arch/powerpc/mm/hugetlbpage.c

   1 /*
   2  * PPC64 (POWER4) Huge TLB Page Support for Kernel.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2003 David Gibson, IBM Corporation.
   5  *
   6  * Based on the IA-32 version:
   7  * Copyright (C) 2002, Rohit Seth <rohit.seth@intel.com>
   8  */
   9
  10 #include <linux/init.h>
  11 #include <linux/fs.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/hugetlb.h>
  14 #include <linux/pagemap.h>
  15 #include <linux/smp_lock.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/err.h>
  18 #include <linux/sysctl.h>
  19 #include <asm/mman.h>
  20 #include <asm/pgalloc.h>
  21 #include <asm/tlb.h>
  22 #include <asm/tlbflush.h>
  23 #include <asm/mmu_context.h>
  24 #include <asm/machdep.h>
  25 #include <asm/cputable.h>
  26 #include <asm/tlb.h>
  27
  28 #include <linux/sysctl.h>
  29
  30 #define NUM_LOW_AREAS   (0x100000000UL >> SID_SHIFT)
  31 #define NUM_HIGH_AREAS  (PGTABLE_RANGE >> HTLB_AREA_SHIFT)
  32
  33 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
  34 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PMD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
  35 #else
  36 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PUD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
  37 #endif
  38 #define PTRS_PER_HUGEPTE        (1 << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
  39 #define HUGEPTE_TABLE_SIZE      (sizeof(pte_t) << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
  40
  41 #define HUGEPD_SHIFT            (HPAGE_SHIFT + HUGEPTE_INDEX_SIZE)
  42 #define HUGEPD_SIZE             (1UL << HUGEPD_SHIFT)
  43 #define HUGEPD_MASK             (~(HUGEPD_SIZE-1))
  44
  45 #define huge_pgtable_cache      (pgtable_cache[HUGEPTE_CACHE_NUM])
  46
  47 /* Flag to mark huge PD pointers.  This means pmd_bad() and pud_bad()
  48  * will choke on pointers to hugepte tables, which is handy for
  49  * catching screwups early. */
  50 #define HUGEPD_OK       0x1
  51
  52 typedef struct { unsigned long pd; } hugepd_t;
  53
  54 #define hugepd_none(hpd)        ((hpd).pd == 0)
  55
  56 static inline pte_t *hugepd_page(hugepd_t hpd)
  57 {
  58         BUG_ON(!(hpd.pd & HUGEPD_OK));
  59         return (pte_t *)(hpd.pd & ~HUGEPD_OK);
  60 }
  61
  62 static inline pte_t *hugepte_offset(hugepd_t *hpdp, unsigned long addr)
  63 {
  64         unsigned long idx = ((addr >> HPAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_HUGEPTE-1));
  65         pte_t *dir = hugepd_page(*hpdp);
  66
  67         return dir + idx;
  68 }
  69
  70 static int __hugepte_alloc(struct mm_struct *mm, hugepd_t *hpdp,
  71                            unsigned long address)
  72 {
  73         pte_t *new = kmem_cache_alloc(huge_pgtable_cache,
  74                                       GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
  75
  76         if (! new)
  77                 return -ENOMEM;
  78
  79         spin_lock(&mm->page_table_lock);
  80         if (!hugepd_none(*hpdp))
  81                 kmem_cache_free(huge_pgtable_cache, new);
  82         else
  83                 hpdp->pd = (unsigned long)new | HUGEPD_OK;
  84         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
  85         return 0;
  86 }
  87
  88 /* Modelled after find_linux_pte() */
  89 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  90 {
  91         pgd_t *pg;
  92         pud_t *pu;
  93
  94         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
  95
  96         addr &= HPAGE_MASK;
  97
  98         pg = pgd_offset(mm, addr);
  99         if (!pgd_none(*pg)) {
 100                 pu = pud_offset(pg, addr);
 101                 if (!pud_none(*pu)) {
 102 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 103                         pmd_t *pm;
 104                         pm = pmd_offset(pu, addr);
 105                         if (!pmd_none(*pm))
 106                                 return hugepte_offset((hugepd_t *)pm, addr);
 107 #else
 108                         return hugepte_offset((hugepd_t *)pu, addr);
 109 #endif
 110                 }
 111         }
 112
 113         return NULL;
 114 }
 115
 116 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 117 {
 118         pgd_t *pg;
 119         pud_t *pu;
 120         hugepd_t *hpdp = NULL;
 121
 122         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
 123
 124         addr &= HPAGE_MASK;
 125
 126         pg = pgd_offset(mm, addr);
 127         pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 128
 129         if (pu) {
 130 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 131                 pmd_t *pm;
 132                 pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 133                 if (pm)
 134                         hpdp = (hugepd_t *)pm;
 135 #else
 136                 hpdp = (hugepd_t *)pu;
 137 #endif
 138         }
 139
 140         if (! hpdp)
 141                 return NULL;
 142
 143         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr))
 144                 return NULL;
 145
 146         return hugepte_offset(hpdp, addr);
 147 }
 148
 149 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
 150 {
 151         return 0;
 152 }
 153
 154 static void free_hugepte_range(struct mmu_gather *tlb, hugepd_t *hpdp)
 155 {
 156         pte_t *hugepte = hugepd_page(*hpdp);
 157
 158         hpdp->pd = 0;
 159         tlb->need_flush = 1;
 160         pgtable_free_tlb(tlb, pgtable_free_cache(hugepte, HUGEPTE_CACHE_NUM,
 161                                                  PGF_CACHENUM_MASK));
 162 }
 163
 164 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 165 static void hugetlb_free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
 166                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 167                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 168 {
 169         pmd_t *pmd;
 170         unsigned long next;
 171         unsigned long start;
 172
 173         start = addr;
 174         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 175         do {
 176                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 177                 if (pmd_none(*pmd))
 178                         continue;
 179                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pmd);
 180         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 181
 182         start &= PUD_MASK;
 183         if (start < floor)
 184                 return;
 185         if (ceiling) {
 186                 ceiling &= PUD_MASK;
 187                 if (!ceiling)
 188                         return;
 189         }
 190         if (end - 1 > ceiling - 1)
 191                 return;
 192
 193         pmd = pmd_offset(pud, start);
 194         pud_clear(pud);
 195         pmd_free_tlb(tlb, pmd);
 196 }
 197 #endif
 198
 199 static void hugetlb_free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
 200                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 201                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 202 {
 203         pud_t *pud;
 204         unsigned long next;
 205         unsigned long start;
 206
 207         start = addr;
 208         pud = pud_offset(pgd, addr);
 209         do {
 210                 next = pud_addr_end(addr, end);
 211 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 212                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 213                         continue;
 214                 hugetlb_free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
 215 #else
 216                 if (pud_none(*pud))
 217                         continue;
 218                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pud);
 219 #endif
 220         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 221
 222         start &= PGDIR_MASK;
 223         if (start < floor)
 224                 return;
 225         if (ceiling) {
 226                 ceiling &= PGDIR_MASK;
 227                 if (!ceiling)
 228                         return;
 229         }
 230         if (end - 1 > ceiling - 1)
 231                 return;
 232
 233         pud = pud_offset(pgd, start);
 234         pgd_clear(pgd);
 235         pud_free_tlb(tlb, pud);
 236 }
 237
 238 /*
 239  * This function frees user-level page tables of a process.
 240  *
 241  * Must be called with pagetable lock held.
 242  */
 243 void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather **tlb,
 244                             unsigned long addr, unsigned long end,
 245                             unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 246 {
 247         pgd_t *pgd;
 248         unsigned long next;
 249         unsigned long start;
 250
 251         /*
 252          * Comments below take from the normal free_pgd_range().  They
 253          * apply here too.  The tests against HUGEPD_MASK below are
 254          * essential, because we *don't* test for this at the bottom
 255          * level.  Without them we'll attempt to free a hugepte table
 256          * when we unmap just part of it, even if there are other
 257          * active mappings using it.
 258          *
 259          * The next few lines have given us lots of grief...
 260          *
 261          * Why are we testing HUGEPD* at this top level?  Because
 262          * often there will be no work to do at all, and we'd prefer
 263          * not to go all the way down to the bottom just to discover
 264          * that.
 265          *
 266          * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
 267          * of the address space and the top of it (using -1 for the
 268          * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
 269          * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
 270          * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
 271          * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
 272          * that end 0 case should be mythical).
 273          *
 274          * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we
 275          * must be careful to reject "the opposite 0" before it
 276          * confuses the subsequent tests.  But what about where end is
 277          * brought down by HUGEPD_SIZE below? no, end can't go down to
 278          * 0 there.
 279          *
 280          * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
 281          * masks at different levels, in order to test whether a table
 282          * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
 283          * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
 284          */
 285
 286         addr &= HUGEPD_MASK;
 287         if (addr < floor) {
 288                 addr += HUGEPD_SIZE;
 289                 if (!addr)
 290                         return;
 291         }
 292         if (ceiling) {
 293                 ceiling &= HUGEPD_MASK;
 294                 if (!ceiling)
 295                         return;
 296         }
 297         if (end - 1 > ceiling - 1)
 298                 end -= HUGEPD_SIZE;
 299         if (addr > end - 1)
 300                 return;
 301
 302         start = addr;
 303         pgd = pgd_offset((*tlb)->mm, addr);
 304         do {
 305                 BUG_ON(! in_hugepage_area((*tlb)->mm->context, addr));
 306                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 307                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 308                         continue;
 309                 hugetlb_free_pud_range(*tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
 310         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 311 }
 312
 313 void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 314                      pte_t *ptep, pte_t pte)
 315 {
 316         if (pte_present(*ptep)) {
 317                 /* We open-code pte_clear because we need to pass the right
 318                  * argument to hpte_update (huge / !huge)
 319                  */
 320                 unsigned long old = pte_update(ptep, ~0UL);
 321                 if (old & _PAGE_HASHPTE)
 322                         hpte_update(mm, addr & HPAGE_MASK, ptep, old, 1);
 323                 flush_tlb_pending();
 324         }
 325         *ptep = __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS);
 326 }
 327
 328 pte_t huge_ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 329                               pte_t *ptep)
 330 {
 331         unsigned long old = pte_update(ptep, ~0UL);
 332
 333         if (old & _PAGE_HASHPTE)
 334                 hpte_update(mm, addr & HPAGE_MASK, ptep, old, 1);
 335         *ptep = __pte(0);
 336
 337         return __pte(old);
 338 }
 339
 340 struct slb_flush_info {
 341         struct mm_struct *mm;
 342         u16 newareas;
 343 };
 344
 345 static void flush_low_segments(void *parm)
 346 {
 347         struct slb_flush_info *fi = parm;
 348         unsigned long i;
 349
 350         BUILD_BUG_ON((sizeof(fi->newareas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
 351
 352         if (current->active_mm != fi->mm)
 353                 return;
 354
 355         /* Only need to do anything if this CPU is working in the same
 356          * mm as the one which has changed */
 357
 358         /* update the paca copy of the context struct */
 359         get_paca()->context = current->active_mm->context;
 360
 361         asm volatile("isync" : : : "memory");
 362         for (i = 0; i < NUM_LOW_AREAS; i++) {
 363                 if (! (fi->newareas & (1U << i)))
 364                         continue;
 365                 asm volatile("slbie %0"
 366                              : : "r" ((i << SID_SHIFT) | SLBIE_C));
 367         }
 368         asm volatile("isync" : : : "memory");
 369 }
 370
 371 static void flush_high_segments(void *parm)
 372 {
 373         struct slb_flush_info *fi = parm;
 374         unsigned long i, j;
 375
 376
 377         BUILD_BUG_ON((sizeof(fi->newareas)*8) != NUM_HIGH_AREAS);
 378
 379         if (current->active_mm != fi->mm)
 380                 return;
 381
 382         /* Only need to do anything if this CPU is working in the same
 383          * mm as the one which has changed */
 384
 385         /* update the paca copy of the context struct */
 386         get_paca()->context = current->active_mm->context;
 387
 388         asm volatile("isync" : : : "memory");
 389         for (i = 0; i < NUM_HIGH_AREAS; i++) {
 390                 if (! (fi->newareas & (1U << i)))
 391                         continue;
 392                 for (j = 0; j < (1UL << (HTLB_AREA_SHIFT-SID_SHIFT)); j++)
 393                         asm volatile("slbie %0"
 394                                      :: "r" (((i << HTLB_AREA_SHIFT)
 395                                               + (j << SID_SHIFT)) | SLBIE_C));
 396         }
 397         asm volatile("isync" : : : "memory");
 398 }
 399
 400 static int prepare_low_area_for_htlb(struct mm_struct *mm, unsigned long area)
 401 {
 402         unsigned long start = area << SID_SHIFT;
 403         unsigned long end = (area+1) << SID_SHIFT;
 404         struct vm_area_struct *vma;
 405
 406         BUG_ON(area >= NUM_LOW_AREAS);
 407
 408         /* Check no VMAs are in the region */
 409         vma = find_vma(mm, start);
 410         if (vma && (vma->vm_start < end))
 411                 return -EBUSY;
 412
 413         return 0;
 414 }
 415
 416 static int prepare_high_area_for_htlb(struct mm_struct *mm, unsigned long area)
 417 {
 418         unsigned long start = area << HTLB_AREA_SHIFT;
 419         unsigned long end = (area+1) << HTLB_AREA_SHIFT;
 420         struct vm_area_struct *vma;
 421
 422         BUG_ON(area >= NUM_HIGH_AREAS);
 423
 424         /* Hack, so that each addresses is controlled by exactly one
 425          * of the high or low area bitmaps, the first high area starts
 426          * at 4GB, not 0 */
 427         if (start == 0)
 428                 start = 0x100000000UL;
 429
 430         /* Check no VMAs are in the region */
 431         vma = find_vma(mm, start);
 432         if (vma && (vma->vm_start < end))
 433                 return -EBUSY;
 434
 435         return 0;
 436 }
 437
 438 static int open_low_hpage_areas(struct mm_struct *mm, u16 newareas)
 439 {
 440         unsigned long i;
 441         struct slb_flush_info fi;
 442
 443         BUILD_BUG_ON((sizeof(newareas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
 444         BUILD_BUG_ON((sizeof(mm->context.low_htlb_areas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
 445
 446         newareas &= ~(mm->context.low_htlb_areas);
 447         if (! newareas)
 448                 return 0; /* The segments we want are already open */
 449
 450         for (i = 0; i < NUM_LOW_AREAS; i++)
 451                 if ((1 << i) & newareas)
 452                         if (prepare_low_area_for_htlb(mm, i) != 0)
 453                                 return -EBUSY;
 454
 455         mm->context.low_htlb_areas |= newareas;
 456
 457         /* the context change must make it to memory before the flush,
 458          * so that further SLB misses do the right thing. */
 459         mb();
 460
 461         fi.mm = mm;
 462         fi.newareas = newareas;
 463         on_each_cpu(flush_low_segments, &fi, 0, 1);
 464
 465         return 0;
 466 }
 467
 468 static int open_high_hpage_areas(struct mm_struct *mm, u16 newareas)
 469 {
 470         struct slb_flush_info fi;
 471         unsigned long i;
 472
 473         BUILD_BUG_ON((sizeof(newareas)*8) != NUM_HIGH_AREAS);
 474         BUILD_BUG_ON((sizeof(mm->context.high_htlb_areas)*8)
 475                      != NUM_HIGH_AREAS);
 476
 477         newareas &= ~(mm->context.high_htlb_areas);
 478         if (! newareas)
 479                 return 0; /* The areas we want are already open */
 480
 481         for (i = 0; i < NUM_HIGH_AREAS; i++)
 482                 if ((1 << i) & newareas)
 483                         if (prepare_high_area_for_htlb(mm, i) != 0)
 484                                 return -EBUSY;
 485
 486         mm->context.high_htlb_areas |= newareas;
 487
 488         /* the context change must make it to memory before the flush,
 489          * so that further SLB misses do the right thing. */
 490         mb();
 491
 492         fi.mm = mm;
 493         fi.newareas = newareas;
 494         on_each_cpu(flush_high_segments, &fi, 0, 1);
 495
 496         return 0;
 497 }
 498
 499 int prepare_hugepage_range(unsigned long addr, unsigned long len, pgoff_t pgoff)
 500 {
 501         int err = 0;
 502
 503         if (pgoff & (~HPAGE_MASK >> PAGE_SHIFT))
 504                 return -EINVAL;
 505         if (len & ~HPAGE_MASK)
 506                 return -EINVAL;
 507         if (addr & ~HPAGE_MASK)
 508                 return -EINVAL;
 509
 510         if (addr < 0x100000000UL)
 511                 err = open_low_hpage_areas(current->mm,
 512                                           LOW_ESID_MASK(addr, len));
 513         if ((addr + len) > 0x100000000UL)
 514                 err = open_high_hpage_areas(current->mm,
 515                                             HTLB_AREA_MASK(addr, len));
 516         if (err) {
 517                 printk(KERN_DEBUG "prepare_hugepage_range(%lx, %lx)"
 518                        " failed (lowmask: 0x%04hx, highmask: 0x%04hx)\n",
 519                        addr, len,
 520                        LOW_ESID_MASK(addr, len), HTLB_AREA_MASK(addr, len));
 521                 return err;
 522         }
 523
 524         return 0;
 525 }
 526
 527 struct page *
 528 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
 529 {
 530         pte_t *ptep;
 531         struct page *page;
 532
 533         if (! in_hugepage_area(mm->context, address))
 534                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 535
 536         ptep = huge_pte_offset(mm, address);
 537         page = pte_page(*ptep);
 538         if (page)
 539                 page += (address % HPAGE_SIZE) / PAGE_SIZE;
 540
 541         return page;
 542 }
 543
 544 int pmd_huge(pmd_t pmd)
 545 {
 546         return 0;
 547 }
 548
 549 struct page *
 550 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 551                 pmd_t *pmd, int write)
 552 {
 553         BUG();
 554         return NULL;
 555 }
 556
 557 /* Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
 558  * normal user address space, we have to take special measures to make
 559  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions. */
 560 unsigned long arch_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr,
 561                                      unsigned long len, unsigned long pgoff,
 562                                      unsigned long flags)
 563 {
 564         struct mm_struct *mm = current->mm;
 565         struct vm_area_struct *vma;
 566         unsigned long start_addr;
 567
 568         if (len > TASK_SIZE)
 569                 return -ENOMEM;
 570
 571         if (addr) {
 572                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 573                 vma = find_vma(mm, addr);
 574                 if (((TASK_SIZE - len) >= addr)
 575                     && (!vma || (addr+len) <= vma->vm_start)
 576                     && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
 577                         return addr;
 578         }
 579         if (len > mm->cached_hole_size) {
 580                 start_addr = addr = mm->free_area_cache;
 581         } else {
 582                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
 583                 mm->cached_hole_size = 0;
 584         }
 585
 586 full_search:
 587         vma = find_vma(mm, addr);
 588         while (TASK_SIZE - len >= addr) {
 589                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end));
 590
 591                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
 592                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
 593                         vma = find_vma(mm, addr);
 594                         continue;
 595                 }
 596                 if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
 597                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
 598                         vma = find_vma(mm, addr);
 599                         continue;
 600                 }
 601                 if (!vma || addr + len <= vma->vm_start) {
 602                         /*
 603                          * Remember the place where we stopped the search:
 604                          */
 605                         mm->free_area_cache = addr + len;
 606                         return addr;
 607                 }
 608                 if (addr + mm->cached_hole_size < vma->vm_start)
 609                         mm->cached_hole_size = vma->vm_start - addr;
 610                 addr = vma->vm_end;
 611                 vma = vma->vm_next;
 612         }
 613
 614         /* Make sure we didn't miss any holes */
 615         if (start_addr != TASK_UNMAPPED_BASE) {
 616                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
 617                 mm->cached_hole_size = 0;
 618                 goto full_search;
 619         }
 620         return -ENOMEM;
 621 }
 622
 623 /*
 624  * This mmap-allocator allocates new areas top-down from below the
 625  * stack's low limit (the base):
 626  *
 627  * Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
 628  * normal user address space, we have to take special measures to make
 629  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions.
 630  */
 631 unsigned long
 632 arch_get_unmapped_area_topdown(struct file *filp, const unsigned long addr0,
 633                           const unsigned long len, const unsigned long pgoff,
 634                           const unsigned long flags)
 635 {
 636         struct vm_area_struct *vma, *prev_vma;
 637         struct mm_struct *mm = current->mm;
 638         unsigned long base = mm->mmap_base, addr = addr0;
 639         unsigned long largest_hole = mm->cached_hole_size;
 640         int first_time = 1;
 641
 642         /* requested length too big for entire address space */
 643         if (len > TASK_SIZE)
 644                 return -ENOMEM;
 645
 646         /* dont allow allocations above current base */
 647         if (mm->free_area_cache > base)
 648                 mm->free_area_cache = base;
 649
 650         /* requesting a specific address */
 651         if (addr) {
 652                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 653                 vma = find_vma(mm, addr);
 654                 if (TASK_SIZE - len >= addr &&
 655                                 (!vma || addr + len <= vma->vm_start)
 656                                 && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
 657                         return addr;
 658         }
 659
 660         if (len <= largest_hole) {
 661                 largest_hole = 0;
 662                 mm->free_area_cache = base;
 663         }
 664 try_again:
 665         /* make sure it can fit in the remaining address space */
 666         if (mm->free_area_cache < len)
 667                 goto fail;
 668
 669         /* either no address requested or cant fit in requested address hole */
 670         addr = (mm->free_area_cache - len) & PAGE_MASK;
 671         do {
 672 hugepage_recheck:
 673                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
 674                         addr = (addr & ((~0) << SID_SHIFT)) - len;
 675                         goto hugepage_recheck;
 676                 } else if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
 677                         addr = (addr & ((~0UL) << HTLB_AREA_SHIFT)) - len;
 678                         goto hugepage_recheck;
 679                 }
 680
 681                 /*
 682                  * Lookup failure means no vma is above this address,
 683                  * i.e. return with success:
 684                  */
 685                 if (!(vma = find_vma_prev(mm, addr, &prev_vma)))
 686                         return addr;
 687
 688                 /*
 689                  * new region fits between prev_vma->vm_end and
 690                  * vma->vm_start, use it:
 691                  */
 692                 if (addr+len <= vma->vm_start &&
 693                           (!prev_vma || (addr >= prev_vma->vm_end))) {
 694                         /* remember the address as a hint for next time */
 695                         mm->cached_hole_size = largest_hole;
 696                         return (mm->free_area_cache = addr);
 697                 } else {
 698                         /* pull free_area_cache down to the first hole */
 699                         if (mm->free_area_cache == vma->vm_end) {
 700                                 mm->free_area_cache = vma->vm_start;
 701                                 mm->cached_hole_size = largest_hole;
 702                         }
 703                 }
 704
 705                 /* remember the largest hole we saw so far */
 706                 if (addr + largest_hole < vma->vm_start)
 707                         largest_hole = vma->vm_start - addr;
 708
 709                 /* try just below the current vma->vm_start */
 710                 addr = vma->vm_start-len;
 711         } while (len <= vma->vm_start);
 712
 713 fail:
 714         /*
 715          * if hint left us with no space for the requested
 716          * mapping then try again:
 717          */
 718         if (first_time) {
 719                 mm->free_area_cache = base;
 720                 largest_hole = 0;
 721                 first_time = 0;
 722                 goto try_again;
 723         }
 724         /*
 725          * A failed mmap() very likely causes application failure,
 726          * so fall back to the bottom-up function here. This scenario
 727          * can happen with large stack limits and large mmap()
 728          * allocations.
 729          */
 730         mm->free_area_cache = TASK_UNMAPPED_BASE;
 731         mm->cached_hole_size = ~0UL;
 732         addr = arch_get_unmapped_area(filp, addr0, len, pgoff, flags);
 733         /*
 734          * Restore the topdown base:
 735          */
 736         mm->free_area_cache = base;
 737         mm->cached_hole_size = ~0UL;
 738
 739         return addr;
 740 }
 741
 742 static int htlb_check_hinted_area(unsigned long addr, unsigned long len)
 743 {
 744         struct vm_area_struct *vma;
 745
 746         vma = find_vma(current->mm, addr);
 747         if (TASK_SIZE - len >= addr &&
 748             (!vma || ((addr + len) <= vma->vm_start)))
 749                 return 0;
 750
 751         return -ENOMEM;
 752 }
 753
 754 static unsigned long htlb_get_low_area(unsigned long len, u16 segmask)
 755 {
 756         unsigned long addr = 0;
 757         struct vm_area_struct *vma;
 758
 759         vma = find_vma(current->mm, addr);
 760         while (addr + len <= 0x100000000UL) {
 761                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
 762
 763                 if (! __within_hugepage_low_range(addr, len, segmask)) {
 764                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
 765                         vma = find_vma(current->mm, addr);
 766                         continue;
 767                 }
 768
 769                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
 770                         return addr;
 771                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
 772                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
 773                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
 774                  * some VMAs */
 775                 vma = find_vma(current->mm, addr);
 776         }
 777
 778         return -ENOMEM;
 779 }
 780
 781 static unsigned long htlb_get_high_area(unsigned long len, u16 areamask)
 782 {
 783         unsigned long addr = 0x100000000UL;
 784         struct vm_area_struct *vma;
 785
 786         vma = find_vma(current->mm, addr);
 787         while (addr + len <= TASK_SIZE_USER64) {
 788                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
 789
 790                 if (! __within_hugepage_high_range(addr, len, areamask)) {
 791                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
 792                         vma = find_vma(current->mm, addr);
 793                         continue;
 794                 }
 795
 796                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
 797                         return addr;
 798                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
 799                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
 800                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
 801                  * some VMAs */
 802                 vma = find_vma(current->mm, addr);
 803         }
 804
 805         return -ENOMEM;
 806 }
 807
 808 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
 809                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
 810                                         unsigned long flags)
 811 {
 812         int lastshift;
 813         u16 areamask, curareas;
 814
 815         if (HPAGE_SHIFT == 0)
 816                 return -EINVAL;
 817         if (len & ~HPAGE_MASK)
 818                 return -EINVAL;
 819         if (len > TASK_SIZE)
 820                 return -ENOMEM;
 821
 822         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
 823                 return -EINVAL;
 824
 825         /* Paranoia, caller should have dealt with this */
 826         BUG_ON((addr + len)  < addr);
 827
 828         if (test_thread_flag(TIF_32BIT)) {
 829                 curareas = current->mm->context.low_htlb_areas;
 830
 831                 /* First see if we can use the hint address */
 832                 if (addr && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
 833                         areamask = LOW_ESID_MASK(addr, len);
 834                         if (open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 835                                 return addr;
 836                 }
 837
 838                 /* Next see if we can map in the existing low areas */
 839                 addr = htlb_get_low_area(len, curareas);
 840                 if (addr != -ENOMEM)
 841                         return addr;
 842
 843                 /* Finally go looking for areas to open */
 844                 lastshift = 0;
 845                 for (areamask = LOW_ESID_MASK(0x100000000UL-len, len);
 846                      ! lastshift; areamask >>=1) {
 847                         if (areamask & 1)
 848                                 lastshift = 1;
 849
 850                         addr = htlb_get_low_area(len, curareas | areamask);
 851                         if ((addr != -ENOMEM)
 852                             && open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 853                                 return addr;
 854                 }
 855         } else {
 856                 curareas = current->mm->context.high_htlb_areas;
 857
 858                 /* First see if we can use the hint address */
 859                 /* We discourage 64-bit processes from doing hugepage
 860                  * mappings below 4GB (must use MAP_FIXED) */
 861                 if ((addr >= 0x100000000UL)
 862                     && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
 863                         areamask = HTLB_AREA_MASK(addr, len);
 864                         if (open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 865                                 return addr;
 866                 }
 867
 868                 /* Next see if we can map in the existing high areas */
 869                 addr = htlb_get_high_area(len, curareas);
 870                 if (addr != -ENOMEM)
 871                         return addr;
 872
 873                 /* Finally go looking for areas to open */
 874                 lastshift = 0;
 875                 for (areamask = HTLB_AREA_MASK(TASK_SIZE_USER64-len, len);
 876                      ! lastshift; areamask >>=1) {
 877                         if (areamask & 1)
 878                                 lastshift = 1;
 879
 880                         addr = htlb_get_high_area(len, curareas | areamask);
 881                         if ((addr != -ENOMEM)
 882                             && open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 883                                 return addr;
 884                 }
 885         }
 886         printk(KERN_DEBUG "hugetlb_get_unmapped_area() unable to open"
 887                " enough areas\n");
 888         return -ENOMEM;
 889 }
 890
 891 /*
 892  * Called by asm hashtable.S for doing lazy icache flush
 893  */
 894 static unsigned int hash_huge_page_do_lazy_icache(unsigned long rflags,
 895                                                   pte_t pte, int trap)
 896 {
 897         struct page *page;
 898         int i;
 899
 900         if (!pfn_valid(pte_pfn(pte)))
 901                 return rflags;
 902
 903         page = pte_page(pte);
 904
 905         /* page is dirty */
 906         if (!test_bit(PG_arch_1, &page->flags) && !PageReserved(page)) {
 907                 if (trap == 0x400) {
 908                         for (i = 0; i < (HPAGE_SIZE / PAGE_SIZE); i++)
 909                                 __flush_dcache_icache(page_address(page+i));
 910                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 911                 } else {
 912                         rflags |= HPTE_R_N;
 913                 }
 914         }
 915         return rflags;
 916 }
 917
 918 int hash_huge_page(struct mm_struct *mm, unsigned long access,
 919                    unsigned long ea, unsigned long vsid, int local,
 920                    unsigned long trap)
 921 {
 922         pte_t *ptep;
 923         unsigned long old_pte, new_pte;
 924         unsigned long va, rflags, pa;
 925         long slot;
 926         int err = 1;
 927
 928         ptep = huge_pte_offset(mm, ea);
 929
 930         /* Search the Linux page table for a match with va */
 931         va = (vsid << 28) | (ea & 0x0fffffff);
 932
 933         /*
 934          * If no pte found or not present, send the problem up to
 935          * do_page_fault
 936          */
 937         if (unlikely(!ptep || pte_none(*ptep)))
 938                 goto out;
 939
 940         /*
 941          * Check the user's access rights to the page.  If access should be
 942          * prevented then send the problem up to do_page_fault.
 943          */
 944         if (unlikely(access & ~pte_val(*ptep)))
 945                 goto out;
 946         /*
 947          * At this point, we have a pte (old_pte) which can be used to build
 948          * or update an HPTE. There are 2 cases:
 949          *
 950          * 1. There is a valid (present) pte with no associated HPTE (this is
 951          *      the most common case)
 952          * 2. There is a valid (present) pte with an associated HPTE. The
 953          *      current values of the pp bits in the HPTE prevent access
 954          *      because we are doing software DIRTY bit management and the
 955          *      page is currently not DIRTY.
 956          */
 957
 958
 959         do {
 960                 old_pte = pte_val(*ptep);
 961                 if (old_pte & _PAGE_BUSY)
 962                         goto out;
 963                 new_pte = old_pte | _PAGE_BUSY |
 964                         _PAGE_ACCESSED | _PAGE_HASHPTE;
 965         } while(old_pte != __cmpxchg_u64((unsigned long *)ptep,
 966                                          old_pte, new_pte));
 967
 968         rflags = 0x2 | (!(new_pte & _PAGE_RW));
 969         /* _PAGE_EXEC -> HW_NO_EXEC since it's inverted */
 970         rflags |= ((new_pte & _PAGE_EXEC) ? 0 : HPTE_R_N);
 971         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 972                 /* No CPU has hugepages but lacks no execute, so we
 973                  * don't need to worry about that case */
 974                 rflags = hash_huge_page_do_lazy_icache(rflags, __pte(old_pte),
 975                                                        trap);
 976
 977         /* Check if pte already has an hpte (case 2) */
 978         if (unlikely(old_pte & _PAGE_HASHPTE)) {
 979                 /* There MIGHT be an HPTE for this pte */
 980                 unsigned long hash, slot;
 981
 982                 hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
 983                 if (old_pte & _PAGE_F_SECOND)
 984                         hash = ~hash;
 985                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 986                 slot += (old_pte & _PAGE_F_GIX) >> 12;
 987
 988                 if (ppc_md.hpte_updatepp(slot, rflags, va, mmu_huge_psize,
 989                                          local) == -1)
 990                         old_pte &= ~_PAGE_HPTEFLAGS;
 991         }
 992
 993         if (likely(!(old_pte & _PAGE_HASHPTE))) {
 994                 unsigned long hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
 995                 unsigned long hpte_group;
 996
 997                 pa = pte_pfn(__pte(old_pte)) << PAGE_SHIFT;
 998
 999 repeat:
1000                 hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1001                               HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
1002
1003                 /* clear HPTE slot informations in new PTE */
1004                 new_pte = (new_pte & ~_PAGE_HPTEFLAGS) | _PAGE_HASHPTE;
1005
1006                 /* Add in WIMG bits */
1007                 /* XXX We should store these in the pte */
1008                 /* --BenH: I think they are ... */
1009                 rflags |= _PAGE_COHERENT;
1010
1011                 /* Insert into the hash table, primary slot */
1012                 slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags, 0,
1013                                           mmu_huge_psize);
1014
1015                 /* Primary is full, try the secondary */
1016                 if (unlikely(slot == -1)) {
1017                         hpte_group = ((~hash & htab_hash_mask) *
1018                                       HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
1019                         slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags,
1020                                                   HPTE_V_SECONDARY,
1021                                                   mmu_huge_psize);
1022                         if (slot == -1) {
1023                                 if (mftb() & 0x1)
1024                                         hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1025                                                       HPTES_PER_GROUP)&~0x7UL;
1026
1027                                 ppc_md.hpte_remove(hpte_group);
1028                                 goto repeat;
1029                         }
1030                 }
1031
1032                 if (unlikely(slot == -2))
1033                         panic("hash_huge_page: pte_insert failed\n");
1034
1035                 new_pte |= (slot << 12) & (_PAGE_F_SECOND | _PAGE_F_GIX);
1036         }
1037
1038         /*
1039          * No need to use ldarx/stdcx here
1040          */
1041         *ptep = __pte(new_pte & ~_PAGE_BUSY);
1042
1043         err = 0;
1044
1045  out:
1046         return err;
1047 }
1048
1049 static void zero_ctor(void *addr, struct kmem_cache *cache, unsigned long flags)
1050 {
1051         memset(addr, 0, kmem_cache_size(cache));
1052 }
1053
1054 static int __init hugetlbpage_init(void)
1055 {
1056         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
1057                 return -ENODEV;
1058
1059         huge_pgtable_cache = kmem_cache_create("hugepte_cache",
1060                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1061                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1062                                                SLAB_HWCACHE_ALIGN |
1063                                                SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN,
1064                                                zero_ctor, NULL);
1065         if (! huge_pgtable_cache)
1066                 panic("hugetlbpage_init(): could not create hugepte cache\n");
1067
1068         return 0;
1069 }
1070
1071 module_init(hugetlbpage_init);