pmdp)
 601 {
 602         return __pmdp_test_and_clear_young(vma->vm_mm, address, pmdp);
 603 }
 604
 605 /*
 606  * We mark the pmd splitting and invalidate all the hpte
 607  * entries for this hugepage.
 608  */
 609 void pmdp_splitting_flush(struct vm_area_struct *vma,
 610                           unsigned long address, pmd_t *pmdp)
 611 {
 612         unsigned long old, tmp;
 613
 614         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
 615
 616 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 617         WARN_ON(!pmd_trans_huge(*pmdp));
 618         assert_spin_locked(&vma->vm_mm->page_table_lock);
 619 #endif
 620
 621 #ifdef PTE_ATOMIC_UPDATES
 622
 623         __asm__ __volatile__(
 624         "1:     ldarx   %0,0,%3\n\
 625                 andi.   %1,%0,%6\n\
 626                 bne-    1b \n\
 627                 ori     %1,%0,%4 \n\
 628                 stdcx.  %1,0,%3 \n\
 629                 bne-    1b"
 630         : "=&r" (old), "=&r" (tmp), "=m" (*pmdp)
 631         : "r" (pmdp), "i" (_PAGE_SPLITTING), "m" (*pmdp), "i" (_PAGE_BUSY)
 632         : "cc" );
 633 #else
 634         old = pmd_val(*pmdp);
 635         *pmdp = __pmd(old | _PAGE_SPLITTING);
 636 #endif
 637         /*
 638          * If we didn't had the splitting flag set, go and flush the
 639          * HPTE entries.
 640          */
 641         trace_hugepage_splitting(address, old);
 642         if (!(old & _PAGE_SPLITTING)) {
 643                 /* We need to flush the hpte */
 644                 if (old & _PAGE_HASHPTE)
 645                         hpte_do_hugepage_flush(vma->vm_mm, address, pmdp, old);
 646         }
 647         /*
 648          * This ensures that generic code that rely on IRQ disabling
 649          * to prevent a parallel THP split work as expected.
 650          */
 651         kick_all_cpus_sync();
 652 }
 653
 654 /*
 655  * We want to put the pgtable in pmd and use pgtable for tracking
 656  * the base page size hptes
 657  */
 658 void pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
 659                                 pgtable_t pgtable)
 660 {
 661         pgtable_t *pgtable_slot;
 662         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
 663         /*
 664          * we store the pgtable in the second half of PMD
 665          */
 666         pgtable_slot = (pgtable_t *)pmdp + PTRS_PER_PMD;
 667         *pgtable_slot = pgtable;
 668         /*
 669          * expose the deposited pgtable to other cpus.
 670          * before we set the hugepage PTE at pmd level
 671          * hash fault code looks at the deposted pgtable
 672          * to store hash index values.
 673          */
 674         smp_wmb();
 675 }
 676
 677 pgtable_t pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
 678 {
 679         pgtable_t pgtable;
 680         pgtable_t *pgtable_slot;
 681
 682         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
 683         pgtable_slot = (pgtable_t *)pmdp + PTRS_PER_PMD;
 684         pgtable = *pgtable_slot;
 685         /*
 686          * Once we withdraw, mark the entry NULL.
 687          */
 688         *pgtable_slot = NULL;
 689         /*
 690          * We store HPTE information in the deposited PTE fragment.
 691          * zero out the content on withdraw.
 692          */
 693         memset(pgtable, 0, PTE_FRAG_SIZE);
 694         return pgtable;
 695 }
 696
 697 /*
 698  * set a new huge pmd. We should not be called for updating
 699  * an existing pmd entry. That should go via pmd_hugepage_update.
 700  */
 701 void set_pmd_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 702                 pmd_t *pmdp, pmd_t pmd)
 703 {
 704 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 705         WARN_ON(pmd_val(*pmdp) & _PAGE_PRESENT);
 706         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
 707         WARN_ON(!pmd_trans_huge(pmd));
 708 #endif
 709         trace_hugepage_set_pmd(addr, pmd);
 710         return set_pte_at(mm, addr, pmdp_ptep(pmdp), pmd_pte(pmd));
 711 }
 712
 713 void pmdp_invalidate(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 714                      pmd_t *pmdp)
 715 {
 716         pmd_hugepage_update(vma->vm_mm, address, pmdp, _PAGE_PRESENT, 0);
 717 }
 718
 719 /*
 720  * A linux hugepage PMD was changed and the corresponding hash table entries
 721  * neesd to be flushed.
 722  */
 723 void hpte_do_hugepage_flush(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 724                             pmd_t *pmdp, unsigned long old_pmd)
 725 {
 726         int ssize, i;
 727         unsigned long s_addr;
 728         int max_hpte_count;
 729         unsigned int psize, valid;
 730         unsigned char *hpte_slot_array;
 731         unsigned long hidx, vpn, vsid, hash, shift, slot;
 732
 733         /*
 734          * Flush all the hptes mapping this hugepage
 735          */
 736         s_addr = addr & HPAGE_PMD_MASK;
 737         hpte_slot_array = get_hpte_slot_array(pmdp);
 738         /*
 739          * IF we try to do a HUGE PTE update after a withdraw is done.
