include/asm-s390/pgtable.h

   1 /*
   2  *  include/asm-s390/pgtable.h
   3  *
   4  *  S390 version
   5  *    Copyright (C) 1999,2000 IBM Deutschland Entwicklung GmbH, IBM Corporation
   6  *    Author(s): Hartmut Penner (hp@de.ibm.com)
   7  *               Ulrich Weigand (weigand@de.ibm.com)
   8  *               Martin Schwidefsky (schwidefsky@de.ibm.com)
   9  *
  10  *  Derived from "include/asm-i386/pgtable.h"
  11  */
  12
  13 #ifndef _ASM_S390_PGTABLE_H
  14 #define _ASM_S390_PGTABLE_H
  15
  16 /*
  17  * The Linux memory management assumes a three-level page table setup. For
  18  * s390 31 bit we "fold" the mid level into the top-level page table, so
  19  * that we physically have the same two-level page table as the s390 mmu
  20  * expects in 31 bit mode. For s390 64 bit we use three of the five levels
  21  * the hardware provides (region first and region second tables are not
  22  * used).
  23  *
  24  * The "pgd_xxx()" functions are trivial for a folded two-level
  25  * setup: the pgd is never bad, and a pmd always exists (as it's folded
  26  * into the pgd entry)
  27  *
  28  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
  29  * the S390 page table tree.
  30  */
  31 #ifndef __ASSEMBLY__
  32 #include <linux/mm_types.h>
  33 #include <asm/bug.h>
  34 #include <asm/processor.h>
  35
  36 extern pgd_t swapper_pg_dir[] __attribute__ ((aligned (4096)));
  37 extern void paging_init(void);
  38 extern void vmem_map_init(void);
  39
  40 /*
  41  * The S390 doesn't have any external MMU info: the kernel page
  42  * tables contain all the necessary information.
  43  */
  44 #define update_mmu_cache(vma, address, pte)     do { } while (0)
  45
  46 /*
  47  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
  48  * for zero-mapped memory areas etc..
  49  */
  50 extern char empty_zero_page[PAGE_SIZE];
  51 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
  52 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
  53
  54 /*
  55  * PMD_SHIFT determines the size of the area a second-level page
  56  * table can map
  57  * PGDIR_SHIFT determines what a third-level page table entry can map
  58  */
  59 #ifndef __s390x__
  60 # define PMD_SHIFT      22
  61 # define PUD_SHIFT      22
  62 # define PGDIR_SHIFT    22
  63 #else /* __s390x__ */
  64 # define PMD_SHIFT      21
  65 # define PUD_SHIFT      31
  66 # define PGDIR_SHIFT    31
  67 #endif /* __s390x__ */
  68
  69 #define PMD_SIZE        (1UL << PMD_SHIFT)
  70 #define PMD_MASK        (~(PMD_SIZE-1))
  71 #define PUD_SIZE        (1UL << PUD_SHIFT)
  72 #define PUD_MASK        (~(PUD_SIZE-1))
  73 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
  74 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE-1))
  75
  76 /*
  77  * entries per page directory level: the S390 is two-level, so
  78  * we don't really have any PMD directory physically.
  79  * for S390 segment-table entries are combined to one PGD
  80  * that leads to 1024 pte per pgd
  81  */
  82 #ifndef __s390x__
  83 # define PTRS_PER_PTE    1024
  84 # define PTRS_PER_PMD    1
  85 # define PTRS_PER_PUD   1
  86 # define PTRS_PER_PGD    512
  87 #else /* __s390x__ */
  88 # define PTRS_PER_PTE    512
  89 # define PTRS_PER_PMD    1024
  90 # define PTRS_PER_PUD   1
  91 # define PTRS_PER_PGD    2048
  92 #endif /* __s390x__ */
  93
  94 #define FIRST_USER_ADDRESS  0
  95
  96 #define pte_ERROR(e) \
  97         printk("%s:%d: bad pte %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pte_val(e))
  98 #define pmd_ERROR(e) \
  99         printk("%s:%d: bad pmd %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pmd_val(e))
 100 #define pud_ERROR(e) \
 101         printk("%s:%d: bad pud %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pud_val(e))
 102 #define pgd_ERROR(e) \
 103         printk("%s:%d: bad pgd %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pgd_val(e))
 104
 105 #ifndef __ASSEMBLY__
 106 /*
 107  * Just any arbitrary offset to the start of the vmalloc VM area: the
 108  * current 8MB value just means that there will be a 8MB "hole" after the
 109  * physical memory until the kernel virtual memory starts.  That means that
 110  * any out-of-bounds memory accesses will hopefully be caught.
 111  * The vmalloc() routines leaves a hole of 4kB between each vmalloced
 112  * area for the same reason. ;)
 113  * vmalloc area starts at 4GB to prevent syscall table entry exchanging
 114  * from modules.
 115  */
 116 extern unsigned long vmalloc_end;
 117
 118 #ifdef CONFIG_64BIT
 119 #define VMALLOC_ADDR    (max(0x100000000UL, (unsigned long) high_memory))
 120 #else
 121 #define VMALLOC_ADDR    ((unsigned long) high_memory)
 122 #endif
 123 #define VMALLOC_OFFSET  (8*1024*1024)
 124 #define VMALLOC_START   ((VMALLOC_ADDR + VMALLOC_OFFSET) & ~(VMALLOC_OFFSET-1))
 125 #define VMALLOC_END     vmalloc_end
 126
 127 /*
 128  * We need some free virtual space to be able to do vmalloc.
 129  * VMALLOC_MIN_SIZE defines the minimum size of the vmalloc
 130  * area. On a machine with 2GB memory we make sure that we
 131  * have at least 128MB free space for vmalloc. On a machine
 132  * with 4TB we make sure we have at least 128GB.
 133  */
 134 #ifndef __s390x__
 135 #define VMALLOC_MIN_SIZE        0x8000000UL
 136 #define VMALLOC_END_INIT        0x80000000UL
 137 #else /* __s390x__ */
 138 #define VMALLOC_MIN_SIZE        0x2000000000UL
 139 #define VMALLOC_END_INIT        0x40000000000UL
 140 #endif /* __s390x__ */
 141
 142 /*
 143  * A 31 bit pagetable entry of S390 has following format:
 144  *  |   PFRA          |    |  OS  |
 145  * 0                   0IP0
 146  * 00000000001111111111222222222233
 147  * 01234567890123456789012345678901
 148  *
 149  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
 150  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
 151  *
 152  * A 31 bit segmenttable entry of S390 has following format:
 153  *  |   P-table origin      |  |PTL
 154  * 0                         IC
 155  * 00000000001111111111222222222233
 156  * 01234567890123456789012345678901
 157  *
 158  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
 159  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
 160  * PTL Page-Table-Length:    Page-table length (PTL+1*16 entries -> up to 256)
 161  *
 162  * The 31 bit segmenttable origin of S390 has following format:
 163  *
 164  *  |S-table origin   |     | STL |
 165  * X                   **GPS
 166  * 00000000001111111111222222222233
 167  * 01234567890123456789012345678901
 168  *
 169  * X Space-Switch event:
 170  * G Segment-Invalid Bit:     *
 171  * P Private-Space Bit:       Segment is not private (PoP 3-30)
 172  * S Storage-Alteration:
 173  * STL Segment-Table-Length:  Segment-table length (STL+1*16 entries -> up to 2048)
 174  *
 175  * A 64 bit pagetable entry of S390 has following format:
 176  * |                     PFRA                         |0IP0|  OS  |
 177  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 178  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 179  *
 180  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
 181  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
 182  *
 183  * A 64 bit segmenttable entry of S390 has following format:
 184  * |        P-table origin                              |      TT
 185  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 186  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 187  *
 188  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
 189  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
 190  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
 191  * TT Type 00
 192  *
 193  * A 64 bit region table entry of S390 has following format:
 194  * |        S-table origin                             |   TF  TTTL
 195  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 196  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 197  *
 198  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
 199  * TT Type 01
 200  * TF
 201  * TL Table length
 202  *
 203  * The 64 bit regiontable origin of S390 has following format:
 204  * |      region table origon                          |       DTTL
 205  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 206  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 207  *
 208  * X Space-Switch event:
 209  * G Segment-Invalid Bit:
 210  * P Private-Space Bit:
 211  * S Storage-Alteration:
 212  * R Real space
 213  * TL Table-Length:
 214  *
 215  * A storage key has the following format:
 216  * | ACC |F|R|C|0|
 217  *  0   3 4 5 6 7
 218  * ACC: access key
 219  * F  : fetch protection bit
 220  * R  : referenced bit
 221  * C  : changed bit
 222  */
 223
 224 /* Hardware bits in the page table entry */
 225 #define _PAGE_RO        0x200           /* HW read-only bit  */
 226 #define _PAGE_INVALID   0x400           /* HW invalid bit    */
 227
 228 /* Software bits in the page table entry */
 229 #define _PAGE_SWT       0x001           /* SW pte type bit t */
 230 #define _PAGE_SWX       0x002           /* SW pte type bit x */
 231
 232 /* Six different types of pages. */
 233 #define _PAGE_TYPE_EMPTY        0x400
 234 #define _PAGE_TYPE_NONE         0x401
 235 #define _PAGE_TYPE_SWAP         0x403
 236 #define _PAGE_TYPE_FILE         0x601   /* bit 0x002 is used for offset !! */
 237 #define _PAGE_TYPE_RO           0x200
 238 #define _PAGE_TYPE_RW           0x000
 239 #define _PAGE_TYPE_EX_RO        0x202
 240 #define _PAGE_TYPE_EX_RW        0x002
 241
 242 /*
 243  * PTE type bits are rather complicated. handle_pte_fault uses pte_present,
 244  * pte_none and pte_file to find out the pte type WITHOUT holding the page
 245  * table lock. ptep_clear_flush on the other hand uses ptep_clear_flush to
 246  * invalidate a given pte. ipte sets the hw invalid bit and clears all tlbs
 247  * for the page. The page table entry is set to _PAGE_TYPE_EMPTY afterwards.
 248  * This change is done while holding the lock, but the intermediate step
 249  * of a previously valid pte with the hw invalid bit set can be observed by
 250  * handle_pte_fault. That makes it necessary that all valid pte types with
 251  * the hw invalid bit set must be distinguishable from the four pte types
 252  * empty, none, swap and file.
 253  *
 254  *                      irxt  ipte  irxt
 255  * _PAGE_TYPE_EMPTY     1000   ->   1000
 256  * _PAGE_TYPE_NONE      1001   ->   1001
 257  * _PAGE_TYPE_SWAP      1011   ->   1011
 258  * _PAGE_TYPE_FILE      11?1   ->   11?1
 259  * _PAGE_TYPE_RO        0100   ->   1100
 260  * _PAGE_TYPE_RW        0000   ->   1000
 261  * _PAGE_TYPE_EX_RO     0110   ->   1110
 262  * _PAGE_TYPE_EX_RW     0010   ->   1010
 263  *
 264  * pte_none is true for bits combinations 1000, 1010, 1100, 1110
 265  * pte_present is true for bits combinations 0000, 0010, 0100, 0110, 1001
 266  * pte_file is true for bits combinations 1101, 1111
 267  * swap pte is 1011 and 0001, 0011, 0101, 0111 are invalid.
 268  */
 269
 270 #ifndef __s390x__
 271
 272 /* Bits in the segment table address-space-control-element */
 273 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x80000000UL    /* space switch event       */
 274 #define _ASCE_ORIGIN_MASK       0x7ffff000UL    /* segment table origin     */
 275 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
 276 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
 277 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x7f    /* 128 x 64 entries = 8k            */
 278
 279 /* Bits in the segment table entry */
 280 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   0x7fffffc0UL    /* page table origin        */
 281 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
 282 #define _SEGMENT_ENTRY_COMMON   0x10    /* common segment bit               */
 283 #define _SEGMENT_ENTRY_PTL      0x0f    /* page table length                */
 284
 285 #define _SEGMENT_ENTRY          (_SEGMENT_ENTRY_PTL)
 286 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
 287
 288 #else /* __s390x__ */
 289
 290 /* Bits in the segment/region table address-space-control-element */
 291 #define _ASCE_ORIGIN            ~0xfffUL/* segment table origin             */
 292 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
 293 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
 294 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x40    /* space switch event               */
 295 #define _ASCE_REAL_SPACE        0x20    /* real space control               */
 296 #define _ASCE_TYPE_MASK         0x0c    /* asce table type mask             */
 297 #define _ASCE_TYPE_REGION1      0x0c    /* region first table type          */
 298 #define _ASCE_TYPE_REGION2      0x08    /* region second table type         */
 299 #define _ASCE_TYPE_REGION3      0x04    /* region third table type          */
 300 #define _ASCE_TYPE_SEGMENT      0x00    /* segment table type               */
 301 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x03    /* region table length              */
 302
 303 /* Bits in the region table entry */
 304 #define _REGION_ENTRY_ORIGIN    ~0xfffUL/* region/segment table origin      */
 305 #define _REGION_ENTRY_INV       0x20    /* invalid region table entry       */
 306 #define _REGION_ENTRY_TYPE_MASK 0x0c    /* region/segment table type mask   */
 307 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R1   0x0c    /* region first table type          */
 308 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R2   0x08    /* region second table type         */
 309 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R3   0x04    /* region third table type          */
 310 #define _REGION_ENTRY_LENGTH    0x03    /* region third length              */
 311
 312 #define _REGION1_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
 313 #define _REGION1_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INV)
 314 #define _REGION2_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
 315 #define _REGION2_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INV)
 316 #define _REGION3_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
 317 #define _REGION3_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INV)
 318
 319 /* Bits in the segment table entry */
 320 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   ~0x7ffUL/* segment table origin             */
 321 #define _SEGMENT_ENTRY_RO       0x200   /* page protection bit              */
 322 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
 323
 324 #define _SEGMENT_ENTRY          (0)
 325 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
 326
 327 #endif /* __s390x__ */
 328
 329 /*
 330  * A user page table pointer has the space-switch-event bit, the
 331  * private-space-control bit and the storage-alteration-event-control
 332  * bit set. A kernel page table pointer doesn't need them.
 333  */
 334 #define _ASCE_USER_BITS         (_ASCE_SPACE_SWITCH | _ASCE_PRIVATE_SPACE | \
 335                                  _ASCE_ALT_EVENT)
 336
 337 /* Bits int the storage key */
 338 #define _PAGE_CHANGED    0x02          /* HW changed bit                   */
 339 #define _PAGE_REFERENCED 0x04          /* HW referenced bit                */
 340
 341 /*
 342  * Page protection definitions.
 343  */
 344 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_TYPE_NONE)
 345 #define PAGE_RO         __pgprot(_PAGE_TYPE_RO)
 346 #define PAGE_RW         __pgprot(_PAGE_TYPE_RW)
 347 #define PAGE_EX_RO      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RO)
 348 #define PAGE_EX_RW      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RW)
 349
 350 #define PAGE_KERNEL     PAGE_RW
 351 #define PAGE_COPY       PAGE_RO
 352
 353 /*
 354  * Dependent on the EXEC_PROTECT option s390 can do execute protection.
 355  * Write permission always implies read permission. In theory with a
 356  * primary/secondary page table execute only can be implemented but
 357  * it would cost an additional bit in the pte to distinguish all the
 358  * different pte types. To avoid that execute permission currently
 359  * implies read permission as well.
 360  */
 361          /*xwr*/
 362 #define __P000  PAGE_NONE
 363 #define __P001  PAGE_RO
 364 #define __P010  PAGE_RO
 365 #define __P011  PAGE_RO
 366 #define __P100  PAGE_EX_RO
 367 #define __P101  PAGE_EX_RO
 368 #define __P110  PAGE_EX_RO
 369 #define __P111  PAGE_EX_RO
 370
 371 #define __S000  PAGE_NONE
 372 #define __S001  PAGE_RO
 373 #define __S010  PAGE_RW
 374 #define __S011  PAGE_RW
 375 #define __S100  PAGE_EX_RO
 376 #define __S101  PAGE_EX_RO
 377 #define __S110  PAGE_EX_RW
 378 #define __S111  PAGE_EX_RW
 379
 380 #ifndef __s390x__
 381 # define PxD_SHADOW_SHIFT       1
 382 #else /* __s390x__ */
 383 # define PxD_SHADOW_SHIFT       2
 384 #endif /* __s390x__ */
 385
 386 static inline struct page *get_shadow_page(struct page *page)
 387 {
 388         if (s390_noexec && page->index)
 389                 return virt_to_page((void *)(addr_t) page->index);
 390         return NULL;
 391 }
 392
 393 static inline void *get_shadow_pte(void *table)
 394 {
 395         unsigned long addr, offset;
 396         struct page *page;
 397
 398         addr = (unsigned long) table;
 399         offset = addr & (PAGE_SIZE - 1);
 400         page = virt_to_page((void *)(addr ^ offset));
 401         return (void *)(addr_t)(page->index ? (page->index | offset) : 0UL);
 402 }
 403
 404 static inline void *get_shadow_table(void *table)
 405 {
 406         unsigned long addr, offset;
 407         struct page *page;
 408
 409         addr = (unsigned long) table;
 410         offset = addr & ((PAGE_SIZE << PxD_SHADOW_SHIFT) - 1);
 411         page = virt_to_page((void *)(addr ^ offset));
 412         return (void *)(addr_t)(page->index ? (page->index | offset) : 0UL);
 413 }
 414
 415 /*
 416  * Certain architectures need to do special things when PTEs
 417  * within a page table are directly modified.  Thus, the following
 418  * hook is made available.
 419  */
 420 static inline void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 421                               pte_t *pteptr, pte_t pteval)
 422 {
 423         pte_t *shadow_pte = get_shadow_pte(pteptr);
 424
 425         *pteptr = pteval;
 426         if (shadow_pte) {
 427                 if (!(pte_val(pteval) & _PAGE_INVALID) &&
 428                     (pte_val(pteval) & _PAGE_SWX))
 429                         pte_val(*shadow_pte) = pte_val(pteval) | _PAGE_RO;
 430                 else
 431                         pte_val(*shadow_pte) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 432         }
 433 }
 434
 435 /*
 436  * pgd/pmd/pte query functions
 437  */
 438 #ifndef __s390x__
 439
 440 static inline int pgd_present(pgd_t pgd) { return 1; }
 441 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)    { return 0; }
 442 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)     { return 0; }
 443
 444 static inline int pud_present(pud_t pud) { return 1; }
 445 static inline int pud_none(pud_t pud)    { return 0; }
 446 static inline int pud_bad(pud_t pud)     { return 0; }
 447
 448 #else /* __s390x__ */
 449
 450 static inline int pgd_present(pgd_t pgd) { return 1; }
 451 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)    { return 0; }
 452 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)     { return 0; }
 453
 454 static inline int pud_present(pud_t pud)
 455 {
 456         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
 457 }
 458
 459 static inline int pud_none(pud_t pud)
 460 {
 461         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
 462 }
 463
 464 static inline int pud_bad(pud_t pud)
 465 {
 466         unsigned long mask = ~_REGION_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV;
 467         return (pud_val(pud) & mask) != _REGION3_ENTRY;
 468 }
 469
 470 #endif /* __s390x__ */
 471
 472 static inline int pmd_present(pmd_t pmd)
 473 {
 474         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
 475 }
 476
 477 static inline int pmd_none(pmd_t pmd)
 478 {
 479         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INV) != 0UL;
 480 }
 481
 482 static inline int pmd_bad(pmd_t pmd)
 483 {
 484         unsigned long mask = ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_SEGMENT_ENTRY_INV;
 485         return (pmd_val(pmd) & mask) != _SEGMENT_ENTRY;
 486 }
 487
 488 static inline int pte_none(pte_t pte)
 489 {
 490         return (pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) && !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT);
 491 }
 492
 493 static inline int pte_present(pte_t pte)
 494 {
 495         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT | _PAGE_SWX;
 496         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_NONE ||
 497                 (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) &&
 498                  !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT));
 499 }
 500
 501 static inline int pte_file(pte_t pte)
 502 {
 503         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT;
 504         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_FILE;
 505 }
 506
 507 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
 508 #define pte_same(a,b)  (pte_val(a) == pte_val(b))
 509
 510 /*
 511  * query functions pte_write/pte_dirty/pte_young only work if
 512  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
 513  */
 514 static inline int pte_write(pte_t pte)
 515 {
 516         return (pte_val(pte) & _PAGE_RO) == 0;
 517 }
 518
 519 static inline int pte_dirty(pte_t pte)
 520 {
 521         /* A pte is neither clean nor dirty on s/390. The dirty bit
 522          * is in the storage key. See page_test_and_clear_dirty for
 523          * details.
 524          */
 525         return 0;
 526 }
 527
 528 static inline int pte_young(pte_t pte)
 529 {
 530         /* A pte is neither young nor old on s/390. The young bit
 531          * is in the storage key. See page_test_and_clear_young for
 532          * details.
 533          */
 534         return 0;
 535 }
 536
 537 /*
 538  * pgd/pmd/pte modification functions
 539  */
 540
 541 #ifndef __s390x__
 542
 543 #define pgd_clear(pgd)          do { } while (0)
 544 #define pud_clear(pud)          do { } while (0)
 545
 546 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
 547 {
 548         pmd_val(pmdp[0]) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 549         pmd_val(pmdp[1]) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 550         pmd_val(pmdp[2]) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 551         pmd_val(pmdp[3]) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 552 }
 553
 554 #else /* __s390x__ */
 555
 556 #define pgd_clear(pgd)          do { } while (0)
 557
 558 static inline void pud_clear_kernel(pud_t *pud)
 559 {
 560         pud_val(*pud) = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
 561 }
 562
 563 static inline void pud_clear(pud_t * pud)
 564 {
 565         pud_t *shadow = get_shadow_table(pud);
 566
 567         pud_clear_kernel(pud);
 568         if (shadow)
 569                 pud_clear_kernel(shadow);
 570 }
 571
 572 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
 573 {
 574         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 575         pmd_val1(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 576 }
 577
 578 #endif /* __s390x__ */
 579
 580 static inline void pmd_clear(pmd_t * pmdp)
 581 {
 582         pmd_t *shadow_pmd = get_shadow_table(pmdp);
 583
 584         pmd_clear_kernel(pmdp);
 585         if (shadow_pmd)
 586                 pmd_clear_kernel(shadow_pmd);
 587 }
 588
 589 static inline void pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
 590 {
 591         pte_t *shadow_pte = get_shadow_pte(ptep);
 592
 593         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 594         if (shadow_pte)
 595                 pte_val(*shadow_pte) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 596 }
 597
 598 /*
 599  * The following pte modification functions only work if
 600  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
 601  */
 602 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
 603 {
 604         pte_val(pte) &= PAGE_MASK;
 605         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
 606         return pte;
 607 }
 608
 609 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)
 610 {
 611         /* Do not clobber _PAGE_TYPE_NONE pages!  */
 612         if (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID))
 613                 pte_val(pte) |= _PAGE_RO;
 614         return pte;
 615 }
 616
 617 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)
 618 {
 619         pte_val(pte) &= ~_PAGE_RO;
 620         return pte;
 621 }
 622
 623 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)
 624 {
 625         /* The only user of pte_mkclean is the fork() code.
 626            We must *not* clear the *physical* page dirty bit
 627            just because fork() wants to clear the dirty bit in
 628            *one* of the page's mappings.  So we just do nothing. */
 629         return pte;
 630 }
 631
 632 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)
 633 {
 634         /* We do not explicitly set the dirty bit because the
 635          * sske instruction is slow. It is faster to let the
 636          * next instruction set the dirty bit.
 637          */
 638         return pte;
 639 }
 640
 641 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)
 642 {
 643         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
 644          * There is no point in clearing the real referenced bit.
 645          */
 646         return pte;
 647 }
 648
 649 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)
 650 {
 651         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
 652          * There is no point in setting the real referenced bit.
 653          */
 654         return pte;
 655 }
 656
 657 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
 658 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
 659                                             unsigned long addr, pte_t *ptep)
 660 {
 661         return 0;
 662 }
 663
 664 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
 665 static inline int ptep_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
 666                                          unsigned long address, pte_t *ptep)
 667 {
 668         /* No need to flush TLB; bits are in storage key */
 669         return 0;
 670 }
 671
 672 static inline void __ptep_ipte(unsigned long address, pte_t *ptep)
 673 {
 674         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
 675 #ifndef __s390x__
 676                 /* S390 has 1mb segments, we are emulating 4MB segments */
 677                 pte_t *pto = (pte_t *) (((unsigned long) ptep) & 0x7ffffc00);
 678 #else
 679                 /* ipte in zarch mode can do the math */
 680                 pte_t *pto = ptep;
 681 #endif
 682                 asm volatile(
 683                         "       ipte    %2,%3"
 684                         : "=m" (*ptep) : "m" (*ptep),
 685                           "a" (pto), "a" (address));
 686         }
 687         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 688 }
 689
 690 static inline void ptep_invalidate(unsigned long address, pte_t *ptep)
 691 {
 692         __ptep_ipte(address, ptep);
 693         ptep = get_shadow_pte(ptep);
 694         if (ptep)
 695                 __ptep_ipte(address, ptep);
 696 }
 697
 698 /*
 699  * This is hard to understand. ptep_get_and_clear and ptep_clear_flush
 700  * both clear the TLB for the unmapped pte. The reason is that
 701  * ptep_get_and_clear is used in common code (e.g. change_pte_range)
 702  * to modify an active pte. The sequence is
 703  *   1) ptep_get_and_clear
 704  *   2) set_pte_at
 705  *   3) flush_tlb_range
 706  * On s390 the tlb needs to get flushed with the modification of the pte
 707  * if the pte is active. The only way how this can be implemented is to
 708  * have ptep_get_and_clear do the tlb flush. In exchange flush_tlb_range
 709  * is a nop.
 710  */
 711 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
 712 #define ptep_get_and_clear(__mm, __address, __ptep)                     \
 713 ({                                                                      \
 714         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
 715         if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||                       \
 716             (__mm) != current->active_mm)                               \
 717                 ptep_invalidate(__address, __ptep);                     \
 718         else                                                            \
 719                 pte_clear((__mm), (__address), (__ptep));               \
 720         __pte;                                                          \
 721 })
 722
 723 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_FLUSH
 724 static inline pte_t ptep_clear_flush(struct vm_area_struct *vma,
 725                                      unsigned long address, pte_t *ptep)
 726 {
 727         pte_t pte = *ptep;
 728         ptep_invalidate(address, ptep);
 729         return pte;
 730 }
 731
 732 /*
 733  * The batched pte unmap code uses ptep_get_and_clear_full to clear the
 734  * ptes. Here an optimization is possible. tlb_gather_mmu flushes all
 735  * tlbs of an mm if it can guarantee that the ptes of the mm_struct
 736  * cannot be accessed while the batched unmap is running. In this case
 737  * full==1 and a simple pte_clear is enough. See tlb.h.
 738  */
 739 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR_FULL
 740 static inline pte_t ptep_get_and_clear_full(struct mm_struct *mm,
 741                                             unsigned long addr,
 742                                             pte_t *ptep, int full)
 743 {
 744         pte_t pte = *ptep;
 745
 746         if (full)
 747                 pte_clear(mm, addr, ptep);
 748         else
 749                 ptep_invalidate(addr, ptep);
 750         return pte;
 751 }
 752
 753 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
 754 #define ptep_set_wrprotect(__mm, __addr, __ptep)                        \
 755 ({                                                                      \
 756         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
 757         if (pte_write(__pte)) {                                         \
 758                 if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||               \
 759                     (__mm) != current->active_mm)                       \
 760                         ptep_invalidate(__addr, __ptep);                \
 761                 set_pte_at(__mm, __addr, __ptep, pte_wrprotect(__pte)); \
 762         }                                                               \
 763 })
 764
 765 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
 766 #define ptep_set_access_flags(__vma, __addr, __ptep, __entry, __dirty)  \
 767 ({                                                                      \
 768         int __changed = !pte_same(*(__ptep), __entry);                  \
 769         if (__changed) {                                                \
 770                 ptep_invalidate(__addr, __ptep);                        \
 771                 set_pte_at((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep, __entry);    \
 772         }                                                               \
 773         __changed;                                                      \
 774 })
 775
 776 /*
 777  * Test and clear dirty bit in storage key.
 778  * We can't clear the changed bit atomically. This is a potential
 779  * race against modification of the referenced bit. This function
 780  * should therefore only be called if it is not mapped in any
 781  * address space.
 782  */
 783 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_DIRTY
 784 static inline int page_test_dirty(struct page *page)
 785 {
 786         return (page_get_storage_key(page_to_phys(page)) & _PAGE_CHANGED) != 0;
 787 }
 788
 789 #define __HAVE_ARCH_PAGE_CLEAR_DIRTY
 790 static inline void page_clear_dirty(struct page *page)
 791 {
 792         page_set_storage_key(page_to_phys(page), PAGE_DEFAULT_KEY);
 793 }
 794
 795 /*
 796  * Test and clear referenced bit in storage key.
 797  */
 798 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
 799 static inline int page_test_and_clear_young(struct page *page)
 800 {
 801         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
 802         int ccode;
 803
 804         asm volatile(
 805                 "       rrbe    0,%1\n"
 806                 "       ipm     %0\n"
 807                 "       srl     %0,28\n"
 808                 : "=d" (ccode) : "a" (physpage) : "cc" );
 809         return ccode & 2;
 810 }
 811
 812 /*
 813  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
 814  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
 815  */
 816 static inline pte_t mk_pte_phys(unsigned long physpage, pgprot_t pgprot)
 817 {
 818         pte_t __pte;
 819         pte_val(__pte) = physpage + pgprot_val(pgprot);
 820         return __pte;
 821 }
 822
 823 static inline pte_t mk_pte(struct page *page, pgprot_t pgprot)
 824 {
 825         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
 826
 827         return mk_pte_phys(physpage, pgprot);
 828 }
 829
 830 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
 831 #define pud_index(address) (((address) >> PUD_SHIFT) & (PTRS_PER_PUD-1))
 832 #define pmd_index(address) (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
 833 #define pte_index(address) (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE-1))
 834
 835 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd + pgd_index(address))
 836 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
 837
 838 #ifndef __s390x__
 839
 840 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
 841 #define pud_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
 842 #define pgd_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
 843
 844 #define pud_offset(pgd, address) ((pud_t *) pgd)
 845 #define pmd_offset(pud, address) ((pmd_t *) pud + pmd_index(address))
 846
 847 #else /* __s390x__ */
 848
 849 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
 850 #define pud_deref(pud) (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
 851 #define pgd_deref(pgd) ({ BUG(); 0UL; })
 852
 853 #define pud_offset(pgd, address) ((pud_t *) pgd)
 854
 855 static inline pmd_t *pmd_offset(pud_t *pud, unsigned long address)
 856 {
 857         pmd_t *pmd = (pmd_t *) pud_deref(*pud);
 858         return pmd + pmd_index(address);
 859 }
 860
 861 #endif /* __s390x__ */
 862
 863 #define pfn_pte(pfn,pgprot) mk_pte_phys(__pa((pfn) << PAGE_SHIFT),(pgprot))
 864 #define pte_pfn(x) (pte_val(x) >> PAGE_SHIFT)
 865 #define pte_page(x) pfn_to_page(pte_pfn(x))
 866
 867 #define pmd_page(pmd) pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT)
 868
 869 /* Find an entry in the lowest level page table.. */
 870 #define pte_offset(pmd, addr) ((pte_t *) pmd_deref(*(pmd)) + pte_index(addr))
 871 #define pte_offset_kernel(pmd, address) pte_offset(pmd,address)
 872 #define pte_offset_map(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
 873 #define pte_offset_map_nested(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
 874 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
 875 #define pte_unmap_nested(pte) do { } while (0)
 876
 877 /*
 878  * 31 bit swap entry format:
 879  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
 880  * Bits 0, 20 and bit 23 have to be zero, otherwise an specification
 881  * exception will occur instead of a page translation exception. The
 882  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
 883  * information in the lowcore.
 884  * Bit 21 and bit 22 are the page invalid bit and the page protection
 885  * bit. We set both to indicate a swapped page.
 886  * Bit 30 and 31 are used to distinguish the different page types. For
 887  * a swapped page these bits need to be zero.
 888  * This leaves the bits 1-19 and bits 24-29 to store type and offset.
 889  * We use the 5 bits from 25-29 for the type and the 20 bits from 1-19
 890  * plus 24 for the offset.
 891  * 0|     offset        |0110|o|type |00|
 892  * 0 0000000001111111111 2222 2 22222 33
 893  * 0 1234567890123456789 0123 4 56789 01
 894  *
 895  * 64 bit swap entry format:
 896  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
 897  * Bits 52 and bit 55 have to be zero, otherwise an specification
 898  * exception will occur instead of a page translation exception. The
 899  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
 900  * information in the lowcore.
 901  * Bit 53 and bit 54 are the page invalid bit and the page protection
 902  * bit. We set both to indicate a swapped page.
 903  * Bit 62 and 63 are used to distinguish the different page types. For
 904  * a swapped page these bits need to be zero.
 905  * This leaves the bits 0-51 and bits 56-61 to store type and offset.
 906  * We use the 5 bits from 57-61 for the type and the 53 bits from 0-51
 907  * plus 56 for the offset.
 908  * |                      offset                        |0110|o|type |00|
 909  *  0000000000111111111122222222223333333333444444444455 5555 5 55566 66
 910  *  0123456789012345678901234567890123456789012345678901 2345 6 78901 23
 911  */
 912 #ifndef __s390x__
 913 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 12)
 914 #else
 915 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 11)
 916 #endif
 917 static inline pte_t mk_swap_pte(unsigned long type, unsigned long offset)
 918 {
 919         pte_t pte;
 920         offset &= __SWP_OFFSET_MASK;
 921         pte_val(pte) = _PAGE_TYPE_SWAP | ((type & 0x1f) << 2) |
 922                 ((offset & 1UL) << 7) | ((offset & ~1UL) << 11);
 923         return pte;
 924 }
 925
 926 #define __swp_type(entry)       (((entry).val >> 2) & 0x1f)
 927 #define __swp_offset(entry)     (((entry).val >> 11) | (((entry).val >> 7) & 1))
 928 #define __swp_entry(type,offset) ((swp_entry_t) { pte_val(mk_swap_pte((type),(offset))) })
 929
 930 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
 931 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val })
 932
 933 #ifndef __s390x__
 934 # define PTE_FILE_MAX_BITS      26
 935 #else /* __s390x__ */
 936 # define PTE_FILE_MAX_BITS      59
 937 #endif /* __s390x__ */
 938
 939 #define pte_to_pgoff(__pte) \
 940         ((((__pte).pte >> 12) << 7) + (((__pte).pte >> 1) & 0x7f))
 941
 942 #define pgoff_to_pte(__off) \
 943         ((pte_t) { ((((__off) & 0x7f) << 1) + (((__off) >> 7) << 12)) \
 944                    | _PAGE_TYPE_FILE })
 945
 946 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
 947
 948 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
 949
 950 extern int add_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
 951 extern int remove_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
 952
 953 /*
 954  * No page table caches to initialise
 955  */
 956 #define pgtable_cache_init()    do { } while (0)
 957
 958 #define __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
 959 extern void memmap_init(unsigned long, int, unsigned long, unsigned long);
 960
 961 #include <asm-generic/pgtable.h>
 962
 963 #endif /* _S390_PAGE_H */