arch/powerpc/mm/pgtable-book3s64.c

   1 /*
   2  * Copyright 2015-2016, Aneesh Kumar K.V, IBM Corporation.
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   6  * as published by the Free Software Foundation; either version
   7  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
   8  */
   9
  10 #include <linux/sched.h>
  11 #include <linux/mm_types.h>
  12 #include <linux/memblock.h>
  13 #include <misc/cxl-base.h>
  14
  15 #include <asm/pgalloc.h>
  16 #include <asm/tlb.h>
  17 #include <asm/trace.h>
  18 #include <asm/powernv.h>
  19
  20 #include "mmu_decl.h"
  21 #include <trace/events/thp.h>
  22
  23 unsigned long __pmd_frag_nr;
  24 EXPORT_SYMBOL(__pmd_frag_nr);
  25 unsigned long __pmd_frag_size_shift;
  26 EXPORT_SYMBOL(__pmd_frag_size_shift);
  27
  28 int (*register_process_table)(unsigned long base, unsigned long page_size,
  29                               unsigned long tbl_size);
  30
  31 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
  32 /*
  33  * This is called when relaxing access to a hugepage. It's also called in the page
  34  * fault path when we don't hit any of the major fault cases, ie, a minor
  35  * update of _PAGE_ACCESSED, _PAGE_DIRTY, etc... The generic code will have
  36  * handled those two for us, we additionally deal with missing execute
  37  * permission here on some processors
  38  */
  39 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
  40                           pmd_t *pmdp, pmd_t entry, int dirty)
  41 {
  42         int changed;
  43 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  44         WARN_ON(!pmd_trans_huge(*pmdp) && !pmd_devmap(*pmdp));
  45         assert_spin_locked(pmd_lockptr(vma->vm_mm, pmdp));
  46 #endif
  47         changed = !pmd_same(*(pmdp), entry);
  48         if (changed) {
  49                 /*
  50                  * We can use MMU_PAGE_2M here, because only radix
  51                  * path look at the psize.
  52                  */
  53                 __ptep_set_access_flags(vma, pmdp_ptep(pmdp),
  54                                         pmd_pte(entry), address, MMU_PAGE_2M);
  55         }
  56         return changed;
  57 }
  58
  59 int pmdp_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
  60                               unsigned long address, pmd_t *pmdp)
  61 {
  62         return __pmdp_test_and_clear_young(vma->vm_mm, address, pmdp);
  63 }
  64 /*
  65  * set a new huge pmd. We should not be called for updating
  66  * an existing pmd entry. That should go via pmd_hugepage_update.
  67  */
  68 void set_pmd_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
  69                 pmd_t *pmdp, pmd_t pmd)
  70 {
  71 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  72         WARN_ON(pte_present(pmd_pte(*pmdp)) && !pte_protnone(pmd_pte(*pmdp)));
  73         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
  74         WARN_ON(!(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_devmap(pmd)));
  75 #endif
  76         trace_hugepage_set_pmd(addr, pmd_val(pmd));
  77         return set_pte_at(mm, addr, pmdp_ptep(pmdp), pmd_pte(pmd));
  78 }
  79
  80 static void do_nothing(void *unused)
  81 {
  82
  83 }
  84 /*
  85  * Serialize against find_current_mm_pte which does lock-less
  86  * lookup in page tables with local interrupts disabled. For huge pages
  87  * it casts pmd_t to pte_t. Since format of pte_t is different from
  88  * pmd_t we want to prevent transit from pmd pointing to page table
  89  * to pmd pointing to huge page (and back) while interrupts are disabled.
  90  * We clear pmd to possibly replace it with page table pointer in
  91  * different code paths. So make sure we wait for the parallel
  92  * find_current_mm_pte to finish.
  93  */
  94 void serialize_against_pte_lookup(struct mm_struct *mm)
  95 {
  96         smp_mb();
  97         smp_call_function_many(mm_cpumask(mm), do_nothing, NULL, 1);
  98 }
  99
 100 /*
 101  * We use this to invalidate a pmdp entry before switching from a
 102  * hugepte to regular pmd entry.
 103  */
 104 pmd_t pmdp_invalidate(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 105                      pmd_t *pmdp)
 106 {
 107         unsigned long old_pmd;
 108
 109         old_pmd = pmd_hugepage_update(vma->vm_mm, address, pmdp, _PAGE_PRESENT, 0);
 110         flush_pmd_tlb_range(vma, address, address + HPAGE_PMD_SIZE);
 111         /*
 112          * This ensures that generic code that rely on IRQ disabling
 113          * to prevent a parallel THP split work as expected.
 114          */
 115         serialize_against_pte_lookup(vma->vm_mm);
 116         return __pmd(old_pmd);
 117 }
 118
 119 static pmd_t pmd_set_protbits(pmd_t pmd, pgprot_t pgprot)
 120 {
 121         return __pmd(pmd_val(pmd) | pgprot_val(pgprot));
 122 }
 123
 124 pmd_t pfn_pmd(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
 125 {
 126         unsigned long pmdv;
 127
 128         pmdv = (pfn << PAGE_SHIFT) & PTE_RPN_MASK;
 129         return pmd_set_protbits(__pmd(pmdv), pgprot);
 130 }
 131
 132 pmd_t mk_pmd(struct page *page, pgprot_t pgprot)
 133 {
 134         return pfn_pmd(page_to_pfn(page), pgprot);
 135 }
 136
 137 pmd_t pmd_modify(pmd_t pmd, pgprot_t newprot)
 138 {
 139         unsigned long pmdv;
 140
 141         pmdv = pmd_val(pmd);
 142         pmdv &= _HPAGE_CHG_MASK;
 143         return pmd_set_protbits(__pmd(pmdv), newprot);
 144 }
 145
 146 /*
 147  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 148  * fault has been handled by updating a HUGE PMD entry in the linux page tables.
 149  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 150  * the updated linux HUGE PMD entry.
 151  */
 152 void update_mmu_cache_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 153                           pmd_t *pmd)
 154 {
 155         if (radix_enabled())
 156                 prefetch((void *)addr);
 157 }
 158 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
 159
 160 /* For use by kexec */
 161 void mmu_cleanup_all(void)
 162 {
 163         if (radix_enabled())
 164                 radix__mmu_cleanup_all();
 165         else if (mmu_hash_ops.hpte_clear_all)
 166                 mmu_hash_ops.hpte_clear_all();
 167 }
 168
 169 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 170 int __meminit create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end, int nid)
 171 {
 172         if (radix_enabled())
 173                 return radix__create_section_mapping(start, end, nid);
 174
 175         return hash__create_section_mapping(start, end, nid);
 176 }
 177
 178 int __meminit remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
 179 {
 180         if (radix_enabled())
 181                 return radix__remove_section_mapping(start, end);
 182
 183         return hash__remove_section_mapping(start, end);
 184 }
 185 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 186
 187 void __init mmu_partition_table_init(void)
 188 {
 189         unsigned long patb_size = 1UL << PATB_SIZE_SHIFT;
 190         unsigned long ptcr;
 191
 192         BUILD_BUG_ON_MSG((PATB_SIZE_SHIFT > 36), "Partition table size too large.");
 193         partition_tb = __va(memblock_alloc_base(patb_size, patb_size,
 194                                                 MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE));
 195
 196         /* Initialize the Partition Table with no entries */
 197         memset((void *)partition_tb, 0, patb_size);
 198
 199         /*
 200          * update partition table control register,
 201          * 64 K size.
 202          */
 203         ptcr = __pa(partition_tb) | (PATB_SIZE_SHIFT - 12);
 204         mtspr(SPRN_PTCR, ptcr);
 205         powernv_set_nmmu_ptcr(ptcr);
 206 }
 207
 208 void mmu_partition_table_set_entry(unsigned int lpid, unsigned long dw0,
 209                                    unsigned long dw1)
 210 {
 211         unsigned long old = be64_to_cpu(partition_tb[lpid].patb0);
 212
 213         partition_tb[lpid].patb0 = cpu_to_be64(dw0);
 214         partition_tb[lpid].patb1 = cpu_to_be64(dw1);
 215
 216         /*
 217          * Global flush of TLBs and partition table caches for this lpid.
 218          * The type of flush (hash or radix) depends on what the previous
 219          * use of this partition ID was, not the new use.
