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 #include <asm/spu.h>
  28
  29 #include <linux/sysctl.h>
  30
  31 #define NUM_LOW_AREAS   (0x100000000UL >> SID_SHIFT)
  32 #define NUM_HIGH_AREAS  (PGTABLE_RANGE >> HTLB_AREA_SHIFT)
  33
  34 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
  35 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PMD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
  36 #else
  37 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PUD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
  38 #endif
  39 #define PTRS_PER_HUGEPTE        (1 << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
  40 #define HUGEPTE_TABLE_SIZE      (sizeof(pte_t) << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
  41
  42 #define HUGEPD_SHIFT            (HPAGE_SHIFT + HUGEPTE_INDEX_SIZE)
  43 #define HUGEPD_SIZE             (1UL << HUGEPD_SHIFT)
  44 #define HUGEPD_MASK             (~(HUGEPD_SIZE-1))
  45
  46 #define huge_pgtable_cache      (pgtable_cache[HUGEPTE_CACHE_NUM])
  47
  48 /* Flag to mark huge PD pointers.  This means pmd_bad() and pud_bad()
  49  * will choke on pointers to hugepte tables, which is handy for
  50  * catching screwups early. */
  51 #define HUGEPD_OK       0x1
  52
  53 typedef struct { unsigned long pd; } hugepd_t;
  54
  55 #define hugepd_none(hpd)        ((hpd).pd == 0)
  56
  57 static inline pte_t *hugepd_page(hugepd_t hpd)
  58 {
  59         BUG_ON(!(hpd.pd & HUGEPD_OK));
  60         return (pte_t *)(hpd.pd & ~HUGEPD_OK);
  61 }
  62
  63 static inline pte_t *hugepte_offset(hugepd_t *hpdp, unsigned long addr)
  64 {
  65         unsigned long idx = ((addr >> HPAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_HUGEPTE-1));
  66         pte_t *dir = hugepd_page(*hpdp);
  67
  68         return dir + idx;
  69 }
  70
  71 static int __hugepte_alloc(struct mm_struct *mm, hugepd_t *hpdp,
  72                            unsigned long address)
  73 {
  74         pte_t *new = kmem_cache_alloc(huge_pgtable_cache,
  75                                       GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
  76
  77         if (! new)
  78                 return -ENOMEM;
  79
  80         spin_lock(&mm->page_table_lock);
  81         if (!hugepd_none(*hpdp))
  82                 kmem_cache_free(huge_pgtable_cache, new);
  83         else
  84                 hpdp->pd = (unsigned long)new | HUGEPD_OK;
  85         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
  86         return 0;
  87 }
  88
  89 /* Modelled after find_linux_pte() */
  90 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  91 {
  92         pgd_t *pg;
  93         pud_t *pu;
  94
  95         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
  96
  97         addr &= HPAGE_MASK;
  98
  99         pg = pgd_offset(mm, addr);
 100         if (!pgd_none(*pg)) {
 101                 pu = pud_offset(pg, addr);
 102                 if (!pud_none(*pu)) {
 103 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 104                         pmd_t *pm;
 105                         pm = pmd_offset(pu, addr);
 106                         if (!pmd_none(*pm))
 107                                 return hugepte_offset((hugepd_t *)pm, addr);
 108 #else
 109                         return hugepte_offset((hugepd_t *)pu, addr);
 110 #endif
 111                 }
 112         }
 113
 114         return NULL;
 115 }
 116
 117 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 118 {
 119         pgd_t *pg;
 120         pud_t *pu;
 121         hugepd_t *hpdp = NULL;
 122
 123         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
 124
 125         addr &= HPAGE_MASK;
 126
 127         pg = pgd_offset(mm, addr);
 128         pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 129
 130         if (pu) {
 131 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 132                 pmd_t *pm;
 133                 pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 134                 if (pm)
 135                         hpdp = (hugepd_t *)pm;
 136 #else
 137                 hpdp = (hugepd_t *)pu;
 138 #endif
 139         }
 140
 141         if (! hpdp)
 142                 return NULL;
 143
 144         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr))
 145                 return NULL;
 146
 147         return hugepte_offset(hpdp, addr);
 148 }
 149
 150 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
 151 {
 152         return 0;
 153 }
 154
 155 static void free_hugepte_range(struct mmu_gather *tlb, hugepd_t *hpdp)
 156 {
 157         pte_t *hugepte = hugepd_page(*hpdp);
 158
 159         hpdp->pd = 0;
 160         tlb->need_flush = 1;
 161         pgtable_free_tlb(tlb, pgtable_free_cache(hugepte, HUGEPTE_CACHE_NUM,
 162                                                  PGF_CACHENUM_MASK));
 163 }
 164
 165 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 166 static void hugetlb_free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
 167                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 168                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 169 {
 170         pmd_t *pmd;
 171         unsigned long next;
 172         unsigned long start;
 173
 174         start = addr;
 175         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 176         do {
 177                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 178                 if (pmd_none(*pmd))
 179                         continue;
 180                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pmd);
 181         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 182
 183         start &= PUD_MASK;
 184         if (start < floor)
 185                 return;
 186         if (ceiling) {
 187                 ceiling &= PUD_MASK;
 188                 if (!ceiling)
 189                         return;
 190         }
 191         if (end - 1 > ceiling - 1)
 192                 return;
 193
 194         pmd = pmd_offset(pud, start);
 195         pud_clear(pud);
 196         pmd_free_tlb(tlb, pmd);
 197 }
 198 #endif
 199
 200 static void hugetlb_free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
 201                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 202                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 203 {
 204         pud_t *pud;
 205         unsigned long next;
 206         unsigned long start;
 207
 208         start = addr;
 209         pud = pud_offset(pgd, addr);
 210         do {
 211                 next = pud_addr_end(addr, end);
 212 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 213                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 214                         continue;
 215                 hugetlb_free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
 216 #else
 217                 if (pud_none(*pud))
 218                         continue;
 219                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pud);
 220 #endif
 221         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 222
 223         start &= PGDIR_MASK;
 224         if (start < floor)
 225                 return;
 226         if (ceiling) {
 227                 ceiling &= PGDIR_MASK;
 228                 if (!ceiling)
 229                         return;
 230         }
 231         if (end - 1 > ceiling - 1)
 232                 return;
 233
 234         pud = pud_offset(pgd, start);
 235         pgd_clear(pgd);
 236         pud_free_tlb(tlb, pud);
 237 }
 238
 239 /*
 240  * This function frees user-level page tables of a process.
 241  *
 242  * Must be called with pagetable lock held.
 243  */
 244 void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather **tlb,
 245                             unsigned long addr, unsigned long end,
 246                             unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 247 {
 248         pgd_t *pgd;
 249         unsigned long next;
 250         unsigned long start;
 251
 252         /*
 253          * Comments below take from the normal free_pgd_range().  They
 254          * apply here too.  The tests against HUGEPD_MASK below are
 255          * essential, because we *don't* test for this at the bottom
 256          * level.  Without them we'll attempt to free a hugepte table
 257          * when we unmap just part of it, even if there are other
 258          * active mappings using it.
 259          *
 260          * The next few lines have given us lots of grief...
 261          *
 262          * Why are we testing HUGEPD* at this top level?  Because
 263          * often there will be no work to do at all, and we'd prefer
 264          * not to go all the way down to the bottom just to discover
 265          * that.
 266          *
 267          * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
 268          * of the address space and the top of it (using -1 for the
 269          * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
 270          * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
 271          * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
 272          * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
 273          * that end 0 case should be mythical).
 274          *
 275          * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we
 276          * must be careful to reject "the opposite 0" before it
 277          * confuses the subsequent tests.  But what about where end is
 278          * brought down by HUGEPD_SIZE below? no, end can't go down to
 279          * 0 there.
 280          *
 281          * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
 282          * masks at different levels, in order to test whether a table
 283          * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
 284          * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
 285          */
 286
 287         addr &= HUGEPD_MASK;
 288         if (addr < floor) {
 289                 addr += HUGEPD_SIZE;
 290                 if (!addr)
 291                         return;
 292         }
 293         if (ceiling) {
 294                 ceiling &= HUGEPD_MASK;
 295                 if (!ceiling)
 296                         return;
 297         }
 298         if (end - 1 > ceiling - 1)
 299                 end -= HUGEPD_SIZE;
 300         if (addr > end - 1)
 301                 return;
 302
 303         start = addr;
 304         pgd = pgd_offset((*tlb)->mm, addr);
 305         do {
 306                 BUG_ON(! in_hugepage_area((*tlb)->mm->context, addr));
 307                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 308                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 309                         continue;
 310                 hugetlb_free_pud_range(*tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
 311         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 312 }
 313
 314 void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 315                      pte_t *ptep, pte_t pte)
 316 {
 317         if (pte_present(*ptep)) {
 318                 /* We open-code pte_clear because we need to pass the right
 319                  * argument to hpte_need_flush (huge / !huge). Might not be
 320                  * necessary anymore if we make hpte_need_flush() get the
 321                  * page size from the slices
 322                  */
 323                 pte_update(mm, addr & HPAGE_MASK, ptep, ~0UL, 1);
 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(mm, addr, ptep, ~0UL, 1);
 332         return __pte(old);
 333 }
 334
 335 struct slb_flush_info {
 336         struct mm_struct *mm;
 337         u16 newareas;
 338 };
 339
 340 static void flush_low_segments(void *parm)
 341 {
 342         struct slb_flush_info *fi = parm;
 343         unsigned long i;
 344
 345         BUILD_BUG_ON((sizeof(fi->newareas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
 346
 347         if (current->active_mm != fi->mm)
 348                 return;
 349
 350         /* Only need to do anything if this CPU is working in the same
 351          * mm as the one which has changed */
 352
 353         /* update the paca copy of the context struct */
 354         get_paca()->context = current->active_mm->context;
 355
 356         asm volatile("isync" : : : "memory");
 357         for (i = 0; i < NUM_LOW_AREAS; i++) {
 358                 if (! (fi->newareas & (1U << i)))
 359                         continue;
 360                 asm volatile("slbie %0"
 361                              : : "r" ((i << SID_SHIFT) | SLBIE_C));
 362         }
 363         asm volatile("isync" : : : "memory");
 364 }
 365
 366 static void flush_high_segments(void *parm)
 367 {
 368         struct slb_flush_info *fi = parm;
 369         unsigned long i, j;
 370
 371
 372         BUILD_BUG_ON((sizeof(fi->newareas)*8) != NUM_HIGH_AREAS);
 373
 374         if (current->active_mm != fi->mm)
 375                 return;
 376
 377         /* Only need to do anything if this CPU is working in the same
 378          * mm as the one which has changed */
 379
 380         /* update the paca copy of the context struct */
 381         get_paca()->context = current->active_mm->context;
 382
 383         asm volatile("isync" : : : "memory");
 384         for (i = 0; i < NUM_HIGH_AREAS; i++) {
 385                 if (! (fi->newareas & (1U << i)))
 386                         continue;
 387                 for (j = 0; j < (1UL << (HTLB_AREA_SHIFT-SID_SHIFT)); j++)
 388                         asm volatile("slbie %0"
 389                                      :: "r" (((i << HTLB_AREA_SHIFT)
 390                                               + (j << SID_SHIFT)) | SLBIE_C));
 391         }
 392         asm volatile("isync" : : : "memory");
 393 }
 394
 395 static int prepare_low_area_for_htlb(struct mm_struct *mm, unsigned long area)
 396 {
 397         unsigned long start = area << SID_SHIFT;
 398         unsigned long end = (area+1) << SID_SHIFT;
 399         struct vm_area_struct *vma;
 400
 401         BUG_ON(area >= NUM_LOW_AREAS);
 402
 403         /* Check no VMAs are in the region */
 404         vma = find_vma(mm, start);
 405         if (vma && (vma->vm_start < end))
 406                 return -EBUSY;
 407
 408         return 0;
 409 }
 410
 411 static int prepare_high_area_for_htlb(struct mm_struct *mm, unsigned long area)
 412 {
 413         unsigned long start = area << HTLB_AREA_SHIFT;
 414         unsigned long end = (area+1) << HTLB_AREA_SHIFT;
 415         struct vm_area_struct *vma;
 416
 417         BUG_ON(area >= NUM_HIGH_AREAS);
 418
 419         /* Hack, so that each addresses is controlled by exactly one
 420          * of the high or low area bitmaps, the first high area starts
 421          * at 4GB, not 0 */
 422         if (start == 0)
 423                 start = 0x100000000UL;
 424
 425         /* Check no VMAs are in the region */
 426         vma = find_vma(mm, start);
 427         if (vma && (vma->vm_start < end))
 428                 return -EBUSY;
 429
 430         return 0;
 431 }
 432
 433 static int open_low_hpage_areas(struct mm_struct *mm, u16 newareas)
 434 {
 435         unsigned long i;
 436         struct slb_flush_info fi;
 437
 438         BUILD_BUG_ON((sizeof(newareas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
 439         BUILD_BUG_ON((sizeof(mm->context.low_htlb_areas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
 440
 441         newareas &= ~(mm->context.low_htlb_areas);
 442         if (! newareas)
 443                 return 0; /* The segments we want are already open */
 444
 445         for (i = 0; i < NUM_LOW_AREAS; i++)
 446                 if ((1 << i) & newareas)
 447                         if (prepare_low_area_for_htlb(mm, i) != 0)
 448                                 return -EBUSY;
 449
 450         mm->context.low_htlb_areas |= newareas;
 451
 452         /* the context change must make it to memory before the flush,
 453          * so that further SLB misses do the right thing. */
 454         mb();
 455
 456         fi.mm = mm;
 457         fi.newareas = newareas;
 458         on_each_cpu(flush_low_segments, &fi, 0, 1);
 459
 460         return 0;
 461 }
 462
 463 static int open_high_hpage_areas(struct mm_struct *mm, u16 newareas)
 464 {
 465         struct slb_flush_info fi;
 466         unsigned long i;
 467
 468         BUILD_BUG_ON((sizeof(newareas)*8) != NUM_HIGH_AREAS);
 469         BUILD_BUG_ON((sizeof(mm->context.high_htlb_areas)*8)
 470                      != NUM_HIGH_AREAS);
 471
 472         newareas &= ~(mm->context.high_htlb_areas);
 473         if (! newareas)
 474                 return 0; /* The areas we want are already open */
 475
 476         for (i = 0; i < NUM_HIGH_AREAS; i++)
 477                 if ((1 << i) & newareas)
 478                         if (prepare_high_area_for_htlb(mm, i) != 0)
 479                                 return -EBUSY;
 480
 481         mm->context.high_htlb_areas |= newareas;
 482
 483         /* the context change must make it to memory before the flush,
 484          * so that further SLB misses do the right thing. */
 485         mb();
 486
 487         fi.mm = mm;
 488         fi.newareas = newareas;
 489         on_each_cpu(flush_high_segments, &fi, 0, 1);
 490
 491         return 0;
 492 }
 493
 494 int prepare_hugepage_range(unsigned long addr, unsigned long len, pgoff_t pgoff)
 495 {
 496         int err = 0;
 497
 498         if (pgoff & (~HPAGE_MASK >> PAGE_SHIFT))
 499                 return -EINVAL;
 500         if (len & ~HPAGE_MASK)
 501                 return -EINVAL;
 502         if (addr & ~HPAGE_MASK)
 503                 return -EINVAL;
 504
 505         if (addr < 0x100000000UL)
 506                 err = open_low_hpage_areas(current->mm,
 507                                           LOW_ESID_MASK(addr, len));
 508         if ((addr + len) > 0x100000000UL)
 509                 err = open_high_hpage_areas(current->mm,
 510                                             HTLB_AREA_MASK(addr, len));
 511 #ifdef CONFIG_SPE_BASE
 512         spu_flush_all_slbs(current->mm);
 513 #endif
 514         if (err) {
 515                 printk(KERN_DEBUG "prepare_hugepage_range(%lx, %lx)"
 516                        " failed (lowmask: 0x%04hx, highmask: 0x%04hx)\n",
 517                        addr, len,
 518                        LOW_ESID_MASK(addr, len), HTLB_AREA_MASK(addr, len));
 519                 return err;
 520         }
 521
 522         return 0;
 523 }
 524
 525 struct page *
 526 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
 527 {
 528         pte_t *ptep;
 529         struct page *page;
 530
 531         if (! in_hugepage_area(mm->context, address))
 532                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 533
 534         ptep = huge_pte_offset(mm, address);
 535         page = pte_page(*ptep);
 536         if (page)
 537                 page += (address % HPAGE_SIZE) / PAGE_SIZE;
 538
 539         return page;
 540 }
 541
 542 int pmd_huge(pmd_t pmd)
 543 {
 544         return 0;
 545 }
 546
 547 struct page *
 548 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 549                 pmd_t *pmd, int write)
 550 {
 551         BUG();
 552         return NULL;
 553 }
 554
 555 /* Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
 556  * normal user address space, we have to take special measures to make
 557  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions. */
 558 unsigned long arch_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr,
 559                                      unsigned long len, unsigned long pgoff,
 560                                      unsigned long flags)
 561 {
 562         struct mm_struct *mm = current->mm;
 563         struct vm_area_struct *vma;
 564         unsigned long start_addr;
 565
 566         if (len > TASK_SIZE)
 567                 return -ENOMEM;
 568
 569         /* handle fixed mapping: prevent overlap with huge pages */
 570         if (flags & MAP_FIXED) {
 571                 if (is_hugepage_only_range(mm, addr, len))
 572                         return -EINVAL;
 573                 return addr;
 574         }
 575
 576         if (addr) {
 577                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 578                 vma = find_vma(mm, addr);
 579                 if (((TASK_SIZE - len) >= addr)
 580                     && (!vma || (addr+len) <= vma->vm_start)
 581                     && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
 582                         return addr;
 583         }
 584         if (len > mm->cached_hole_size) {
 585                 start_addr = addr = mm->free_area_cache;
 586         } else {
 587                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
 588                 mm->cached_hole_size = 0;
 589         }
 590
 591 full_search:
 592         vma = find_vma(mm, addr);
 593         while (TASK_SIZE - len >= addr) {
 594                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end));
 595
 596                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
 597                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
 598                         vma = find_vma(mm, addr);
 599                         continue;
 600                 }
 601                 if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
 602                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
 603                         vma = find_vma(mm, addr);
 604                         continue;
 605                 }
 606                 if (!vma || addr + len <= vma->vm_start) {
 607                         /*
 608                          * Remember the place where we stopped the search:
 609                          */
 610                         mm->free_area_cache = addr + len;
 611                         return addr;
 612                 }
 613                 if (addr + mm->cached_hole_size < vma->vm_start)
 614                         mm->cached_hole_size = vma->vm_start - addr;
 615                 addr = vma->vm_end;
 616                 vma = vma->vm_next;
 617         }
 618
 619         /* Make sure we didn't miss any holes */
 620         if (start_addr != TASK_UNMAPPED_BASE) {
 621                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
 622                 mm->cached_hole_size = 0;
 623                 goto full_search;
 624         }
 625         return -ENOMEM;
 626 }
 627
 628 /*
 629  * This mmap-allocator allocates new areas top-down from below the
 630  * stack's low limit (the base):
 631  *
 632  * Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
 633  * normal user address space, we have to take special measures to make
 634  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions.
 635  */
 636 unsigned long
 637 arch_get_unmapped_area_topdown(struct file *filp, const unsigned long addr0,
 638                           const unsigned long len, const unsigned long pgoff,
 639                           const unsigned long flags)
 640 {
 641         struct vm_area_struct *vma, *prev_vma;
 642         struct mm_struct *mm = current->mm;
 643         unsigned long base = mm->mmap_base, addr = addr0;
 644         unsigned long largest_hole = mm->cached_hole_size;
 645         int first_time = 1;
 646
 647         /* requested length too big for entire address space */
 648         if (len > TASK_SIZE)
 649                 return -ENOMEM;
 650
 651         /* handle fixed mapping: prevent overlap with huge pages */
 652         if (flags & MAP_FIXED) {
 653                 if (is_hugepage_only_range(mm, addr, len))
 654                         return -EINVAL;
 655                 return addr;
 656         }
 657
 658         /* dont allow allocations above current base */
 659         if (mm->free_area_cache > base)
 660                 mm->free_area_cache = base;
 661
 662         /* requesting a specific address */
 663         if (addr) {
 664                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 665                 vma = find_vma(mm, addr);
 666                 if (TASK_SIZE - len >= addr &&
 667                                 (!vma || addr + len <= vma->vm_start)
 668                                 && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
 669                         return addr;
 670         }
 671
 672         if (len <= largest_hole) {
 673                 largest_hole = 0;
 674                 mm->free_area_cache = base;
 675         }
 676 try_again:
 677         /* make sure it can fit in the remaining address space */
 678         if (mm->free_area_cache < len)
 679                 goto fail;
 680
 681         /* either no address requested or cant fit in requested address hole */
 682         addr = (mm->free_area_cache - len) & PAGE_MASK;
 683         do {
 684 hugepage_recheck:
 685                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
 686                         addr = (addr & ((~0) << SID_SHIFT)) - len;
 687                         goto hugepage_recheck;
 688                 } else if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
 689                         addr = (addr & ((~0UL) << HTLB_AREA_SHIFT)) - len;
 690                         goto hugepage_recheck;
 691                 }
 692
 693                 /*
 694                  * Lookup failure means no vma is above this address,
 695                  * i.e. return with success:
 696                  */
 697                 if (!(vma = find_vma_prev(mm, addr, &prev_vma)))
 698                         return addr;
 699
 700                 /*
 701                  * new region fits between prev_vma->vm_end and
 702                  * vma->vm_start, use it:
 703                  */
 704                 if (addr+len <= vma->vm_start &&
 705                           (!prev_vma || (addr >= prev_vma->vm_end))) {
 706                         /* remember the address as a hint for next time */
 707                         mm->cached_hole_size = largest_hole;
 708                         return (mm->free_area_cache = addr);
 709                 } else {
 710                         /* pull free_area_cache down to the first hole */
 711                         if (mm->free_area_cache == vma->vm_end) {
 712                                 mm->free_area_cache = vma->vm_start;
 713                                 mm->cached_hole_size = largest_hole;
 714                         }
 715                 }
 716
 717                 /* remember the largest hole we saw so far */
 718                 if (addr + largest_hole < vma->vm_start)
 719                         largest_hole = vma->vm_start - addr;
 720
 721                 /* try just below the current vma->vm_start */
 722                 addr = vma->vm_start-len;
 723         } while (len <= vma->vm_start);
 724
 725 fail:
 726         /*
 727          * if hint left us with no space for the requested
 728          * mapping then try again:
 729          */
 730         if (first_time) {
 731                 mm->free_area_cache = base;
 732                 largest_hole = 0;
 733                 first_time = 0;
 734                 goto try_again;
 735         }
 736         /*
 737          * A failed mmap() very likely causes application failure,
 738          * so fall back to the bottom-up function here. This scenario
 739          * can happen with large stack limits and large mmap()
 740          * allocations.
 741          */
 742         mm->free_area_cache = TASK_UNMAPPED_BASE;
 743         mm->cached_hole_size = ~0UL;
 744         addr = arch_get_unmapped_area(filp, addr0, len, pgoff, flags);
 745         /*
 746          * Restore the topdown base:
 747          */
 748         mm->free_area_cache = base;
 749         mm->cached_hole_size = ~0UL;
 750
 751         return addr;
 752 }
 753
 754 static int htlb_check_hinted_area(unsigned long addr, unsigned long len)
 755 {
 756         struct vm_area_struct *vma;
 757
 758         vma = find_vma(current->mm, addr);
 759         if (TASK_SIZE - len >= addr &&
 760             (!vma || ((addr + len) <= vma->vm_start)))
 761                 return 0;
 762
 763         return -ENOMEM;
 764 }
 765
 766 static unsigned long htlb_get_low_area(unsigned long len, u16 segmask)
 767 {
 768         unsigned long addr = 0;
 769         struct vm_area_struct *vma;
 770
 771         vma = find_vma(current->mm, addr);
 772         while (addr + len <= 0x100000000UL) {
 773                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
 774
 775                 if (! __within_hugepage_low_range(addr, len, segmask)) {
 776                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
 777                         vma = find_vma(current->mm, addr);
 778                         continue;
 779                 }
 780
 781                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
 782                         return addr;
 783                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
 784                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
 785                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
 786                  * some VMAs */
 787                 vma = find_vma(current->mm, addr);
 788         }
 789
 790         return -ENOMEM;
 791 }
 792
 793 static unsigned long htlb_get_high_area(unsigned long len, u16 areamask)
 794 {
 795         unsigned long addr = 0x100000000UL;
 796         struct vm_area_struct *vma;
 797
 798         vma = find_vma(current->mm, addr);
 799         while (addr + len <= TASK_SIZE_USER64) {
 800                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
 801
 802                 if (! __within_hugepage_high_range(addr, len, areamask)) {
 803                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
 804                         vma = find_vma(current->mm, addr);
 805                         continue;
 806                 }
 807
 808                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
 809                         return addr;
 810                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
 811                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
 812                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
 813                  * some VMAs */
 814                 vma = find_vma(current->mm, addr);
 815         }
 816
 817         return -ENOMEM;
 818 }
 819
 820 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
 821                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
 822                                         unsigned long flags)
 823 {
 824         int lastshift;
 825         u16 areamask, curareas;
 826
 827         if (HPAGE_SHIFT == 0)
 828                 return -EINVAL;
 829         if (len & ~HPAGE_MASK)
 830                 return -EINVAL;
 831         if (len > TASK_SIZE)
 832                 return -ENOMEM;
 833
 834         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
 835                 return -EINVAL;
 836
 837         /* Paranoia, caller should have dealt with this */
 838         BUG_ON((addr + len)  < addr);
 839
 840         /* Handle MAP_FIXED */
 841         if (flags & MAP_FIXED) {
 842                 if (prepare_hugepage_range(addr, len, pgoff))
 843                         return -EINVAL;
 844                 return addr;
 845         }
 846
 847         if (test_thread_flag(TIF_32BIT)) {
 848                 curareas = current->mm->context.low_htlb_areas;
 849
 850                 /* First see if we can use the hint address */
 851                 if (addr && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
 852                         areamask = LOW_ESID_MASK(addr, len);
 853                         if (open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 854                                 return addr;
 855                 }
 856
 857                 /* Next see if we can map in the existing low areas */
 858                 addr = htlb_get_low_area(len, curareas);
 859                 if (addr != -ENOMEM)
 860                         return addr;
 861
 862                 /* Finally go looking for areas to open */
 863                 lastshift = 0;
 864                 for (areamask = LOW_ESID_MASK(0x100000000UL-len, len);
 865                      ! lastshift; areamask >>=1) {
 866                         if (areamask & 1)
 867                                 lastshift = 1;
 868
 869                         addr = htlb_get_low_area(len, curareas | areamask);
 870                         if ((addr != -ENOMEM)
 871                             && open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 872                                 return addr;
 873                 }
 874         } else {
 875                 curareas = current->mm->context.high_htlb_areas;
 876
 877                 /* First see if we can use the hint address */
 878                 /* We discourage 64-bit processes from doing hugepage
 879                  * mappings below 4GB (must use MAP_FIXED) */
 880                 if ((addr >= 0x100000000UL)
 881                     && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
 882                         areamask = HTLB_AREA_MASK(addr, len);
 883                         if (open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 884                                 return addr;
 885                 }
 886
 887                 /* Next see if we can map in the existing high areas */
 888                 addr = htlb_get_high_area(len, curareas);
 889                 if (addr != -ENOMEM)
 890                         return addr;
 891
 892                 /* Finally go looking for areas to open */
 893                 lastshift = 0;
 894                 for (areamask = HTLB_AREA_MASK(TASK_SIZE_USER64-len, len);
 895                      ! lastshift; areamask >>=1) {
 896                         if (areamask & 1)
 897                                 lastshift = 1;
 898
 899                         addr = htlb_get_high_area(len, curareas | areamask);
 900                         if ((addr != -ENOMEM)
 901                             && open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 902                                 return addr;
 903                 }
 904         }
 905         printk(KERN_DEBUG "hugetlb_get_unmapped_area() unable to open"
 906                " enough areas\n");
 907         return -ENOMEM;
 908 }
 909
 910 /*
 911  * Called by asm hashtable.S for doing lazy icache flush
 912  */
 913 static unsigned int hash_huge_page_do_lazy_icache(unsigned long rflags,
 914                                                   pte_t pte, int trap)
 915 {
 916         struct page *page;
 917         int i;
 918
 919         if (!pfn_valid(pte_pfn(pte)))
 920                 return rflags;
 921
 922         page = pte_page(pte);
 923
 924         /* page is dirty */
 925         if (!test_bit(PG_arch_1, &page->flags) && !PageReserved(page)) {
 926                 if (trap == 0x400) {
 927                         for (i = 0; i < (HPAGE_SIZE / PAGE_SIZE); i++)
 928                                 __flush_dcache_icache(page_address(page+i));
 929                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 930                 } else {
 931                         rflags |= HPTE_R_N;
 932                 }
 933         }
 934         return rflags;
 935 }
 936
 937 int hash_huge_page(struct mm_struct *mm, unsigned long access,
 938                    unsigned long ea, unsigned long vsid, int local,
 939                    unsigned long trap)
 940 {
 941         pte_t *ptep;
 942         unsigned long old_pte, new_pte;
 943         unsigned long va, rflags, pa;
 944         long slot;
 945         int err = 1;
 946
 947         ptep = huge_pte_offset(mm, ea);
 948
 949         /* Search the Linux page table for a match with va */
 950         va = (vsid << 28) | (ea & 0x0fffffff);
 951
 952         /*
 953          * If no pte found or not present, send the problem up to
 954          * do_page_fault
 955          */
 956         if (unlikely(!ptep || pte_none(*ptep)))
 957                 goto out;
 958
 959         /*
 960          * Check the user's access rights to the page.  If access should be
 961          * prevented then send the problem up to do_page_fault.
 962          */
 963         if (unlikely(access & ~pte_val(*ptep)))
 964                 goto out;
 965         /*
 966          * At this point, we have a pte (old_pte) which can be used to build
 967          * or update an HPTE. There are 2 cases:
 968          *
 969          * 1. There is a valid (present) pte with no associated HPTE (this is
 970          *      the most common case)
 971          * 2. There is a valid (present) pte with an associated HPTE. The
 972          *      current values of the pp bits in the HPTE prevent access
 973          *      because we are doing software DIRTY bit management and the
 974          *      page is currently not DIRTY.
 975          */
 976
 977
 978         do {
 979                 old_pte = pte_val(*ptep);
 980                 if (old_pte & _PAGE_BUSY)
 981                         goto out;
 982                 new_pte = old_pte | _PAGE_BUSY |
 983                         _PAGE_ACCESSED | _PAGE_HASHPTE;
 984         } while(old_pte != __cmpxchg_u64((unsigned long *)ptep,
 985                                          old_pte, new_pte));
 986
 987         rflags = 0x2 | (!(new_pte & _PAGE_RW));
 988         /* _PAGE_EXEC -> HW_NO_EXEC since it's inverted */
 989         rflags |= ((new_pte & _PAGE_EXEC) ? 0 : HPTE_R_N);
 990         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 991                 /* No CPU has hugepages but lacks no execute, so we
 992                  * don't need to worry about that case */
 993                 rflags = hash_huge_page_do_lazy_icache(rflags, __pte(old_pte),
 994                                                        trap);
 995
 996         /* Check if pte already has an hpte (case 2) */
 997         if (unlikely(old_pte & _PAGE_HASHPTE)) {
 998                 /* There MIGHT be an HPTE for this pte */
 999                 unsigned long hash, slot;
1000
1001                 hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
1002                 if (old_pte & _PAGE_F_SECOND)
1003                         hash = ~hash;
1004                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
1005                 slot += (old_pte & _PAGE_F_GIX) >> 12;
1006
1007                 if (ppc_md.hpte_updatepp(slot, rflags, va, mmu_huge_psize,
1008                                          local) == -1)
1009                         old_pte &= ~_PAGE_HPTEFLAGS;
1010         }
1011
1012         if (likely(!(old_pte & _PAGE_HASHPTE))) {
1013                 unsigned long hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
1014                 unsigned long hpte_group;
1015
1016                 pa = pte_pfn(__pte(old_pte)) << PAGE_SHIFT;
1017
1018 repeat:
1019                 hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1020                               HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
1021
1022                 /* clear HPTE slot informations in new PTE */
1023                 new_pte = (new_pte & ~_PAGE_HPTEFLAGS) | _PAGE_HASHPTE;
1024
1025                 /* Add in WIMG bits */
1026                 /* XXX We should store these in the pte */
1027                 /* --BenH: I think they are ... */
1028                 rflags |= _PAGE_COHERENT;
1029
1030                 /* Insert into the hash table, primary slot */
1031                 slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags, 0,
1032                                           mmu_huge_psize);
1033
1034                 /* Primary is full, try the secondary */
1035                 if (unlikely(slot == -1)) {
1036                         hpte_group = ((~hash & htab_hash_mask) *
1037                                       HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
1038                         slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags,
1039                                                   HPTE_V_SECONDARY,
1040                                                   mmu_huge_psize);
1041                         if (slot == -1) {
1042                                 if (mftb() & 0x1)
1043                                         hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1044                                                       HPTES_PER_GROUP)&~0x7UL;
1045
1046                                 ppc_md.hpte_remove(hpte_group);
1047                                 goto repeat;
1048                         }
1049                 }
1050
1051                 if (unlikely(slot == -2))
1052                         panic("hash_huge_page: pte_insert failed\n");
1053
1054                 new_pte |= (slot << 12) & (_PAGE_F_SECOND | _PAGE_F_GIX);
1055         }
1056
1057         /*
1058          * No need to use ldarx/stdcx here
1059          */
1060         *ptep = __pte(new_pte & ~_PAGE_BUSY);
1061
1062         err = 0;
1063
1064  out:
1065         return err;
1066 }
1067
1068 static void zero_ctor(void *addr, struct kmem_cache *cache, unsigned long flags)
1069 {
1070         memset(addr, 0, kmem_cache_size(cache));
1071 }
1072
1073 static int __init hugetlbpage_init(void)
1074 {
1075         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
1076                 return -ENODEV;
1077
1078         huge_pgtable_cache = kmem_cache_create("hugepte_cache",
1079                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1080                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1081                                                0,
1082                                                zero_ctor, NULL);
1083         if (! huge_pgtable_cache)
1084                 panic("hugetlbpage_init(): could not create hugepte cache\n");
1085
1086         return 0;
1087 }
1088
1089 module_init(hugetlbpage_init);