f89ed5dc08d2a76eb28342b6c0adfd903a9f9a16
[pandora-kernel.git] / arch / tile / mm / init.c
1 /*
2  * Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
3  * Copyright 2010 Tilera Corporation. All Rights Reserved.
4  *
5  *   This program is free software; you can redistribute it and/or
6  *   modify it under the terms of the GNU General Public License
7  *   as published by the Free Software Foundation, version 2.
8  *
9  *   This program is distributed in the hope that it will be useful, but
10  *   WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  *   MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, GOOD TITLE or
12  *   NON INFRINGEMENT.  See the GNU General Public License for
13  *   more details.
14  */
15
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/signal.h>
18 #include <linux/sched.h>
19 #include <linux/kernel.h>
20 #include <linux/errno.h>
21 #include <linux/string.h>
22 #include <linux/types.h>
23 #include <linux/ptrace.h>
24 #include <linux/mman.h>
25 #include <linux/mm.h>
26 #include <linux/hugetlb.h>
27 #include <linux/swap.h>
28 #include <linux/smp.h>
29 #include <linux/init.h>
30 #include <linux/highmem.h>
31 #include <linux/pagemap.h>
32 #include <linux/poison.h>
33 #include <linux/bootmem.h>
34 #include <linux/slab.h>
35 #include <linux/proc_fs.h>
36 #include <linux/efi.h>
37 #include <linux/memory_hotplug.h>
38 #include <linux/uaccess.h>
39 #include <asm/mmu_context.h>
40 #include <asm/processor.h>
41 #include <asm/system.h>
42 #include <asm/pgtable.h>
43 #include <asm/pgalloc.h>
44 #include <asm/dma.h>
45 #include <asm/fixmap.h>
46 #include <asm/tlb.h>
47 #include <asm/tlbflush.h>
48 #include <asm/sections.h>
49 #include <asm/setup.h>
50 #include <asm/homecache.h>
51 #include <hv/hypervisor.h>
52 #include <arch/chip.h>
53
54 #include "migrate.h"
55
56 /*
57  * We could set FORCE_MAX_ZONEORDER to "(HPAGE_SHIFT - PAGE_SHIFT + 1)"
58  * in the Tile Kconfig, but this generates configure warnings.
59  * Do it here and force people to get it right to compile this file.
60  * The problem is that with 4KB small pages and 16MB huge pages,
61  * the default value doesn't allow us to group enough small pages
62  * together to make up a huge page.
63  */
64 #if CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER < HPAGE_SHIFT - PAGE_SHIFT + 1
65 # error "Change FORCE_MAX_ZONEORDER in arch/tile/Kconfig to match page size"
66 #endif
67
68 #define clear_pgd(pmdptr) (*(pmdptr) = hv_pte(0))
69
70 #ifndef __tilegx__
71 unsigned long VMALLOC_RESERVE = CONFIG_VMALLOC_RESERVE;
72 EXPORT_SYMBOL(VMALLOC_RESERVE);
73 #endif
74
75 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
76
77 /* Create an L2 page table */
78 static pte_t * __init alloc_pte(void)
79 {
80         return __alloc_bootmem(L2_KERNEL_PGTABLE_SIZE, HV_PAGE_TABLE_ALIGN, 0);
81 }
82
83 /*
84  * L2 page tables per controller.  We allocate these all at once from
85  * the bootmem allocator and store them here.  This saves on kernel L2
86  * page table memory, compared to allocating a full 64K page per L2
87  * page table, and also means that in cases where we use huge pages,
88  * we are guaranteed to later be able to shatter those huge pages and
89  * switch to using these page tables instead, without requiring
90  * further allocation.  Each l2_ptes[] entry points to the first page
91  * table for the first hugepage-size piece of memory on the
92  * controller; other page tables are just indexed directly, i.e. the
93  * L2 page tables are contiguous in memory for each controller.
94  */
95 static pte_t *l2_ptes[MAX_NUMNODES];
96 static int num_l2_ptes[MAX_NUMNODES];
97
98 static void init_prealloc_ptes(int node, int pages)
99 {
100         BUG_ON(pages & (HV_L2_ENTRIES-1));
101         if (pages) {
102                 num_l2_ptes[node] = pages;
103                 l2_ptes[node] = __alloc_bootmem(pages * sizeof(pte_t),
104                                                 HV_PAGE_TABLE_ALIGN, 0);
105         }
106 }
107
108 pte_t *get_prealloc_pte(unsigned long pfn)
109 {
110         int node = pfn_to_nid(pfn);
111         pfn &= ~(-1UL << (NR_PA_HIGHBIT_SHIFT - PAGE_SHIFT));
112         BUG_ON(node >= MAX_NUMNODES);
113         BUG_ON(pfn >= num_l2_ptes[node]);
114         return &l2_ptes[node][pfn];
115 }
116
117 /*
118  * What caching do we expect pages from the heap to have when
119  * they are allocated during bootup?  (Once we've installed the
120  * "real" swapper_pg_dir.)
121  */
122 static int initial_heap_home(void)
123 {
124 #if CHIP_HAS_CBOX_HOME_MAP()
125         if (hash_default)
126                 return PAGE_HOME_HASH;
127 #endif
128         return smp_processor_id();
129 }
130
131 /*
132  * Place a pointer to an L2 page table in a middle page
133  * directory entry.
134  */
135 static void __init assign_pte(pmd_t *pmd, pte_t *page_table)
136 {
137         phys_addr_t pa = __pa(page_table);
138         unsigned long l2_ptfn = pa >> HV_LOG2_PAGE_TABLE_ALIGN;
139         pte_t pteval = hv_pte_set_ptfn(__pgprot(_PAGE_TABLE), l2_ptfn);
140         BUG_ON((pa & (HV_PAGE_TABLE_ALIGN-1)) != 0);
141         pteval = pte_set_home(pteval, initial_heap_home());
142         *(pte_t *)pmd = pteval;
143         if (page_table != (pte_t *)pmd_page_vaddr(*pmd))
144                 BUG();
145 }
146
147 #ifdef __tilegx__
148
149 #if HV_L1_SIZE != HV_L2_SIZE
150 # error Rework assumption that L1 and L2 page tables are same size.
151 #endif
152
153 /* Since pmd_t arrays and pte_t arrays are the same size, just use casts. */
154 static inline pmd_t *alloc_pmd(void)
155 {
156         return (pmd_t *)alloc_pte();
157 }
158
159 static inline void assign_pmd(pud_t *pud, pmd_t *pmd)
160 {
161         assign_pte((pmd_t *)pud, (pte_t *)pmd);
162 }
163
164 #endif /* __tilegx__ */
165
166 /* Replace the given pmd with a full PTE table. */
167 void __init shatter_pmd(pmd_t *pmd)
168 {
169         pte_t *pte = get_prealloc_pte(pte_pfn(*(pte_t *)pmd));
170         assign_pte(pmd, pte);
171 }
172
173 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
174 /*
175  * This function initializes a certain range of kernel virtual memory
176  * with new bootmem page tables, everywhere page tables are missing in
177  * the given range.
178  */
179
180 /*
181  * NOTE: The pagetables are allocated contiguous on the physical space
182  * so we can cache the place of the first one and move around without
183  * checking the pgd every time.
184  */
185 static void __init page_table_range_init(unsigned long start,
186                                          unsigned long end, pgd_t *pgd_base)
187 {
188         pgd_t *pgd;
189         int pgd_idx;
190         unsigned long vaddr;
191
192         vaddr = start;
193         pgd_idx = pgd_index(vaddr);
194         pgd = pgd_base + pgd_idx;
195
196         for ( ; (pgd_idx < PTRS_PER_PGD) && (vaddr != end); pgd++, pgd_idx++) {
197                 pmd_t *pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, vaddr), vaddr);
198                 if (pmd_none(*pmd))
199                         assign_pte(pmd, alloc_pte());
200                 vaddr += PMD_SIZE;
201         }
202 }
203 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
204
205
206 #if CHIP_HAS_CBOX_HOME_MAP()
207
208 static int __initdata ktext_hash = 1;  /* .text pages */
209 static int __initdata kdata_hash = 1;  /* .data and .bss pages */
210 int __write_once hash_default = 1;     /* kernel allocator pages */
211 EXPORT_SYMBOL(hash_default);
212 int __write_once kstack_hash = 1;      /* if no homecaching, use h4h */
213 #endif /* CHIP_HAS_CBOX_HOME_MAP */
214
215 /*
216  * CPUs to use to for striping the pages of kernel data.  If hash-for-home
217  * is available, this is only relevant if kcache_hash sets up the
218  * .data and .bss to be page-homed, and we don't want the default mode
219  * of using the full set of kernel cpus for the striping.
220  */
221 static __initdata struct cpumask kdata_mask;
222 static __initdata int kdata_arg_seen;
223
224 int __write_once kdata_huge;       /* if no homecaching, small pages */
225
226
227 /* Combine a generic pgprot_t with cache home to get a cache-aware pgprot. */
228 static pgprot_t __init construct_pgprot(pgprot_t prot, int home)
229 {
230         prot = pte_set_home(prot, home);
231 #if CHIP_HAS_CBOX_HOME_MAP()
232         if (home == PAGE_HOME_IMMUTABLE) {
233                 if (ktext_hash)
234                         prot = hv_pte_set_mode(prot, HV_PTE_MODE_CACHE_HASH_L3);
235                 else
236                         prot = hv_pte_set_mode(prot, HV_PTE_MODE_CACHE_NO_L3);
237         }
238 #endif
239         return prot;
240 }
241
242 /*
243  * For a given kernel data VA, how should it be cached?
244  * We return the complete pgprot_t with caching bits set.
245  */
246 static pgprot_t __init init_pgprot(ulong address)
247 {
248         int cpu;
249         unsigned long page;
250         enum { CODE_DELTA = MEM_SV_INTRPT - PAGE_OFFSET };
251
252 #if CHIP_HAS_CBOX_HOME_MAP()
253         /* For kdata=huge, everything is just hash-for-home. */
254         if (kdata_huge)
255                 return construct_pgprot(PAGE_KERNEL, PAGE_HOME_HASH);
256 #endif
257
258         /* We map the aliased pages of permanent text inaccessible. */
259         if (address < (ulong) _sinittext - CODE_DELTA)
260                 return PAGE_NONE;
261
262         /*
263          * We map read-only data non-coherent for performance.  We could
264          * use neighborhood caching on TILE64, but it's not clear it's a win.
265          */
266         if ((address >= (ulong) __start_rodata &&
267              address < (ulong) __end_rodata) ||
268             address == (ulong) empty_zero_page) {
269                 return construct_pgprot(PAGE_KERNEL_RO, PAGE_HOME_IMMUTABLE);
270         }
271
272         /* As a performance optimization, keep the boot init stack here. */
273         if (address >= (ulong)&init_thread_union &&
274             address < (ulong)&init_thread_union + THREAD_SIZE)
275                 return construct_pgprot(PAGE_KERNEL, smp_processor_id());
276
277 #ifndef __tilegx__
278 #if !ATOMIC_LOCKS_FOUND_VIA_TABLE()
279         /* Force the atomic_locks[] array page to be hash-for-home. */
280         if (address == (ulong) atomic_locks)
281                 return construct_pgprot(PAGE_KERNEL, PAGE_HOME_HASH);
282 #endif
283 #endif
284
285         /*
286          * Everything else that isn't data or bss is heap, so mark it
287          * with the initial heap home (hash-for-home, or this cpu).  This
288          * includes any addresses after the loaded image and any address before
289          * _einitdata, since we already captured the case of text before
290          * _sinittext, and __pa(einittext) is approximately __pa(sinitdata).
291          *
292          * All the LOWMEM pages that we mark this way will get their
293          * struct page homecache properly marked later, in set_page_homes().
294          * The HIGHMEM pages we leave with a default zero for their
295          * homes, but with a zero free_time we don't have to actually
296          * do a flush action the first time we use them, either.
297          */
298         if (address >= (ulong) _end || address < (ulong) _einitdata)
299                 return construct_pgprot(PAGE_KERNEL, initial_heap_home());
300
301 #if CHIP_HAS_CBOX_HOME_MAP()
302         /* Use hash-for-home if requested for data/bss. */
303         if (kdata_hash)
304                 return construct_pgprot(PAGE_KERNEL, PAGE_HOME_HASH);
305 #endif
306
307         /*
308          * Make the w1data homed like heap to start with, to avoid
309          * making it part of the page-striped data area when we're just
310          * going to convert it to read-only soon anyway.
311          */
312         if (address >= (ulong)__w1data_begin && address < (ulong)__w1data_end)
313                 return construct_pgprot(PAGE_KERNEL, initial_heap_home());
314
315         /*
316          * Otherwise we just hand out consecutive cpus.  To avoid
317          * requiring this function to hold state, we just walk forward from
318          * _sdata by PAGE_SIZE, skipping the readonly and init data, to reach
319          * the requested address, while walking cpu home around kdata_mask.
320          * This is typically no more than a dozen or so iterations.
321          */
322         page = (((ulong)__w1data_end) + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
323         BUG_ON(address < page || address >= (ulong)_end);
324         cpu = cpumask_first(&kdata_mask);
325         for (; page < address; page += PAGE_SIZE) {
326                 if (page >= (ulong)&init_thread_union &&
327                     page < (ulong)&init_thread_union + THREAD_SIZE)
328                         continue;
329                 if (page == (ulong)empty_zero_page)
330                         continue;
331 #ifndef __tilegx__
332 #if !ATOMIC_LOCKS_FOUND_VIA_TABLE()
333                 if (page == (ulong)atomic_locks)
334                         continue;
335 #endif
336 #endif
337                 cpu = cpumask_next(cpu, &kdata_mask);
338                 if (cpu == NR_CPUS)
339                         cpu = cpumask_first(&kdata_mask);
340         }
341         return construct_pgprot(PAGE_KERNEL, cpu);
342 }
343
344 /*
345  * This function sets up how we cache the kernel text.  If we have
346  * hash-for-home support, normally that is used instead (see the
347  * kcache_hash boot flag for more information).  But if we end up
348  * using a page-based caching technique, this option sets up the
349  * details of that.  In addition, the "ktext=nocache" option may
350  * always be used to disable local caching of text pages, if desired.
351  */
352
353 static int __initdata ktext_arg_seen;
354 static int __initdata ktext_small;
355 static int __initdata ktext_local;
356 static int __initdata ktext_all;
357 static int __initdata ktext_nondataplane;
358 static int __initdata ktext_nocache;
359 static struct cpumask __initdata ktext_mask;
360
361 static int __init setup_ktext(char *str)
362 {
363         if (str == NULL)
364                 return -EINVAL;
365
366         /* If you have a leading "nocache", turn off ktext caching */
367         if (strncmp(str, "nocache", 7) == 0) {
368                 ktext_nocache = 1;
369                 pr_info("ktext: disabling local caching of kernel text\n");
370                 str += 7;
371                 if (*str == ',')
372                         ++str;
373                 if (*str == '\0')
374                         return 0;
375         }
376
377         ktext_arg_seen = 1;
378
379         /* Default setting on Tile64: use a huge page */
380         if (strcmp(str, "huge") == 0)
381                 pr_info("ktext: using one huge locally cached page\n");
382
383         /* Pay TLB cost but get no cache benefit: cache small pages locally */
384         else if (strcmp(str, "local") == 0) {
385                 ktext_small = 1;
386                 ktext_local = 1;
387                 pr_info("ktext: using small pages with local caching\n");
388         }
389
390         /* Neighborhood cache ktext pages on all cpus. */
391         else if (strcmp(str, "all") == 0) {
392                 ktext_small = 1;
393                 ktext_all = 1;
394                 pr_info("ktext: using maximal caching neighborhood\n");
395         }
396
397
398         /* Neighborhood ktext pages on specified mask */
399         else if (cpulist_parse(str, &ktext_mask) == 0) {
400                 char buf[NR_CPUS * 5];
401                 cpulist_scnprintf(buf, sizeof(buf), &ktext_mask);
402                 if (cpumask_weight(&ktext_mask) > 1) {
403                         ktext_small = 1;
404                         pr_info("ktext: using caching neighborhood %s "
405                                "with small pages\n", buf);
406                 } else {
407                         pr_info("ktext: caching on cpu %s with one huge page\n",
408                                buf);
409                 }
410         }
411
412         else if (*str)
413                 return -EINVAL;
414
415         return 0;
416 }
417
418 early_param("ktext", setup_ktext);
419
420
421 static inline pgprot_t ktext_set_nocache(pgprot_t prot)
422 {
423         if (!ktext_nocache)
424                 prot = hv_pte_set_nc(prot);
425 #if CHIP_HAS_NC_AND_NOALLOC_BITS()
426         else
427                 prot = hv_pte_set_no_alloc_l2(prot);
428 #endif
429         return prot;
430 }
431
432 #ifndef __tilegx__
433 static pmd_t *__init get_pmd(pgd_t pgtables[], unsigned long va)
434 {
435         return pmd_offset(pud_offset(&pgtables[pgd_index(va)], va), va);
436 }
437 #else
438 static pmd_t *__init get_pmd(pgd_t pgtables[], unsigned long va)
439 {
440         pud_t *pud = pud_offset(&pgtables[pgd_index(va)], va);
441         if (pud_none(*pud))
442                 assign_pmd(pud, alloc_pmd());
443         return pmd_offset(pud, va);
444 }
445 #endif
446
447 /* Temporary page table we use for staging. */
448 static pgd_t pgtables[PTRS_PER_PGD]
449  __attribute__((aligned(HV_PAGE_TABLE_ALIGN)));
450
451 /*
452  * This maps the physical memory to kernel virtual address space, a total
453  * of max_low_pfn pages, by creating page tables starting from address
454  * PAGE_OFFSET.
455  *
456  * This routine transitions us from using a set of compiled-in large
457  * pages to using some more precise caching, including removing access
458  * to code pages mapped at PAGE_OFFSET (executed only at MEM_SV_START)
459  * marking read-only data as locally cacheable, striping the remaining
460  * .data and .bss across all the available tiles, and removing access
461  * to pages above the top of RAM (thus ensuring a page fault from a bad
462  * virtual address rather than a hypervisor shoot down for accessing
463  * memory outside the assigned limits).
464  */
465 static void __init kernel_physical_mapping_init(pgd_t *pgd_base)
466 {
467         unsigned long address, pfn;
468         pmd_t *pmd;
469         pte_t *pte;
470         int pte_ofs;
471         const struct cpumask *my_cpu_mask = cpumask_of(smp_processor_id());
472         struct cpumask kstripe_mask;
473         int rc, i;
474
475 #if CHIP_HAS_CBOX_HOME_MAP()
476         if (ktext_arg_seen && ktext_hash) {
477                 pr_warning("warning: \"ktext\" boot argument ignored"
478                            " if \"kcache_hash\" sets up text hash-for-home\n");
479                 ktext_small = 0;
480         }
481
482         if (kdata_arg_seen && kdata_hash) {
483                 pr_warning("warning: \"kdata\" boot argument ignored"
484                            " if \"kcache_hash\" sets up data hash-for-home\n");
485         }
486
487         if (kdata_huge && !hash_default) {
488                 pr_warning("warning: disabling \"kdata=huge\"; requires"
489                           " kcache_hash=all or =allbutstack\n");
490                 kdata_huge = 0;
491         }
492 #endif
493
494         /*
495          * Set up a mask for cpus to use for kernel striping.
496          * This is normally all cpus, but minus dataplane cpus if any.
497          * If the dataplane covers the whole chip, we stripe over
498          * the whole chip too.
499          */
500         cpumask_copy(&kstripe_mask, cpu_possible_mask);
501         if (!kdata_arg_seen)
502                 kdata_mask = kstripe_mask;
503
504         /* Allocate and fill in L2 page tables */
505         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; ++i) {
506 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
507                 unsigned long end_pfn = node_lowmem_end_pfn[i];
508 #else
509                 unsigned long end_pfn = node_end_pfn[i];
510 #endif
511                 unsigned long end_huge_pfn = 0;
512
513                 /* Pre-shatter the last huge page to allow per-cpu pages. */
514                 if (kdata_huge)
515                         end_huge_pfn = end_pfn - (HPAGE_SIZE >> PAGE_SHIFT);
516
517                 pfn = node_start_pfn[i];
518
519                 /* Allocate enough memory to hold L2 page tables for node. */
520                 init_prealloc_ptes(i, end_pfn - pfn);
521
522                 address = (unsigned long) pfn_to_kaddr(pfn);
523                 while (pfn < end_pfn) {
524                         BUG_ON(address & (HPAGE_SIZE-1));
525                         pmd = get_pmd(pgtables, address);
526                         pte = get_prealloc_pte(pfn);
527                         if (pfn < end_huge_pfn) {
528                                 pgprot_t prot = init_pgprot(address);
529                                 *(pte_t *)pmd = pte_mkhuge(pfn_pte(pfn, prot));
530                                 for (pte_ofs = 0; pte_ofs < PTRS_PER_PTE;
531                                      pfn++, pte_ofs++, address += PAGE_SIZE)
532                                         pte[pte_ofs] = pfn_pte(pfn, prot);
533                         } else {
534                                 if (kdata_huge)
535                                         printk(KERN_DEBUG "pre-shattered huge"
536                                                " page at %#lx\n", address);
537                                 for (pte_ofs = 0; pte_ofs < PTRS_PER_PTE;
538                                      pfn++, pte_ofs++, address += PAGE_SIZE) {
539                                         pgprot_t prot = init_pgprot(address);
540                                         pte[pte_ofs] = pfn_pte(pfn, prot);
541                                 }
542                                 assign_pte(pmd, pte);
543                         }
544                 }
545         }
546
547         /*
548          * Set or check ktext_map now that we have cpu_possible_mask
549          * and kstripe_mask to work with.
550          */
551         if (ktext_all)
552                 cpumask_copy(&ktext_mask, cpu_possible_mask);
553         else if (ktext_nondataplane)
554                 ktext_mask = kstripe_mask;
555         else if (!cpumask_empty(&ktext_mask)) {
556                 /* Sanity-check any mask that was requested */
557                 struct cpumask bad;
558                 cpumask_andnot(&bad, &ktext_mask, cpu_possible_mask);
559                 cpumask_and(&ktext_mask, &ktext_mask, cpu_possible_mask);
560                 if (!cpumask_empty(&bad)) {
561                         char buf[NR_CPUS * 5];
562                         cpulist_scnprintf(buf, sizeof(buf), &bad);
563                         pr_info("ktext: not using unavailable cpus %s\n", buf);
564                 }
565                 if (cpumask_empty(&ktext_mask)) {
566                         pr_warning("ktext: no valid cpus; caching on %d.\n",
567                                    smp_processor_id());
568                         cpumask_copy(&ktext_mask,
569                                      cpumask_of(smp_processor_id()));
570                 }
571         }
572
573         address = MEM_SV_INTRPT;
574         pmd = get_pmd(pgtables, address);
575         if (ktext_small) {
576                 /* Allocate an L2 PTE for the kernel text */
577                 int cpu = 0;
578                 pgprot_t prot = construct_pgprot(PAGE_KERNEL_EXEC,
579                                                  PAGE_HOME_IMMUTABLE);
580
581                 if (ktext_local) {
582                         if (ktext_nocache)
583                                 prot = hv_pte_set_mode(prot,
584                                                        HV_PTE_MODE_UNCACHED);
585                         else
586                                 prot = hv_pte_set_mode(prot,
587                                                        HV_PTE_MODE_CACHE_NO_L3);
588                 } else {
589                         prot = hv_pte_set_mode(prot,
590                                                HV_PTE_MODE_CACHE_TILE_L3);
591                         cpu = cpumask_first(&ktext_mask);
592
593                         prot = ktext_set_nocache(prot);
594                 }
595
596                 BUG_ON(address != (unsigned long)_stext);
597                 pfn = 0;  /* code starts at PA 0 */
598                 pte = alloc_pte();
599                 for (pte_ofs = 0; address < (unsigned long)_einittext;
600                      pfn++, pte_ofs++, address += PAGE_SIZE) {
601                         if (!ktext_local) {
602                                 prot = set_remote_cache_cpu(prot, cpu);
603                                 cpu = cpumask_next(cpu, &ktext_mask);
604                                 if (cpu == NR_CPUS)
605                                         cpu = cpumask_first(&ktext_mask);
606                         }
607                         pte[pte_ofs] = pfn_pte(pfn, prot);
608                 }
609                 assign_pte(pmd, pte);
610         } else {
611                 pte_t pteval = pfn_pte(0, PAGE_KERNEL_EXEC);
612                 pteval = pte_mkhuge(pteval);
613 #if CHIP_HAS_CBOX_HOME_MAP()
614                 if (ktext_hash) {
615                         pteval = hv_pte_set_mode(pteval,
616                                                  HV_PTE_MODE_CACHE_HASH_L3);
617                         pteval = ktext_set_nocache(pteval);
618                 } else
619 #endif /* CHIP_HAS_CBOX_HOME_MAP() */
620                 if (cpumask_weight(&ktext_mask) == 1) {
621                         pteval = set_remote_cache_cpu(pteval,
622                                               cpumask_first(&ktext_mask));
623                         pteval = hv_pte_set_mode(pteval,
624                                                  HV_PTE_MODE_CACHE_TILE_L3);
625                         pteval = ktext_set_nocache(pteval);
626                 } else if (ktext_nocache)
627                         pteval = hv_pte_set_mode(pteval,
628                                                  HV_PTE_MODE_UNCACHED);
629                 else
630                         pteval = hv_pte_set_mode(pteval,
631                                                  HV_PTE_MODE_CACHE_NO_L3);
632                 *(pte_t *)pmd = pteval;
633         }
634
635         /* Set swapper_pgprot here so it is flushed to memory right away. */
636         swapper_pgprot = init_pgprot((unsigned long)swapper_pg_dir);
637
638         /*
639          * Since we may be changing the caching of the stack and page
640          * table itself, we invoke an assembly helper to do the
641          * following steps:
642          *
643          *  - flush the cache so we start with an empty slate
644          *  - install pgtables[] as the real page table
645          *  - flush the TLB so the new page table takes effect
646          */
647         rc = flush_and_install_context(__pa(pgtables),
648                                        init_pgprot((unsigned long)pgtables),
649                                        __get_cpu_var(current_asid),
650                                        cpumask_bits(my_cpu_mask));
651         BUG_ON(rc != 0);
652
653         /* Copy the page table back to the normal swapper_pg_dir. */
654         memcpy(pgd_base, pgtables, sizeof(pgtables));
655         __install_page_table(pgd_base, __get_cpu_var(current_asid),
656                              swapper_pgprot);
657
658         /*
659          * We just read swapper_pgprot and thus brought it into the cache,
660          * with its new home & caching mode.  When we start the other CPUs,
661          * they're going to reference swapper_pgprot via their initial fake
662          * VA-is-PA mappings, which cache everything locally.  At that
663          * time, if it's in our cache with a conflicting home, the
664          * simulator's coherence checker will complain.  So, flush it out
665          * of our cache; we're not going to ever use it again anyway.
666          */
667         __insn_finv(&swapper_pgprot);
668 }
669
670 /*
671  * devmem_is_allowed() checks to see if /dev/mem access to a certain address
672  * is valid. The argument is a physical page number.
673  *
674  * On Tile, the only valid things for which we can just hand out unchecked
675  * PTEs are the kernel code and data.  Anything else might change its
676  * homing with time, and we wouldn't know to adjust the /dev/mem PTEs.
677  * Note that init_thread_union is released to heap soon after boot,
678  * so we include it in the init data.
679  *
680  * For TILE-Gx, we might want to consider allowing access to PA
681  * regions corresponding to PCI space, etc.
682  */
683 int devmem_is_allowed(unsigned long pagenr)
684 {
685         return pagenr < kaddr_to_pfn(_end) &&
686                 !(pagenr >= kaddr_to_pfn(&init_thread_union) ||
687                   pagenr < kaddr_to_pfn(_einitdata)) &&
688                 !(pagenr >= kaddr_to_pfn(_sinittext) ||
689                   pagenr <= kaddr_to_pfn(_einittext-1));
690 }
691
692 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
693 static void __init permanent_kmaps_init(pgd_t *pgd_base)
694 {
695         pgd_t *pgd;
696         pud_t *pud;
697         pmd_t *pmd;
698         pte_t *pte;
699         unsigned long vaddr;
700
701         vaddr = PKMAP_BASE;
702         page_table_range_init(vaddr, vaddr + PAGE_SIZE*LAST_PKMAP, pgd_base);
703
704         pgd = swapper_pg_dir + pgd_index(vaddr);
705         pud = pud_offset(pgd, vaddr);
706         pmd = pmd_offset(pud, vaddr);
707         pte = pte_offset_kernel(pmd, vaddr);
708         pkmap_page_table = pte;
709 }
710 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
711
712
713 static void __init init_free_pfn_range(unsigned long start, unsigned long end)
714 {
715         unsigned long pfn;
716         struct page *page = pfn_to_page(start);
717
718         for (pfn = start; pfn < end; ) {
719                 /* Optimize by freeing pages in large batches */
720                 int order = __ffs(pfn);
721                 int count, i;
722                 struct page *p;
723
724                 if (order >= MAX_ORDER)
725                         order = MAX_ORDER-1;
726                 count = 1 << order;
727                 while (pfn + count > end) {
728                         count >>= 1;
729                         --order;
730                 }
731                 for (p = page, i = 0; i < count; ++i, ++p) {
732                         __ClearPageReserved(p);
733                         /*
734                          * Hacky direct set to avoid unnecessary
735                          * lock take/release for EVERY page here.
736                          */
737                         p->_count.counter = 0;
738                         p->_mapcount.counter = -1;
739                 }
740                 init_page_count(page);
741                 __free_pages(page, order);
742                 totalram_pages += count;
743
744                 page += count;
745                 pfn += count;
746         }
747 }
748
749 static void __init set_non_bootmem_pages_init(void)
750 {
751         struct zone *z;
752         for_each_zone(z) {
753                 unsigned long start, end;
754                 int nid = z->zone_pgdat->node_id;
755                 int idx = zone_idx(z);
756
757                 start = z->zone_start_pfn;
758                 if (start == 0)
759                         continue;  /* bootmem */
760                 end = start + z->spanned_pages;
761                 if (idx == ZONE_NORMAL) {
762                         BUG_ON(start != node_start_pfn[nid]);
763                         start = node_free_pfn[nid];
764                 }
765 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
766                 if (idx == ZONE_HIGHMEM)
767                         totalhigh_pages += z->spanned_pages;
768 #endif
769                 if (kdata_huge) {
770                         unsigned long percpu_pfn = node_percpu_pfn[nid];
771                         if (start < percpu_pfn && end > percpu_pfn)
772                                 end = percpu_pfn;
773                 }
774 #ifdef CONFIG_PCI
775                 if (start <= pci_reserve_start_pfn &&
776                     end > pci_reserve_start_pfn) {
777                         if (end > pci_reserve_end_pfn)
778                                 init_free_pfn_range(pci_reserve_end_pfn, end);
779                         end = pci_reserve_start_pfn;
780                 }
781 #endif
782                 init_free_pfn_range(start, end);
783         }
784 }
785
786 /*
787  * paging_init() sets up the page tables - note that all of lowmem is
788  * already mapped by head.S.
789  */
790 void __init paging_init(void)
791 {
792 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
793         unsigned long vaddr, end;
794 #endif
795 #ifdef __tilegx__
796         pud_t *pud;
797 #endif
798         pgd_t *pgd_base = swapper_pg_dir;
799
800         kernel_physical_mapping_init(pgd_base);
801
802 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
803         /*
804          * Fixed mappings, only the page table structure has to be
805          * created - mappings will be set by set_fixmap():
806          */
807         vaddr = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1) & PMD_MASK;
808         end = (FIXADDR_TOP + PMD_SIZE - 1) & PMD_MASK;
809         page_table_range_init(vaddr, end, pgd_base);
810         permanent_kmaps_init(pgd_base);
811 #endif
812
813 #ifdef __tilegx__
814         /*
815          * Since GX allocates just one pmd_t array worth of vmalloc space,
816          * we go ahead and allocate it statically here, then share it
817          * globally.  As a result we don't have to worry about any task
818          * changing init_mm once we get up and running, and there's no
819          * need for e.g. vmalloc_sync_all().