 220          */
 221         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 222         if (old & PATB_HR) {
 223                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,1) : :
 224                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 225                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,1,1) : :
 226                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 227                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 1);
 228         } else {
 229                 asm volatile(PPC_TLBIE_5(%0,%1,2,0,0) : :
 230                              "r" (TLBIEL_INVAL_SET_LPID), "r" (lpid));
 231                 trace_tlbie(lpid, 0, TLBIEL_INVAL_SET_LPID, lpid, 2, 0, 0);
 232         }
 233         /* do we need fixup here ?*/
 234         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 235 }
 236 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_partition_table_set_entry);
 237
 238 static pmd_t *get_pmd_from_cache(struct mm_struct *mm)
 239 {
 240         void *pmd_frag, *ret;
 241
 242         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 243         ret = mm->context.pmd_frag;
 244         if (ret) {
 245                 pmd_frag = ret + PMD_FRAG_SIZE;
 246                 /*
 247                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 248                  */
 249                 if (((unsigned long)pmd_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 250                         pmd_frag = NULL;
 251                 mm->context.pmd_frag = pmd_frag;
 252         }
 253         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 254         return (pmd_t *)ret;
 255 }
 256
 257 static pmd_t *__alloc_for_pmdcache(struct mm_struct *mm)
 258 {
 259         void *ret = NULL;
 260         struct page *page;
 261         gfp_t gfp = GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO;
 262
 263         if (mm == &init_mm)
 264                 gfp &= ~__GFP_ACCOUNT;
 265         page = alloc_page(gfp);
 266         if (!page)
 267                 return NULL;
 268         if (!pgtable_pmd_page_ctor(page)) {
 269                 __free_pages(page, 0);
 270                 return NULL;
 271         }
 272
 273         atomic_set(&page->pt_frag_refcount, 1);
 274
 275         ret = page_address(page);
 276         /*
 277          * if we support only one fragment just return the
 278          * allocated page.
 279          */
 280         if (PMD_FRAG_NR == 1)
 281                 return ret;
 282
 283         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 284         /*
 285          * If we find pgtable_page set, we return
 286          * the allocated page with single fragement
 287          * count.
 288          */
 289         if (likely(!mm->context.pmd_frag)) {
 290                 atomic_set(&page->pt_frag_refcount, PMD_FRAG_NR);
 291                 mm->context.pmd_frag = ret + PMD_FRAG_SIZE;
 292         }
 293         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 294
 295         return (pmd_t *)ret;
 296 }
 297
 298 pmd_t *pmd_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
 299 {
 300         pmd_t *pmd;
 301
 302         pmd = get_pmd_from_cache(mm);
 303         if (pmd)
 304                 return pmd;
 305
 306         return __alloc_for_pmdcache(mm);
 307 }
 308
 309 void pmd_fragment_free(unsigned long *pmd)
 310 {
 311         struct page *page = virt_to_page(pmd);
 312
 313         BUG_ON(atomic_read(&page->pt_frag_refcount) <= 0);
 314         if (atomic_dec_and_test(&page->pt_frag_refcount)) {
 315                 pgtable_pmd_page_dtor(page);
 316                 __free_page(page);
 317         }
 318 }
 319
 320 static pte_t *get_pte_from_cache(struct mm_struct *mm)
 321 {
 322         void *pte_frag, *ret;
 323
 324         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 325         ret = mm->context.pte_frag;
 326         if (ret) {
 327                 pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 328                 /*
 329                  * If we have taken up all the fragments mark PTE page NULL
 330                  */
 331                 if (((unsigned long)pte_frag & ~PAGE_MASK) == 0)
 332                         pte_frag = NULL;
 333                 mm->context.pte_frag = pte_frag;
 334         }
 335         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 336         return (pte_t *)ret;
 337 }
 338
 339 static pte_t *__alloc_for_ptecache(struct mm_struct *mm, int kernel)
 340 {
 341         void *ret = NULL;
 342         struct page *page;
 343
 344         if (!kernel) {
 345                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP | __GFP_ACCOUNT);
 346                 if (!page)
 347                         return NULL;
 348                 if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 349                         __free_page(page);
 350                         return NULL;
 351                 }
 352         } else {
 353                 page = alloc_page(PGALLOC_GFP);
 354                 if (!page)
 355                         return NULL;
 356         }
 357
 358         atomic_set(&page->pt_frag_refcount, 1);
 359
 360         ret = page_address(page);
 361         /*
 362          * if we support only one fragment just return the
 363          * allocated page.
 364          */
 365         if (PTE_FRAG_NR == 1)
 366                 return ret;
 367         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 368         /*
 369          * If we find pgtable_page set, we return
 370          * the allocated page with single fragement
 371          * count.
 372          */
 373         if (likely(!mm->context.pte_frag)) {
 374                 atomic_set(&page->pt_frag_refcount, PTE_FRAG_NR);
 375                 mm->context.pte_frag = ret + PTE_FRAG_SIZE;
 376         }
 377         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 378
 379         return (pte_t *)ret;
 380 }
 381
 382 pte_t *pte_fragment_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr, int kernel)
 383 {
 384         pte_t *pte;
 385
 386         pte = get_pte_from_cache(mm);
 387         if (pte)
 388                 return pte;
 389
 390         return __alloc_for_ptecache(mm, kernel);
 391 }
 392
 393 void pte_fragment_free(unsigned long *table, int kernel)
 394 {
 395         struct page *page = virt_to_page(table);
 396
 397         BUG_ON(atomic_read(&page->pt_frag_refcount) <= 0);
 398         if (atomic_dec_and_test(&page->pt_frag_refcount)) {
 399                 if (!kernel)
 400                         pgtable_page_dtor(page);
 401                 __free_page(page);
 402         }
 403 }
 404
 405 static inline void pgtable_free(void *table, int index)
 406 {
 407         switch (index) {
 408         case PTE_INDEX:
 409                 pte_fragment_free(table, 0);
 410                 break;
 411         case PMD_INDEX:
 412                 pmd_fragment_free(table);
 413                 break;
 414         case PUD_INDEX:
 415                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(PUD_CACHE_INDEX), table);
 416                 break;
 417 #if defined(CONFIG_PPC_4K_PAGES) && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
 418                 /* 16M hugepd directory at pud level */
 419         case HTLB_16M_INDEX:
 420                 BUILD_BUG_ON(H_16M_CACHE_INDEX <= 0);
 421                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(H_16M_CACHE_INDEX), table);
 422                 break;
 423                 /* 16G hugepd directory at the pgd level */
 424         case HTLB_16G_INDEX:
 425                 BUILD_BUG_ON(H_16G_CACHE_INDEX <= 0);
 426                 kmem_cache_free(PGT_CACHE(H_16G_CACHE_INDEX), table);
 427                 break;
 428 #endif
 429                 /* We don't free pgd table via RCU callback */
 430         default:
 431                 BUG();
 432         }
 433 }
 434
 435 #ifdef CONFIG_SMP
 436 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int index)
 437 {
 438         unsigned long pgf = (unsigned long)table;
 439
 440         BUG_ON(index > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 441         pgf |= index;
 442         tlb_remove_table(tlb, (void *)pgf);
 443 }
 444
 445 void __tlb_remove_table(void *_table)
 446 {
 447         void *table = (void *)((unsigned long)_table & ~MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE);
 448         unsigned int index = (unsigned long)_table & MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE;
 449
 450         return pgtable_free(table, index);
 451 }
 452 #else
 453 void pgtable_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, void *table, int index)
 454 {
 455         return pgtable_free(table, index);
 456 }
 457 #endif
 458
 459 #ifdef CONFIG_PROC_FS
 460 atomic_long_t direct_pages_count[MMU_PAGE_COUNT];
 461
 462 void arch_report_meminfo(struct seq_file *m)
 463 {
 464         /*
 465          * Hash maps the memory with one size mmu_linear_psize.
 466          * So don't bother to print these on hash
 467          */
 468         if (!radix_enabled())
 469                 return;
 470         seq_printf(m, "DirectMap4k:    %8lu kB\n",
 471                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_4K]) << 2);
 472         seq_printf(m, "DirectMap64k:    %8lu kB\n",
 473                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_64K]) << 6);
 474         seq_printf(m, "DirectMap2M:    %8lu kB\n",
 475                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_2M]) << 11);
 476         seq_printf(m, "DirectMap1G:    %8lu kB\n",
 477                    atomic_long_read(&direct_pages_count[MMU_PAGE_1G]) << 20);
 478 }
 479 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
 480
 481 /*
 482  * For hash translation mode, we use the deposited table to store hash slot
 483  * information and they are stored at PTRS_PER_PMD offset from related pmd
 484  * location. Hence a pmd move requires deposit and withdraw.
 485  *
 486  * For radix translation with split pmd ptl, we store the deposited table in the
 487  * pmd page. Hence if we have different pmd page we need to withdraw during pmd
 488  * move.
 489  *
 490  * With hash we use deposited table always irrespective of anon or not.
 491  * With radix we use deposited table only for anonymous mapping.
 492  */
 493 int pmd_move_must_withdraw(struct spinlock *new_pmd_ptl,
 494                            struct spinlock *old_pmd_ptl,
 495                            struct vm_area_struct *vma)
 496 {
 497         if (radix_enabled())
 498                 return (new_pmd_ptl != old_pmd_ptl) && vma_is_anonymous(vma);
 499
 500         return true;
 501 }