cgroup: superblock can't be released with active dentries
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / arch / tile / mm / pgtable.c
1 /*
2  * Copyright 2010 Tilera Corporation. All Rights Reserved.
3  *
4  *   This program is free software; you can redistribute it and/or
5  *   modify it under the terms of the GNU General Public License
6  *   as published by the Free Software Foundation, version 2.
7  *
8  *   This program is distributed in the hope that it will be useful, but
9  *   WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  *   MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, GOOD TITLE or
11  *   NON INFRINGEMENT.  See the GNU General Public License for
12  *   more details.
13  */
14
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/kernel.h>
17 #include <linux/errno.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/highmem.h>
21 #include <linux/slab.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/spinlock.h>
24 #include <linux/cpumask.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/io.h>
27 #include <linux/vmalloc.h>
28 #include <linux/smp.h>
29
30 #include <asm/pgtable.h>
31 #include <asm/pgalloc.h>
32 #include <asm/fixmap.h>
33 #include <asm/tlb.h>
34 #include <asm/tlbflush.h>
35 #include <asm/homecache.h>
36
37 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
38
39 /*
40  * The normal show_free_areas() is too verbose on Tile, with dozens
41  * of processors and often four NUMA zones each with high and lowmem.
42  */
43 void show_mem(unsigned int filter)
44 {
45         struct zone *zone;
46
47         pr_err("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu"
48                " free:%lu\n slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu"
49                " pagecache:%lu swap:%lu\n",
50                (global_page_state(NR_ACTIVE_ANON) +
51                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE)),
52                (global_page_state(NR_INACTIVE_ANON) +
53                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE)),
54                global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
55                global_page_state(NR_WRITEBACK),
56                global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
57                global_page_state(NR_FREE_PAGES),
58                (global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
59                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
60                global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
61                global_page_state(NR_PAGETABLE),
62                global_page_state(NR_BOUNCE),
63                global_page_state(NR_FILE_PAGES),
64                nr_swap_pages);
65
66         for_each_zone(zone) {
67                 unsigned long flags, order, total = 0, largest_order = -1;
68
69                 if (!populated_zone(zone))
70                         continue;
71
72                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
73                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
74                         int nr = zone->free_area[order].nr_free;
75                         total += nr << order;
76                         if (nr)
77                                 largest_order = order;
78                 }
79                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
80                 pr_err("Node %d %7s: %lukB (largest %luKb)\n",
81                        zone_to_nid(zone), zone->name,
82                        K(total), largest_order ? K(1UL) << largest_order : 0);
83         }
84 }
85
86 /*
87  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
88  * and protection flags for that frame.
89  */
90 static void set_pte_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags)
91 {
92         pgd_t *pgd;
93         pud_t *pud;
94         pmd_t *pmd;
95         pte_t *pte;
96
97         pgd = swapper_pg_dir + pgd_index(vaddr);
98         if (pgd_none(*pgd)) {
99                 BUG();
100                 return;
101         }
102         pud = pud_offset(pgd, vaddr);
103         if (pud_none(*pud)) {
104                 BUG();
105                 return;
106         }
107         pmd = pmd_offset(pud, vaddr);
108         if (pmd_none(*pmd)) {
109                 BUG();
110                 return;
111         }
112         pte = pte_offset_kernel(pmd, vaddr);
113         /* <pfn,flags> stored as-is, to permit clearing entries */
114         set_pte(pte, pfn_pte(pfn, flags));
115
116         /*
117          * It's enough to flush this one mapping.
118          * This appears conservative since it is only called
119          * from __set_fixmap.
120          */
121         local_flush_tlb_page(NULL, vaddr, PAGE_SIZE);
122 }
123
124 void __set_fixmap(enum fixed_addresses idx, unsigned long phys, pgprot_t flags)
125 {
126         unsigned long address = __fix_to_virt(idx);
127
128         if (idx >= __end_of_fixed_addresses) {
129                 BUG();
130                 return;
131         }
132         set_pte_pfn(address, phys >> PAGE_SHIFT, flags);
133 }
134
135 #if defined(CONFIG_HIGHPTE)
136 pte_t *_pte_offset_map(pmd_t *dir, unsigned long address)
137 {
138         pte_t *pte = kmap_atomic(pmd_page(*dir)) +
139                 (pmd_ptfn(*dir) << HV_LOG2_PAGE_TABLE_ALIGN) & ~PAGE_MASK;
140         return &pte[pte_index(address)];
141 }
142 #endif
143
144 /**
145  * shatter_huge_page() - ensure a given address is mapped by a small page.
146  *
147  * This function converts a huge PTE mapping kernel LOWMEM into a bunch
148  * of small PTEs with the same caching.  No cache flush required, but we
149  * must do a global TLB flush.
150  *
151  * Any caller that wishes to modify a kernel mapping that might
152  * have been made with a huge page should call this function,
153  * since doing so properly avoids race conditions with installing the
154  * newly-shattered page and then flushing all the TLB entries.
155  *
156  * @addr: Address at which to shatter any existing huge page.
157  */
158 void shatter_huge_page(unsigned long addr)
159 {
160         pgd_t *pgd;
161         pud_t *pud;
162         pmd_t *pmd;
163         unsigned long flags = 0;  /* happy compiler */
164 #ifdef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
165         struct list_head *pos;
166 #endif
167
168         /* Get a pointer to the pmd entry that we need to change. */
169         addr &= HPAGE_MASK;
170         BUG_ON(pgd_addr_invalid(addr));
171         BUG_ON(addr < PAGE_OFFSET);  /* only for kernel LOWMEM */
172         pgd = swapper_pg_dir + pgd_index(addr);
173         pud = pud_offset(pgd, addr);
174         BUG_ON(!pud_present(*pud));
175         pmd = pmd_offset(pud, addr);
176         BUG_ON(!pmd_present(*pmd));
177         if (!pmd_huge_page(*pmd))
178                 return;
179
180         spin_lock_irqsave(&init_mm.page_table_lock, flags);
181         if (!pmd_huge_page(*pmd)) {
182                 /* Lost the race to convert the huge page. */
183                 spin_unlock_irqrestore(&init_mm.page_table_lock, flags);
184                 return;
185         }
186
187         /* Shatter the huge page into the preallocated L2 page table. */
188         pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd,
189                             get_prealloc_pte(pte_pfn(*(pte_t *)pmd)));
190
191 #ifdef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
192         /* Walk every pgd on the system and update the pmd there. */
193         spin_lock(&pgd_lock);
194         list_for_each(pos, &pgd_list) {
195                 pmd_t *copy_pmd;
196                 pgd = list_to_pgd(pos) + pgd_index(addr);
197                 pud = pud_offset(pgd, addr);
198                 copy_pmd = pmd_offset(pud, addr);
199                 __set_pmd(copy_pmd, *pmd);
200         }
201         spin_unlock(&pgd_lock);
202 #endif
203
204         /* Tell every cpu to notice the change. */
205         flush_remote(0, 0, NULL, addr, HPAGE_SIZE, HPAGE_SIZE,
206                      cpu_possible_mask, NULL, 0);
207
208         /* Hold the lock until the TLB flush is finished to avoid races. */
209         spin_unlock_irqrestore(&init_mm.page_table_lock, flags);
210 }
211
212 /*
213  * List of all pgd's needed so it can invalidate entries in both cached
214  * and uncached pgd's. This is essentially codepath-based locking
215  * against pageattr.c; it is the unique case in which a valid change
216  * of kernel pagetables can't be lazily synchronized by vmalloc faults.
217  * vmalloc faults work because attached pagetables are never freed.
218  *
219  * The lock is always taken with interrupts disabled, unlike on x86
220  * and other platforms, because we need to take the lock in
221  * shatter_huge_page(), which may be called from an interrupt context.
222  * We are not at risk from the tlbflush IPI deadlock that was seen on
223  * x86, since we use the flush_remote() API to have the hypervisor do
224  * the TLB flushes regardless of irq disabling.
225  */
226 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
227 LIST_HEAD(pgd_list);
228
229 static inline void pgd_list_add(pgd_t *pgd)
230 {
231         list_add(pgd_to_list(pgd), &pgd_list);
232 }
233
234 static inline void pgd_list_del(pgd_t *pgd)
235 {
236         list_del(pgd_to_list(pgd));
237 }
238
239 #define KERNEL_PGD_INDEX_START pgd_index(PAGE_OFFSET)
240 #define KERNEL_PGD_PTRS (PTRS_PER_PGD - KERNEL_PGD_INDEX_START)
241
242 static void pgd_ctor(pgd_t *pgd)
243 {
244         unsigned long flags;
245
246         memset(pgd, 0, KERNEL_PGD_INDEX_START*sizeof(pgd_t));
247         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
248
249 #ifndef __tilegx__
250         /*
251          * Check that the user interrupt vector has no L2.
252          * It never should for the swapper, and new page tables
253          * should always start with an empty user interrupt vector.
254          */
255         BUG_ON(((u64 *)swapper_pg_dir)[pgd_index(MEM_USER_INTRPT)] != 0);
256 #endif
257
258         memcpy(pgd + KERNEL_PGD_INDEX_START,
259                swapper_pg_dir + KERNEL_PGD_INDEX_START,
260                KERNEL_PGD_PTRS * sizeof(pgd_t));
261
262         pgd_list_add(pgd);
263         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
264 }
265
266 static void pgd_dtor(pgd_t *pgd)
267 {
268         unsigned long flags; /* can be called from interrupt context */
269
270         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
271         pgd_list_del(pgd);
272         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
273 }
274
275 pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
276 {
277         pgd_t *pgd = kmem_cache_alloc(pgd_cache, GFP_KERNEL);
278         if (pgd)
279                 pgd_ctor(pgd);
280         return pgd;
281 }
282
283 void pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
284 {
285         pgd_dtor(pgd);
286         kmem_cache_free(pgd_cache, pgd);
287 }
288
289
290 #define L2_USER_PGTABLE_PAGES (1 << L2_USER_PGTABLE_ORDER)
291
292 struct page *pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
293 {
294         gfp_t flags = GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO;
295         struct page *p;
296 #if L2_USER_PGTABLE_ORDER > 0
297         int i;
298 #endif
299
300 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
301         flags |= __GFP_HIGHMEM;
302 #endif
303
304         p = alloc_pages(flags, L2_USER_PGTABLE_ORDER);
305         if (p == NULL)
306                 return NULL;
307
308 #if L2_USER_PGTABLE_ORDER > 0
309         /*
310          * Make every page have a page_count() of one, not just the first.
311          * We don't use __GFP_COMP since it doesn't look like it works
312          * correctly with tlb_remove_page().
313          */
314         for (i = 1; i < L2_USER_PGTABLE_PAGES; ++i) {
315                 init_page_count(p+i);
316                 inc_zone_page_state(p+i, NR_PAGETABLE);
317         }
318 #endif
319
320         pgtable_page_ctor(p);
321         return p;
322 }
323
324 /*
325  * Free page immediately (used in __pte_alloc if we raced with another
326  * process).  We have to correct whatever pte_alloc_one() did before
327  * returning the pages to the allocator.
328  */
329 void pte_free(struct mm_struct *mm, struct page *p)
330 {
331         int i;
332
333         pgtable_page_dtor(p);
334         __free_page(p);
335
336         for (i = 1; i < L2_USER_PGTABLE_PAGES; ++i) {
337                 __free_page(p+i);
338                 dec_zone_page_state(p+i, NR_PAGETABLE);
339         }
340 }
341
342 void __pte_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, struct page *pte,
343                     unsigned long address)
344 {
345         int i;
346
347         pgtable_page_dtor(pte);
348         tlb_remove_page(tlb, pte);
349
350         for (i = 1; i < L2_USER_PGTABLE_PAGES; ++i) {
351                 tlb_remove_page(tlb, pte + i);
352                 dec_zone_page_state(pte + i, NR_PAGETABLE);
353         }
354 }
355
356 #ifndef __tilegx__
357
358 /*
359  * FIXME: needs to be atomic vs hypervisor writes.  For now we make the
360  * window of vulnerability a bit smaller by doing an unlocked 8-bit update.
361  */
362 int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
363                               unsigned long addr, pte_t *ptep)
364 {
365 #if HV_PTE_INDEX_ACCESSED < 8 || HV_PTE_INDEX_ACCESSED >= 16
366 # error Code assumes HV_PTE "accessed" bit in second byte
367 #endif
368         u8 *tmp = (u8 *)ptep;
369         u8 second_byte = tmp[1];
370         if (!(second_byte & (1 << (HV_PTE_INDEX_ACCESSED - 8))))
371                 return 0;
372         tmp[1] = second_byte & ~(1 << (HV_PTE_INDEX_ACCESSED - 8));
373         return 1;
374 }
375
376 /*
377  * This implementation is atomic vs hypervisor writes, since the hypervisor
378  * always writes the low word (where "accessed" and "dirty" are) and this
379  * routine only writes the high word.
380  */
381 void ptep_set_wrprotect(struct mm_struct *mm,
382                         unsigned long addr, pte_t *ptep)
383 {
384 #if HV_PTE_INDEX_WRITABLE < 32
385 # error Code assumes HV_PTE "writable" bit in high word
386 #endif
387         u32 *tmp = (u32 *)ptep;
388         tmp[1] = tmp[1] & ~(1 << (HV_PTE_INDEX_WRITABLE - 32));
389 }
390
391 #endif
392
393 pte_t *virt_to_pte(struct mm_struct* mm, unsigned long addr)
394 {
395         pgd_t *pgd;
396         pud_t *pud;
397         pmd_t *pmd;
398
399         if (pgd_addr_invalid(addr))
400                 return NULL;
401
402         pgd = mm ? pgd_offset(mm, addr) : swapper_pg_dir + pgd_index(addr);
403         pud = pud_offset(pgd, addr);
404         if (!pud_present(*pud))
405                 return NULL;
406         pmd = pmd_offset(pud, addr);
407         if (pmd_huge_page(*pmd))
408                 return (pte_t *)pmd;
409         if (!pmd_present(*pmd))
410                 return NULL;
411         return pte_offset_kernel(pmd, addr);
412 }
413
414 pgprot_t set_remote_cache_cpu(pgprot_t prot, int cpu)
415 {
416         unsigned int width = smp_width;
417         int x = cpu % width;
418         int y = cpu / width;
419         BUG_ON(y >= smp_height);
420         BUG_ON(hv_pte_get_mode(prot) != HV_PTE_MODE_CACHE_TILE_L3);
421         BUG_ON(cpu < 0 || cpu >= NR_CPUS);
422         BUG_ON(!cpu_is_valid_lotar(cpu));
423         return hv_pte_set_lotar(prot, HV_XY_TO_LOTAR(x, y));
424 }
425
426 int get_remote_cache_cpu(pgprot_t prot)
427 {
428         HV_LOTAR lotar = hv_pte_get_lotar(prot);
429         int x = HV_LOTAR_X(lotar);
430         int y = HV_LOTAR_Y(lotar);
431         BUG_ON(hv_pte_get_mode(prot) != HV_PTE_MODE_CACHE_TILE_L3);
432         return x + y * smp_width;
433 }
434
435 /*
436  * Convert a kernel VA to a PA and homing information.
437  */
438 int va_to_cpa_and_pte(void *va, unsigned long long *cpa, pte_t *pte)
439 {
440         struct page *page = virt_to_page(va);
441         pte_t null_pte = { 0 };
442
443         *cpa = __pa(va);
444
445         /* Note that this is not writing a page table, just returning a pte. */
446         *pte = pte_set_home(null_pte, page_home(page));
447
448         return 0; /* return non-zero if not hfh? */
449 }
450 EXPORT_SYMBOL(va_to_cpa_and_pte);
451
452 void __set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
453 {
454 #ifdef __tilegx__
455         *ptep = pte;
456 #else
457 # if HV_PTE_INDEX_PRESENT >= 32 || HV_PTE_INDEX_MIGRATING >= 32
458 #  error Must write the present and migrating bits last
459 # endif
460         if (pte_present(pte)) {
461                 ((u32 *)ptep)[1] = (u32)(pte_val(pte) >> 32);
462                 barrier();
463                 ((u32 *)ptep)[0] = (u32)(pte_val(pte));
464         } else {
465                 ((u32 *)ptep)[0] = (u32)(pte_val(pte));
466                 barrier();
467                 ((u32 *)ptep)[1] = (u32)(pte_val(pte) >> 32);
468         }
469 #endif /* __tilegx__ */
470 }
471
472 void set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
473 {
474         if (pte_present(pte) &&
475             (!CHIP_HAS_MMIO() || hv_pte_get_mode(pte) != HV_PTE_MODE_MMIO)) {
476                 /* The PTE actually references physical memory. */
477                 unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
478                 if (pfn_valid(pfn)) {
479                         /* Update the home of the PTE from the struct page. */
480                         pte = pte_set_home(pte, page_home(pfn_to_page(pfn)));
481                 } else if (hv_pte_get_mode(pte) == 0) {
482                         /* remap_pfn_range(), etc, must supply PTE mode. */
483                         panic("set_pte(): out-of-range PFN and mode 0\n");
484                 }
485         }
486
487         __set_pte(ptep, pte);
488 }
489
490 /* Can this mm load a PTE with cached_priority set? */
491 static inline int mm_is_priority_cached(struct mm_struct *mm)
492 {
493         return mm->context.priority_cached;
494 }
495
496 /*
497  * Add a priority mapping to an mm_context and
498  * notify the hypervisor if this is the first one.
499  */
500 void start_mm_caching(struct mm_struct *mm)
501 {
502         if (!mm_is_priority_cached(mm)) {
503                 mm->context.priority_cached = -1U;
504                 hv_set_caching(-1U);
505         }
506 }
507
508 /*
509  * Validate and return the priority_cached flag.  We know if it's zero
510  * that we don't need to scan, since we immediately set it non-zero
511  * when we first consider a MAP_CACHE_PRIORITY mapping.
512  *
513  * We only _try_ to acquire the mmap_sem semaphore; if we can't acquire it,
514  * since we're in an interrupt context (servicing switch_mm) we don't
515  * worry about it and don't unset the "priority_cached" field.
516  * Presumably we'll come back later and have more luck and clear
517  * the value then; for now we'll just keep the cache marked for priority.
518  */
519 static unsigned int update_priority_cached(struct mm_struct *mm)
520 {
521         if (mm->context.priority_cached && down_write_trylock(&mm->mmap_sem)) {
522                 struct vm_area_struct *vm;
523                 for (vm = mm->mmap; vm; vm = vm->vm_next) {
524                         if (hv_pte_get_cached_priority(vm->vm_page_prot))
525                                 break;
526                 }
527                 if (vm == NULL)
528                         mm->context.priority_cached = 0;
529                 up_write(&mm->mmap_sem);
530         }
531         return mm->context.priority_cached;
532 }
533
534 /* Set caching correctly for an mm that we are switching to. */
535 void check_mm_caching(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
536 {
537         if (!mm_is_priority_cached(next)) {
538                 /*
539                  * If the new mm doesn't use priority caching, just see if we
540                  * need the hv_set_caching(), or can assume it's already zero.
541                  */
542                 if (mm_is_priority_cached(prev))
543                         hv_set_caching(0);
544         } else {
545                 hv_set_caching(update_priority_cached(next));
546         }
547 }
548
549 #if CHIP_HAS_MMIO()
550
551 /* Map an arbitrary MMIO address, homed according to pgprot, into VA space. */
552 void __iomem *ioremap_prot(resource_size_t phys_addr, unsigned long size,
553                            pgprot_t home)
554 {
555         void *addr;
556         struct vm_struct *area;
557         unsigned long offset, last_addr;
558         pgprot_t pgprot;
559
560         /* Don't allow wraparound or zero size */
561         last_addr = phys_addr + size - 1;
562         if (!size || last_addr < phys_addr)
563                 return NULL;
564
565         /* Create a read/write, MMIO VA mapping homed at the requested shim. */
566         pgprot = PAGE_KERNEL;
567         pgprot = hv_pte_set_mode(pgprot, HV_PTE_MODE_MMIO);
568         pgprot = hv_pte_set_lotar(pgprot, hv_pte_get_lotar(home));
569
570         /*
571          * Mappings have to be page-aligned
572          */
573         offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
574         phys_addr &= PAGE_MASK;
575         size = PAGE_ALIGN(last_addr+1) - phys_addr;
576
577         /*
578          * Ok, go for it..
579          */
580         area = get_vm_area(size, VM_IOREMAP /* | other flags? */);
581         if (!area)
582                 return NULL;
583         area->phys_addr = phys_addr;
584         addr = area->addr;
585         if (ioremap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size,
586                                phys_addr, pgprot)) {
587                 remove_vm_area((void *)(PAGE_MASK & (unsigned long) addr));
588                 return NULL;
589         }
590         return (__force void __iomem *) (offset + (char *)addr);
591 }
592 EXPORT_SYMBOL(ioremap_prot);
593
594 /* Map a PCI MMIO bus address into VA space. */
595 void __iomem *ioremap(resource_size_t phys_addr, unsigned long size)
596 {
597         panic("ioremap for PCI MMIO is not supported");
598 }
599 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
600
601 /* Unmap an MMIO VA mapping. */
602 void iounmap(volatile void __iomem *addr_in)
603 {
604         volatile void __iomem *addr = (volatile void __iomem *)
605                 (PAGE_MASK & (unsigned long __force)addr_in);
606 #if 1
607         vunmap((void * __force)addr);
608 #else
609         /* x86 uses this complicated flow instead of vunmap().  Is
610          * there any particular reason we should do the same? */
611         struct vm_struct *p, *o;
612
613         /* Use the vm area unlocked, assuming the caller
614            ensures there isn't another iounmap for the same address
615            in parallel. Reuse of the virtual address is prevented by
616            leaving it in the global lists until we're done with it.
617            cpa takes care of the direct mappings. */
618         read_lock(&vmlist_lock);
619         for (p = vmlist; p; p = p->next) {
620                 if (p->addr == addr)
621                         break;
622         }
623         read_unlock(&vmlist_lock);
624
625         if (!p) {
626                 pr_err("iounmap: bad address %p\n", addr);
627                 dump_stack();
628                 return;
629         }
630
631         /* Finally remove it */
632         o = remove_vm_area((void *)addr);
633         BUG_ON(p != o || o == NULL);
634         kfree(p);
635 #endif
636 }
637 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
638
639 #endif /* CHIP_HAS_MMIO() */