 740          * we will find the below NULL. This happens when we do
 741          * split_huge_page_pmd
 742          */
 743         if (!hpte_slot_array)
 744                 return;
 745
 746         /* get the base page size,vsid and segment size */
 747 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 748         psize = get_slice_psize(mm, s_addr);
 749         BUG_ON(psize == MMU_PAGE_16M);
 750 #endif
 751         if (old_pmd & _PAGE_COMBO)
 752                 psize = MMU_PAGE_4K;
 753         else
 754                 psize = MMU_PAGE_64K;
 755
 756         if (!is_kernel_addr(s_addr)) {
 757                 ssize = user_segment_size(s_addr);
 758                 vsid = get_vsid(mm->context.id, s_addr, ssize);
 759                 WARN_ON(vsid == 0);
 760         } else {
 761                 vsid = get_kernel_vsid(s_addr, mmu_kernel_ssize);
 762                 ssize = mmu_kernel_ssize;
 763         }
 764
 765         if (ppc_md.hugepage_invalidate)
 766                 return ppc_md.hugepage_invalidate(vsid, s_addr,
 767                                                   hpte_slot_array,
 768                                                   psize, ssize);
 769         /*
 770          * No bluk hpte removal support, invalidate each entry
 771          */
 772         shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
 773         max_hpte_count = HPAGE_PMD_SIZE >> shift;
 774         for (i = 0; i < max_hpte_count; i++) {
 775                 /*
 776                  * 8 bits per each hpte entries
 777                  * 000| [ secondary group (one bit) | hidx (3 bits) | valid bit]
 778                  */
 779                 valid = hpte_valid(hpte_slot_array, i);
 780                 if (!valid)
 781                         continue;
 782                 hidx =  hpte_hash_index(hpte_slot_array, i);
 783
 784                 /* get the vpn */
 785                 addr = s_addr + (i * (1ul << shift));
 786                 vpn = hpt_vpn(addr, vsid, ssize);
 787                 hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
 788                 if (hidx & _PTEIDX_SECONDARY)
 789                         hash = ~hash;
 790
 791                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 792                 slot += hidx & _PTEIDX_GROUP_IX;
 793                 ppc_md.hpte_invalidate(slot, vpn, psize,
 794                                        MMU_PAGE_16M, ssize, 0);
 795         }
 796 }
 797
 798 static pmd_t pmd_set_protbits(pmd_t pmd, pgprot_t pgprot)
 799 {
 800         pmd_val(pmd) |= pgprot_val(pgprot);
 801         return pmd;
 802 }
 803
 804 pmd_t pfn_pmd(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
 805 {
 806         pmd_t pmd;
 807         /*
 808          * For a valid pte, we would have _PAGE_PRESENT or _PAGE_FILE always
 809          * set. We use this to check THP page at pmd level.
 810          * leaf pte for huge page, bottom two bits != 00
 811          */
 812         pmd_val(pmd) = pfn << PTE_RPN_SHIFT;
 813         pmd_val(pmd) |= _PAGE_THP_HUGE;
 814         pmd = pmd_set_protbits(pmd, pgprot);
 815         return pmd;
 816 }
 817
 818 pmd_t mk_pmd(struct page *page, pgprot_t pgprot)
 819 {
 820         return pfn_pmd(page_to_pfn(page), pgprot);
 821 }
 822
 823 pmd_t pmd_modify(pmd_t pmd, pgprot_t newprot)
 824 {
 825
 826         pmd_val(pmd) &= _HPAGE_CHG_MASK;
 827         pmd = pmd_set_protbits(pmd, newprot);
 828         return pmd;
 829 }
 830
 831 /*
 832  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 833  * fault has been handled by updating a HUGE PMD entry in the linux page tables.
 834  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 835  * the updated linux HUGE PMD entry.
 836  */
 837 void update_mmu_cache_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 838                           pmd_t *pmd)
 839 {
 840         return;
 841 }
 842
 843 pmd_t pmdp_get_and_clear(struct mm_struct *mm,
 844                          unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
 845 {
 846         pmd_t old_pmd;
 847         pgtable_t pgtable;
 848         unsigned long old;
 849         pgtable_t *pgtable_slot;
 850
 851         old = pmd_hugepage_update(mm, addr, pmdp, ~0UL, 0);
 852         old_pmd = __pmd(old);
 853         /*
 854          * We have pmd == none and we are holding page_table_lock.
 855          * So we can safely go and clear the pgtable hash
 856          * index info.
 857          */
 858         pgtable_slot = (pgtable_t *)pmdp + PTRS_PER_PMD;
 859         pgtable = *pgtable_slot;
 860         /*
 861          * Let's zero out old valid and hash index details
 862          * hash fault look at them.
 863          */
 864         memset(pgtable, 0, PTE_FRAG_SIZE);
 865         return old_pmd;
 866 }
 867
 868 int has_transparent_hugepage(void)
 869 {
 870         if (!mmu_has_feature(MMU_FTR_16M_PAGE))
 871                 return 0;
 872         /*
 873          * We support THP only if PMD_SIZE is 16MB.
 874          */
 875         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift != PMD_SHIFT)
 876                 return 0;
 877         /*
 878          * We need to make sure that we support 16MB hugepage in a segement
 879          * with base page size 64K or 4K. We only enable THP with a PAGE_SIZE
 880          * of 64K.
 881          */
 882         /*
 883          * If we have 64K HPTE, we will be using that by default
 884          */
 885         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift &&
 886             (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].penc[MMU_PAGE_16M] == -1))
 887                 return 0;
 888         /*
 889          * Ok we only have 4K HPTE
 890          */
 891         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4K].penc[MMU_PAGE_16M] == -1)
 892                 return 0;
 893
 894         return 1;
 895 }
 896 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */