Merge branch 'next' into for-linus
[pandora-kernel.git] / arch / powerpc / mm / hash_utils_64.c
1 /*
2  * PowerPC64 port by Mike Corrigan and Dave Engebretsen
3  *   {mikejc|engebret}@us.ibm.com
4  *
5  *    Copyright (c) 2000 Mike Corrigan <mikejc@us.ibm.com>
6  *
7  * SMP scalability work:
8  *    Copyright (C) 2001 Anton Blanchard <anton@au.ibm.com>, IBM
9  * 
10  *    Module name: htab.c
11  *
12  *    Description:
13  *      PowerPC Hashed Page Table functions
14  *
15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
17  * as published by the Free Software Foundation; either version
18  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
19  */
20
21 #undef DEBUG
22 #undef DEBUG_LOW
23
24 #include <linux/spinlock.h>
25 #include <linux/errno.h>
26 #include <linux/sched.h>
27 #include <linux/proc_fs.h>
28 #include <linux/stat.h>
29 #include <linux/sysctl.h>
30 #include <linux/ctype.h>
31 #include <linux/cache.h>
32 #include <linux/init.h>
33 #include <linux/signal.h>
34 #include <linux/lmb.h>
35
36 #include <asm/processor.h>
37 #include <asm/pgtable.h>
38 #include <asm/mmu.h>
39 #include <asm/mmu_context.h>
40 #include <asm/page.h>
41 #include <asm/types.h>
42 #include <asm/system.h>
43 #include <asm/uaccess.h>
44 #include <asm/machdep.h>
45 #include <asm/prom.h>
46 #include <asm/abs_addr.h>
47 #include <asm/tlbflush.h>
48 #include <asm/io.h>
49 #include <asm/eeh.h>
50 #include <asm/tlb.h>
51 #include <asm/cacheflush.h>
52 #include <asm/cputable.h>
53 #include <asm/sections.h>
54 #include <asm/spu.h>
55 #include <asm/udbg.h>
56
57 #ifdef DEBUG
58 #define DBG(fmt...) udbg_printf(fmt)
59 #else
60 #define DBG(fmt...)
61 #endif
62
63 #ifdef DEBUG_LOW
64 #define DBG_LOW(fmt...) udbg_printf(fmt)
65 #else
66 #define DBG_LOW(fmt...)
67 #endif
68
69 #define KB (1024)
70 #define MB (1024*KB)
71 #define GB (1024L*MB)
72
73 /*
74  * Note:  pte   --> Linux PTE
75  *        HPTE  --> PowerPC Hashed Page Table Entry
76  *
77  * Execution context:
78  *   htab_initialize is called with the MMU off (of course), but
79  *   the kernel has been copied down to zero so it can directly
80  *   reference global data.  At this point it is very difficult
81  *   to print debug info.
82  *
83  */
84
85 #ifdef CONFIG_U3_DART
86 extern unsigned long dart_tablebase;
87 #endif /* CONFIG_U3_DART */
88
89 static unsigned long _SDR1;
90 struct mmu_psize_def mmu_psize_defs[MMU_PAGE_COUNT];
91
92 struct hash_pte *htab_address;
93 unsigned long htab_size_bytes;
94 unsigned long htab_hash_mask;
95 int mmu_linear_psize = MMU_PAGE_4K;
96 int mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_4K;
97 int mmu_vmalloc_psize = MMU_PAGE_4K;
98 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
99 int mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_4K;
100 #endif
101 int mmu_io_psize = MMU_PAGE_4K;
102 int mmu_kernel_ssize = MMU_SEGSIZE_256M;
103 int mmu_highuser_ssize = MMU_SEGSIZE_256M;
104 u16 mmu_slb_size = 64;
105 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
106 unsigned int HPAGE_SHIFT;
107 #endif
108 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
109 int mmu_ci_restrictions;
110 #endif
111 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
112 static u8 *linear_map_hash_slots;
113 static unsigned long linear_map_hash_count;
114 static DEFINE_SPINLOCK(linear_map_hash_lock);
115 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
116
117 /* There are definitions of page sizes arrays to be used when none
118  * is provided by the firmware.
