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/module.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/errno.h>
  24 #include <linux/string.h>
  25 #include <linux/types.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/stddef.h>
  28 #include <linux/init.h>
  29 #include <linux/bootmem.h>
  30 #include <linux/highmem.h>
  31 #include <linux/initrd.h>
  32 #include <linux/pagemap.h>
  33 #include <linux/suspend.h>
  34 #include <linux/lmb.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36
  37 #include <asm/pgalloc.h>
  38 #include <asm/prom.h>
  39 #include <asm/io.h>
  40 #include <asm/mmu_context.h>
  41 #include <asm/pgtable.h>
  42 #include <asm/mmu.h>
  43 #include <asm/smp.h>
  44 #include <asm/machdep.h>
  45 #include <asm/btext.h>
  46 #include <asm/tlb.h>
  47 #include <asm/sections.h>
  48 #include <asm/sparsemem.h>
  49 #include <asm/vdso.h>
  50 #include <asm/fixmap.h>
  51 #include <asm/swiotlb.h>
  52
  53 #include "mmu_decl.h"
  54
  55 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
  56 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
  57 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
  58 #endif
  59
  60 int init_bootmem_done;
  61 int mem_init_done;
  62 phys_addr_t memory_limit;
  63
  64 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  65 pte_t *kmap_pte;
  66 pgprot_t kmap_prot;
  67
  68 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
  69 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
  70
  71 static inline pte_t *virt_to_kpte(unsigned long vaddr)
  72 {
  73         return pte_offset_kernel(pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(vaddr),
  74                         vaddr), vaddr), vaddr);
  75 }
  76 #endif
  77
  78 int page_is_ram(unsigned long pfn)
  79 {
  80 #ifndef CONFIG_PPC64    /* XXX for now */
  81         return pfn < max_pfn;
  82 #else
  83         unsigned long paddr = (pfn << PAGE_SHIFT);
  84         int i;
  85         for (i=0; i < lmb.memory.cnt; i++) {
  86                 unsigned long base;
  87
  88                 base = lmb.memory.region[i].base;
  89
  90                 if ((paddr >= base) &&
  91                         (paddr < (base + lmb.memory.region[i].size))) {
  92                         return 1;
  93                 }
  94         }
  95
  96         return 0;
  97 #endif
  98 }
  99
 100 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
 101                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 102 {
 103         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
 104                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
 105
 106         if (!page_is_ram(pfn))
 107                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
 108
 109         return vma_prot;
 110 }
 111 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
 112
 113 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 114
 115 #ifdef CONFIG_NUMA
 116 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
 117 {
 118         return hot_add_scn_to_nid(start);
 119 }
 120 #endif
 121
 122 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
 123 {
 124         struct pglist_data *pgdata;
 125         struct zone *zone;
 126         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 127         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
 128
 129         pgdata = NODE_DATA(nid);
 130
 131         start = (unsigned long)__va(start);
 132         create_section_mapping(start, start + size);
 133
 134         /* this should work for most non-highmem platforms */
 135         zone = pgdata->node_zones;
 136
 137         return __add_pages(nid, zone, start_pfn, nr_pages);
 138 }
 139 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 140
 141 /*
 142  * walk_memory_resource() needs to make sure there is no holes in a given
 143  * memory range.  PPC64 does not maintain the memory layout in /proc/iomem.
 144  * Instead it maintains it in lmb.memory structures.  Walk through the
 145  * memory regions, find holes and callback for contiguous regions.
 146  */
 147 int
 148 walk_system_ram_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
 149                 void *arg, int (*func)(unsigned long, unsigned long, void *))
 150 {
 151         struct lmb_property res;
 152         unsigned long pfn, len;
 153         u64 end;
 154         int ret = -1;
 155
 156         res.base = (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT;
 157         res.size = (u64) nr_pages << PAGE_SHIFT;
 158
 159         end = res.base + res.size - 1;
 160         while ((res.base < end) && (lmb_find(&res) >= 0)) {
 161                 pfn = (unsigned long)(res.base >> PAGE_SHIFT);
 162                 len = (unsigned long)(res.size >> PAGE_SHIFT);
 163                 ret = (*func)(pfn, len, arg);
 164                 if (ret)
 165                         break;
 166                 res.base += (res.size + 1);
 167                 res.size = (end - res.base + 1);
 168         }
 169         return ret;
 170 }
 171 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);
 172
 173 /*
 174  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
 175  * have available.  If we are using highmem, we only put the
 176  * lowmem into the bootmem system.
 177  */
 178 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 179 void __init do_init_bootmem(void)
 180 {
 181         unsigned long i;
 182         unsigned long start, bootmap_pages;
 183         unsigned long total_pages;
 184         int boot_mapsize;
 185
 186         max_low_pfn = max_pfn = lmb_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
 187         total_pages = (lmb_end_of_DRAM() - memstart_addr) >> PAGE_SHIFT;
 188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 189         total_pages = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
 190         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 191 #endif
 192
 193         /*
 194          * Find an area to use for the bootmem bitmap.  Calculate the size of
 195          * bitmap required as (Total Memory) / PAGE_SIZE / BITS_PER_BYTE.
 196          * Add 1 additional page in case the address isn't page-aligned.
 197          */
 198         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(total_pages);
 199
 200         start = lmb_alloc(bootmap_pages << PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
 201
 202         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
 203         boot_mapsize = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), start >> PAGE_SHIFT, min_low_pfn, max_low_pfn);
 204
 205         /* Add active regions with valid PFNs */
 206         for (i = 0; i < lmb.memory.cnt; i++) {
 207                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
 208                 start_pfn = lmb.memory.region[i].base >> PAGE_SHIFT;
 209                 end_pfn = start_pfn + lmb_size_pages(&lmb.memory, i);
 210                 add_active_range(0, start_pfn, end_pfn);
 211         }
 212
 213         /* Add all physical memory to the bootmem map, mark each area
 214          * present.
 215          */
 216 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 217         free_bootmem_with_active_regions(0, lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT);
 218
 219         /* reserve the sections we're already using */
 220         for (i = 0; i < lmb.reserved.cnt; i++) {
 221                 unsigned long addr = lmb.reserved.region[i].base +
 222                                      lmb_size_bytes(&lmb.reserved, i) - 1;
 223                 if (addr < lowmem_end_addr)
 224                         reserve_bootmem(lmb.reserved.region[i].base,
 225                                         lmb_size_bytes(&lmb.reserved, i),
 226                                         BOOTMEM_DEFAULT);
 227                 else if (lmb.reserved.region[i].base < lowmem_end_addr) {
 228                         unsigned long adjusted_size = lowmem_end_addr -
 229                                       lmb.reserved.region[i].base;
 230                         reserve_bootmem(lmb.reserved.region[i].base,
 231                                         adjusted_size, BOOTMEM_DEFAULT);
 232                 }
 233         }
 234 #else
 235         free_bootmem_with_active_regions(0, max_pfn);
 236
 237         /* reserve the sections we're already using */
 238         for (i = 0; i < lmb.reserved.cnt; i++)
 239                 reserve_bootmem(lmb.reserved.region[i].base,
 240                                 lmb_size_bytes(&lmb.reserved, i),
 241                                 BOOTMEM_DEFAULT);
 242
 243 #endif
 244         /* XXX need to clip this if using highmem? */
 245         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
 246
 247         init_bootmem_done = 1;
 248 }
 249
 250 /* mark pages that don't exist as nosave */
 251 static int __init mark_nonram_nosave(void)
 252 {
 253         unsigned long lmb_next_region_start_pfn,
 254                       lmb_region_max_pfn;
 255         int i;
 256
 257         for (i = 0; i < lmb.memory.cnt - 1; i++) {
 258                 lmb_region_max_pfn =
 259                         (lmb.memory.region[i].base >> PAGE_SHIFT) +
 260                         (lmb.memory.region[i].size >> PAGE_SHIFT);
 261                 lmb_next_region_start_pfn =
 262                         lmb.memory.region[i+1].base >> PAGE_SHIFT;
 263
 264                 if (lmb_region_max_pfn < lmb_next_region_start_pfn)
 265                         register_nosave_region(lmb_region_max_pfn,
 266                                                lmb_next_region_start_pfn);
 267         }
 268
 269         return 0;
 270 }
 271
 272 /*
 273  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
 274  */
 275 void __init paging_init(void)
 276 {
 277         unsigned long total_ram = lmb_phys_mem_size();
 278         phys_addr_t top_of_ram = lmb_end_of_DRAM();
 279         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 280
 281 #ifdef CONFIG_PPC32
 282         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
 283         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
 284
 285         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
 286                 map_page(v, 0, 0); /* XXX gross */
 287 #endif
 288
 289 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 290         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
 291         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
 292
 293         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
 294         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
 295 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 296
 297         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%lx\n",
 298                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
 299         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
 300                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
 301         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
 302 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 303         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 304         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
 305 #else
 306         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
 307 #endif
 308         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
 309
 310         mark_nonram_nosave();
 311 }
 312 #endif /* ! CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
 313
 314 void __init mem_init(void)
 315 {
 316 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 317         int nid;
 318 #endif
 319         pg_data_t *pgdat;
 320         unsigned long i;
 321         struct page *page;
 322         unsigned long reservedpages = 0, codesize, initsize, datasize, bsssize;
 323
 324 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 325         if (ppc_swiotlb_enable)
 326                 swiotlb_init(1);
 327 #endif
 328
 329         num_physpages = lmb.memory.size >> PAGE_SHIFT;
 330         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
 331
 332 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
 333         for_each_online_node(nid) {
 334                 if (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages != 0) {
 335                         printk("freeing bootmem node %d\n", nid);
 336                         totalram_pages +=
 337                                 free_all_bootmem_node(NODE_DATA(nid));
 338                 }
 339         }
 340 #else
 341         max_mapnr = max_pfn;
 342         totalram_pages += free_all_bootmem();
 343 #endif
 344         for_each_online_pgdat(pgdat) {
 345                 for (i = 0; i < pgdat->node_spanned_pages; i++) {
 346                         if (!pfn_valid(pgdat->node_start_pfn + i))
 347                                 continue;
 348                         page = pgdat_page_nr(pgdat, i);
 349                         if (PageReserved(page))
 350                                 reservedpages++;
 351                 }
 352         }
 353
 354         codesize = (unsigned long)&_sdata - (unsigned long)&_stext;
 355         datasize = (unsigned long)&_edata - (unsigned long)&_sdata;
 356         initsize = (unsigned long)&__init_end - (unsigned long)&__init_begin;
 357         bsssize = (unsigned long)&__bss_stop - (unsigned long)&__bss_start;
 358
 359 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 360         {
 361                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
 362
 363                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
 364                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
 365                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 366                         if (lmb_is_reserved(pfn << PAGE_SHIFT))
 367                                 continue;
 368                         ClearPageReserved(page);
 369                         init_page_count(page);
 370                         __free_page(page);
 371                         totalhigh_pages++;
 372                         reservedpages--;
 373                 }
 374                 totalram_pages += totalhigh_pages;
 375                 printk(KERN_DEBUG "High memory: %luk\n",
 376                        totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10));
 377         }
 378 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 379
 380         printk(KERN_INFO "Memory: %luk/%luk available (%luk kernel code, "
 381                "%luk reserved, %luk data, %luk bss, %luk init)\n",
 382                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
 383                 num_physpages << (PAGE_SHIFT-10),
 384                 codesize >> 10,
 385                 reservedpages << (PAGE_SHIFT-10),
 386                 datasize >> 10,
 387                 bsssize >> 10,
 388                 initsize >> 10);
 389
 390 #ifdef CONFIG_PPC32
 391         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
 392         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
 393 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 394         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
 395                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
 396 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 397 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
 398         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
 399                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
 400 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
 401         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
 402                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
 403         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
 404                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
 405 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 406
 407         mem_init_done = 1;
 408 }
 409
 410 /*
 411  * This is called when a page has been modified by the kernel.
 412  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
 413  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
 414  */
 415 void flush_dcache_page(struct page *page)
 416 {
 417         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 418                 return;
 419         /* avoid an atomic op if possible */
 420         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
 421                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 422 }
 423 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
 424
 425 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
 426 {
 427 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 428         if (PageCompound(page)) {
 429                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
 430                 return;
 431         }
 432 #endif
 433 #ifdef CONFIG_BOOKE
 434         {
 435                 void *start = kmap_atomic(page, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
 436                 __flush_dcache_icache(start);
 437                 kunmap_atomic(start, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
 438         }
 439 #elif defined(CONFIG_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
 440         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
 441         __flush_dcache_icache(page_address(page));
 442 #else
 443         __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
 444 #endif
 445 }
 446
 447 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
 448 {
 449         clear_page(page);
 450
 451         /*
 452          * We shouldnt have to do this, but some versions of glibc
 453          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
 454          * - Anton
 455          */
 456         flush_dcache_page(pg);
 457 }
 458 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
 459
 460 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
 461                     struct page *pg)
 462 {
 463         copy_page(vto, vfrom);
 464
 465         /*
 466          * We should be able to use the following optimisation, however
 467          * there are two problems.
 468          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
 469          * were not marked executable.
 470          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
 471          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
 472          * not marked executable.
 473          * - Anton
 474          */
 475 #if 0
 476         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
 477                 return;
 478 #endif
 479
 480         flush_dcache_page(pg);
 481 }
 482
 483 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
 484                              unsigned long addr, int len)
 485 {
 486         unsigned long maddr;
 487
 488         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
 489         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
 490         kunmap(page);
 491 }
 492 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
 493
 494 /*
 495  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
 496  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
 497  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
 498  * the updated linux PTE.
 499  *
 500  * This must always be called with the pte lock held.
 501  */
 502 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 503                       pte_t *ptep)
 504 {
 505 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 506         unsigned long access = 0, trap;
 507
 508         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
 509         if (!pte_young(*ptep) || address >= TASK_SIZE)
 510                 return;
 511
 512         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
 513          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
 514          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
 515          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
 516          *
 517          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
 518          */
 519         if (current->thread.regs == NULL)
 520                 return;
 521         trap = TRAP(current->thread.regs);
 522         if (trap == 0x400)
 523                 access |= _PAGE_EXEC;
 524         else if (trap != 0x300)
 525                 return;
 526         hash_preload(vma->vm_mm, address, access, trap);
 527 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
 528 }