820          */
821         BUILD_BUG_ON(pgd_index(VMALLOC_START) != pgd_index(VMALLOC_END));
822         pud = pud_offset(pgd_base + pgd_index(VMALLOC_START), VMALLOC_START);
823         assign_pmd(pud, alloc_pmd());
824 #endif
825 }
826
827
828 /*
829  * Walk the kernel page tables and derive the page_home() from
830  * the PTEs, so that set_pte() can properly validate the caching
831  * of all PTEs it sees.
832  */
833 void __init set_page_homes(void)
834 {
835 }
836
837 static void __init set_max_mapnr_init(void)
838 {
839 #ifdef CONFIG_FLATMEM
840         max_mapnr = max_low_pfn;
841 #endif
842 }
843
844 void __init mem_init(void)
845 {
846         int codesize, datasize, initsize;
847         int i;
848 #ifndef __tilegx__
849         void *last;
850 #endif
851
852 #ifdef CONFIG_FLATMEM
853         if (!mem_map)
854                 BUG();
855 #endif
856
857 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
858         /* check that fixmap and pkmap do not overlap */
859         if (PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP-1) >= FIXADDR_START) {
860                 pr_err("fixmap and kmap areas overlap"
861                        " - this will crash\n");
862                 pr_err("pkstart: %lxh pkend: %lxh fixstart %lxh\n",
863                        PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP-1),
864                        FIXADDR_START);
865                 BUG();
866         }
867 #endif
868
869         set_max_mapnr_init();
870
871         /* this will put all bootmem onto the freelists */
872         totalram_pages += free_all_bootmem();
873
874         /* count all remaining LOWMEM and give all HIGHMEM to page allocator */
875         set_non_bootmem_pages_init();
876
877         codesize =  (unsigned long)&_etext - (unsigned long)&_text;
878         datasize =  (unsigned long)&_end - (unsigned long)&_sdata;
879         initsize =  (unsigned long)&_einittext - (unsigned long)&_sinittext;
880         initsize += (unsigned long)&_einitdata - (unsigned long)&_sinitdata;
881
882         pr_info("Memory: %luk/%luk available (%dk kernel code, %dk data, %dk init, %ldk highmem)\n",
883                 (unsigned long) nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
884                 num_physpages << (PAGE_SHIFT-10),
885                 codesize >> 10,
886                 datasize >> 10,
887                 initsize >> 10,
888                 (unsigned long) (totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10))
889                );
890
891         /*
892          * In debug mode, dump some interesting memory mappings.
893          */
894 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
895         printk(KERN_DEBUG "  KMAP    %#lx - %#lx\n",
896                FIXADDR_START, FIXADDR_TOP + PAGE_SIZE - 1);
897         printk(KERN_DEBUG "  PKMAP   %#lx - %#lx\n",
898                PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP) - 1);
899 #endif
900 #ifdef CONFIG_HUGEVMAP
901         printk(KERN_DEBUG "  HUGEMAP %#lx - %#lx\n",
902                HUGE_VMAP_BASE, HUGE_VMAP_END - 1);
903 #endif
904         printk(KERN_DEBUG "  VMALLOC %#lx - %#lx\n",
905                _VMALLOC_START, _VMALLOC_END - 1);
906 #ifdef __tilegx__
907         for (i = MAX_NUMNODES-1; i >= 0; --i) {
908                 struct pglist_data *node = &node_data[i];
909                 if (node->node_present_pages) {
910                         unsigned long start = (unsigned long)
911                                 pfn_to_kaddr(node->node_start_pfn);
912                         unsigned long end = start +
913                                 (node->node_present_pages << PAGE_SHIFT);
914                         printk(KERN_DEBUG "  MEM%d    %#lx - %#lx\n",
915                                i, start, end - 1);
916                 }
917         }
918 #else
919         last = high_memory;
920         for (i = MAX_NUMNODES-1; i >= 0; --i) {
921                 if ((unsigned long)vbase_map[i] != -1UL) {
922                         printk(KERN_DEBUG "  LOWMEM%d %#lx - %#lx\n",
923                                i, (unsigned long) (vbase_map[i]),
924                                (unsigned long) (last-1));
925                         last = vbase_map[i];
926                 }
927         }
928 #endif
929
930 #ifndef __tilegx__
931         /*
932          * Convert from using one lock for all atomic operations to
933          * one per cpu.
934          */
935         __init_atomic_per_cpu();
936 #endif
937 }
938
939 /*
940  * this is for the non-NUMA, single node SMP system case.
941  * Specifically, in the case of x86, we will always add
942  * memory to the highmem for now.