119  */
120
121 /* Pre-POWER4 CPUs (4k pages only)
122  */
123 static struct mmu_psize_def mmu_psize_defaults_old[] = {
124         [MMU_PAGE_4K] = {
125                 .shift  = 12,
126                 .sllp   = 0,
127                 .penc   = 0,
128                 .avpnm  = 0,
129                 .tlbiel = 0,
130         },
131 };
132
133 /* POWER4, GPUL, POWER5
134  *
135  * Support for 16Mb large pages
136  */
137 static struct mmu_psize_def mmu_psize_defaults_gp[] = {
138         [MMU_PAGE_4K] = {
139                 .shift  = 12,
140                 .sllp   = 0,
141                 .penc   = 0,
142                 .avpnm  = 0,
143                 .tlbiel = 1,
144         },
145         [MMU_PAGE_16M] = {
146                 .shift  = 24,
147                 .sllp   = SLB_VSID_L,
148                 .penc   = 0,
149                 .avpnm  = 0x1UL,
150                 .tlbiel = 0,
151         },
152 };
153
154 static unsigned long htab_convert_pte_flags(unsigned long pteflags)
155 {
156         unsigned long rflags = pteflags & 0x1fa;
157
158         /* _PAGE_EXEC -> NOEXEC */
159         if ((pteflags & _PAGE_EXEC) == 0)
160                 rflags |= HPTE_R_N;
161
162         /* PP bits. PAGE_USER is already PP bit 0x2, so we only
163          * need to add in 0x1 if it's a read-only user page
164          */
165         if ((pteflags & _PAGE_USER) && !((pteflags & _PAGE_RW) &&
166                                          (pteflags & _PAGE_DIRTY)))
167                 rflags |= 1;
168
169         /* Always add C */
170         return rflags | HPTE_R_C;
171 }
172
173 int htab_bolt_mapping(unsigned long vstart, unsigned long vend,
174                       unsigned long pstart, unsigned long prot,
175                       int psize, int ssize)
176 {
177         unsigned long vaddr, paddr;
178         unsigned int step, shift;
179         int ret = 0;
180
181         shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
182         step = 1 << shift;
183
184         prot = htab_convert_pte_flags(prot);
185
186         DBG("htab_bolt_mapping(%lx..%lx -> %lx (%lx,%d,%d)\n",
187             vstart, vend, pstart, prot, psize, ssize);
188
189         for (vaddr = vstart, paddr = pstart; vaddr < vend;
190              vaddr += step, paddr += step) {
191                 unsigned long hash, hpteg;
192                 unsigned long vsid = get_kernel_vsid(vaddr, ssize);
193                 unsigned long va = hpt_va(vaddr, vsid, ssize);
194                 unsigned long tprot = prot;
195
196                 /* Make kernel text executable */
197                 if (in_kernel_text(vaddr))
198                         tprot &= ~HPTE_R_N;
199
200                 hash = hpt_hash(va, shift, ssize);
201                 hpteg = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP);
202
203                 BUG_ON(!ppc_md.hpte_insert);
204                 ret = ppc_md.hpte_insert(hpteg, va, paddr, tprot,
205                                          HPTE_V_BOLTED, psize, ssize);
206
207                 if (ret < 0)
208                         break;
209 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
210                 if ((paddr >> PAGE_SHIFT) < linear_map_hash_count)
211                         linear_map_hash_slots[paddr >> PAGE_SHIFT] = ret | 0x80;
212 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
213         }
214         return ret < 0 ? ret : 0;
215 }
216
217 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
218 static int htab_remove_mapping(unsigned long vstart, unsigned long vend,
219                       int psize, int ssize)
220 {
221         unsigned long vaddr;
222         unsigned int step, shift;
223
224         shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
225         step = 1 << shift;
226
227         if (!ppc_md.hpte_removebolted) {
228                 printk(KERN_WARNING "Platform doesn't implement "
229                                 "hpte_removebolted\n");
230                 return -EINVAL;
231         }
232
233         for (vaddr = vstart; vaddr < vend; vaddr += step)
234                 ppc_md.hpte_removebolted(vaddr, psize, ssize);
235
236         return 0;
237 }
238 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
239
240 static int __init htab_dt_scan_seg_sizes(unsigned long node,
241                                          const char *uname, int depth,
242                                          void *data)
243 {
244         char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
245         u32 *prop;
246         unsigned long size = 0;
247
248         /* We are scanning "cpu" nodes only */
249         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
250                 return 0;
251
252         prop = (u32 *)of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,processor-segment-sizes",
253                                           &size);
254         if (prop == NULL)
255                 return 0;
256         for (; size >= 4; size -= 4, ++prop) {
257                 if (prop[0] == 40) {
258                         DBG("1T segment support detected\n");
259                         cur_cpu_spec->cpu_features |= CPU_FTR_1T_SEGMENT;
260                         return 1;
261                 }
262         }
263         cur_cpu_spec->cpu_features &= ~CPU_FTR_NO_SLBIE_B;
264         return 0;
265 }
266
267 static void __init htab_init_seg_sizes(void)
268 {
269         of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_seg_sizes, NULL);
270 }
271
272 static int __init htab_dt_scan_page_sizes(unsigned long node,
273                                           const char *uname, int depth,
274                                           void *data)
275 {
276         char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
277         u32 *prop;
278         unsigned long size = 0;
279
280         /* We are scanning "cpu" nodes only */
281         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
282                 return 0;
283
284         prop = (u32 *)of_get_flat_dt_prop(node,
285                                           "ibm,segment-page-sizes", &size);
286         if (prop != NULL) {
287                 DBG("Page sizes from device-tree:\n");
288                 size /= 4;
289                 cur_cpu_spec->cpu_features &= ~(CPU_FTR_16M_PAGE);
290                 while(size > 0) {
291                         unsigned int shift = prop[0];
292                         unsigned int slbenc = prop[1];
293                         unsigned int lpnum = prop[2];
294                         unsigned int lpenc = 0;
295                         struct mmu_psize_def *def;
296                         int idx = -1;
297
298                         size -= 3; prop += 3;
299                         while(size > 0 && lpnum) {
300                                 if (prop[0] == shift)
301                                         lpenc = prop[1];
302                                 prop += 2; size -= 2;
303                                 lpnum--;
304                         }
305                         switch(shift) {
306                         case 0xc:
307                                 idx = MMU_PAGE_4K;
308                                 break;
309                         case 0x10:
310                                 idx = MMU_PAGE_64K;
311                                 break;
312                         case 0x14:
313                                 idx = MMU_PAGE_1M;
314                                 break;
315                         case 0x18:
316                                 idx = MMU_PAGE_16M;
317                                 cur_cpu_spec->cpu_features |= CPU_FTR_16M_PAGE;
318                                 break;
319                         case 0x22:
320                                 idx = MMU_PAGE_16G;
321                                 break;
322                         }
323                         if (idx < 0)
324                                 continue;
325                         def = &mmu_psize_defs[idx];
326                         def->shift = shift;
327                         if (shift <= 23)
328                                 def->avpnm = 0;
329                         else
330                                 def->avpnm = (1 << (shift - 23)) - 1;
331                         def->sllp = slbenc;
332                         def->penc = lpenc;
333                         /* We don't know for sure what's up with tlbiel, so
334                          * for now we only set it for 4K and 64K pages
335                          */
336                         if (idx == MMU_PAGE_4K || idx == MMU_PAGE_64K)
337                                 def->tlbiel = 1;
338                         else
339                                 def->tlbiel = 0;
340
341                         DBG(" %d: shift=%02x, sllp=%04x, avpnm=%08x, "
342                             "tlbiel=%d, penc=%d\n",
343                             idx, shift, def->sllp, def->avpnm, def->tlbiel,
344                             def->penc);
345                 }
346                 return 1;
347         }
348         return 0;
349 }
350
351 /* Scan for 16G memory blocks that have been set aside for huge pages
352  * and reserve those blocks for 16G huge pages.
353  */
354 static int __init htab_dt_scan_hugepage_blocks(unsigned long node,
355                                         const char *uname, int depth,
356                                         void *data) {
357         char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
358         unsigned long *addr_prop;
359         u32 *page_count_prop;
360         unsigned int expected_pages;
361         long unsigned int phys_addr;
362         long unsigned int block_size;
363
364         /* We are scanning "memory" nodes only */
365         if (type == NULL || strcmp(type, "memory") != 0)
366                 return 0;
367
368         /* This property is the log base 2 of the number of virtual pages that
369          * will represent this memory block. */
370         page_count_prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,expected#pages", NULL);
371         if (page_count_prop == NULL)
372                 return 0;
373         expected_pages = (1 << page_count_prop[0]);
374         addr_prop = of_get_flat_dt_prop(node, "reg", NULL);
375         if (addr_prop == NULL)
376                 return 0;
377         phys_addr = addr_prop[0];
378         block_size = addr_prop[1];
379         if (block_size != (16 * GB))
380                 return 0;
381         printk(KERN_INFO "Huge page(16GB) memory: "
382                         "addr = 0x%lX size = 0x%lX pages = %d\n",
383                         phys_addr, block_size, expected_pages);
384         lmb_reserve(phys_addr, block_size * expected_pages);
385         add_gpage(phys_addr, block_size, expected_pages);
386         return 0;
387 }
388
389 static void __init htab_init_page_sizes(void)
390 {
391         int rc;
392
393         /* Default to 4K pages only */
394         memcpy(mmu_psize_defs, mmu_psize_defaults_old,
395                sizeof(mmu_psize_defaults_old));
396
397         /*
398          * Try to find the available page sizes in the device-tree
399          */
400         rc = of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_page_sizes, NULL);
401         if (rc != 0)  /* Found */
402                 goto found;
403
404         /*
405          * Not in the device-tree, let's fallback on known size
406          * list for 16M capable GP & GR
407          */
408         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
409                 memcpy(mmu_psize_defs, mmu_psize_defaults_gp,
410                        sizeof(mmu_psize_defaults_gp));
411  found:
412 #ifndef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
413         /*
414          * Pick a size for the linear mapping. Currently, we only support
415          * 16M, 1M and 4K which is the default
416          */
417         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift)
418                 mmu_linear_psize = MMU_PAGE_16M;
419         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift)
420                 mmu_linear_psize = MMU_PAGE_1M;
421 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
422
423 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
424         /*
425          * Pick a size for the ordinary pages. Default is 4K, we support
426          * 64K for user mappings and vmalloc if supported by the processor.
427          * We only use 64k for ioremap if the processor
428          * (and firmware) support cache-inhibited large pages.
429          * If not, we use 4k and set mmu_ci_restrictions so that
430          * hash_page knows to switch processes that use cache-inhibited
431          * mappings to 4k pages.
432          */
433         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift) {
434                 mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_64K;
435                 mmu_vmalloc_psize = MMU_PAGE_64K;
436                 if (mmu_linear_psize == MMU_PAGE_4K)
437                         mmu_linear_psize = MMU_PAGE_64K;
438                 if (cpu_has_feature(CPU_FTR_CI_LARGE_PAGE)) {
439                         /*
440                          * Don't use 64k pages for ioremap on pSeries, since
441                          * that would stop us accessing the HEA ethernet.
442                          */
443                         if (!machine_is(pseries))
444                                 mmu_io_psize = MMU_PAGE_64K;
445                 } else
446                         mmu_ci_restrictions = 1;
447         }
448 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
449
450 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
451         /* We try to use 16M pages for vmemmap if that is supported
452          * and we have at least 1G of RAM at boot
453          */
454         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift &&
455             lmb_phys_mem_size() >= 0x40000000)
456                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_16M;
457         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift)
458                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_64K;
459         else
460                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_4K;
461 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
462
463         printk(KERN_DEBUG "Page orders: linear mapping = %d, "
464                "virtual = %d, io = %d"
465 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
466                ", vmemmap = %d"
467 #endif
468                "\n",
469                mmu_psize_defs[mmu_linear_psize].shift,
470                mmu_psize_defs[mmu_virtual_psize].shift,
471                mmu_psize_defs[mmu_io_psize].shift
472 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
473                ,mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift
474 #endif
475                );
476
477 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
478         /* Reserve 16G huge page memory sections for huge pages */
479         of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_hugepage_blocks, NULL);
480
481 /* Set default large page size. Currently, we pick 16M or 1M depending
482          * on what is available
483          */
484         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift)
485                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift;
486         /* With 4k/4level pagetables, we can't (for now) cope with a
487          * huge page size < PMD_SIZE */
488         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift)
489                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift;
490 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
491 }
492
493 static int __init htab_dt_scan_pftsize(unsigned long node,
494                                        const char *uname, int depth,
495                                        void *data)
496 {
497         char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
498         u32 *prop;
499
500         /* We are scanning "cpu" nodes only */
501         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
502                 return 0;
503
504         prop = (u32 *)of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,pft-size", NULL);
505         if (prop != NULL) {
506                 /* pft_size[0] is the NUMA CEC cookie */
507                 ppc64_pft_size = prop[1];
508                 return 1;
509         }
510         return 0;
511 }
512
513 static unsigned long __init htab_get_table_size(void)
514 {
515         unsigned long mem_size, rnd_mem_size, pteg_count;
516
517         /* If hash size isn't already provided by the platform, we try to
518          * retrieve it from the device-tree. If it's not there neither, we
519          * calculate it now based on the total RAM size
520          */
521         if (ppc64_pft_size == 0)
522                 of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_pftsize, NULL);
523         if (ppc64_pft_size)
524                 return 1UL << ppc64_pft_size;
525
526         /* round mem_size up to next power of 2 */
527         mem_size = lmb_phys_mem_size();
528         rnd_mem_size = 1UL << __ilog2(mem_size);
529         if (rnd_mem_size < mem_size)
530                 rnd_mem_size <<= 1;
531
532         /* # pages / 2 */
533         pteg_count = max(rnd_mem_size >> (12 + 1), 1UL << 11);
534
535         return pteg_count << 7;
536 }
537
538 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
539 void create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
540 {
541         BUG_ON(htab_bolt_mapping(start, end, __pa(start),
542                                  PAGE_KERNEL, mmu_linear_psize,
543                                  mmu_kernel_ssize));
544 }
545
546 int remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
547 {
548         return htab_remove_mapping(start, end, mmu_linear_psize,
549                         mmu_kernel_ssize);
550 }
551 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
552
553 static inline void make_bl(unsigned int *insn_addr, void *func)
554 {
555         unsigned long funcp = *((unsigned long *)func);
556         int offset = funcp - (unsigned long)insn_addr;
557
558         *insn_addr = (unsigned int)(0x48000001 | (offset & 0x03fffffc));
559         flush_icache_range((unsigned long)insn_addr, 4+
560                            (unsigned long)insn_addr);
561 }
562
563 static void __init htab_finish_init(void)
564 {
565         extern unsigned int *htab_call_hpte_insert1;
566         extern unsigned int *htab_call_hpte_insert2;
567         extern unsigned int *htab_call_hpte_remove;
568         extern unsigned int *htab_call_hpte_updatepp;
569
570 #ifdef CONFIG_PPC_HAS_HASH_64K
571         extern unsigned int *ht64_call_hpte_insert1;
572         extern unsigned int *ht64_call_hpte_insert2;
573         extern unsigned int *ht64_call_hpte_remove;
574         extern unsigned int *ht64_call_hpte_updatepp;
575
576         make_bl(ht64_call_hpte_insert1, ppc_md.hpte_insert);
577         make_bl(ht64_call_hpte_insert2, ppc_md.hpte_insert);
578         make_bl(ht64_call_hpte_remove, ppc_md.hpte_remove);
579         make_bl(ht64_call_hpte_updatepp, ppc_md.hpte_updatepp);
580 #endif /* CONFIG_PPC_HAS_HASH_64K */
581
582         make_bl(htab_call_hpte_insert1, ppc_md.hpte_insert);
583         make_bl(htab_call_hpte_insert2, ppc_md.hpte_insert);
584         make_bl(htab_call_hpte_remove, ppc_md.hpte_remove);
585         make_bl(htab_call_hpte_updatepp, ppc_md.hpte_updatepp);
586 }
587
588 void __init htab_initialize(void)
589 {
590         unsigned long table;
591         unsigned long pteg_count;
592         unsigned long prot;
593         unsigned long base = 0, size = 0, limit;
594         int i;
595
596         DBG(" -> htab_initialize()\n");
597
598         /* Initialize segment sizes */
599         htab_init_seg_sizes();
600
601         /* Initialize page sizes */
602         htab_init_page_sizes();
603
604         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_1T_SEGMENT)) {
605                 mmu_kernel_ssize = MMU_SEGSIZE_1T;
606                 mmu_highuser_ssize = MMU_SEGSIZE_1T;
607                 printk(KERN_INFO "Using 1TB segments\n");
608         }
609
610         /*
611          * Calculate the required size of the htab.  We want the number of
612          * PTEGs to equal one half the number of real pages.
613          */ 
614         htab_size_bytes = htab_get_table_size();
615         pteg_count = htab_size_bytes >> 7;
616
617         htab_hash_mask = pteg_count - 1;
618
619         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
620                 /* Using a hypervisor which owns the htab */
621                 htab_address = NULL;
622                 _SDR1 = 0; 
623         } else {
624                 /* Find storage for the HPT.  Must be contiguous in
625                  * the absolute address space. On cell we want it to be
626                  * in the first 2 Gig so we can use it for IOMMU hacks.
627                  */
628                 if (machine_is(cell))
629                         limit = 0x80000000;
630                 else
631                         limit = 0;
632
633                 table = lmb_alloc_base(htab_size_bytes, htab_size_bytes, limit);
634
635                 DBG("Hash table allocated at %lx, size: %lx\n", table,
636                     htab_size_bytes);
637
638                 htab_address = abs_to_virt(table);
639
640                 /* htab absolute addr + encoded htabsize */
641                 _SDR1 = table + __ilog2(pteg_count) - 11;
642
643                 /* Initialize the HPT with no entries */
644                 memset((void *)table, 0, htab_size_bytes);
645
646                 /* Set SDR1 */
647                 mtspr(SPRN_SDR1, _SDR1);
648         }
649
650         prot = PAGE_KERNEL;
651
652 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
653         linear_map_hash_count = lmb_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
654         linear_map_hash_slots = __va(lmb_alloc_base(linear_map_hash_count,
655                                                     1, lmb.rmo_size));
656         memset(linear_map_hash_slots, 0, linear_map_hash_count);
657 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
658
659         /* On U3 based machines, we need to reserve the DART area and
660          * _NOT_ map it to avoid cache paradoxes as it's remapped non
661          * cacheable later on
662          */
663
664         /* create bolted the linear mapping in the hash table */
665         for (i=0; i < lmb.memory.cnt; i++) {
666                 base = (unsigned long)__va(lmb.memory.region[i].base);
667                 size = lmb.memory.region[i].size;
668
669                 DBG("creating mapping for region: %lx..%lx (prot: %x)\n",
670                     base, size, prot);
671
672 #ifdef CONFIG_U3_DART
673                 /* Do not map the DART space. Fortunately, it will be aligned
674                  * in such a way that it will not cross two lmb regions and
675                  * will fit within a single 16Mb page.
676                  * The DART space is assumed to be a full 16Mb region even if
677                  * we only use 2Mb of that space. We will use more of it later
678                  * for AGP GART. We have to use a full 16Mb large page.
679                  */
680                 DBG("DART base: %lx\n", dart_tablebase);
681
682                 if (dart_tablebase != 0 && dart_tablebase >= base
683                     && dart_tablebase < (base + size)) {
684                         unsigned long dart_table_end = dart_tablebase + 16 * MB;
685                         if (base != dart_tablebase)
686                                 BUG_ON(htab_bolt_mapping(base, dart_tablebase,
687                                                         __pa(base), prot,
688                                                         mmu_linear_psize,
689                                                         mmu_kernel_ssize));
690                         if ((base + size) > dart_table_end)
691                                 BUG_ON(htab_bolt_mapping(dart_tablebase+16*MB,
692                                                         base + size,
693                                                         __pa(dart_table_end),
694                                                          prot,
695                                                          mmu_linear_psize,
696                                                          mmu_kernel_ssize));
697                         continue;
698                 }
699 #endif /* CONFIG_U3_DART */
700                 BUG_ON(htab_bolt_mapping(base, base + size, __pa(base),
701                                 prot, mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize));
702        }
703
704         /*
705          * If we have a memory_limit and we've allocated TCEs then we need to
706          * explicitly map the TCE area at the top of RAM. We also cope with the
707          * case that the TCEs start below memory_limit.
708          * tce_alloc_start/end are 16MB aligned so the mapping should work
709          * for either 4K or 16MB pages.
710          */
711         if (tce_alloc_start) {
712                 tce_alloc_start = (unsigned long)__va(tce_alloc_start);
713                 tce_alloc_end = (unsigned long)__va(tce_alloc_end);
714
715                 if (base + size >= tce_alloc_start)
716                         tce_alloc_start = base + size + 1;
717
718                 BUG_ON(htab_bolt_mapping(tce_alloc_start, tce_alloc_end,
719                                          __pa(tce_alloc_start), prot,
720                                          mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize));
721         }
722
723         htab_finish_init();
724
725         DBG(" <- htab_initialize()\n");
726 }
727 #undef KB
728 #undef MB
729
730 void htab_initialize_secondary(void)
731 {
732         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR))
733                 mtspr(SPRN_SDR1, _SDR1);
734 }
735
736 /*
737  * Called by asm hashtable.S for doing lazy icache flush
738  */
739 unsigned int hash_page_do_lazy_icache(unsigned int pp, pte_t pte, int trap)
740 {
741         struct page *page;
742
743         if (!pfn_valid(pte_pfn(pte)))
744                 return pp;
745
746         page = pte_page(pte);
747
748         /* page is dirty */
749         if (!test_bit(PG_arch_1, &page->flags) && !PageReserved(page)) {
750                 if (trap == 0x400) {
751                         __flush_dcache_icache(page_address(page));
752                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
753                 } else
754                         pp |= HPTE_R_N;
755         }
756         return pp;
757 }
758
759 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
760 unsigned int get_paca_psize(unsigned long addr)
761 {
762         unsigned long index, slices;
763
764         if (addr < SLICE_LOW_TOP) {
765                 slices = get_paca()->context.low_slices_psize;
766                 index = GET_LOW_SLICE_INDEX(addr);
767         } else {
768                 slices = get_paca()->context.high_slices_psize;
769                 index = GET_HIGH_SLICE_INDEX(addr);
770         }
771         return (slices >> (index * 4)) & 0xF;
772 }
773
774 #else
775 unsigned int get_paca_psize(unsigned long addr)
776 {
777         return get_paca()->context.user_psize;
778 }
779 #endif
780
781 /*
782  * Demote a segment to using 4k pages.
783  * For now this makes the whole process use 4k pages.
784  */
785 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
786 void demote_segment_4k(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
787 {
788         if (get_slice_psize(mm, addr) == MMU_PAGE_4K)
789                 return;
790         slice_set_range_psize(mm, addr, 1, MMU_PAGE_4K);
791 #ifdef CONFIG_SPU_BASE
792         spu_flush_all_slbs(mm);
793 #endif
794         if (get_paca_psize(addr) != MMU_PAGE_4K) {
795                 get_paca()->context = mm->context;
796                 slb_flush_and_rebolt();
797         }
798 }
799 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
800
801 #ifdef CONFIG_PPC_SUBPAGE_PROT
802 /*
803  * This looks up a 2-bit protection code for a 4k subpage of a 64k page.
804  * Userspace sets the subpage permissions using the subpage_prot system call.
805  *
806  * Result is 0: full permissions, _PAGE_RW: read-only,
807  * _PAGE_USER or _PAGE_USER|_PAGE_RW: no access.
808  */
809 static int subpage_protection(pgd_t *pgdir, unsigned long ea)
810 {
811         struct subpage_prot_table *spt = pgd_subpage_prot(pgdir);
812         u32 spp = 0;
813         u32 **sbpm, *sbpp;
814
815         if (ea >= spt->maxaddr)
816                 return 0;
817         if (ea < 0x100000000) {
818                 /* addresses below 4GB use spt->low_prot */
819                 sbpm = spt->low_prot;
820         } else {
821                 sbpm = spt->protptrs[ea >> SBP_L3_SHIFT];
822                 if (!sbpm)
823                         return 0;
824         }
825         sbpp = sbpm[(ea >> SBP_L2_SHIFT) & (SBP_L2_COUNT - 1)];
826         if (!sbpp)
827                 return 0;
828         spp = sbpp[(ea >> PAGE_SHIFT) & (SBP_L1_COUNT - 1)];
829
830         /* extract 2-bit bitfield for this 4k subpage */
831         spp >>= 30 - 2 * ((ea >> 12) & 0xf);
832
833         /* turn 0,1,2,3 into combination of _PAGE_USER and _PAGE_RW */
834         spp = ((spp & 2) ? _PAGE_USER : 0) | ((spp & 1) ? _PAGE_RW : 0);
835         return spp;
836 }
837
838 #else /* CONFIG_PPC_SUBPAGE_PROT */
839 static inline int subpage_protection(pgd_t *pgdir, unsigned long ea)
840 {
841         return 0;
842 }
843 #endif
844
845 /* Result code is:
846  *  0 - handled
847  *  1 - normal page fault
848  * -1 - critical hash insertion error
849  * -2 - access not permitted by subpage protection mechanism
850  */
851 int hash_page(unsigned long ea, unsigned long access, unsigned long trap)
852 {
853         void *pgdir;
854         unsigned long vsid;
855         struct mm_struct *mm;
856         pte_t *ptep;
857         cpumask_t tmp;
858         int rc, user_region = 0, local = 0;
859         int psize, ssize;
860
861         DBG_LOW("hash_page(ea=%016lx, access=%lx, trap=%lx\n",
862                 ea, access, trap);
863
864         if ((ea & ~REGION_MASK) >= PGTABLE_RANGE) {
865                 DBG_LOW(" out of pgtable range !\n");
866                 return 1;
867         }
868
869         /* Get region & vsid */
870         switch (REGION_ID(ea)) {
871         case USER_REGION_ID:
872                 user_region = 1;
873                 mm = current->mm;
874                 if (! mm) {
875                         DBG_LOW(" user region with no mm !\n");
876                         return 1;
877                 }
878                 psize = get_slice_psize(mm, ea);
879                 ssize = user_segment_size(ea);
880                 vsid = get_vsid(mm->context.id, ea, ssize);
881                 break;
882         case VMALLOC_REGION_ID:
883                 mm = &init_mm;
884                 vsid = get_kernel_vsid(ea, mmu_kernel_ssize);
885                 if (ea < VMALLOC_END)
886                         psize = mmu_vmalloc_psize;
887                 else
888                         psize = mmu_io_psize;
889                 ssize = mmu_kernel_ssize;
890                 break;
891         default:
892                 /* Not a valid range
893                  * Send the problem up to do_page_fault 
894                  */
895                 return 1;
896         }
897         DBG_LOW(" mm=%p, mm->pgdir=%p, vsid=%016lx\n", mm, mm->pgd, vsid);
898
899         /* Get pgdir */
900         pgdir = mm->pgd;
901         if (pgdir == NULL)
902                 return 1;
903
904         /* Check CPU locality */
905         tmp = cpumask_of_cpu(smp_processor_id());
906         if (user_region && cpus_equal(mm->cpu_vm_mask, tmp))
907                 local = 1;
908
909 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
910         /* Handle hugepage regions */
911         if (HPAGE_SHIFT && mmu_huge_psizes[psize]) {
912                 DBG_LOW(" -> huge page !\n");
913                 return hash_huge_page(mm, access, ea, vsid, local, trap);
914         }
915 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
916
917 #ifndef CONFIG_PPC_64K_PAGES
918         /* If we use 4K pages and our psize is not 4K, then we are hitting
919          * a special driver mapping, we need to align the address before
920          * we fetch the PTE
921          */
922         if (psize != MMU_PAGE_4K)
923                 ea &= ~((1ul << mmu_psize_defs[psize].shift) - 1);
924 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
925
926         /* Get PTE and page size from page tables */
927         ptep = find_linux_pte(pgdir, ea);
928         if (ptep == NULL || !pte_present(*ptep)) {
929                 DBG_LOW(" no PTE !\n");
930                 return 1;
931         }
932
933 #ifndef CONFIG_PPC_64K_PAGES
934         DBG_LOW(" i-pte: %016lx\n", pte_val(*ptep));
935 #else
936         DBG_LOW(" i-pte: %016lx %016lx\n", pte_val(*ptep),
937                 pte_val(*(ptep + PTRS_PER_PTE)));
938 #endif
939         /* Pre-check access permissions (will be re-checked atomically
940          * in __hash_page_XX but this pre-check is a fast path
941          */
942         if (access & ~pte_val(*ptep)) {
943                 DBG_LOW(" no access !\n");
944                 return 1;
945         }
946
947         /* Do actual hashing */
948 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
949         /* If _PAGE_4K_PFN is set, make sure this is a 4k segment */
950         if ((pte_val(*ptep) & _PAGE_4K_PFN) && psize == MMU_PAGE_64K) {
951                 demote_segment_4k(mm, ea);
952                 psize = MMU_PAGE_4K;
953         }
954
955         /* If this PTE is non-cacheable and we have restrictions on
956          * using non cacheable large pages, then we switch to 4k
957          */
958         if (mmu_ci_restrictions && psize == MMU_PAGE_64K &&
959             (pte_val(*ptep) & _PAGE_NO_CACHE)) {
960                 if (user_region) {
961                         demote_segment_4k(mm, ea);
962                         psize = MMU_PAGE_4K;
963                 } else if (ea < VMALLOC_END) {
964                         /*
965                          * some driver did a non-cacheable mapping
966                          * in vmalloc space, so switch vmalloc
967                          * to 4k pages
968                          */
969                         printk(KERN_ALERT "Reducing vmalloc segment "
970                                "to 4kB pages because of "
971                                "non-cacheable mapping\n");
972                         psize = mmu_vmalloc_psize = MMU_PAGE_4K;
973 #ifdef CONFIG_SPU_BASE
974                         spu_flush_all_slbs(mm);
975 #endif
976                 }
977         }
978         if (user_region) {
979                 if (psize != get_paca_psize(ea)) {
980                         get_paca()->context = mm->context;
981                         slb_flush_and_rebolt();
982                 }
983         } else if (get_paca()->vmalloc_sllp !=
984                    mmu_psize_defs[mmu_vmalloc_psize].sllp) {
985                 get_paca()->vmalloc_sllp =
986                         mmu_psize_defs[mmu_vmalloc_psize].sllp;
987                 slb_vmalloc_update();
988         }
989 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
990
991 #ifdef CONFIG_PPC_HAS_HASH_64K
992         if (psize == MMU_PAGE_64K)
993                 rc = __hash_page_64K(ea, access, vsid, ptep, trap, local, ssize);
994         else
995 #endif /* CONFIG_PPC_HAS_HASH_64K */
996         {
997                 int spp = subpage_protection(pgdir, ea);
998                 if (access & spp)
999                         rc = -2;
1000                 else
1001                         rc = __hash_page_4K(ea, access, vsid, ptep, trap,
1002                                             local, ssize, spp);
1003         }
1004
1005 #ifndef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1006         DBG_LOW(" o-pte: %016lx\n", pte_val(*ptep));
1007 #else
1008         DBG_LOW(" o-pte: %016lx %016lx\n", pte_val(*ptep),
1009                 pte_val(*(ptep + PTRS_PER_PTE)));
1010 #endif
1011         DBG_LOW(" -> rc=%d\n", rc);
1012         return rc;
1013 }
1014 EXPORT_SYMBOL_GPL(hash_page);
1015
1016 void hash_preload(struct mm_struct *mm, unsigned long ea,
1017                   unsigned long access, unsigned long trap)
1018 {
1019         unsigned long vsid;
1020         void *pgdir;
1021         pte_t *ptep;
1022         cpumask_t mask;
1023         unsigned long flags;
1024         int local = 0;
1025         int ssize;
1026
1027         BUG_ON(REGION_ID(ea) != USER_REGION_ID);
1028
1029 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
1030         /* We only prefault standard pages for now */
1031         if (unlikely(get_slice_psize(mm, ea) != mm->context.user_psize))
1032                 return;
1033 #endif
1034
1035         DBG_LOW("hash_preload(mm=%p, mm->pgdir=%p, ea=%016lx, access=%lx,"
1036                 " trap=%lx\n", mm, mm->pgd, ea, access, trap);
1037
1038         /* Get Linux PTE if available */
1039         pgdir = mm->pgd;
1040         if (pgdir == NULL)
1041                 return;
1042         ptep = find_linux_pte(pgdir, ea);
1043         if (!ptep)
1044                 return;
1045
1046 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1047         /* If either _PAGE_4K_PFN or _PAGE_NO_CACHE is set (and we are on
1048          * a 64K kernel), then we don't preload, hash_page() will take
1049          * care of it once we actually try to access the page.
1050          * That way we don't have to duplicate all of the logic for segment
1051          * page size demotion here
1052          */
1053         if (pte_val(*ptep) & (_PAGE_4K_PFN | _PAGE_NO_CACHE))
1054                 return;
1055 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1056
1057         /* Get VSID */
1058         ssize = user_segment_size(ea);
1059         vsid = get_vsid(mm->context.id, ea, ssize);
1060
1061         /* Hash doesn't like irqs */
1062         local_irq_save(flags);
1063
1064         /* Is that local to this CPU ? */
1065         mask = cpumask_of_cpu(smp_processor_id());
1066         if (cpus_equal(mm->cpu_vm_mask, mask))
1067                 local = 1;
1068
1069         /* Hash it in */
1070 #ifdef CONFIG_PPC_HAS_HASH_64K
1071         if (mm->context.user_psize == MMU_PAGE_64K)
1072                 __hash_page_64K(ea, access, vsid, ptep, trap, local, ssize);
1073         else
1074 #endif /* CONFIG_PPC_HAS_HASH_64K */
1075                 __hash_page_4K(ea, access, vsid, ptep, trap, local, ssize,
1076                                subpage_protection(pgdir, ea));
1077
1078         local_irq_restore(flags);
1079 }
1080
1081 /* WARNING: This is called from hash_low_64.S, if you change this prototype,
1082  *          do not forget to update the assembly call site !
1083  */
1084 void flush_hash_page(unsigned long va, real_pte_t pte, int psize, int ssize,
1085                      int local)
1086 {
1087         unsigned long hash, index, shift, hidx, slot;
1088
1089         DBG_LOW("flush_hash_page(va=%016x)\n", va);
1090         pte_iterate_hashed_subpages(pte, psize, va, index, shift) {
1091                 hash = hpt_hash(va, shift, ssize);
1092                 hidx = __rpte_to_hidx(pte, index);
1093                 if (hidx & _PTEIDX_SECONDARY)
1094                         hash = ~hash;
1095                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
1096                 slot += hidx & _PTEIDX_GROUP_IX;
1097                 DBG_LOW(" sub %d: hash=%x, hidx=%x\n", index, slot, hidx);
1098                 ppc_md.hpte_invalidate(slot, va, psize, ssize, local);
1099         } pte_iterate_hashed_end();
1100 }
1101
1102 void flush_hash_range(unsigned long number, int local)
1103 {
1104         if (ppc_md.flush_hash_range)
1105                 ppc_md.flush_hash_range(number, local);
1106         else {
1107                 int i;
1108                 struct ppc64_tlb_batch *batch =
1109                         &__get_cpu_var(ppc64_tlb_batch);
1110
1111                 for (i = 0; i < number; i++)
1112                         flush_hash_page(batch->vaddr[i], batch->pte[i],
1113                                         batch->psize, batch->ssize, local);
1114         }
1115 }
1116
1117 /*
1118  * low_hash_fault is called when we the low level hash code failed
1119  * to instert a PTE due to an hypervisor error
1120  */
1121 void low_hash_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int rc)
1122 {
1123         if (user_mode(regs)) {
1124 #ifdef CONFIG_PPC_SUBPAGE_PROT
1125                 if (rc == -2)
1126                         _exception(SIGSEGV, regs, SEGV_ACCERR, address);
1127                 else
1128 #endif
1129                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_ADRERR, address);
1130         } else
1131                 bad_page_fault(regs, address, SIGBUS);
1132 }
1133
1134 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1135 static void kernel_map_linear_page(unsigned long vaddr, unsigned long lmi)
1136 {
1137         unsigned long hash, hpteg;
1138         unsigned long vsid = get_kernel_vsid(vaddr, mmu_kernel_ssize);
1139         unsigned long va = hpt_va(vaddr, vsid, mmu_kernel_ssize);
1140         unsigned long mode = htab_convert_pte_flags(PAGE_KERNEL);
1141         int ret;
1142
1143         hash = hpt_hash(va, PAGE_SHIFT, mmu_kernel_ssize);
1144         hpteg = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP);
1145
1146         ret = ppc_md.hpte_insert(hpteg, va, __pa(vaddr),
1147                                  mode, HPTE_V_BOLTED,
1148                                  mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize);
1149         BUG_ON (ret < 0);
1150         spin_lock(&linear_map_hash_lock);
1151         BUG_ON(linear_map_hash_slots[lmi] & 0x80);
1152         linear_map_hash_slots[lmi] = ret | 0x80;
1153         spin_unlock(&linear_map_hash_lock);
1154 }
1155
1156 static void kernel_unmap_linear_page(unsigned long vaddr, unsigned long lmi)
1157 {
1158         unsigned long hash, hidx, slot;
1159         unsigned long vsid = get_kernel_vsid(vaddr, mmu_kernel_ssize);
1160         unsigned long va = hpt_va(vaddr, vsid, mmu_kernel_ssize);
1161
1162         hash = hpt_hash(va, PAGE_SHIFT, mmu_kernel_ssize);
1163         spin_lock(&linear_map_hash_lock);
1164         BUG_ON(!(linear_map_hash_slots[lmi] & 0x80));
1165         hidx = linear_map_hash_slots[lmi] & 0x7f;
1166         linear_map_hash_slots[lmi] = 0;
1167         spin_unlock(&linear_map_hash_lock);
1168         if (hidx & _PTEIDX_SECONDARY)
1169                 hash = ~hash;
1170         slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
1171         slot += hidx & _PTEIDX_GROUP_IX;
1172         ppc_md.hpte_invalidate(slot, va, mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize, 0);
1173 }
1174
1175 void kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
1176 {
1177         unsigned long flags, vaddr, lmi;
1178         int i;
1179
1180         local_irq_save(flags);
1181         for (i = 0; i < numpages; i++, page++) {
1182                 vaddr = (unsigned long)page_address(page);
1183                 lmi = __pa(vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1184                 if (lmi >= linear_map_hash_count)
1185                         continue;
1186                 if (enable)
1187                         kernel_map_linear_page(vaddr, lmi);
1188                 else
1189                         kernel_unmap_linear_page(vaddr, lmi);
1190         }
1191         local_irq_restore(flags);
1192 }
1193 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */