arch/powerpc/mm/dump_linuxpagetables.c

   1 /*
   2  * Copyright 2016, Rashmica Gupta, IBM Corp.
   3  *
   4  * This traverses the kernel pagetables and dumps the
   5  * information about the used sections of memory to
   6  * /sys/kernel/debug/kernel_pagetables.
   7  *
   8  * Derived from the arm64 implementation:
   9  * Copyright (c) 2014, The Linux Foundation, Laura Abbott.
  10  * (C) Copyright 2008 Intel Corporation, Arjan van de Ven.
  11  *
  12  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  14  * as published by the Free Software Foundation; version 2
  15  * of the License.
  16  */
  17 #include <linux/debugfs.h>
  18 #include <linux/fs.h>
  19 #include <linux/hugetlb.h>
  20 #include <linux/io.h>
  21 #include <linux/mm.h>
  22 #include <linux/highmem.h>
  23 #include <linux/sched.h>
  24 #include <linux/seq_file.h>
  25 #include <asm/fixmap.h>
  26 #include <asm/pgtable.h>
  27 #include <linux/const.h>
  28 #include <asm/page.h>
  29 #include <asm/pgalloc.h>
  30
  31 #include "dump_linuxpagetables.h"
  32
  33 #ifdef CONFIG_PPC32
  34 #define KERN_VIRT_START 0
  35 #endif
  36
  37 /*
  38  * To visualise what is happening,
  39  *
  40  *  - PTRS_PER_P** = how many entries there are in the corresponding P**
  41  *  - P**_SHIFT = how many bits of the address we use to index into the
  42  * corresponding P**
  43  *  - P**_SIZE is how much memory we can access through the table - not the
  44  * size of the table itself.
  45  * P**={PGD, PUD, PMD, PTE}
  46  *
  47  *
  48  * Each entry of the PGD points to a PUD. Each entry of a PUD points to a
  49  * PMD. Each entry of a PMD points to a PTE. And every PTE entry points to
  50  * a page.
  51  *
  52  * In the case where there are only 3 levels, the PUD is folded into the
  53  * PGD: every PUD has only one entry which points to the PMD.
  54  *
  55  * The page dumper groups page table entries of the same type into a single
  56  * description. It uses pg_state to track the range information while
  57  * iterating over the PTE entries. When the continuity is broken it then
  58  * dumps out a description of the range - ie PTEs that are virtually contiguous
  59  * with the same PTE flags are chunked together. This is to make it clear how
  60  * different areas of the kernel virtual memory are used.
  61  *
  62  */
  63 struct pg_state {
  64         struct seq_file *seq;
  65         const struct addr_marker *marker;
  66         unsigned long start_address;
  67         unsigned long start_pa;
  68         unsigned long last_pa;
  69         unsigned int level;
  70         u64 current_flags;
  71 };
  72
  73 struct addr_marker {
  74         unsigned long start_address;
  75         const char *name;
  76 };
  77
  78 static struct addr_marker address_markers[] = {
  79         { 0,    "Start of kernel VM" },
  80         { 0,    "vmalloc() Area" },
  81         { 0,    "vmalloc() End" },
  82 #ifdef CONFIG_PPC64
  83         { 0,    "isa I/O start" },
  84         { 0,    "isa I/O end" },
  85         { 0,    "phb I/O start" },
  86         { 0,    "phb I/O end" },
  87         { 0,    "I/O remap start" },
  88         { 0,    "I/O remap end" },
  89         { 0,    "vmemmap start" },
  90 #else
  91         { 0,    "Early I/O remap start" },
  92         { 0,    "Early I/O remap end" },
  93 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
  94         { 0,    "Consistent mem start" },
  95         { 0,    "Consistent mem end" },
  96 #endif
  97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  98         { 0,    "Highmem PTEs start" },
  99         { 0,    "Highmem PTEs end" },
 100 #endif
 101         { 0,    "Fixmap start" },
 102         { 0,    "Fixmap end" },
 103 #endif
 104         { -1,   NULL },
 105 };
 106
 107 static void dump_flag_info(struct pg_state *st, const struct flag_info
 108                 *flag, u64 pte, int num)
 109 {
 110         unsigned int i;
 111
 112         for (i = 0; i < num; i++, flag++) {
 113                 const char *s = NULL;
 114                 u64 val;
 115
 116                 /* flag not defined so don't check it */
 117                 if (flag->mask == 0)
 118                         continue;
 119                 /* Some 'flags' are actually values */
 120                 if (flag->is_val) {
 121                         val = pte & flag->val;
 122                         if (flag->shift)
 123                                 val = val >> flag->shift;
 124                         seq_printf(st->seq, "  %s:%llx", flag->set, val);
 125                 } else {
 126                         if ((pte & flag->mask) == flag->val)
 127                                 s = flag->set;
 128                         else
 129                                 s = flag->clear;
 130                         if (s)
 131                                 seq_printf(st->seq, "  %s", s);
 132                 }
 133                 st->current_flags &= ~flag->mask;
 134         }
 135         if (st->current_flags != 0)
 136                 seq_printf(st->seq, "  unknown flags:%llx", st->current_flags);
 137 }
 138
 139 static void dump_addr(struct pg_state *st, unsigned long addr)
 140 {
 141         static const char units[] = "KMGTPE";
 142         const char *unit = units;
 143         unsigned long delta;
 144
 145 #ifdef CONFIG_PPC64
 146         seq_printf(st->seq, "0x%016lx-0x%016lx ", st->start_address, addr-1);
 147         seq_printf(st->seq, "0x%016lx ", st->start_pa);
 148 #else
 149         seq_printf(st->seq, "0x%08lx-0x%08lx ", st->start_address, addr - 1);
 150         seq_printf(st->seq, "0x%08lx ", st->start_pa);
 151 #endif
 152
 153         delta = (addr - st->start_address) >> 10;
 154         /* Work out what appropriate unit to use */
 155         while (!(delta & 1023) && unit[1]) {
 156                 delta >>= 10;
 157                 unit++;
 158         }
 159         seq_printf(st->seq, "%9lu%c", delta, *unit);
 160
 161 }
 162
 163 static void note_page(struct pg_state *st, unsigned long addr,
 164                unsigned int level, u64 val)
 165 {
 166         u64 flag = val & pg_level[level].mask;
 167         u64 pa = val & PTE_RPN_MASK;
 168
 169         /* At first no level is set */
 170         if (!st->level) {
 171                 st->level = level;
 172                 st->current_flags = flag;
 173                 st->start_address = addr;
 174                 st->start_pa = pa;
 175                 st->last_pa = pa;
 176                 seq_printf(st->seq, "---[ %s ]---\n", st->marker->name);
 177         /*
 178          * Dump the section of virtual memory when:
 179          *   - the PTE flags from one entry to the next differs.
 180          *   - we change levels in the tree.
 181          *   - the address is in a different section of memory and is thus
 182          *   used for a different purpose, regardless of the flags.
 183          *   - the pa of this page is not adjacent to the last inspected page
 184          */
 185         } else if (flag != st->current_flags || level != st->level ||
 186                    addr >= st->marker[1].start_address ||
 187                    pa != st->last_pa + PAGE_SIZE) {
 188
 189                 /* Check the PTE flags */
 190                 if (st->current_flags) {
 191                         dump_addr(st, addr);
 192
 193                         /* Dump all the flags */
 194                         if (pg_level[st->level].flag)
 195                                 dump_flag_info(st, pg_level[st->level].flag,
 196                                           st->current_flags,
 197                                           pg_level[st->level].num);
 198
 199                         seq_putc(st->seq, '\n');
 200                 }
 201
 202                 /*
 203                  * Address indicates we have passed the end of the
 204                  * current section of virtual memory
 205                  */
 206                 while (addr >= st->marker[1].start_address) {
 207                         st->marker++;
 208                         seq_printf(st->seq, "---[ %s ]---\n", st->marker->name);
 209                 }
 210                 st->start_address = addr;
 211                 st->start_pa = pa;
 212                 st->last_pa = pa;
 213                 st->current_flags = flag;
 214                 st->level = level;
 215         } else {
 216                 st->last_pa = pa;
 217         }
 218 }
 219
 220 static void walk_pte(struct pg_state *st, pmd_t *pmd, unsigned long start)
 221 {
 222         pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, 0);
 223         unsigned long addr;
 224         unsigned int i;
 225
 226         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pte++) {
 227                 addr = start + i * PAGE_SIZE;
 228                 note_page(st, addr, 4, pte_val(*pte));
 229
 230         }
 231 }
 232
 233 static void walk_pmd(struct pg_state *st, pud_t *pud, unsigned long start)
 234 {
 235         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, 0);
 236         unsigned long addr;
 237         unsigned int i;
 238
 239         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++, pmd++) {
 240                 addr = start + i * PMD_SIZE;
 241                 if (!pmd_none(*pmd) && !pmd_huge(*pmd))
 242                         /* pmd exists */
 243                         walk_pte(st, pmd, addr);
 244                 else
 245                         note_page(st, addr, 3, pmd_val(*pmd));
 246         }
 247 }
 248
 249 static void walk_pud(struct pg_state *st, pgd_t *pgd, unsigned long start)
 250 {
 251         pud_t *pud = pud_offset(pgd, 0);
 252         unsigned long addr;
 253         unsigned int i;
 254
 255         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++, pud++) {
 256                 addr = start + i * PUD_SIZE;
 257                 if (!pud_none(*pud) && !pud_huge(*pud))
 258                         /* pud exists */
 259                         walk_pmd(st, pud, addr);
 260                 else
 261                         note_page(st, addr, 2, pud_val(*pud));
 262         }
 263 }
 264
 265 static void walk_pagetables(struct pg_state *st)
 266 {
 267         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(0UL);
 268         unsigned int i;
 269         unsigned long addr;
 270
 271         addr = st->start_address;
 272
 273         /*
 274          * Traverse the linux pagetable structure and dump pages that are in
 275          * the hash pagetable.
 276          */
 277         for (i = 0; i < PTRS_PER_PGD; i++, pgd++, addr += PGDIR_SIZE) {
 278                 if (!pgd_none(*pgd) && !pgd_huge(*pgd))
 279                         /* pgd exists */
 280                         walk_pud(st, pgd, addr);
 281                 else
 282                         note_page(st, addr, 1, pgd_val(*pgd));
 283         }
 284 }
 285
 286 static void populate_markers(void)
 287 {
 288         int i = 0;
 289
 290         address_markers[i++].start_address = PAGE_OFFSET;
 291         address_markers[i++].start_address = VMALLOC_START;
 292         address_markers[i++].start_address = VMALLOC_END;
 293 #ifdef CONFIG_PPC64
 294         address_markers[i++].start_address = ISA_IO_BASE;
 295         address_markers[i++].start_address = ISA_IO_END;
 296         address_markers[i++].start_address = PHB_IO_BASE;
 297         address_markers[i++].start_address = PHB_IO_END;
 298         address_markers[i++].start_address = IOREMAP_BASE;
 299         address_markers[i++].start_address = IOREMAP_END;
 300 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 301         address_markers[i++].start_address =  H_VMEMMAP_BASE;
 302 #else
 303         address_markers[i++].start_address =  VMEMMAP_BASE;
 304 #endif
 305 #else /* !CONFIG_PPC64 */
 306         address_markers[i++].start_address = ioremap_bot;
 307         address_markers[i++].start_address = IOREMAP_TOP;
 308 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 309         address_markers[i++].start_address = IOREMAP_TOP;
 310         address_markers[i++].start_address = IOREMAP_TOP +
 311                                              CONFIG_CONSISTENT_SIZE;
 312 #endif
 313 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 314         address_markers[i++].start_address = PKMAP_BASE;
 315         address_markers[i++].start_address = PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP);
 316 #endif
 317         address_markers[i++].start_address = FIXADDR_START;
 318         address_markers[i++].start_address = FIXADDR_TOP;
 319 #endif /* CONFIG_PPC64 */
 320 }
 321
 322 static int ptdump_show(struct seq_file *m, void *v)
 323 {
 324         struct pg_state st = {
 325                 .seq = m,
 326                 .marker = address_markers,
 327         };
 328
 329         if (radix_enabled())
 330                 st.start_address = PAGE_OFFSET;
 331         else
 332                 st.start_address = KERN_VIRT_START;
 333
 334         /* Traverse kernel page tables */
 335         walk_pagetables(&st);
 336         note_page(&st, 0, 0, 0);
 337         return 0;
 338 }
 339
 340
 341 static int ptdump_open(struct inode *inode, struct file *file)
 342 {
 343         return single_open(file, ptdump_show, NULL);
 344 }
 345
 346 static const struct file_operations ptdump_fops = {
 347         .open           = ptdump_open,
 348         .read           = seq_read,
 349         .llseek         = seq_lseek,
 350         .release        = single_release,
 351 };
 352
 353 static void build_pgtable_complete_mask(void)
 354 {
 355         unsigned int i, j;
 356
 357         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pg_level); i++)
 358                 if (pg_level[i].flag)
 359                         for (j = 0; j < pg_level[i].num; j++)
 360                                 pg_level[i].mask |= pg_level[i].flag[j].mask;
 361 }
 362
 363 static int ptdump_init(void)
 364 {
 365         struct dentry *debugfs_file;
 366
 367         populate_markers();
 368         build_pgtable_complete_mask();
 369         debugfs_file = debugfs_create_file("kernel_page_tables", 0400, NULL,
 370                         NULL, &ptdump_fops);
 371         return debugfs_file ? 0 : -ENOMEM;
 372 }
 373 device_initcall(ptdump_init);