arch/powerpc/mm/mem.c

   1 /*
   2  *  PowerPC version
   3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   4  *
   5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
   8  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
   9  *
  10  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  11  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  12  *
  13  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  14  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  15  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  16  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  17  *
  18  */
  19
  20 #include <linux/export.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/errno.h>
  24 #include <linux/string.h>
  25 #include <linux/gfp.h>
  26 #include <linux/types.h>
  27 #include <linux/mm.h>
  28 #include <linux/stddef.h>
  29 #include <linux/init.h>
  30 #include <linux/bootmem.h>
  31 #include <linux/highmem.h>
  32 #include <linux/initrd.h>
  33 #include <linux/pagemap.h>
  34 #include <linux/suspend.h>
  35 #include <linux/memblock.h>
  36 #include <linux/hugetlb.h>
  37 #include <linux/slab.h>
  38 #include <linux/vmalloc.h>
  39 #include <linux/memremap.h>
  40
  41 #include <asm/pgalloc.h>
  42 #include <asm/prom.h>
  43 #include <asm/io.h>
  44 #include <asm/mmu_context.h>
  45 #include <asm/pgtable.h>
  46 #include <asm/mmu.h>
  47 #include <asm/smp.h>
  48 #include <asm/machdep.h>
  49 #include <asm/btext.h>
  50 #include <asm/tlb.h>
  51 #include <asm/sections.h>
  52 #include <asm/sparsemem.h>
  53 #include <asm/vdso.h>
  54 #include <asm/fixmap.h>
  55 #include <asm/swiotlb.h>
  56 #include <asm/rtas.h>
  57
  58 #include "mmu_decl.h"
  59
  60 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
  61 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
  62 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
  63 #endif
  64
  65 unsigned long long memory_limit;
  66 bool init_mem_is_free;
  67
  68 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  69 pte_t *kmap_pte;
  70 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
  71 pgprot_t kmap_prot;
  72 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
  73 #define TOP_ZONE ZONE_HIGHMEM
  74
  75 static inline pte_t *virt_to_kpte(unsigned long vaddr)
  76 {
  77         return pte_offset_kernel(pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(vaddr),
  78                         vaddr), vaddr), vaddr);
  79 }
  80 #else
  81 #define TOP_ZONE ZONE_NORMAL
  82 #endif
  83
  84 int page_is_ram(unsigned long pfn)
  85 {
  86 #ifndef CONFIG_PPC64    /* XXX for now */
  87         return pfn < max_pfn;
  88 #else
  89         unsigned long paddr = (pfn << PAGE_SHIFT);
  90         struct memblock_region *reg;
  91
  92         for_each_memblock(memory, reg)
  93                 if (paddr >= reg->base && paddr < (reg->base + reg->size))
  94                         return 1;
  95         return 0;
  96 #endif
  97 }
  98
  99 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
 100                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 101 {
 102         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
 103                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
 104
 105         if (!page_is_ram(pfn))
 106                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
 107
 108         return vma_prot;
 109 }
 110 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
 111
 112 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 113
 114 #ifdef CONFIG_NUMA
 115 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
 116 {
 117         return hot_add_scn_to_nid(start);
 118 }
 119 #endif
 120
 121 int __weak create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 122 {
 123         return -ENODEV;
 124 }
 125
 126 int __weak remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 127 {
 128         return -ENODEV;
 129 }
 130
 131 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size, bool want_memblock)
 132 {
 133         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 134         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 135         int rc;
 136
 137         resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size());
 138
 139         start = (unsigned long)__va(start);
 140         rc = create_section_mapping(start, start + size);
 141         if (rc) {
 142                 pr_warning(
 143                         "Unable to create mapping for hot added memory 0x%llx..0x%llx: %d\n",
 144                         start, start + size, rc);
 145                 return -EFAULT;
 146         }
 147         flush_inval_dcache_range(start, start + size);
 148
 149         return __add_pages(nid, start_pfn, nr_pages, want_memblock);
 150 }
 151
 152 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
 153 int arch_remove_memory(u64 start, u64 size)
 154 {
 155         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 156         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 157         struct vmem_altmap *altmap;
 158         struct page *page;
 159         int ret;
 160
 161         /*
 162          * If we have an altmap then we need to skip over any reserved PFNs
 163          * when querying the zone.
 164          */
 165         page = pfn_to_page(start_pfn);
 166         altmap = to_vmem_altmap((unsigned long) page);
 167         if (altmap)
 168                 page += vmem_altmap_offset(altmap);
 169
 170         ret = __remove_pages(page_zone(page), start_pfn, nr_pages);
 171         if (ret)
 172                 return ret;
 173
 174         /* Remove htab bolted mappings for this section of memory */
 175         start = (unsigned long)__va(start);
 176         flush_inval_dcache_range(start, start + size);
 177         ret = remove_section_mapping(start, start + size);
 178
 179         /* Ensure all vmalloc mappings are flushed in case they also
 180          * hit that section of memory
 181          */
 182         vm_unmap_aliases();
 183
 184         resize_hpt_for_hotplug(memblock_phys_mem_size());
 185
 186         return ret;
 187 }
 188 #endif
 189 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 190
 191 /*
 192  * walk_memory_resource() needs to make sure there is no holes in a given
 193  * memory range.  PPC64 does not maintain the memory layout in /proc/iomem.
 194  * Instead it maintains it in memblock.memory structures.  Walk through the
 195  * memory regions, find holes and callback for contiguous regions.
 196  */
 197 int
 198 walk_system_ram_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
 199                 void *arg, int (*func)(unsigned long, unsigned long, void *))
 200 {
 201         struct memblock_region *reg;
 202         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
 203         unsigned long tstart, tend;
 204         int ret = -1;
 205
 206         for_each_memblock(memory, reg) {
 207                 tstart = max(start_pfn, memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 208                 tend = min(end_pfn, memblock_region_memory_end_pfn(reg));
 209                 if (tstart >= tend)
 210                         continue;
 211                 ret = (*func)(tstart, tend - tstart, arg);
 212                 if (ret)
 213                         break;
 214         }
 215         return ret;
 216 }
 217 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);
 218
 219 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 220 void __init initmem_init(void)
 221 {
 222         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
 223         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
 224 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 225         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 226 #endif
 227
 228         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
 229          * memblock_regions
 230          */
 231         memblock_set_node(0, (phys_addr_t)ULLONG_MAX, &memblock.memory, 0);
 232
 233         /* XXX need to clip this if using highmem? */
 234         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
 235         sparse_init();
 236 }
 237
 238 /* mark pages that don't exist as nosave */
 239 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 240 {
 241         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
 242
 243         for_each_memblock(memory, reg) {
 244                 if (prev &&
 245                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
 246                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
 247                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
 248                 prev = reg;
 249         }
 250         return 0;
 251 }
 252 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
 253 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 254 {
 255         return 0;
 256 }
 257 #endif
 258
 259 static bool zone_limits_final;
 260
 261 /*
 262  * The memory zones past TOP_ZONE are managed by generic mm code.
 263  * These should be set to zero since that's what every other
 264  * architecture does.
 265  */
 266 static unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = {
 267         [0            ... TOP_ZONE        ] = ~0UL,
 268         [TOP_ZONE + 1 ... MAX_NR_ZONES - 1] = 0
 269 };
 270
 271 /*
 272  * Restrict the specified zone and all more restrictive zones
 273  * to be below the specified pfn.  May not be called after
 274  * paging_init().
 275  */
 276 void __init limit_zone_pfn(enum zone_type zone, unsigned long pfn_limit)
 277 {
 278         int i;
 279
 280         if (WARN_ON(zone_limits_final))
 281                 return;
 282
 283         for (i = zone; i >= 0; i--) {
 284                 if (max_zone_pfns[i] > pfn_limit)
 285                         max_zone_pfns[i] = pfn_limit;
 286         }
 287 }
 288
 289 /*
 290  * Find the least restrictive zone that is entirely below the
 291  * specified pfn limit.  Returns < 0 if no suitable zone is found.
 292  *
 293  * pfn_limit must be u64 because it can exceed 32 bits even on 32-bit
 294  * systems -- the DMA limit can be higher than any possible real pfn.
 295  */
 296 int dma_pfn_limit_to_zone(u64 pfn_limit)
 297 {
 298         int i;
 299
 300         for (i = TOP_ZONE; i >= 0; i--) {
 301                 if (max_zone_pfns[i] <= pfn_limit)
 302                         return i;
 303         }
 304
 305         return -EPERM;
 306 }
 307
 308 /*
 309  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
 310  */
 311 void __init paging_init(void)
 312 {
 313         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
 314         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
 315
 316 #ifdef CONFIG_PPC32
 317         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
 318         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
 319
 320         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
 321                 map_kernel_page(v, 0, 0); /* XXX gross */
 322 #endif
 323
 324 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 325         map_kernel_page(PKMAP_BASE, 0, 0);      /* XXX gross */
 326         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
 327
 328         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
 329         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
 330 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 331
 332         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
 333                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
 334         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
 335                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
 336
 337 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 338         limit_zone_pfn(ZONE_NORMAL, lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT);
 339 #endif
 340         limit_zone_pfn(TOP_ZONE, top_of_ram >> PAGE_SHIFT);
 341         zone_limits_final = true;
 342         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 343
 344         mark_nonram_nosave();
 345 }
 346
 347 void __init mem_init(void)
 348 {
 349         /*
 350          * book3s is limited to 16 page sizes due to encoding this in
 351          * a 4-bit field for slices.
 352          */
 353         BUILD_BUG_ON(MMU_PAGE_COUNT > 16);
 354
 355 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 356         /*
 357          * Some platforms (e.g. 85xx) limit DMA-able memory way below
 358          * 4G. We force memblock to bottom-up mode to ensure that the
 359          * memory allocated in swiotlb_init() is DMA-able.
 360          * As it's the last memblock allocation, no need to reset it
 361          * back to to-down.
 362          */
 363         memblock_set_bottom_up(true);
 364         swiotlb_init(0);
 365 #endif
 366
 367         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
 368         set_max_mapnr(max_pfn);
 369         free_all_bootmem();
 370
 371 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 372         {
 373                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
 374
 375                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 376                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
 377                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 378                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 379                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
 380                                 free_highmem_page(page);
 381                 }
 382         }
 383 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 384
 385 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
 386         /*
 387          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
 388          * functions.... do it here for the non-smp case.
 389          */
 390         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
 391                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
 392 #endif
 393
 394         mem_init_print_info(NULL);
 395 #ifdef CONFIG_PPC32
 396         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
 397         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
 398 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 399         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
 400                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
 401 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 402 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 403         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
 404                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
 405 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
 406         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
 407                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
 408         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
 409                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
 410 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 411 }
 412
 413 void free_initmem(void)
 414 {
 415         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
 416         mark_initmem_nx();
 417         init_mem_is_free = true;
 418         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
 419 }
 420
 421 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 422 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 423 {
 424         free_reserved_area((void *)start, (void *)end, -1, "initrd");
 425 }
 426 #endif
 427
 428 /*
 429  * This is called when a page has been modified by the kernel.
 430  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
 431  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
 432  */
 433 void flush_dcache_page(struct page *page)
 434 {
 435         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 436                 return;
 437         /* avoid an atomic op if possible */
 438         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
 439                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 440 }
 441 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
 442
 443 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
 444 {
 445 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 446         if (PageCompound(page)) {
 447                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
 448                 return;
 449         }
 450 #endif
 451 #if defined(CONFIG_PPC_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
 452         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
 453         __flush_dcache_icache(page_address(page));
 454 #else
 455         if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) || sizeof(phys_addr_t) > sizeof(void *)) {
 456                 void *start = kmap_atomic(page);
 457                 __flush_dcache_icache(start);
 458                 kunmap_atomic(start);
 459         } else {
 460                 __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
 461         }
 462 #endif
 463 }
 464 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
 465
 466 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
 467 {
 468         clear_page(page);
 469
 470         /*
 471          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
 472          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
 473          * - Anton
 474          */
 475         flush_dcache_page(pg);
 476 }
 477 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
 478
 479 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
 480                     struct page *pg)
 481 {
 482         copy_page(vto, vfrom);
 483
 484         /*
 485          * We should be able to use the following optimisation, however
 486          * there are two problems.
 487          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
 488          * were not marked executable.
 489          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
 490          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
 491          * not marked executable.
 492          * - Anton
 493          */
 494 #if 0
 495         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
 496                 return;
 497 #endif
 498
 499         flush_dcache_page(pg);
 500 }
 501
 502 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
 503                              unsigned long addr, int len)
 504 {
 505         unsigned long maddr;
 506
 507         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
 508         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
 509         kunmap(page);
 510 }
 511 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
 512
 513 /*
 514  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 515  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
 516  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 517  * the updated linux PTE.
 518  *
 519  * This must always be called with the pte lock held.
 520  */
 521 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 522                       pte_t *ptep)
 523 {
 524 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 525         /*
 526          * We don't need to worry about _PAGE_PRESENT here because we are
 527          * called with either mm->page_table_lock held or ptl lock held
 528          */
 529         unsigned long access, trap;
 530
 531         if (radix_enabled())
 532                 return;
 533
 534         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
 535         if (!pte_young(*ptep) || address >= TASK_SIZE)
 536                 return;
 537
 538         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
 539          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
 540          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
 541          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
 542          *
 543          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
 544          */
 545
 546         trap = current->thread.regs ? TRAP(current->thread.regs) : 0UL;
 547         switch (trap) {
 548         case 0x300:
 549                 access = 0UL;
 550                 break;
 551         case 0x400:
 552                 access = _PAGE_EXEC;
 553                 break;
 554         default:
 555                 return;
 556         }
 557
 558         hash_preload(vma->vm_mm, address, access, trap);
 559 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
 560 #if (defined(CONFIG_PPC_BOOK3E_64) || defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E)) \
 561         && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
 562         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 563                 book3e_hugetlb_preload(vma, address, *ptep);
 564 #endif
 565 }
 566
 567 /*
 568  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
 569  * (eg kdump).
 570  */
 571 static int __init add_system_ram_resources(void)
 572 {
 573         struct memblock_region *reg;
 574
 575         for_each_memblock(memory, reg) {
 576                 struct resource *res;
 577                 unsigned long base = reg->base;
 578                 unsigned long size = reg->size;
 579
 580                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
 581                 WARN_ON(!res);
 582
 583                 if (res) {
 584                         res->name = "System RAM";
 585                         res->start = base;
 586                         res->end = base + size - 1;
 587                         res->flags = IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
 588                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
 589                 }
 590         }
 591
 592         return 0;
 593 }
 594 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
 595
 596 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 597 /*
 598  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
 599  * is valid. The argument is a physical page number.
 600  *
 601  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
 602  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
 603  */
 604 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
 605 {
 606         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
 607                 return 1;
 608         if (iomem_is_exclusive(PFN_PHYS(pfn)))
 609                 return 0;
 610         if (!page_is_ram(pfn))
 611                 return 1;
 612         return 0;
 613 }
 614 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */