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  * The vmalloc area will always be on the topmost area of the kernel
 108  * mapping. We reserve 96MB (31bit) / 1GB (64bit) for vmalloc,
 109  * which should be enough for any sane case.
 110  * By putting vmalloc at the top, we maximise the gap between physical
 111  * memory and vmalloc to catch misplaced memory accesses. As a side
 112  * effect, this also makes sure that 64 bit module code cannot be used
 113  * as system call address.
 114  */
 115 #ifndef __s390x__
 116 #define VMALLOC_START   0x78000000UL
 117 #define VMALLOC_END     0x7e000000UL
 118 #define VMEM_MAP_END    0x80000000UL
 119 #else /* __s390x__ */
 120 #define VMALLOC_START   0x3e000000000UL
 121 #define VMALLOC_END     0x3e040000000UL
 122 #define VMEM_MAP_END    0x40000000000UL
 123 #endif /* __s390x__ */
 124
 125 /*
 126  * VMEM_MAX_PHYS is the highest physical address that can be added to the 1:1
 127  * mapping. This needs to be calculated at compile time since the size of the
 128  * VMEM_MAP is static but the size of struct page can change.
 129  */
 130 #define VMEM_MAX_PAGES  ((VMEM_MAP_END - VMALLOC_END) / sizeof(struct page))
 131 #define VMEM_MAX_PFN    min(VMALLOC_START >> PAGE_SHIFT, VMEM_MAX_PAGES)
 132 #define VMEM_MAX_PHYS   ((VMEM_MAX_PFN << PAGE_SHIFT) & ~((16 << 20) - 1))
 133 #define VMEM_MAP        ((struct page *) VMALLOC_END)
 134
 135 /*
 136  * A 31 bit pagetable entry of S390 has following format:
 137  *  |   PFRA          |    |  OS  |
 138  * 0                   0IP0
 139  * 00000000001111111111222222222233
 140  * 01234567890123456789012345678901
 141  *
 142  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
 143  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
 144  *
 145  * A 31 bit segmenttable entry of S390 has following format:
 146  *  |   P-table origin      |  |PTL
 147  * 0                         IC
 148  * 00000000001111111111222222222233
 149  * 01234567890123456789012345678901
 150  *
 151  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
 152  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
 153  * PTL Page-Table-Length:    Page-table length (PTL+1*16 entries -> up to 256)
 154  *
 155  * The 31 bit segmenttable origin of S390 has following format:
 156  *
 157  *  |S-table origin   |     | STL |
 158  * X                   **GPS
 159  * 00000000001111111111222222222233
 160  * 01234567890123456789012345678901
 161  *
 162  * X Space-Switch event:
 163  * G Segment-Invalid Bit:     *
 164  * P Private-Space Bit:       Segment is not private (PoP 3-30)
 165  * S Storage-Alteration:
 166  * STL Segment-Table-Length:  Segment-table length (STL+1*16 entries -> up to 2048)
 167  *
 168  * A 64 bit pagetable entry of S390 has following format:
 169  * |                     PFRA                         |0IP0|  OS  |
 170  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 171  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 172  *
 173  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
 174  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
 175  *
 176  * A 64 bit segmenttable entry of S390 has following format:
 177  * |        P-table origin                              |      TT
 178  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 179  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 180  *
 181  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
 182  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
 183  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
 184  * TT Type 00
 185  *
 186  * A 64 bit region table entry of S390 has following format:
 187  * |        S-table origin                             |   TF  TTTL
 188  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 189  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 190  *
 191  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
 192  * TT Type 01
 193  * TF
 194  * TL Table length
 195  *
 196  * The 64 bit regiontable origin of S390 has following format:
 197  * |      region table origon                          |       DTTL
 198  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 199  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 200  *
 201  * X Space-Switch event:
 202  * G Segment-Invalid Bit:
 203  * P Private-Space Bit:
 204  * S Storage-Alteration:
 205  * R Real space
 206  * TL Table-Length:
 207  *
 208  * A storage key has the following format:
 209  * | ACC |F|R|C|0|
 210  *  0   3 4 5 6 7
 211  * ACC: access key
 212  * F  : fetch protection bit
 213  * R  : referenced bit
 214  * C  : changed bit
 215  */
 216
 217 /* Hardware bits in the page table entry */
 218 #define _PAGE_RO        0x200           /* HW read-only bit  */
 219 #define _PAGE_INVALID   0x400           /* HW invalid bit    */
 220
 221 /* Software bits in the page table entry */
 222 #define _PAGE_SWT       0x001           /* SW pte type bit t */
 223 #define _PAGE_SWX       0x002           /* SW pte type bit x */
 224
 225 /* Six different types of pages. */
 226 #define _PAGE_TYPE_EMPTY        0x400
 227 #define _PAGE_TYPE_NONE         0x401
 228 #define _PAGE_TYPE_SWAP         0x403
 229 #define _PAGE_TYPE_FILE         0x601   /* bit 0x002 is used for offset !! */
 230 #define _PAGE_TYPE_RO           0x200
 231 #define _PAGE_TYPE_RW           0x000
 232 #define _PAGE_TYPE_EX_RO        0x202
 233 #define _PAGE_TYPE_EX_RW        0x002
 234
 235 /*
 236  * PTE type bits are rather complicated. handle_pte_fault uses pte_present,
 237  * pte_none and pte_file to find out the pte type WITHOUT holding the page
 238  * table lock. ptep_clear_flush on the other hand uses ptep_clear_flush to
 239  * invalidate a given pte. ipte sets the hw invalid bit and clears all tlbs
 240  * for the page. The page table entry is set to _PAGE_TYPE_EMPTY afterwards.
 241  * This change is done while holding the lock, but the intermediate step
 242  * of a previously valid pte with the hw invalid bit set can be observed by
 243  * handle_pte_fault. That makes it necessary that all valid pte types with
 244  * the hw invalid bit set must be distinguishable from the four pte types
 245  * empty, none, swap and file.
 246  *
 247  *                      irxt  ipte  irxt
 248  * _PAGE_TYPE_EMPTY     1000   ->   1000
 249  * _PAGE_TYPE_NONE      1001   ->   1001
 250  * _PAGE_TYPE_SWAP      1011   ->   1011
 251  * _PAGE_TYPE_FILE      11?1   ->   11?1
 252  * _PAGE_TYPE_RO        0100   ->   1100
 253  * _PAGE_TYPE_RW        0000   ->   1000
 254  * _PAGE_TYPE_EX_RO     0110   ->   1110
 255  * _PAGE_TYPE_EX_RW     0010   ->   1010
 256  *
 257  * pte_none is true for bits combinations 1000, 1010, 1100, 1110
 258  * pte_present is true for bits combinations 0000, 0010, 0100, 0110, 1001
 259  * pte_file is true for bits combinations 1101, 1111
 260  * swap pte is 1011 and 0001, 0011, 0101, 0111 are invalid.
 261  */
 262
 263 #ifndef __s390x__
 264
 265 /* Bits in the segment table address-space-control-element */
 266 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x80000000UL    /* space switch event       */
 267 #define _ASCE_ORIGIN_MASK       0x7ffff000UL    /* segment table origin     */
 268 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
 269 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
 270 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x7f    /* 128 x 64 entries = 8k            */
 271
 272 /* Bits in the segment table entry */
 273 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   0x7fffffc0UL    /* page table origin        */
 274 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
 275 #define _SEGMENT_ENTRY_COMMON   0x10    /* common segment bit               */
 276 #define _SEGMENT_ENTRY_PTL      0x0f    /* page table length                */
 277
 278 #define _SEGMENT_ENTRY          (_SEGMENT_ENTRY_PTL)
 279 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
 280
 281 #else /* __s390x__ */
 282
 283 /* Bits in the segment/region table address-space-control-element */
 284 #define _ASCE_ORIGIN            ~0xfffUL/* segment table origin             */
 285 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
 286 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
 287 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x40    /* space switch event               */
 288 #define _ASCE_REAL_SPACE        0x20    /* real space control               */
 289 #define _ASCE_TYPE_MASK         0x0c    /* asce table type mask             */
 290 #define _ASCE_TYPE_REGION1      0x0c    /* region first table type          */
 291 #define _ASCE_TYPE_REGION2      0x08    /* region second table type         */
 292 #define _ASCE_TYPE_REGION3      0x04    /* region third table type          */
 293 #define _ASCE_TYPE_SEGMENT      0x00    /* segment table type               */
 294 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x03    /* region table length              */
 295
 296 /* Bits in the region table entry */
 297 #define _REGION_ENTRY_ORIGIN    ~0xfffUL/* region/segment table origin      */
 298 #define _REGION_ENTRY_INV       0x20    /* invalid region table entry       */
 299 #define _REGION_ENTRY_TYPE_MASK 0x0c    /* region/segment table type mask   */
 300 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R1   0x0c    /* region first table type          */
 301 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R2   0x08    /* region second table type         */
 302 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R3   0x04    /* region third table type          */
 303 #define _REGION_ENTRY_LENGTH    0x03    /* region third length              */
 304
 305 #define _REGION1_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
 306 #define _REGION1_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INV)
 307 #define _REGION2_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
 308 #define _REGION2_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INV)
 309 #define _REGION3_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
 310 #define _REGION3_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INV)
 311
 312 /* Bits in the segment table entry */
 313 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   ~0x7ffUL/* segment table origin             */
 314 #define _SEGMENT_ENTRY_RO       0x200   /* page protection bit              */
 315 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
 316
 317 #define _SEGMENT_ENTRY          (0)
 318 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
 319
 320 #endif /* __s390x__ */
 321
 322 /*
 323  * A user page table pointer has the space-switch-event bit, the
 324  * private-space-control bit and the storage-alteration-event-control
 325  * bit set. A kernel page table pointer doesn't need them.
 326  */
 327 #define _ASCE_USER_BITS         (_ASCE_SPACE_SWITCH | _ASCE_PRIVATE_SPACE | \
 328                                  _ASCE_ALT_EVENT)
 329
 330 /* Bits int the storage key */
 331 #define _PAGE_CHANGED    0x02          /* HW changed bit                   */
 332 #define _PAGE_REFERENCED 0x04          /* HW referenced bit                */
 333
 334 /*
 335  * Page protection definitions.
 336  */
 337 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_TYPE_NONE)
 338 #define PAGE_RO         __pgprot(_PAGE_TYPE_RO)
 339 #define PAGE_RW         __pgprot(_PAGE_TYPE_RW)
 340 #define PAGE_EX_RO      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RO)
 341 #define PAGE_EX_RW      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RW)
 342
 343 #define PAGE_KERNEL     PAGE_RW
 344 #define PAGE_COPY       PAGE_RO
 345
 346 /*
 347  * Dependent on the EXEC_PROTECT option s390 can do execute protection.
 348  * Write permission always implies read permission. In theory with a
 349  * primary/secondary page table execute only can be implemented but
 350  * it would cost an additional bit in the pte to distinguish all the
 351  * different pte types. To avoid that execute permission currently
 352  * implies read permission as well.
 353  */
 354          /*xwr*/
 355 #define __P000  PAGE_NONE
 356 #define __P001  PAGE_RO
 357 #define __P010  PAGE_RO
 358 #define __P011  PAGE_RO
 359 #define __P100  PAGE_EX_RO
 360 #define __P101  PAGE_EX_RO
 361 #define __P110  PAGE_EX_RO
 362 #define __P111  PAGE_EX_RO
 363
 364 #define __S000  PAGE_NONE
 365 #define __S001  PAGE_RO
 366 #define __S010  PAGE_RW
 367 #define __S011  PAGE_RW
 368 #define __S100  PAGE_EX_RO
 369 #define __S101  PAGE_EX_RO
 370 #define __S110  PAGE_EX_RW
 371 #define __S111  PAGE_EX_RW
 372
 373 #ifndef __s390x__
 374 # define PxD_SHADOW_SHIFT       1
 375 #else /* __s390x__ */
 376 # define PxD_SHADOW_SHIFT       2
 377 #endif /* __s390x__ */
 378
 379 static inline struct page *get_shadow_page(struct page *page)
 380 {
 381         if (s390_noexec && page->index)
 382                 return virt_to_page((void *)(addr_t) page->index);
 383         return NULL;
 384 }
 385
 386 static inline void *get_shadow_pte(void *table)
 387 {
 388         unsigned long addr, offset;
 389         struct page *page;
 390
 391         addr = (unsigned long) table;
 392         offset = addr & (PAGE_SIZE - 1);
 393         page = virt_to_page((void *)(addr ^ offset));
 394         return (void *)(addr_t)(page->index ? (page->index | offset) : 0UL);
 395 }
 396
 397 static inline void *get_shadow_table(void *table)
 398 {
 399         unsigned long addr, offset;
 400         struct page *page;
 401
 402         addr = (unsigned long) table;
 403         offset = addr & ((PAGE_SIZE << PxD_SHADOW_SHIFT) - 1);
 404         page = virt_to_page((void *)(addr ^ offset));
 405         return (void *)(addr_t)(page->index ? (page->index | offset) : 0UL);
 406 }
 407
 408 /*
 409  * Certain architectures need to do special things when PTEs
 410  * within a page table are directly modified.  Thus, the following
 411  * hook is made available.
 412  */
 413 static inline void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 414                               pte_t *pteptr, pte_t pteval)
 415 {
 416         pte_t *shadow_pte = get_shadow_pte(pteptr);
 417
 418         *pteptr = pteval;
 419         if (shadow_pte) {
 420                 if (!(pte_val(pteval) & _PAGE_INVALID) &&
 421                     (pte_val(pteval) & _PAGE_SWX))
 422                         pte_val(*shadow_pte) = pte_val(pteval) | _PAGE_RO;
 423                 else
 424                         pte_val(*shadow_pte) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 425         }
 426 }
 427
 428 /*
 429  * pgd/pmd/pte query functions
 430  */
 431 #ifndef __s390x__
 432
 433 static inline int pgd_present(pgd_t pgd) { return 1; }
 434 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)    { return 0; }
 435 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)     { return 0; }
 436
 437 static inline int pud_present(pud_t pud) { return 1; }
 438 static inline int pud_none(pud_t pud)    { return 0; }
 439 static inline int pud_bad(pud_t pud)     { return 0; }
 440
 441 #else /* __s390x__ */
 442
 443 static inline int pgd_present(pgd_t pgd) { return 1; }
 444 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)    { return 0; }
 445 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)     { return 0; }
 446
 447 static inline int pud_present(pud_t pud)
 448 {
 449         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
 450 }
 451
 452 static inline int pud_none(pud_t pud)
 453 {
 454         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
 455 }
 456
 457 static inline int pud_bad(pud_t pud)
 458 {
 459         unsigned long mask = ~_REGION_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV;
 460         return (pud_val(pud) & mask) != _REGION3_ENTRY;
 461 }
 462
 463 #endif /* __s390x__ */
 464
 465 static inline int pmd_present(pmd_t pmd)
 466 {
 467         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
 468 }
 469
 470 static inline int pmd_none(pmd_t pmd)
 471 {
 472         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INV) != 0UL;
 473 }
 474
 475 static inline int pmd_bad(pmd_t pmd)
 476 {
 477         unsigned long mask = ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_SEGMENT_ENTRY_INV;
 478         return (pmd_val(pmd) & mask) != _SEGMENT_ENTRY;
 479 }
 480
 481 static inline int pte_none(pte_t pte)
 482 {
 483         return (pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) && !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT);
 484 }
 485
 486 static inline int pte_present(pte_t pte)
 487 {
 488         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT | _PAGE_SWX;
 489         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_NONE ||
 490                 (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) &&
 491                  !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT));
 492 }
 493
 494 static inline int pte_file(pte_t pte)
 495 {
 496         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT;
 497         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_FILE;
 498 }
 499
 500 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
 501 #define pte_same(a,b)  (pte_val(a) == pte_val(b))
 502
 503 /*
 504  * query functions pte_write/pte_dirty/pte_young only work if
 505  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
 506  */
 507 static inline int pte_write(pte_t pte)
 508 {
 509         return (pte_val(pte) & _PAGE_RO) == 0;
 510 }
 511
 512 static inline int pte_dirty(pte_t pte)
 513 {
 514         /* A pte is neither clean nor dirty on s/390. The dirty bit
 515          * is in the storage key. See page_test_and_clear_dirty for
 516          * details.
 517          */
 518         return 0;
 519 }
 520
 521 static inline int pte_young(pte_t pte)
 522 {
 523         /* A pte is neither young nor old on s/390. The young bit
 524          * is in the storage key. See page_test_and_clear_young for
 525          * details.
 526          */
 527         return 0;
 528 }
 529
 530 /*
 531  * pgd/pmd/pte modification functions
 532  */
 533
 534 #ifndef __s390x__
 535
 536 #define pgd_clear(pgd)          do { } while (0)
 537 #define pud_clear(pud)          do { } while (0)
 538
 539 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
 540 {
 541         pmd_val(pmdp[0]) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 542         pmd_val(pmdp[1]) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 543         pmd_val(pmdp[2]) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 544         pmd_val(pmdp[3]) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 545 }
 546
 547 #else /* __s390x__ */
 548
 549 #define pgd_clear(pgd)          do { } while (0)
 550
 551 static inline void pud_clear_kernel(pud_t *pud)
 552 {
 553         pud_val(*pud) = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
 554 }
 555
 556 static inline void pud_clear(pud_t * pud)
 557 {
 558         pud_t *shadow = get_shadow_table(pud);
 559
 560         pud_clear_kernel(pud);
 561         if (shadow)
 562                 pud_clear_kernel(shadow);
 563 }
 564
 565 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
 566 {
 567         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 568         pmd_val1(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 569 }
 570
 571 #endif /* __s390x__ */
 572
 573 static inline void pmd_clear(pmd_t * pmdp)
 574 {
 575         pmd_t *shadow_pmd = get_shadow_table(pmdp);
 576
 577         pmd_clear_kernel(pmdp);
 578         if (shadow_pmd)
 579                 pmd_clear_kernel(shadow_pmd);
 580 }
 581
 582 static inline void pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
 583 {
 584         pte_t *shadow_pte = get_shadow_pte(ptep);
 585
 586         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 587         if (shadow_pte)
 588                 pte_val(*shadow_pte) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 589 }
 590
 591 /*
 592  * The following pte modification functions only work if
 593  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
 594  */
 595 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
 596 {
 597         pte_val(pte) &= PAGE_MASK;
 598         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
 599         return pte;
 600 }
 601
 602 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)
 603 {
 604         /* Do not clobber _PAGE_TYPE_NONE pages!  */
 605         if (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID))
 606                 pte_val(pte) |= _PAGE_RO;
 607         return pte;
 608 }
 609
 610 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)
 611 {
 612         pte_val(pte) &= ~_PAGE_RO;
 613         return pte;
 614 }
 615
 616 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)
 617 {
 618         /* The only user of pte_mkclean is the fork() code.
 619            We must *not* clear the *physical* page dirty bit
 620            just because fork() wants to clear the dirty bit in
 621            *one* of the page's mappings.  So we just do nothing. */
 622         return pte;
 623 }
 624
 625 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)
 626 {
 627         /* We do not explicitly set the dirty bit because the
 628          * sske instruction is slow. It is faster to let the
 629          * next instruction set the dirty bit.
 630          */
 631         return pte;
 632 }
 633
 634 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)
 635 {
 636         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
 637          * There is no point in clearing the real referenced bit.
 638          */
 639         return pte;
 640 }
 641
 642 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)
 643 {
 644         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
 645          * There is no point in setting the real referenced bit.
 646          */
 647         return pte;
 648 }
 649
 650 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
 651 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
 652                                             unsigned long addr, pte_t *ptep)
 653 {
 654         return 0;
 655 }
 656
 657 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
 658 static inline int ptep_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
 659                                          unsigned long address, pte_t *ptep)
 660 {
 661         /* No need to flush TLB; bits are in storage key */
 662         return 0;
 663 }
 664
 665 static inline void __ptep_ipte(unsigned long address, pte_t *ptep)
 666 {
 667         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
 668 #ifndef __s390x__
 669                 /* S390 has 1mb segments, we are emulating 4MB segments */
 670                 pte_t *pto = (pte_t *) (((unsigned long) ptep) & 0x7ffffc00);
 671 #else
 672                 /* ipte in zarch mode can do the math */
 673                 pte_t *pto = ptep;
 674 #endif
 675                 asm volatile(
 676                         "       ipte    %2,%3"
 677                         : "=m" (*ptep) : "m" (*ptep),
 678                           "a" (pto), "a" (address));
 679         }
 680         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 681 }
 682
 683 static inline void ptep_invalidate(unsigned long address, pte_t *ptep)
 684 {
 685         __ptep_ipte(address, ptep);
 686         ptep = get_shadow_pte(ptep);
 687         if (ptep)
 688                 __ptep_ipte(address, ptep);
 689 }
 690
 691 /*
 692  * This is hard to understand. ptep_get_and_clear and ptep_clear_flush
 693  * both clear the TLB for the unmapped pte. The reason is that
 694  * ptep_get_and_clear is used in common code (e.g. change_pte_range)
 695  * to modify an active pte. The sequence is
 696  *   1) ptep_get_and_clear
 697  *   2) set_pte_at
 698  *   3) flush_tlb_range
 699  * On s390 the tlb needs to get flushed with the modification of the pte
 700  * if the pte is active. The only way how this can be implemented is to
 701  * have ptep_get_and_clear do the tlb flush. In exchange flush_tlb_range
 702  * is a nop.
 703  */
 704 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
 705 #define ptep_get_and_clear(__mm, __address, __ptep)                     \
 706 ({                                                                      \
 707         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
 708         if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||                       \
 709             (__mm) != current->active_mm)                               \
 710                 ptep_invalidate(__address, __ptep);                     \
 711         else                                                            \
 712                 pte_clear((__mm), (__address), (__ptep));               \
 713         __pte;                                                          \
 714 })
 715
 716 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_FLUSH
 717 static inline pte_t ptep_clear_flush(struct vm_area_struct *vma,
 718                                      unsigned long address, pte_t *ptep)
 719 {
 720         pte_t pte = *ptep;
 721         ptep_invalidate(address, ptep);
 722         return pte;
 723 }
 724
 725 /*
 726  * The batched pte unmap code uses ptep_get_and_clear_full to clear the
 727  * ptes. Here an optimization is possible. tlb_gather_mmu flushes all
 728  * tlbs of an mm if it can guarantee that the ptes of the mm_struct
 729  * cannot be accessed while the batched unmap is running. In this case
 730  * full==1 and a simple pte_clear is enough. See tlb.h.
 731  */
 732 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR_FULL
 733 static inline pte_t ptep_get_and_clear_full(struct mm_struct *mm,
 734                                             unsigned long addr,
 735                                             pte_t *ptep, int full)
 736 {
 737         pte_t pte = *ptep;
 738
 739         if (full)
 740                 pte_clear(mm, addr, ptep);
 741         else
 742                 ptep_invalidate(addr, ptep);
 743         return pte;
 744 }
 745
 746 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
 747 #define ptep_set_wrprotect(__mm, __addr, __ptep)                        \
 748 ({                                                                      \
 749         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
 750         if (pte_write(__pte)) {                                         \
 751                 if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||               \
 752                     (__mm) != current->active_mm)                       \
 753                         ptep_invalidate(__addr, __ptep);                \
 754                 set_pte_at(__mm, __addr, __ptep, pte_wrprotect(__pte)); \
 755         }                                                               \
 756 })
 757
 758 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
 759 #define ptep_set_access_flags(__vma, __addr, __ptep, __entry, __dirty)  \
 760 ({                                                                      \
 761         int __changed = !pte_same(*(__ptep), __entry);                  \
 762         if (__changed) {                                                \
 763                 ptep_invalidate(__addr, __ptep);                        \
 764                 set_pte_at((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep, __entry);    \
 765         }                                                               \
 766         __changed;                                                      \
 767 })
 768
 769 /*
 770  * Test and clear dirty bit in storage key.
 771  * We can't clear the changed bit atomically. This is a potential
 772  * race against modification of the referenced bit. This function
 773  * should therefore only be called if it is not mapped in any
 774  * address space.
 775  */
 776 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_DIRTY
 777 static inline int page_test_dirty(struct page *page)
 778 {
 779         return (page_get_storage_key(page_to_phys(page)) & _PAGE_CHANGED) != 0;
 780 }
 781
 782 #define __HAVE_ARCH_PAGE_CLEAR_DIRTY
 783 static inline void page_clear_dirty(struct page *page)
 784 {
 785         page_set_storage_key(page_to_phys(page), PAGE_DEFAULT_KEY);
 786 }
 787
 788 /*
 789  * Test and clear referenced bit in storage key.
 790  */
 791 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
 792 static inline int page_test_and_clear_young(struct page *page)
 793 {
 794         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
 795         int ccode;
 796
 797         asm volatile(
 798                 "       rrbe    0,%1\n"
 799                 "       ipm     %0\n"
 800                 "       srl     %0,28\n"
 801                 : "=d" (ccode) : "a" (physpage) : "cc" );
 802         return ccode & 2;
 803 }
 804
 805 /*
 806  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
 807  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
 808  */
 809 static inline pte_t mk_pte_phys(unsigned long physpage, pgprot_t pgprot)
 810 {
 811         pte_t __pte;
 812         pte_val(__pte) = physpage + pgprot_val(pgprot);
 813         return __pte;
 814 }
 815
 816 static inline pte_t mk_pte(struct page *page, pgprot_t pgprot)
 817 {
 818         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
 819
 820         return mk_pte_phys(physpage, pgprot);
 821 }
 822
 823 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
 824 #define pud_index(address) (((address) >> PUD_SHIFT) & (PTRS_PER_PUD-1))
 825 #define pmd_index(address) (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
 826 #define pte_index(address) (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE-1))
 827
 828 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd + pgd_index(address))
 829 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
 830
 831 #ifndef __s390x__
 832
 833 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
 834 #define pud_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
 835 #define pgd_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
 836
 837 #define pud_offset(pgd, address) ((pud_t *) pgd)
 838 #define pmd_offset(pud, address) ((pmd_t *) pud + pmd_index(address))
 839
 840 #else /* __s390x__ */
 841
 842 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
 843 #define pud_deref(pud) (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
 844 #define pgd_deref(pgd) ({ BUG(); 0UL; })
 845
 846 #define pud_offset(pgd, address) ((pud_t *) pgd)
 847
 848 static inline pmd_t *pmd_offset(pud_t *pud, unsigned long address)
 849 {
 850         pmd_t *pmd = (pmd_t *) pud_deref(*pud);
 851         return pmd + pmd_index(address);
 852 }
 853
 854 #endif /* __s390x__ */
 855
 856 #define pfn_pte(pfn,pgprot) mk_pte_phys(__pa((pfn) << PAGE_SHIFT),(pgprot))
 857 #define pte_pfn(x) (pte_val(x) >> PAGE_SHIFT)
 858 #define pte_page(x) pfn_to_page(pte_pfn(x))
 859
 860 #define pmd_page(pmd) pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT)
 861
 862 /* Find an entry in the lowest level page table.. */
 863 #define pte_offset(pmd, addr) ((pte_t *) pmd_deref(*(pmd)) + pte_index(addr))
 864 #define pte_offset_kernel(pmd, address) pte_offset(pmd,address)
 865 #define pte_offset_map(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
 866 #define pte_offset_map_nested(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
 867 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
 868 #define pte_unmap_nested(pte) do { } while (0)
 869
 870 /*
 871  * 31 bit swap entry format:
 872  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
 873  * Bits 0, 20 and bit 23 have to be zero, otherwise an specification
 874  * exception will occur instead of a page translation exception. The
 875  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
 876  * information in the lowcore.
 877  * Bit 21 and bit 22 are the page invalid bit and the page protection
 878  * bit. We set both to indicate a swapped page.
 879  * Bit 30 and 31 are used to distinguish the different page types. For
 880  * a swapped page these bits need to be zero.
 881  * This leaves the bits 1-19 and bits 24-29 to store type and offset.
 882  * We use the 5 bits from 25-29 for the type and the 20 bits from 1-19
 883  * plus 24 for the offset.
 884  * 0|     offset        |0110|o|type |00|
 885  * 0 0000000001111111111 2222 2 22222 33
 886  * 0 1234567890123456789 0123 4 56789 01
 887  *
 888  * 64 bit swap entry format:
 889  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
 890  * Bits 52 and bit 55 have to be zero, otherwise an specification
 891  * exception will occur instead of a page translation exception. The
 892  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
 893  * information in the lowcore.
 894  * Bit 53 and bit 54 are the page invalid bit and the page protection
 895  * bit. We set both to indicate a swapped page.
 896  * Bit 62 and 63 are used to distinguish the different page types. For
 897  * a swapped page these bits need to be zero.
 898  * This leaves the bits 0-51 and bits 56-61 to store type and offset.
 899  * We use the 5 bits from 57-61 for the type and the 53 bits from 0-51
 900  * plus 56 for the offset.
 901  * |                      offset                        |0110|o|type |00|
 902  *  0000000000111111111122222222223333333333444444444455 5555 5 55566 66
 903  *  0123456789012345678901234567890123456789012345678901 2345 6 78901 23
 904  */
 905 #ifndef __s390x__
 906 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 12)
 907 #else
 908 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 11)
 909 #endif
 910 static inline pte_t mk_swap_pte(unsigned long type, unsigned long offset)
 911 {
 912         pte_t pte;
 913         offset &= __SWP_OFFSET_MASK;
 914         pte_val(pte) = _PAGE_TYPE_SWAP | ((type & 0x1f) << 2) |
 915                 ((offset & 1UL) << 7) | ((offset & ~1UL) << 11);
 916         return pte;
 917 }
 918
 919 #define __swp_type(entry)       (((entry).val >> 2) & 0x1f)
 920 #define __swp_offset(entry)     (((entry).val >> 11) | (((entry).val >> 7) & 1))
 921 #define __swp_entry(type,offset) ((swp_entry_t) { pte_val(mk_swap_pte((type),(offset))) })
 922
 923 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
 924 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val })
 925
 926 #ifndef __s390x__
 927 # define PTE_FILE_MAX_BITS      26
 928 #else /* __s390x__ */
 929 # define PTE_FILE_MAX_BITS      59
 930 #endif /* __s390x__ */
 931
 932 #define pte_to_pgoff(__pte) \
 933         ((((__pte).pte >> 12) << 7) + (((__pte).pte >> 1) & 0x7f))
 934
 935 #define pgoff_to_pte(__off) \
 936         ((pte_t) { ((((__off) & 0x7f) << 1) + (((__off) >> 7) << 12)) \
 937                    | _PAGE_TYPE_FILE })
 938
 939 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
 940
 941 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
 942
 943 extern int add_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
 944 extern int remove_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
 945
 946 /*
 947  * No page table caches to initialise
 948  */
 949 #define pgtable_cache_init()    do { } while (0)
 950
 951 #define __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
 952 extern void memmap_init(unsigned long, int, unsigned long, unsigned long);
 953
 954 #include <asm-generic/pgtable.h>
 955
 956 #endif /* _S390_PAGE_H */