GNU Linux-libre 4.9-gnu1
[releases.git] / arch / powerpc / mm / hash_utils_64.c
1 /*
2  * PowerPC64 port by Mike Corrigan and Dave Engebretsen
3  *   {mikejc|engebret}@us.ibm.com
4  *
5  *    Copyright (c) 2000 Mike Corrigan <mikejc@us.ibm.com>
6  *
7  * SMP scalability work:
8  *    Copyright (C) 2001 Anton Blanchard <anton@au.ibm.com>, IBM
9  * 
10  *    Module name: htab.c
11  *
12  *    Description:
13  *      PowerPC Hashed Page Table functions
14  *
15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
17  * as published by the Free Software Foundation; either version
18  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
19  */
20
21 #undef DEBUG
22 #undef DEBUG_LOW
23
24 #include <linux/spinlock.h>
25 #include <linux/errno.h>
26 #include <linux/sched.h>
27 #include <linux/proc_fs.h>
28 #include <linux/stat.h>
29 #include <linux/sysctl.h>
30 #include <linux/export.h>
31 #include <linux/ctype.h>
32 #include <linux/cache.h>
33 #include <linux/init.h>
34 #include <linux/signal.h>
35 #include <linux/memblock.h>
36 #include <linux/context_tracking.h>
37 #include <linux/libfdt.h>
38
39 #include <asm/processor.h>
40 #include <asm/pgtable.h>
41 #include <asm/mmu.h>
42 #include <asm/mmu_context.h>
43 #include <asm/page.h>
44 #include <asm/types.h>
45 #include <asm/uaccess.h>
46 #include <asm/machdep.h>
47 #include <asm/prom.h>
48 #include <asm/tlbflush.h>
49 #include <asm/io.h>
50 #include <asm/eeh.h>
51 #include <asm/tlb.h>
52 #include <asm/cacheflush.h>
53 #include <asm/cputable.h>
54 #include <asm/sections.h>
55 #include <asm/copro.h>
56 #include <asm/udbg.h>
57 #include <asm/code-patching.h>
58 #include <asm/fadump.h>
59 #include <asm/firmware.h>
60 #include <asm/tm.h>
61 #include <asm/trace.h>
62 #include <asm/ps3.h>
63
64 #ifdef DEBUG
65 #define DBG(fmt...) udbg_printf(fmt)
66 #else
67 #define DBG(fmt...)
68 #endif
69
70 #ifdef DEBUG_LOW
71 #define DBG_LOW(fmt...) udbg_printf(fmt)
72 #else
73 #define DBG_LOW(fmt...)
74 #endif
75
76 #define KB (1024)
77 #define MB (1024*KB)
78 #define GB (1024L*MB)
79
80 /*
81  * Note:  pte   --> Linux PTE
82  *        HPTE  --> PowerPC Hashed Page Table Entry
83  *
84  * Execution context:
85  *   htab_initialize is called with the MMU off (of course), but
86  *   the kernel has been copied down to zero so it can directly
87  *   reference global data.  At this point it is very difficult
88  *   to print debug info.
89  *
90  */
91
92 static unsigned long _SDR1;
93 struct mmu_psize_def mmu_psize_defs[MMU_PAGE_COUNT];
94 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_psize_defs);
95
96 u8 hpte_page_sizes[1 << LP_BITS];
97 EXPORT_SYMBOL_GPL(hpte_page_sizes);
98
99 struct hash_pte *htab_address;
100 unsigned long htab_size_bytes;
101 unsigned long htab_hash_mask;
102 EXPORT_SYMBOL_GPL(htab_hash_mask);
103 int mmu_linear_psize = MMU_PAGE_4K;
104 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_linear_psize);
105 int mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_4K;
106 int mmu_vmalloc_psize = MMU_PAGE_4K;
107 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
108 int mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_4K;
109 #endif
110 int mmu_io_psize = MMU_PAGE_4K;
111 int mmu_kernel_ssize = MMU_SEGSIZE_256M;
112 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_kernel_ssize);
113 int mmu_highuser_ssize = MMU_SEGSIZE_256M;
114 u16 mmu_slb_size = 64;
115 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_slb_size);
116 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
117 int mmu_ci_restrictions;
118 #endif
119 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
120 static u8 *linear_map_hash_slots;
121 static unsigned long linear_map_hash_count;
122 static DEFINE_SPINLOCK(linear_map_hash_lock);
123 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
124 struct mmu_hash_ops mmu_hash_ops;
125 EXPORT_SYMBOL(mmu_hash_ops);
126
127 /* There are definitions of page sizes arrays to be used when none
128  * is provided by the firmware.
129  */
130
131 /* Pre-POWER4 CPUs (4k pages only)
132  */
133 static struct mmu_psize_def mmu_psize_defaults_old[] = {
134         [MMU_PAGE_4K] = {
135                 .shift  = 12,
136                 .sllp   = 0,
137                 .penc   = {[MMU_PAGE_4K] = 0, [1 ... MMU_PAGE_COUNT - 1] = -1},
138                 .avpnm  = 0,
139                 .tlbiel = 0,
140         },
141 };
142
143 /* POWER4, GPUL, POWER5
144  *
145  * Support for 16Mb large pages
146  */
147 static struct mmu_psize_def mmu_psize_defaults_gp[] = {
148         [MMU_PAGE_4K] = {
149                 .shift  = 12,
150                 .sllp   = 0,
151                 .penc   = {[MMU_PAGE_4K] = 0, [1 ... MMU_PAGE_COUNT - 1] = -1},
152                 .avpnm  = 0,
153                 .tlbiel = 1,
154         },
155         [MMU_PAGE_16M] = {
156                 .shift  = 24,
157                 .sllp   = SLB_VSID_L,
158                 .penc   = {[0 ... MMU_PAGE_16M - 1] = -1, [MMU_PAGE_16M] = 0,
159                             [MMU_PAGE_16M + 1 ... MMU_PAGE_COUNT - 1] = -1 },
160                 .avpnm  = 0x1UL,
161                 .tlbiel = 0,
162         },
163 };
164
165 /*
166  * 'R' and 'C' update notes:
167  *  - Under pHyp or KVM, the updatepp path will not set C, thus it *will*
168  *     create writeable HPTEs without C set, because the hcall H_PROTECT
169  *     that we use in that case will not update C
170  *  - The above is however not a problem, because we also don't do that
171  *     fancy "no flush" variant of eviction and we use H_REMOVE which will
172  *     do the right thing and thus we don't have the race I described earlier
173  *
174  *    - Under bare metal,  we do have the race, so we need R and C set
175  *    - We make sure R is always set and never lost
176  *    - C is _PAGE_DIRTY, and *should* always be set for a writeable mapping
177  */
178 unsigned long htab_convert_pte_flags(unsigned long pteflags)
179 {
180         unsigned long rflags = 0;
181
182         /* _PAGE_EXEC -> NOEXEC */
183         if ((pteflags & _PAGE_EXEC) == 0)
184                 rflags |= HPTE_R_N;
185         /*
186          * PPP bits:
187          * Linux uses slb key 0 for kernel and 1 for user.
188          * kernel RW areas are mapped with PPP=0b000
189          * User area is mapped with PPP=0b010 for read/write
190          * or PPP=0b011 for read-only (including writeable but clean pages).
191          */
192         if (pteflags & _PAGE_PRIVILEGED) {
193                 /*
194                  * Kernel read only mapped with ppp bits 0b110
195                  */
196                 if (!(pteflags & _PAGE_WRITE)) {
197                         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_KERNEL_RO))
198                                 rflags |= (HPTE_R_PP0 | 0x2);
199                         else
200                                 rflags |= 0x3;
201                 }
202         } else {
203                 if (pteflags & _PAGE_RWX)
204                         rflags |= 0x2;
205                 if (!((pteflags & _PAGE_WRITE) && (pteflags & _PAGE_DIRTY)))
206                         rflags |= 0x1;
207         }
208         /*
209          * We can't allow hardware to update hpte bits. Hence always
210          * set 'R' bit and set 'C' if it is a write fault
211          */
212         rflags |=  HPTE_R_R;
213
214         if (pteflags & _PAGE_DIRTY)
215                 rflags |= HPTE_R_C;
216         /*
217          * Add in WIG bits
218          */
219
220         if ((pteflags & _PAGE_CACHE_CTL) == _PAGE_TOLERANT)
221                 rflags |= HPTE_R_I;
222         else if ((pteflags & _PAGE_CACHE_CTL) == _PAGE_NON_IDEMPOTENT)
223                 rflags |= (HPTE_R_I | HPTE_R_G);
224         else if ((pteflags & _PAGE_CACHE_CTL) == _PAGE_SAO)
225                 rflags |= (HPTE_R_W | HPTE_R_I | HPTE_R_M);
226         else
227                 /*
228                  * Add memory coherence if cache inhibited is not set
229                  */
230                 rflags |= HPTE_R_M;
231
232         return rflags;
233 }
234
235 int htab_bolt_mapping(unsigned long vstart, unsigned long vend,
236                       unsigned long pstart, unsigned long prot,
237                       int psize, int ssize)
238 {
239         unsigned long vaddr, paddr;
240         unsigned int step, shift;
241         int ret = 0;
242
243         shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
244         step = 1 << shift;
245
246         prot = htab_convert_pte_flags(prot);
247
248         DBG("htab_bolt_mapping(%lx..%lx -> %lx (%lx,%d,%d)\n",
249             vstart, vend, pstart, prot, psize, ssize);
250
251         for (vaddr = vstart, paddr = pstart; vaddr < vend;
252              vaddr += step, paddr += step) {
253                 unsigned long hash, hpteg;
254                 unsigned long vsid = get_kernel_vsid(vaddr, ssize);
255                 unsigned long vpn  = hpt_vpn(vaddr, vsid, ssize);
256                 unsigned long tprot = prot;
257
258                 /*
259                  * If we hit a bad address return error.
260                  */
261                 if (!vsid)
262                         return -1;
263                 /* Make kernel text executable */
264                 if (overlaps_kernel_text(vaddr, vaddr + step))
265                         tprot &= ~HPTE_R_N;
266
267                 /* Make kvm guest trampolines executable */
268                 if (overlaps_kvm_tmp(vaddr, vaddr + step))
269                         tprot &= ~HPTE_R_N;
270
271                 /*
272                  * If relocatable, check if it overlaps interrupt vectors that
273                  * are copied down to real 0. For relocatable kernel
274                  * (e.g. kdump case) we copy interrupt vectors down to real
275                  * address 0. Mark that region as executable. This is
276                  * because on p8 system with relocation on exception feature
277                  * enabled, exceptions are raised with MMU (IR=DR=1) ON. Hence
278                  * in order to execute the interrupt handlers in virtual
279                  * mode the vector region need to be marked as executable.
280                  */
281                 if ((PHYSICAL_START > MEMORY_START) &&
282                         overlaps_interrupt_vector_text(vaddr, vaddr + step))
283                                 tprot &= ~HPTE_R_N;
284
285                 hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
286                 hpteg = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP);
287
288                 BUG_ON(!mmu_hash_ops.hpte_insert);
289                 ret = mmu_hash_ops.hpte_insert(hpteg, vpn, paddr, tprot,
290                                                HPTE_V_BOLTED, psize, psize,
291                                                ssize);
292
293                 if (ret < 0)
294                         break;
295
296 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
297                 if (debug_pagealloc_enabled() &&
298                         (paddr >> PAGE_SHIFT) < linear_map_hash_count)
299                         linear_map_hash_slots[paddr >> PAGE_SHIFT] = ret | 0x80;
300 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
301         }
302         return ret < 0 ? ret : 0;
303 }
304
305 int htab_remove_mapping(unsigned long vstart, unsigned long vend,
306                       int psize, int ssize)
307 {
308         unsigned long vaddr;
309         unsigned int step, shift;
310         int rc;
311         int ret = 0;
312
313         shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
314         step = 1 << shift;
315
316         if (!mmu_hash_ops.hpte_removebolted)
317                 return -ENODEV;
318
319         for (vaddr = vstart; vaddr < vend; vaddr += step) {
320                 rc = mmu_hash_ops.hpte_removebolted(vaddr, psize, ssize);
321                 if (rc == -ENOENT) {
322                         ret = -ENOENT;
323                         continue;
324                 }
325                 if (rc < 0)
326                         return rc;
327         }
328
329         return ret;
330 }
331
332 static bool disable_1tb_segments = false;
333
334 static int __init parse_disable_1tb_segments(char *p)
335 {
336         disable_1tb_segments = true;
337         return 0;
338 }
339 early_param("disable_1tb_segments", parse_disable_1tb_segments);
340
341 static int __init htab_dt_scan_seg_sizes(unsigned long node,
342                                          const char *uname, int depth,
343                                          void *data)
344 {
345         const char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
346         const __be32 *prop;
347         int size = 0;
348
349         /* We are scanning "cpu" nodes only */
350         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
351                 return 0;
352
353         prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,processor-segment-sizes", &size);
354         if (prop == NULL)
355                 return 0;
356         for (; size >= 4; size -= 4, ++prop) {
357                 if (be32_to_cpu(prop[0]) == 40) {
358                         DBG("1T segment support detected\n");
359
360                         if (disable_1tb_segments) {
361                                 DBG("1T segments disabled by command line\n");
362                                 break;
363                         }
364
365                         cur_cpu_spec->mmu_features |= MMU_FTR_1T_SEGMENT;
366                         return 1;
367                 }
368         }
369         cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_NO_SLBIE_B;
370         return 0;
371 }
372
373 static int __init get_idx_from_shift(unsigned int shift)
374 {
375         int idx = -1;
376
377         switch (shift) {
378         case 0xc:
379                 idx = MMU_PAGE_4K;
380                 break;
381         case 0x10:
382                 idx = MMU_PAGE_64K;
383                 break;
384         case 0x14:
385                 idx = MMU_PAGE_1M;
386                 break;
387         case 0x18:
388                 idx = MMU_PAGE_16M;
389                 break;
390         case 0x22:
391                 idx = MMU_PAGE_16G;
392                 break;
393         }
394         return idx;
395 }
396
397 static int __init htab_dt_scan_page_sizes(unsigned long node,
398                                           const char *uname, int depth,
399                                           void *data)
400 {
401         const char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
402         const __be32 *prop;
403         int size = 0;
404
405         /* We are scanning "cpu" nodes only */
406         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
407                 return 0;
408
409         prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,segment-page-sizes", &size);
410         if (!prop)
411                 return 0;
412
413         pr_info("Page sizes from device-tree:\n");
414         size /= 4;
415         cur_cpu_spec->mmu_features &= ~(MMU_FTR_16M_PAGE);
416         while(size > 0) {
417                 unsigned int base_shift = be32_to_cpu(prop[0]);
418                 unsigned int slbenc = be32_to_cpu(prop[1]);
419                 unsigned int lpnum = be32_to_cpu(prop[2]);
420                 struct mmu_psize_def *def;
421                 int idx, base_idx;
422
423                 size -= 3; prop += 3;
424                 base_idx = get_idx_from_shift(base_shift);
425                 if (base_idx < 0) {
426                         /* skip the pte encoding also */
427                         prop += lpnum * 2; size -= lpnum * 2;
428                         continue;
429                 }
430                 def = &mmu_psize_defs[base_idx];
431                 if (base_idx == MMU_PAGE_16M)
432                         cur_cpu_spec->mmu_features |= MMU_FTR_16M_PAGE;
433
434                 def->shift = base_shift;
435                 if (base_shift <= 23)
436                         def->avpnm = 0;
437                 else
438                         def->avpnm = (1 << (base_shift - 23)) - 1;
439                 def->sllp = slbenc;
440                 /*
441                  * We don't know for sure what's up with tlbiel, so
442                  * for now we only set it for 4K and 64K pages
443                  */
444                 if (base_idx == MMU_PAGE_4K || base_idx == MMU_PAGE_64K)
445                         def->tlbiel = 1;
446                 else
447                         def->tlbiel = 0;
448
449                 while (size > 0 && lpnum) {
450                         unsigned int shift = be32_to_cpu(prop[0]);
451                         int penc  = be32_to_cpu(prop[1]);
452
453                         prop += 2; size -= 2;
454                         lpnum--;
455
456                         idx = get_idx_from_shift(shift);
457                         if (idx < 0)
458                                 continue;
459
460                         if (penc == -1)
461                                 pr_err("Invalid penc for base_shift=%d "
462                                        "shift=%d\n", base_shift, shift);
463
464                         def->penc[idx] = penc;
465                         pr_info("base_shift=%d: shift=%d, sllp=0x%04lx,"
466                                 " avpnm=0x%08lx, tlbiel=%d, penc=%d\n",
467                                 base_shift, shift, def->sllp,
468                                 def->avpnm, def->tlbiel, def->penc[idx]);
469                 }
470         }
471
472         return 1;
473 }
474
475 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
476 /* Scan for 16G memory blocks that have been set aside for huge pages
477  * and reserve those blocks for 16G huge pages.
478  */
479 static int __init htab_dt_scan_hugepage_blocks(unsigned long node,
480                                         const char *uname, int depth,
481                                         void *data) {
482         const char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
483         const __be64 *addr_prop;
484         const __be32 *page_count_prop;
485         unsigned int expected_pages;
486         long unsigned int phys_addr;
487         long unsigned int block_size;
488
489         /* We are scanning "memory" nodes only */
490         if (type == NULL || strcmp(type, "memory") != 0)
491                 return 0;
492
493         /* This property is the log base 2 of the number of virtual pages that
494          * will represent this memory block. */
495         page_count_prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,expected#pages", NULL);
496         if (page_count_prop == NULL)
497                 return 0;
498         expected_pages = (1 << be32_to_cpu(page_count_prop[0]));
499         addr_prop = of_get_flat_dt_prop(node, "reg", NULL);
500         if (addr_prop == NULL)
501                 return 0;
502         phys_addr = be64_to_cpu(addr_prop[0]);
503         block_size = be64_to_cpu(addr_prop[1]);
504         if (block_size != (16 * GB))
505                 return 0;
506         printk(KERN_INFO "Huge page(16GB) memory: "
507                         "addr = 0x%lX size = 0x%lX pages = %d\n",
508                         phys_addr, block_size, expected_pages);
509         if (phys_addr + (16 * GB) <= memblock_end_of_DRAM()) {
510                 memblock_reserve(phys_addr, block_size * expected_pages);
511                 add_gpage(phys_addr, block_size, expected_pages);
512         }
513         return 0;
514 }
515 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
516
517 static void mmu_psize_set_default_penc(void)
518 {
519         int bpsize, apsize;
520         for (bpsize = 0; bpsize < MMU_PAGE_COUNT; bpsize++)
521                 for (apsize = 0; apsize < MMU_PAGE_COUNT; apsize++)
522                         mmu_psize_defs[bpsize].penc[apsize] = -1;
523 }
524
525 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
526
527 static bool might_have_hea(void)
528 {
529         /*
530          * The HEA ethernet adapter requires awareness of the
531          * GX bus. Without that awareness we can easily assume
532          * we will never see an HEA ethernet device.
533          */
534 #ifdef CONFIG_IBMEBUS
535         return !cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_207S) &&
536                 firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR);
537 #else
538         return false;
539 #endif
540 }
541
542 #endif /* #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES */
543
544 static void __init htab_scan_page_sizes(void)
545 {
546         int rc;
547
548         /* se the invalid penc to -1 */
549         mmu_psize_set_default_penc();
550
551         /* Default to 4K pages only */
552         memcpy(mmu_psize_defs, mmu_psize_defaults_old,
553                sizeof(mmu_psize_defaults_old));
554
555         /*
556          * Try to find the available page sizes in the device-tree
557          */
558         rc = of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_page_sizes, NULL);
559         if (rc == 0 && early_mmu_has_feature(MMU_FTR_16M_PAGE)) {
560                 /*
561                  * Nothing in the device-tree, but the CPU supports 16M pages,
562                  * so let's fallback on a known size list for 16M capable CPUs.
563                  */
564                 memcpy(mmu_psize_defs, mmu_psize_defaults_gp,
565                        sizeof(mmu_psize_defaults_gp));
566         }
567
568 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
569         /* Reserve 16G huge page memory sections for huge pages */
570         of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_hugepage_blocks, NULL);
571 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
572 }
573
574 /*
575  * Fill in the hpte_page_sizes[] array.
576  * We go through the mmu_psize_defs[] array looking for all the
577  * supported base/actual page size combinations.  Each combination
578  * has a unique pagesize encoding (penc) value in the low bits of
579  * the LP field of the HPTE.  For actual page sizes less than 1MB,
580  * some of the upper LP bits are used for RPN bits, meaning that
581  * we need to fill in several entries in hpte_page_sizes[].
582  *
583  * In diagrammatic form, with r = RPN bits and z = page size bits:
584  *        PTE LP     actual page size
585  *    rrrr rrrz         >=8KB
586  *    rrrr rrzz         >=16KB
587  *    rrrr rzzz         >=32KB
588  *    rrrr zzzz         >=64KB
589  *    ...
590  *
591  * The zzzz bits are implementation-specific but are chosen so that
592  * no encoding for a larger page size uses the same value in its
593  * low-order N bits as the encoding for the 2^(12+N) byte page size
594  * (if it exists).
595  */
596 static void init_hpte_page_sizes(void)
597 {
598         long int ap, bp;
599         long int shift, penc;
600
601         for (bp = 0; bp < MMU_PAGE_COUNT; ++bp) {
602                 if (!mmu_psize_defs[bp].shift)
603                         continue;       /* not a supported page size */
604                 for (ap = bp; ap < MMU_PAGE_COUNT; ++ap) {
605                         penc = mmu_psize_defs[bp].penc[ap];
606                         if (penc == -1)
607                                 continue;
608                         shift = mmu_psize_defs[ap].shift - LP_SHIFT;
609                         if (shift <= 0)
610                                 continue;       /* should never happen */
611                         /*
612                          * For page sizes less than 1MB, this loop
613                          * replicates the entry for all possible values
614                          * of the rrrr bits.
615                          */
616                         while (penc < (1 << LP_BITS)) {
617                                 hpte_page_sizes[penc] = (ap << 4) | bp;
618                                 penc += 1 << shift;
619                         }
620                 }
621         }
622 }
623
624 static void __init htab_init_page_sizes(void)
625 {
626         init_hpte_page_sizes();
627
628         if (!debug_pagealloc_enabled()) {
629                 /*
630                  * Pick a size for the linear mapping. Currently, we only
631                  * support 16M, 1M and 4K which is the default
632                  */
633                 if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift)
634                         mmu_linear_psize = MMU_PAGE_16M;
635                 else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift)
636                         mmu_linear_psize = MMU_PAGE_1M;
637         }
638
639 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
640         /*
641          * Pick a size for the ordinary pages. Default is 4K, we support
642          * 64K for user mappings and vmalloc if supported by the processor.
643          * We only use 64k for ioremap if the processor
644          * (and firmware) support cache-inhibited large pages.
645          * If not, we use 4k and set mmu_ci_restrictions so that
646          * hash_page knows to switch processes that use cache-inhibited
647          * mappings to 4k pages.
648          */
649         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift) {
650                 mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_64K;
651                 mmu_vmalloc_psize = MMU_PAGE_64K;
652                 if (mmu_linear_psize == MMU_PAGE_4K)
653                         mmu_linear_psize = MMU_PAGE_64K;
654                 if (mmu_has_feature(MMU_FTR_CI_LARGE_PAGE)) {
655                         /*
656                          * When running on pSeries using 64k pages for ioremap
657                          * would stop us accessing the HEA ethernet. So if we
658                          * have the chance of ever seeing one, stay at 4k.
659                          */
660                         if (!might_have_hea())
661                                 mmu_io_psize = MMU_PAGE_64K;
662                 } else
663                         mmu_ci_restrictions = 1;
664         }
665 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
666
667 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
668         /* We try to use 16M pages for vmemmap if that is supported
669          * and we have at least 1G of RAM at boot
670          */
671         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift &&
672             memblock_phys_mem_size() >= 0x40000000)
673                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_16M;
674         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift)
675                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_64K;
676         else
677                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_4K;
678 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
679
680         printk(KERN_DEBUG "Page orders: linear mapping = %d, "
681                "virtual = %d, io = %d"
682 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
683                ", vmemmap = %d"
684 #endif
685                "\n",
686                mmu_psize_defs[mmu_linear_psize].shift,
687                mmu_psize_defs[mmu_virtual_psize].shift,
688                mmu_psize_defs[mmu_io_psize].shift
689 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
690                ,mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift
691 #endif
692                );
693 }
694
695 static int __init htab_dt_scan_pftsize(unsigned long node,
696                                        const char *uname, int depth,
697                                        void *data)
698 {
699         const char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
700         const __be32 *prop;
701
702         /* We are scanning "cpu" nodes only */
703         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
704                 return 0;
705
706         prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,pft-size", NULL);
707         if (prop != NULL) {
708                 /* pft_size[0] is the NUMA CEC cookie */
709                 ppc64_pft_size = be32_to_cpu(prop[1]);
710                 return 1;
711         }
712         return 0;
713 }
714
715 unsigned htab_shift_for_mem_size(unsigned long mem_size)
716 {
717         unsigned memshift = __ilog2(mem_size);
718         unsigned pshift = mmu_psize_defs[mmu_virtual_psize].shift;
719         unsigned pteg_shift;
720
721         /* round mem_size up to next power of 2 */
722         if ((1UL << memshift) < mem_size)
723                 memshift += 1;
724
725         /* aim for 2 pages / pteg */
726         pteg_shift = memshift - (pshift + 1);
727
728         /*
729          * 2^11 PTEGS of 128 bytes each, ie. 2^18 bytes is the minimum htab
730          * size permitted by the architecture.
731          */
732         return max(pteg_shift + 7, 18U);
733 }
734
735 static unsigned long __init htab_get_table_size(void)
736 {
737         /* If hash size isn't already provided by the platform, we try to
738          * retrieve it from the device-tree. If it's not there neither, we
739          * calculate it now based on the total RAM size
740          */
741         if (ppc64_pft_size == 0)
742                 of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_pftsize, NULL);
743         if (ppc64_pft_size)
744                 return 1UL << ppc64_pft_size;
745
746         return 1UL << htab_shift_for_mem_size(memblock_phys_mem_size());
747 }
748
749 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
750 int create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
751 {
752         int rc = htab_bolt_mapping(start, end, __pa(start),
753                                    pgprot_val(PAGE_KERNEL), mmu_linear_psize,
754                                    mmu_kernel_ssize);
755
756         if (rc < 0) {
757                 int rc2 = htab_remove_mapping(start, end, mmu_linear_psize,
758                                               mmu_kernel_ssize);
759                 BUG_ON(rc2 && (rc2 != -ENOENT));
760         }
761         return rc;
762 }
763
764 int remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
765 {
766         int rc = htab_remove_mapping(start, end, mmu_linear_psize,
767                                      mmu_kernel_ssize);
768         WARN_ON(rc < 0);
769         return rc;
770 }
771 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
772
773 static void update_hid_for_hash(void)
774 {
775         unsigned long hid0;
776         unsigned long rb = 3UL << PPC_BITLSHIFT(53); /* IS = 3 */
777
778         asm volatile("ptesync": : :"memory");
779         /* prs = 0, ric = 2, rs = 0, r = 1 is = 3 */
780         asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0, %4, %3, %2, %1)
781                      : : "r"(rb), "i"(0), "i"(0), "i"(2), "r"(0) : "memory");
782         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync; isync; slbia": : :"memory");
783         /*
784          * now switch the HID
785          */
786         hid0  = mfspr(SPRN_HID0);
787         hid0 &= ~HID0_POWER9_RADIX;
788         mtspr(SPRN_HID0, hid0);
789         asm volatile("isync": : :"memory");
790
791         /* Wait for it to happen */
792         while ((mfspr(SPRN_HID0) & HID0_POWER9_RADIX))
793                 cpu_relax();
794 }
795
796 static void __init hash_init_partition_table(phys_addr_t hash_table,
797                                              unsigned long htab_size)
798 {
799         unsigned long ps_field;
800         unsigned long patb_size = 1UL << PATB_SIZE_SHIFT;
801
802         /*
803          * slb llp encoding for the page size used in VPM real mode.
804          * We can ignore that for lpid 0
805          */
806         ps_field = 0;
807         htab_size =  __ilog2(htab_size) - 18;
808
809         BUILD_BUG_ON_MSG((PATB_SIZE_SHIFT > 24), "Partition table size too large.");
810         partition_tb = __va(memblock_alloc_base(patb_size, patb_size,
811                                                 MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE));
812
813         /* Initialize the Partition Table with no entries */
814         memset((void *)partition_tb, 0, patb_size);
815         partition_tb->patb0 = cpu_to_be64(ps_field | hash_table | htab_size);
816         /*
817          * FIXME!! This should be done via update_partition table
818          * For now UPRT is 0 for us.
819          */
820         partition_tb->patb1 = 0;
821         pr_info("Partition table %p\n", partition_tb);
822         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_POWER9_DD1))
823                 update_hid_for_hash();
824         /*
825          * update partition table control register,
826          * 64 K size.
827          */
828         mtspr(SPRN_PTCR, __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12));
829
830 }
831
832 static void __init htab_initialize(void)
833 {
834         unsigned long table;
835         unsigned long pteg_count;
836         unsigned long prot;
837         unsigned long base = 0, size = 0;
838         struct memblock_region *reg;
839
840         DBG(" -> htab_initialize()\n");
841
842         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_1T_SEGMENT)) {
843                 mmu_kernel_ssize = MMU_SEGSIZE_1T;
844                 mmu_highuser_ssize = MMU_SEGSIZE_1T;
845                 printk(KERN_INFO "Using 1TB segments\n");
846         }
847
848         /*
849          * Calculate the required size of the htab.  We want the number of
850          * PTEGs to equal one half the number of real pages.
851          */ 
852         htab_size_bytes = htab_get_table_size();
853         pteg_count = htab_size_bytes >> 7;
854
855         htab_hash_mask = pteg_count - 1;
856
857         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR) ||
858             firmware_has_feature(FW_FEATURE_PS3_LV1)) {
859                 /* Using a hypervisor which owns the htab */
860                 htab_address = NULL;
861                 _SDR1 = 0; 
862 #ifdef CONFIG_FA_DUMP
863                 /*
864                  * If firmware assisted dump is active firmware preserves
865                  * the contents of htab along with entire partition memory.
866                  * Clear the htab if firmware assisted dump is active so
867                  * that we dont end up using old mappings.
868                  */
869                 if (is_fadump_active() && mmu_hash_ops.hpte_clear_all)
870                         mmu_hash_ops.hpte_clear_all();
871 #endif
872         } else {
873                 unsigned long limit = MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE;
874
875 #ifdef CONFIG_PPC_CELL
876                 /*
877                  * Cell may require the hash table down low when using the
878                  * Axon IOMMU in order to fit the dynamic region over it, see
879                  * comments in cell/iommu.c
880                  */
881                 if (fdt_subnode_offset(initial_boot_params, 0, "axon") > 0) {
882                         limit = 0x80000000;
883                         pr_info("Hash table forced below 2G for Axon IOMMU\n");
884                 }
885 #endif /* CONFIG_PPC_CELL */
886
887                 table = memblock_alloc_base(htab_size_bytes, htab_size_bytes,
888                                             limit);
889
890                 DBG("Hash table allocated at %lx, size: %lx\n", table,
891                     htab_size_bytes);
892
893                 htab_address = __va(table);
894
895                 /* htab absolute addr + encoded htabsize */
896                 _SDR1 = table + __ilog2(htab_size_bytes) - 18;
897
898                 /* Initialize the HPT with no entries */
899                 memset((void *)table, 0, htab_size_bytes);
900
901                 if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
902                         /* Set SDR1 */
903                         mtspr(SPRN_SDR1, _SDR1);
904                 else
905                         hash_init_partition_table(table, htab_size_bytes);
906         }
907
908         prot = pgprot_val(PAGE_KERNEL);
909
910 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
911         if (debug_pagealloc_enabled()) {
912                 linear_map_hash_count = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
913                 linear_map_hash_slots = __va(memblock_alloc_base(
914                                 linear_map_hash_count, 1, ppc64_rma_size));
915                 memset(linear_map_hash_slots, 0, linear_map_hash_count);
916         }
917 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
918
919         /* On U3 based machines, we need to reserve the DART area and
920          * _NOT_ map it to avoid cache paradoxes as it's remapped non
921          * cacheable later on
922          */
923
924         /* create bolted the linear mapping in the hash table */
925         for_each_memblock(memory, reg) {
926                 base = (unsigned long)__va(reg->base);
927                 size = reg->size;
928
929                 DBG("creating mapping for region: %lx..%lx (prot: %lx)\n",
930                     base, size, prot);
931
932                 BUG_ON(htab_bolt_mapping(base, base + size, __pa(base),
933                                 prot, mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize));
934         }
935         memblock_set_current_limit(MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE);
936
937         /*
938          * If we have a memory_limit and we've allocated TCEs then we need to
939          * explicitly map the TCE area at the top of RAM. We also cope with the
940          * case that the TCEs start below memory_limit.
941          * tce_alloc_start/end are 16MB aligned so the mapping should work
942          * for either 4K or 16MB pages.
943          */
944         if (tce_alloc_start) {
945                 tce_alloc_start = (unsigned long)__va(tce_alloc_start);
946                 tce_alloc_end = (unsigned long)__va(tce_alloc_end);
947
948                 if (base + size >= tce_alloc_start)
949                         tce_alloc_start = base + size + 1;
950
951                 BUG_ON(htab_bolt_mapping(tce_alloc_start, tce_alloc_end,
952                                          __pa(tce_alloc_start), prot,
953                                          mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize));
954         }
955
956
957         DBG(" <- htab_initialize()\n");
958 }
959 #undef KB
960 #undef MB
961
962 void __init hash__early_init_devtree(void)
963 {
964         /* Initialize segment sizes */
965         of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_seg_sizes, NULL);
966
967         /* Initialize page sizes */
968         htab_scan_page_sizes();
969 }
970
971 void __init hash__early_init_mmu(void)
972 {
973         htab_init_page_sizes();
974
975         /*
976          * initialize page table size
977          */
978         __pte_frag_nr = H_PTE_FRAG_NR;
979         __pte_frag_size_shift = H_PTE_FRAG_SIZE_SHIFT;
980
981         __pte_index_size = H_PTE_INDEX_SIZE;
982         __pmd_index_size = H_PMD_INDEX_SIZE;
983         __pud_index_size = H_PUD_INDEX_SIZE;
984         __pgd_index_size = H_PGD_INDEX_SIZE;
985         __pmd_cache_index = H_PMD_CACHE_INDEX;
986         __pte_table_size = H_PTE_TABLE_SIZE;
987         __pmd_table_size = H_PMD_TABLE_SIZE;
988         __pud_table_size = H_PUD_TABLE_SIZE;
989         __pgd_table_size = H_PGD_TABLE_SIZE;
990         /*
991          * 4k use hugepd format, so for hash set then to
992          * zero
993          */
994         __pmd_val_bits = 0;
995         __pud_val_bits = 0;
996         __pgd_val_bits = 0;
997
998         __kernel_virt_start = H_KERN_VIRT_START;
999         __kernel_virt_size = H_KERN_VIRT_SIZE;
1000         __vmalloc_start = H_VMALLOC_START;
1001         __vmalloc_end = H_VMALLOC_END;
1002         vmemmap = (struct page *)H_VMEMMAP_BASE;
1003         ioremap_bot = IOREMAP_BASE;
1004
1005 #ifdef CONFIG_PCI
1006         pci_io_base = ISA_IO_BASE;
1007 #endif
1008
1009         /* Select appropriate backend */
1010         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_PS3_LV1))
1011                 ps3_early_mm_init();
1012         else if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR))
1013                 hpte_init_pseries();
1014         else if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC_NATIVE))
1015                 hpte_init_native();
1016
1017         if (!mmu_hash_ops.hpte_insert)
1018                 panic("hash__early_init_mmu: No MMU hash ops defined!\n");
1019
1020         /* Initialize the MMU Hash table and create the linear mapping
1021          * of memory. Has to be done before SLB initialization as this is
1022          * currently where the page size encoding is obtained.
1023          */
1024         htab_initialize();
1025
1026         pr_info("Initializing hash mmu with SLB\n");
1027         /* Initialize SLB management */
1028         slb_initialize();
1029 }
1030
1031 #ifdef CONFIG_SMP
1032 void hash__early_init_mmu_secondary(void)
1033 {
1034         /* Initialize hash table for that CPU */
1035         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
1036
1037                 if (cpu_has_feature(CPU_FTR_POWER9_DD1))
1038                         update_hid_for_hash();
1039
1040                 if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
1041                         mtspr(SPRN_SDR1, _SDR1);
1042                 else
1043                         mtspr(SPRN_PTCR,
1044                               __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12));
1045         }
1046         /* Initialize SLB */
1047         slb_initialize();
1048 }
1049 #endif /* CONFIG_SMP */
1050
1051 /*
1052  * Called by asm hashtable.S for doing lazy icache flush
1053  */
1054 unsigned int hash_page_do_lazy_icache(unsigned int pp, pte_t pte, int trap)
1055 {
1056         struct page *page;
1057
1058         if (!pfn_valid(pte_pfn(pte)))
1059                 return pp;
1060
1061         page = pte_page(pte);
1062
1063         /* page is dirty */
1064         if (!test_bit(PG_arch_1, &page->flags) && !PageReserved(page)) {
1065                 if (trap == 0x400) {
1066                         flush_dcache_icache_page(page);
1067                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
1068                 } else
1069                         pp |= HPTE_R_N;
1070         }
1071         return pp;
1072 }
1073
1074 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
1075 static unsigned int get_paca_psize(unsigned long addr)
1076 {
1077         u64 lpsizes;
1078         unsigned char *hpsizes;
1079         unsigned long index, mask_index;
1080
1081         if (addr < SLICE_LOW_TOP) {
1082                 lpsizes = get_paca()->mm_ctx_low_slices_psize;
1083                 index = GET_LOW_SLICE_INDEX(addr);
1084                 return (lpsizes >> (index * 4)) & 0xF;
1085         }
1086         hpsizes = get_paca()->mm_ctx_high_slices_psize;
1087         index = GET_HIGH_SLICE_INDEX(addr);
1088         mask_index = index & 0x1;
1089         return (hpsizes[index >> 1] >> (mask_index * 4)) & 0xF;
1090 }
1091
1092 #else
1093 unsigned int get_paca_psize(unsigned long addr)
1094 {
1095         return get_paca()->mm_ctx_user_psize;
1096 }
1097 #endif
1098
1099 /*
1100  * Demote a segment to using 4k pages.
1101  * For now this makes the whole process use 4k pages.
1102  */
1103 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1104 void demote_segment_4k(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
1105 {
1106         if (get_slice_psize(mm, addr) == MMU_PAGE_4K)
1107                 return;
1108         slice_set_range_psize(mm, addr, 1, MMU_PAGE_4K);
1109         copro_flush_all_slbs(mm);
1110         if ((get_paca_psize(addr) != MMU_PAGE_4K) && (current->mm == mm)) {
1111
1112                 copy_mm_to_paca(&mm->context);
1113                 slb_flush_and_rebolt();
1114         }
1115 }
1116 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1117
1118 #ifdef CONFIG_PPC_SUBPAGE_PROT
1119 /*
1120  * This looks up a 2-bit protection code for a 4k subpage of a 64k page.
1121  * Userspace sets the subpage permissions using the subpage_prot system call.
1122  *
1123  * Result is 0: full permissions, _PAGE_RW: read-only,
1124  * _PAGE_RWX: no access.
1125  */
1126 static int subpage_protection(struct mm_struct *mm, unsigned long ea)
1127 {
1128         struct subpage_prot_table *spt = &mm->context.spt;
1129         u32 spp = 0;
1130         u32 **sbpm, *sbpp;
1131
1132         if (ea >= spt->maxaddr)
1133                 return 0;
1134         if (ea < 0x100000000UL) {
1135                 /* addresses below 4GB use spt->low_prot */
1136                 sbpm = spt->low_prot;
1137         } else {
1138                 sbpm = spt->protptrs[ea >> SBP_L3_SHIFT];
1139                 if (!sbpm)
1140                         return 0;
1141         }
1142         sbpp = sbpm[(ea >> SBP_L2_SHIFT) & (SBP_L2_COUNT - 1)];
1143         if (!sbpp)
1144                 return 0;
1145         spp = sbpp[(ea >> PAGE_SHIFT) & (SBP_L1_COUNT - 1)];
1146
1147         /* extract 2-bit bitfield for this 4k subpage */
1148         spp >>= 30 - 2 * ((ea >> 12) & 0xf);
1149
1150         /*
1151          * 0 -> full premission
1152          * 1 -> Read only
1153          * 2 -> no access.
1154          * We return the flag that need to be cleared.
1155          */
1156         spp = ((spp & 2) ? _PAGE_RWX : 0) | ((spp & 1) ? _PAGE_WRITE : 0);
1157         return spp;
1158 }
1159
1160 #else /* CONFIG_PPC_SUBPAGE_PROT */
1161 static inline int subpage_protection(struct mm_struct *mm, unsigned long ea)
1162 {
1163         return 0;
1164 }
1165 #endif
1166
1167 void hash_failure_debug(unsigned long ea, unsigned long access,
1168                         unsigned long vsid, unsigned long trap,
1169                         int ssize, int psize, int lpsize, unsigned long pte)
1170 {
1171         if (!printk_ratelimit())
1172                 return;
1173         pr_info("mm: Hashing failure ! EA=0x%lx access=0x%lx current=%s\n",
1174                 ea, access, current->comm);
1175         pr_info("    trap=0x%lx vsid=0x%lx ssize=%d base psize=%d psize %d pte=0x%lx\n",
1176                 trap, vsid, ssize, psize, lpsize, pte);
1177 }
1178
1179 static void check_paca_psize(unsigned long ea, struct mm_struct *mm,
1180                              int psize, bool user_region)
1181 {
1182         if (user_region) {
1183                 if (psize != get_paca_psize(ea)) {
1184                         copy_mm_to_paca(&mm->context);
1185                         slb_flush_and_rebolt();
1186                 }
1187         } else if (get_paca()->vmalloc_sllp !=
1188                    mmu_psize_defs[mmu_vmalloc_psize].sllp) {
1189                 get_paca()->vmalloc_sllp =
1190                         mmu_psize_defs[mmu_vmalloc_psize].sllp;
1191                 slb_vmalloc_update();
1192         }
1193 }
1194
1195 /* Result code is:
1196  *  0 - handled
1197  *  1 - normal page fault
1198  * -1 - critical hash insertion error
1199  * -2 - access not permitted by subpage protection mechanism
1200  */
1201 int hash_page_mm(struct mm_struct *mm, unsigned long ea,
1202                  unsigned long access, unsigned long trap,
1203                  unsigned long flags)
1204 {
1205         bool is_thp;
1206         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
1207         pgd_t *pgdir;
1208         unsigned long vsid;
1209         pte_t *ptep;
1210         unsigned hugeshift;
1211         const struct cpumask *tmp;
1212         int rc, user_region = 0;
1213         int psize, ssize;
1214
1215         DBG_LOW("hash_page(ea=%016lx, access=%lx, trap=%lx\n",
1216                 ea, access, trap);
1217         trace_hash_fault(ea, access, trap);
1218
1219         /* Get region & vsid */
1220         switch (REGION_ID(ea)) {
1221         case USER_REGION_ID:
1222                 user_region = 1;
1223                 if (! mm) {
1224                         DBG_LOW(" user region with no mm !\n");
1225                         rc = 1;
1226                         goto bail;
1227                 }
1228                 psize = get_slice_psize(mm, ea);
1229                 ssize = user_segment_size(ea);
1230                 vsid = get_vsid(mm->context.id, ea, ssize);
1231                 break;
1232         case VMALLOC_REGION_ID:
1233                 vsid = get_kernel_vsid(ea, mmu_kernel_ssize);
1234                 if (ea < VMALLOC_END)
1235                         psize = mmu_vmalloc_psize;
1236                 else
1237                         psize = mmu_io_psize;
1238                 ssize = mmu_kernel_ssize;
1239                 break;
1240         default:
1241                 /* Not a valid range
1242                  * Send the problem up to do_page_fault 
1243                  */
1244                 rc = 1;
1245                 goto bail;
1246         }
1247         DBG_LOW(" mm=%p, mm->pgdir=%p, vsid=%016lx\n", mm, mm->pgd, vsid);
1248
1249         /* Bad address. */
1250         if (!vsid) {
1251                 DBG_LOW("Bad address!\n");
1252                 rc = 1;
1253                 goto bail;
1254         }
1255         /* Get pgdir */
1256         pgdir = mm->pgd;
1257         if (pgdir == NULL) {
1258                 rc = 1;
1259                 goto bail;
1260         }
1261
1262         /* Check CPU locality */
1263         tmp = cpumask_of(smp_processor_id());
1264         if (user_region && cpumask_equal(mm_cpumask(mm), tmp))
1265                 flags |= HPTE_LOCAL_UPDATE;
1266
1267 #ifndef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1268         /* If we use 4K pages and our psize is not 4K, then we might
1269          * be hitting a special driver mapping, and need to align the
1270          * address before we fetch the PTE.
1271          *
1272          * It could also be a hugepage mapping, in which case this is
1273          * not necessary, but it's not harmful, either.
1274          */
1275         if (psize != MMU_PAGE_4K)
1276                 ea &= ~((1ul << mmu_psize_defs[psize].shift) - 1);
1277 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1278
1279         /* Get PTE and page size from page tables */
1280         ptep = __find_linux_pte_or_hugepte(pgdir, ea, &is_thp, &hugeshift);
1281         if (ptep == NULL || !pte_present(*ptep)) {
1282                 DBG_LOW(" no PTE !\n");
1283                 rc = 1;
1284                 goto bail;
1285         }
1286
1287         /* Add _PAGE_PRESENT to the required access perm */
1288         access |= _PAGE_PRESENT;
1289
1290         /* Pre-check access permissions (will be re-checked atomically
1291          * in __hash_page_XX but this pre-check is a fast path
1292          */
1293         if (!check_pte_access(access, pte_val(*ptep))) {
1294                 DBG_LOW(" no access !\n");
1295                 rc = 1;
1296                 goto bail;
1297         }
1298
1299         if (hugeshift) {
1300                 if (is_thp)
1301                         rc = __hash_page_thp(ea, access, vsid, (pmd_t *)ptep,
1302                                              trap, flags, ssize, psize);
1303 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1304                 else
1305                         rc = __hash_page_huge(ea, access, vsid, ptep, trap,
1306                                               flags, ssize, hugeshift, psize);
1307 #else
1308                 else {
1309                         /*
1310                          * if we have hugeshift, and is not transhuge with
1311                          * hugetlb disabled, something is really wrong.
1312                          */
1313                         rc = 1;
1314                         WARN_ON(1);
1315                 }
1316 #endif
1317                 if (current->mm == mm)
1318                         check_paca_psize(ea, mm, psize, user_region);
1319
1320                 goto bail;
1321         }
1322
1323 #ifndef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1324         DBG_LOW(" i-pte: %016lx\n", pte_val(*ptep));
1325 #else
1326         DBG_LOW(" i-pte: %016lx %016lx\n", pte_val(*ptep),
1327                 pte_val(*(ptep + PTRS_PER_PTE)));
1328 #endif
1329         /* Do actual hashing */
1330 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1331         /* If H_PAGE_4K_PFN is set, make sure this is a 4k segment */
1332         if ((pte_val(*ptep) & H_PAGE_4K_PFN) && psize == MMU_PAGE_64K) {
1333                 demote_segment_4k(mm, ea);
1334                 psize = MMU_PAGE_4K;
1335         }
1336
1337         /* If this PTE is non-cacheable and we have restrictions on
1338          * using non cacheable large pages, then we switch to 4k
1339          */
1340         if (mmu_ci_restrictions && psize == MMU_PAGE_64K && pte_ci(*ptep)) {
1341                 if (user_region) {
1342                         demote_segment_4k(mm, ea);
1343                         psize = MMU_PAGE_4K;
1344                 } else if (ea < VMALLOC_END) {
1345                         /*
1346                          * some driver did a non-cacheable mapping
1347                          * in vmalloc space, so switch vmalloc
1348                          * to 4k pages
1349                          */
1350                         printk(KERN_ALERT "Reducing vmalloc segment "
1351                                "to 4kB pages because of "
1352                                "non-cacheable mapping\n");
1353                         psize = mmu_vmalloc_psize = MMU_PAGE_4K;
1354                         copro_flush_all_slbs(mm);
1355                 }
1356         }
1357
1358 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1359
1360         if (current->mm == mm)
1361                 check_paca_psize(ea, mm, psize, user_region);
1362
1363 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1364         if (psize == MMU_PAGE_64K)
1365                 rc = __hash_page_64K(ea, access, vsid, ptep, trap,
1366                                      flags, ssize);
1367         else
1368 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1369         {
1370                 int spp = subpage_protection(mm, ea);
1371                 if (access & spp)
1372                         rc = -2;
1373                 else
1374                         rc = __hash_page_4K(ea, access, vsid, ptep, trap,
1375                                             flags, ssize, spp);
1376         }
1377
1378         /* Dump some info in case of hash insertion failure, they should
1379          * never happen so it is really useful to know if/when they do
1380          */
1381         if (rc == -1)
1382                 hash_failure_debug(ea, access, vsid, trap, ssize, psize,
1383                                    psize, pte_val(*ptep));
1384 #ifndef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1385         DBG_LOW(" o-pte: %016lx\n", pte_val(*ptep));
1386 #else
1387         DBG_LOW(" o-pte: %016lx %016lx\n", pte_val(*ptep),
1388                 pte_val(*(ptep + PTRS_PER_PTE)));
1389 #endif
1390         DBG_LOW(" -> rc=%d\n", rc);
1391
1392 bail:
1393         exception_exit(prev_state);
1394         return rc;
1395 }
1396 EXPORT_SYMBOL_GPL(hash_page_mm);
1397
1398 int hash_page(unsigned long ea, unsigned long access, unsigned long trap,
1399               unsigned long dsisr)
1400 {
1401         unsigned long flags = 0;
1402         struct mm_struct *mm = current->mm;
1403
1404         if (REGION_ID(ea) == VMALLOC_REGION_ID)
1405                 mm = &init_mm;
1406
1407         if (dsisr & DSISR_NOHPTE)
1408                 flags |= HPTE_NOHPTE_UPDATE;
1409
1410         return hash_page_mm(mm, ea, access, trap, flags);
1411 }
1412 EXPORT_SYMBOL_GPL(hash_page);
1413
1414 int __hash_page(unsigned long ea, unsigned long msr, unsigned long trap,
1415                 unsigned long dsisr)
1416 {
1417         unsigned long access = _PAGE_PRESENT | _PAGE_READ;
1418         unsigned long flags = 0;
1419         struct mm_struct *mm = current->mm;
1420
1421         if (REGION_ID(ea) == VMALLOC_REGION_ID)
1422                 mm = &init_mm;
1423
1424         if (dsisr & DSISR_NOHPTE)
1425                 flags |= HPTE_NOHPTE_UPDATE;
1426
1427         if (dsisr & DSISR_ISSTORE)
1428                 access |= _PAGE_WRITE;
1429         /*
1430          * We set _PAGE_PRIVILEGED only when
1431          * kernel mode access kernel space.
1432          *
1433          * _PAGE_PRIVILEGED is NOT set
1434          * 1) when kernel mode access user space
1435          * 2) user space access kernel space.
1436          */
1437         access |= _PAGE_PRIVILEGED;
1438         if ((msr & MSR_PR) || (REGION_ID(ea) == USER_REGION_ID))
1439                 access &= ~_PAGE_PRIVILEGED;
1440
1441         if (trap == 0x400)
1442                 access |= _PAGE_EXEC;
1443
1444         return hash_page_mm(mm, ea, access, trap, flags);
1445 }
1446
1447 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
1448 static bool should_hash_preload(struct mm_struct *mm, unsigned long ea)
1449 {
1450         int psize = get_slice_psize(mm, ea);
1451
1452         /* We only prefault standard pages for now */
1453         if (unlikely(psize != mm->context.user_psize))
1454                 return false;
1455
1456         /*
1457          * Don't prefault if subpage protection is enabled for the EA.
1458          */
1459         if (unlikely((psize == MMU_PAGE_4K) && subpage_protection(mm, ea)))
1460                 return false;
1461
1462         return true;
1463 }
1464 #else
1465 static bool should_hash_preload(struct mm_struct *mm, unsigned long ea)
1466 {
1467         return true;
1468 }
1469 #endif
1470
1471 void hash_preload(struct mm_struct *mm, unsigned long ea,
1472                   unsigned long access, unsigned long trap)
1473 {
1474         int hugepage_shift;
1475         unsigned long vsid;
1476         pgd_t *pgdir;
1477         pte_t *ptep;
1478         unsigned long flags;
1479         int rc, ssize, update_flags = 0;
1480
1481         BUG_ON(REGION_ID(ea) != USER_REGION_ID);
1482
1483         if (!should_hash_preload(mm, ea))
1484                 return;
1485
1486         DBG_LOW("hash_preload(mm=%p, mm->pgdir=%p, ea=%016lx, access=%lx,"
1487                 " trap=%lx\n", mm, mm->pgd, ea, access, trap);
1488
1489         /* Get Linux PTE if available */
1490         pgdir = mm->pgd;
1491         if (pgdir == NULL)
1492                 return;
1493
1494         /* Get VSID */
1495         ssize = user_segment_size(ea);
1496         vsid = get_vsid(mm->context.id, ea, ssize);
1497         if (!vsid)
1498                 return;
1499         /*
1500          * Hash doesn't like irqs. Walking linux page table with irq disabled
1501          * saves us from holding multiple locks.
1502          */
1503         local_irq_save(flags);
1504
1505         /*
1506          * THP pages use update_mmu_cache_pmd. We don't do
1507          * hash preload there. Hence can ignore THP here
1508          */
1509         ptep = find_linux_pte_or_hugepte(pgdir, ea, NULL, &hugepage_shift);
1510         if (!ptep)
1511                 goto out_exit;
1512
1513         WARN_ON(hugepage_shift);
1514 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1515         /* If either H_PAGE_4K_PFN or cache inhibited is set (and we are on
1516          * a 64K kernel), then we don't preload, hash_page() will take
1517          * care of it once we actually try to access the page.
1518          * That way we don't have to duplicate all of the logic for segment
1519          * page size demotion here
1520          */
1521         if ((pte_val(*ptep) & H_PAGE_4K_PFN) || pte_ci(*ptep))
1522                 goto out_exit;
1523 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1524
1525         /* Is that local to this CPU ? */
1526         if (cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
1527                 update_flags |= HPTE_LOCAL_UPDATE;
1528
1529         /* Hash it in */
1530 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1531         if (mm->context.user_psize == MMU_PAGE_64K)
1532                 rc = __hash_page_64K(ea, access, vsid, ptep, trap,
1533                                      update_flags, ssize);
1534         else
1535 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1536                 rc = __hash_page_4K(ea, access, vsid, ptep, trap, update_flags,
1537                                     ssize, subpage_protection(mm, ea));
1538
1539         /* Dump some info in case of hash insertion failure, they should
1540          * never happen so it is really useful to know if/when they do
1541          */
1542         if (rc == -1)
1543                 hash_failure_debug(ea, access, vsid, trap, ssize,
1544                                    mm->context.user_psize,
1545                                    mm->context.user_psize,
1546                                    pte_val(*ptep));
1547 out_exit:
1548         local_irq_restore(flags);
1549 }
1550
1551 #ifdef CONFIG_PPC_TRANSACTIONAL_MEM
1552 static inline void tm_flush_hash_page(int local)
1553 {
1554         /*
1555          * Transactions are not aborted by tlbiel, only tlbie. Without, syncing a
1556          * page back to a block device w/PIO could pick up transactional data
1557          * (bad!) so we force an abort here. Before the sync the page will be
1558          * made read-only, which will flush_hash_page. BIG ISSUE here: if the
1559          * kernel uses a page from userspace without unmapping it first, it may
1560          * see the speculated version.
1561          */
1562         if (local && cpu_has_feature(CPU_FTR_TM) && current->thread.regs &&
1563             MSR_TM_ACTIVE(current->thread.regs->msr)) {
1564                 tm_enable();
1565                 tm_abort(TM_CAUSE_TLBI);
1566         }
1567 }
1568 #else
1569 static inline void tm_flush_hash_page(int local)
1570 {
1571 }
1572 #endif
1573
1574 /* WARNING: This is called from hash_low_64.S, if you change this prototype,
1575  *          do not forget to update the assembly call site !
1576  */
1577 void flush_hash_page(unsigned long vpn, real_pte_t pte, int psize, int ssize,
1578                      unsigned long flags)
1579 {
1580         unsigned long hash, index, shift, hidx, slot;
1581         int local = flags & HPTE_LOCAL_UPDATE;
1582
1583         DBG_LOW("flush_hash_page(vpn=%016lx)\n", vpn);
1584         pte_iterate_hashed_subpages(pte, psize, vpn, index, shift) {
1585                 hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
1586                 hidx = __rpte_to_hidx(pte, index);
1587                 if (hidx & _PTEIDX_SECONDARY)
1588                         hash = ~hash;
1589                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
1590                 slot += hidx & _PTEIDX_GROUP_IX;
1591                 DBG_LOW(" sub %ld: hash=%lx, hidx=%lx\n", index, slot, hidx);
1592                 /*
1593                  * We use same base page size and actual psize, because we don't
1594                  * use these functions for hugepage
1595                  */
1596                 mmu_hash_ops.hpte_invalidate(slot, vpn, psize, psize,
1597                                              ssize, local);
1598         } pte_iterate_hashed_end();
1599
1600         tm_flush_hash_page(local);
1601 }
1602
1603 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1604 void flush_hash_hugepage(unsigned long vsid, unsigned long addr,
1605                          pmd_t *pmdp, unsigned int psize, int ssize,
1606                          unsigned long flags)
1607 {
1608         int i, max_hpte_count, valid;
1609         unsigned long s_addr;
1610         unsigned char *hpte_slot_array;
1611         unsigned long hidx, shift, vpn, hash, slot;
1612         int local = flags & HPTE_LOCAL_UPDATE;
1613
1614         s_addr = addr & HPAGE_PMD_MASK;
1615         hpte_slot_array = get_hpte_slot_array(pmdp);
1616         /*
1617          * IF we try to do a HUGE PTE update after a withdraw is done.
1618          * we will find the below NULL. This happens when we do
1619          * split_huge_page_pmd
1620          */
1621         if (!hpte_slot_array)
1622                 return;
1623
1624         if (mmu_hash_ops.hugepage_invalidate) {
1625                 mmu_hash_ops.hugepage_invalidate(vsid, s_addr, hpte_slot_array,
1626                                                  psize, ssize, local);
1627                 goto tm_abort;
1628         }
1629         /*
1630          * No bluk hpte removal support, invalidate each entry
1631          */
1632         shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
1633         max_hpte_count = HPAGE_PMD_SIZE >> shift;
1634         for (i = 0; i < max_hpte_count; i++) {
1635                 /*
1636                  * 8 bits per each hpte entries
1637                  * 000| [ secondary group (one bit) | hidx (3 bits) | valid bit]
1638                  */
1639                 valid = hpte_valid(hpte_slot_array, i);
1640                 if (!valid)
1641                         continue;
1642                 hidx =  hpte_hash_index(hpte_slot_array, i);
1643
1644                 /* get the vpn */
1645                 addr = s_addr + (i * (1ul << shift));
1646                 vpn = hpt_vpn(addr, vsid, ssize);
1647                 hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
1648                 if (hidx & _PTEIDX_SECONDARY)
1649                         hash = ~hash;
1650
1651                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
1652                 slot += hidx & _PTEIDX_GROUP_IX;
1653                 mmu_hash_ops.hpte_invalidate(slot, vpn, psize,
1654                                              MMU_PAGE_16M, ssize, local);
1655         }
1656 tm_abort:
1657         tm_flush_hash_page(local);
1658 }
1659 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1660
1661 void flush_hash_range(unsigned long number, int local)
1662 {
1663         if (mmu_hash_ops.flush_hash_range)
1664                 mmu_hash_ops.flush_hash_range(number, local);
1665         else {
1666                 int i;
1667                 struct ppc64_tlb_batch *batch =
1668                         this_cpu_ptr(&ppc64_tlb_batch);
1669
1670                 for (i = 0; i < number; i++)
1671                         flush_hash_page(batch->vpn[i], batch->pte[i],
1672                                         batch->psize, batch->ssize, local);
1673         }
1674 }
1675
1676 /*
1677  * low_hash_fault is called when we the low level hash code failed
1678  * to instert a PTE due to an hypervisor error
1679  */
1680 void low_hash_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int rc)
1681 {
1682         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
1683
1684         if (user_mode(regs)) {
1685 #ifdef CONFIG_PPC_SUBPAGE_PROT
1686                 if (rc == -2)
1687                         _exception(SIGSEGV, regs, SEGV_ACCERR, address);
1688                 else
1689 #endif
1690                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_ADRERR, address);
1691         } else
1692                 bad_page_fault(regs, address, SIGBUS);
1693
1694         exception_exit(prev_state);
1695 }
1696
1697 long hpte_insert_repeating(unsigned long hash, unsigned long vpn,
1698                            unsigned long pa, unsigned long rflags,
1699                            unsigned long vflags, int psize, int ssize)
1700 {
1701         unsigned long hpte_group;
1702         long slot;
1703
1704 repeat:
1705         hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1706                        HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
1707
1708         /* Insert into the hash table, primary slot */
1709         slot = mmu_hash_ops.hpte_insert(hpte_group, vpn, pa, rflags, vflags,
1710                                         psize, psize, ssize);
1711
1712         /* Primary is full, try the secondary */
1713         if (unlikely(slot == -1)) {
1714                 hpte_group = ((~hash & htab_hash_mask) *
1715                               HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
1716                 slot = mmu_hash_ops.hpte_insert(hpte_group, vpn, pa, rflags,
1717                                                 vflags | HPTE_V_SECONDARY,
1718                                                 psize, psize, ssize);
1719                 if (slot == -1) {
1720                         if (mftb() & 0x1)
1721                                 hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1722                                               HPTES_PER_GROUP)&~0x7UL;
1723
1724                         mmu_hash_ops.hpte_remove(hpte_group);
1725                         goto repeat;
1726                 }
1727         }
1728
1729         return slot;
1730 }
1731
1732 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1733 static void kernel_map_linear_page(unsigned long vaddr, unsigned long lmi)
1734 {
1735         unsigned long hash;
1736         unsigned long vsid = get_kernel_vsid(vaddr, mmu_kernel_ssize);
1737         unsigned long vpn = hpt_vpn(vaddr, vsid, mmu_kernel_ssize);
1738         unsigned long mode = htab_convert_pte_flags(pgprot_val(PAGE_KERNEL));
1739         long ret;
1740
1741         hash = hpt_hash(vpn, PAGE_SHIFT, mmu_kernel_ssize);
1742
1743         /* Don't create HPTE entries for bad address */
1744         if (!vsid)
1745                 return;
1746
1747         ret = hpte_insert_repeating(hash, vpn, __pa(vaddr), mode,
1748                                     HPTE_V_BOLTED,
1749                                     mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize);
1750
1751         BUG_ON (ret < 0);
1752         spin_lock(&linear_map_hash_lock);
1753         BUG_ON(linear_map_hash_slots[lmi] & 0x80);
1754         linear_map_hash_slots[lmi] = ret | 0x80;
1755         spin_unlock(&linear_map_hash_lock);
1756 }
1757
1758 static void kernel_unmap_linear_page(unsigned long vaddr, unsigned long lmi)
1759 {
1760         unsigned long hash, hidx, slot;
1761         unsigned long vsid = get_kernel_vsid(vaddr, mmu_kernel_ssize);
1762         unsigned long vpn = hpt_vpn(vaddr, vsid, mmu_kernel_ssize);
1763
1764         hash = hpt_hash(vpn, PAGE_SHIFT, mmu_kernel_ssize);
1765         spin_lock(&linear_map_hash_lock);
1766         BUG_ON(!(linear_map_hash_slots[lmi] & 0x80));
1767         hidx = linear_map_hash_slots[lmi] & 0x7f;
1768         linear_map_hash_slots[lmi] = 0;
1769         spin_unlock(&linear_map_hash_lock);
1770         if (hidx & _PTEIDX_SECONDARY)
1771                 hash = ~hash;
1772         slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
1773         slot += hidx & _PTEIDX_GROUP_IX;
1774         mmu_hash_ops.hpte_invalidate(slot, vpn, mmu_linear_psize,
1775                                      mmu_linear_psize,
1776                                      mmu_kernel_ssize, 0);
1777 }
1778
1779 void __kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
1780 {
1781         unsigned long flags, vaddr, lmi;
1782         int i;
1783
1784         local_irq_save(flags);
1785         for (i = 0; i < numpages; i++, page++) {
1786                 vaddr = (unsigned long)page_address(page);
1787                 lmi = __pa(vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1788                 if (lmi >= linear_map_hash_count)
1789                         continue;
1790                 if (enable)
1791                         kernel_map_linear_page(vaddr, lmi);
1792                 else
1793                         kernel_unmap_linear_page(vaddr, lmi);
1794         }
1795         local_irq_restore(flags);
1796 }
1797 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
1798
1799 void hash__setup_initial_memory_limit(phys_addr_t first_memblock_base,
1800                                 phys_addr_t first_memblock_size)
1801 {
1802         /* We don't currently support the first MEMBLOCK not mapping 0
1803          * physical on those processors
1804          */
1805         BUG_ON(first_memblock_base != 0);
1806
1807         /* On LPAR systems, the first entry is our RMA region,
1808          * non-LPAR 64-bit hash MMU systems don't have a limitation
1809          * on real mode access, but using the first entry works well
1810          * enough. We also clamp it to 1G to avoid some funky things
1811          * such as RTAS bugs etc...
1812          */
1813         ppc64_rma_size = min_t(u64, first_memblock_size, 0x40000000);
1814
1815         /* Finally limit subsequent allocations */
1816         memblock_set_current_limit(ppc64_rma_size);
1817 }