943  */
944 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
945 int arch_add_memory(u64 start, u64 size)
946 {
947         struct pglist_data *pgdata = &contig_page_data;
948         struct zone *zone = pgdata->node_zones + MAX_NR_ZONES-1;
949         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
950         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
951
952         return __add_pages(zone, start_pfn, nr_pages);
953 }
954
955 int remove_memory(u64 start, u64 size)
956 {
957         return -EINVAL;
958 }
959 #endif
960
961 struct kmem_cache *pgd_cache;
962
963 void __init pgtable_cache_init(void)
964 {
965         pgd_cache = kmem_cache_create("pgd",
966                                 PTRS_PER_PGD*sizeof(pgd_t),
967                                 PTRS_PER_PGD*sizeof(pgd_t),
968                                 0,
969                                 NULL);
970         if (!pgd_cache)
971                 panic("pgtable_cache_init(): Cannot create pgd cache");
972 }
973
974 #if !CHIP_HAS_COHERENT_LOCAL_CACHE()
975 /*
976  * The __w1data area holds data that is only written during initialization,
977  * and is read-only and thus freely cacheable thereafter.  Fix the page
978  * table entries that cover that region accordingly.
979  */
980 static void mark_w1data_ro(void)
981 {
982         /* Loop over page table entries */
983         unsigned long addr = (unsigned long)__w1data_begin;
984         BUG_ON((addr & (PAGE_SIZE-1)) != 0);
985         for (; addr <= (unsigned long)__w1data_end - 1; addr += PAGE_SIZE) {
986                 unsigned long pfn = kaddr_to_pfn((void *)addr);
987                 pte_t *ptep = virt_to_pte(NULL, addr);
988                 BUG_ON(pte_huge(*ptep));   /* not relevant for kdata_huge */
989                 set_pte_at(&init_mm, addr, ptep, pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO));
990         }
991 }
992 #endif
993
994 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
995 static long __write_once initfree;
996 #else
997 static long __write_once initfree = 1;
998 #endif
999
1000 /* Select whether to free (1) or mark unusable (0) the __init pages. */
1001 static int __init set_initfree(char *str)
1002 {
1003         long val;
1004         if (strict_strtol(str, 0, &val) == 0) {
1005                 initfree = val;
1006                 pr_info("initfree: %s free init pages\n",
1007                         initfree ? "will" : "won't");
1008         }
1009         return 1;
1010 }
1011 __setup("initfree=", set_initfree);
1012
1013 static void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
1014 {
1015         unsigned long addr = (unsigned long) begin;
1016
1017         if (kdata_huge && !initfree) {
1018                 pr_warning("Warning: ignoring initfree=0:"
1019                            " incompatible with kdata=huge\n");
1020                 initfree = 1;
1021         }
1022         end = (end + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
1023         local_flush_tlb_pages(NULL, begin, PAGE_SIZE, end - begin);
1024         for (addr = begin; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
1025                 /*
1026                  * Note we just reset the home here directly in the
1027                  * page table.  We know this is safe because our caller
1028                  * just flushed the caches on all the other cpus,
1029                  * and they won't be touching any of these pages.
1030                  */
1031                 int pfn = kaddr_to_pfn((void *)addr);
1032                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1033                 pte_t *ptep = virt_to_pte(NULL, addr);
1034                 if (!initfree) {
1035                         /*
1036                          * If debugging page accesses then do not free
1037                          * this memory but mark them not present - any
1038                          * buggy init-section access will create a
1039                          * kernel page fault:
1040                          */
1041                         pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
1042                         continue;
1043                 }
1044                 __ClearPageReserved(page);
1045                 init_page_count(page);
1046                 if (pte_huge(*ptep))
1047                         BUG_ON(!kdata_huge);
1048                 else
1049                         set_pte_at(&init_mm, addr, ptep,
1050                                    pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL));
1051                 memset((void *)addr, POISON_FREE_INITMEM, PAGE_SIZE);
1052                 free_page(addr);
1053                 totalram_pages++;
1054         }
1055         pr_info("Freeing %s: %ldk freed\n", what, (end - begin) >> 10);
1056 }
1057
1058 void free_initmem(void)
1059 {
1060         const unsigned long text_delta = MEM_SV_INTRPT - PAGE_OFFSET;
1061
1062         /*
1063          * Evict the dirty initdata on the boot cpu, evict the w1data
1064          * wherever it's homed, and evict all the init code everywhere.
1065          * We are guaranteed that no one will touch the init pages any
1066          * more, and although other cpus may be touching the w1data,
1067          * we only actually change the caching on tile64, which won't
1068          * be keeping local copies in the other tiles' caches anyway.
1069          */
1070         homecache_evict(&cpu_cacheable_map);
1071
1072         /* Free the data pages that we won't use again after init. */
1073         free_init_pages("unused kernel data",
1074                         (unsigned long)_sinitdata,
1075                         (unsigned long)_einitdata);
1076
1077         /*
1078          * Free the pages mapped from 0xc0000000 that correspond to code
1079          * pages from MEM_SV_INTRPT that we won't use again after init.
1080          */
1081         free_init_pages("unused kernel text",
1082                         (unsigned long)_sinittext - text_delta,
1083                         (unsigned long)_einittext - text_delta);
1084
1085 #if !CHIP_HAS_COHERENT_LOCAL_CACHE()
1086         /*
1087          * Upgrade the .w1data section to globally cached.
1088          * We don't do this on tilepro, since the cache architecture
1089          * pretty much makes it irrelevant, and in any case we end
1090          * up having racing issues with other tiles that may touch
1091          * the data after we flush the cache but before we update
1092          * the PTEs and flush the TLBs, causing sharer shootdowns
1093          * later.  Even though this is to clean data, it seems like
1094          * an unnecessary complication.
1095          */
1096         mark_w1data_ro();
1097 #endif
1098
1099         /* Do a global TLB flush so everyone sees the changes. */
1100         flush_tlb_all();
1101 }