Merge branch 'upstream' of git://ftp.linux-mips.org/pub/scm/upstream-linus
[pandora-kernel.git] / include / asm-s390 / pgtable.h
1 /*
2  *  include/asm-s390/pgtable.h
3  *
4  *  S390 version
5  *    Copyright (C) 1999,2000 IBM Deutschland Entwicklung GmbH, IBM Corporation
6  *    Author(s): Hartmut Penner (hp@de.ibm.com)
7  *               Ulrich Weigand (weigand@de.ibm.com)
8  *               Martin Schwidefsky (schwidefsky@de.ibm.com)
9  *
10  *  Derived from "include/asm-i386/pgtable.h"
11  */
12
13 #ifndef _ASM_S390_PGTABLE_H
14 #define _ASM_S390_PGTABLE_H
15
16 /*
17  * The Linux memory management assumes a three-level page table setup. For
18  * s390 31 bit we "fold" the mid level into the top-level page table, so
19  * that we physically have the same two-level page table as the s390 mmu
20  * expects in 31 bit mode. For s390 64 bit we use three of the five levels
21  * the hardware provides (region first and region second tables are not
22  * used).
23  *
24  * The "pgd_xxx()" functions are trivial for a folded two-level
25  * setup: the pgd is never bad, and a pmd always exists (as it's folded
26  * into the pgd entry)
27  *
28  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
29  * the S390 page table tree.
30  */
31 #ifndef __ASSEMBLY__
32 #include <linux/mm_types.h>
33 #include <asm/bitops.h>
34 #include <asm/bug.h>
35 #include <asm/processor.h>
36
37 extern pgd_t swapper_pg_dir[] __attribute__ ((aligned (4096)));
38 extern void paging_init(void);
39 extern void vmem_map_init(void);
40
41 /*
42  * The S390 doesn't have any external MMU info: the kernel page
43  * tables contain all the necessary information.
44  */
45 #define update_mmu_cache(vma, address, pte)     do { } while (0)
46
47 /*
48  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
49  * for zero-mapped memory areas etc..
50  */
51 extern char empty_zero_page[PAGE_SIZE];
52 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
53 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
54
55 /*
56  * PMD_SHIFT determines the size of the area a second-level page
57  * table can map
58  * PGDIR_SHIFT determines what a third-level page table entry can map
59  */
60 #ifndef __s390x__
61 # define PMD_SHIFT      20
62 # define PUD_SHIFT      20
63 # define PGDIR_SHIFT    20
64 #else /* __s390x__ */
65 # define PMD_SHIFT      20
66 # define PUD_SHIFT      31
67 # define PGDIR_SHIFT    42
68 #endif /* __s390x__ */
69
70 #define PMD_SIZE        (1UL << PMD_SHIFT)
71 #define PMD_MASK        (~(PMD_SIZE-1))
72 #define PUD_SIZE        (1UL << PUD_SHIFT)
73 #define PUD_MASK        (~(PUD_SIZE-1))
74 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
75 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE-1))
76
77 /*
78  * entries per page directory level: the S390 is two-level, so
79  * we don't really have any PMD directory physically.
80  * for S390 segment-table entries are combined to one PGD
81  * that leads to 1024 pte per pgd
82  */
83 #define PTRS_PER_PTE    256
84 #ifndef __s390x__
85 #define PTRS_PER_PMD    1
86 #define PTRS_PER_PUD    1
87 #else /* __s390x__ */
88 #define PTRS_PER_PMD    2048
89 #define PTRS_PER_PUD    2048
90 #endif /* __s390x__ */
91 #define PTRS_PER_PGD    2048
92
93 #define FIRST_USER_ADDRESS  0
94
95 #define pte_ERROR(e) \
96         printk("%s:%d: bad pte %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pte_val(e))
97 #define pmd_ERROR(e) \
98         printk("%s:%d: bad pmd %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pmd_val(e))
99 #define pud_ERROR(e) \
100         printk("%s:%d: bad pud %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pud_val(e))
101 #define pgd_ERROR(e) \
102         printk("%s:%d: bad pgd %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pgd_val(e))
103
104 #ifndef __ASSEMBLY__
105 /*
106  * The vmalloc area will always be on the topmost area of the kernel
107  * mapping. We reserve 96MB (31bit) / 1GB (64bit) for vmalloc,
108  * which should be enough for any sane case.
109  * By putting vmalloc at the top, we maximise the gap between physical
110  * memory and vmalloc to catch misplaced memory accesses. As a side
111  * effect, this also makes sure that 64 bit module code cannot be used
112  * as system call address.
113  */
114 #ifndef __s390x__
115 #define VMALLOC_START   0x78000000UL
116 #define VMALLOC_END     0x7e000000UL
117 #define VMEM_MAP_END    0x80000000UL
118 #else /* __s390x__ */
119 #define VMALLOC_START   0x3e000000000UL
120 #define VMALLOC_END     0x3e040000000UL
121 #define VMEM_MAP_END    0x40000000000UL
122 #endif /* __s390x__ */
123
124 /*
125  * VMEM_MAX_PHYS is the highest physical address that can be added to the 1:1
126  * mapping. This needs to be calculated at compile time since the size of the
127  * VMEM_MAP is static but the size of struct page can change.
128  */
129 #define VMEM_MAX_PAGES  ((VMEM_MAP_END - VMALLOC_END) / sizeof(struct page))
130 #define VMEM_MAX_PFN    min(VMALLOC_START >> PAGE_SHIFT, VMEM_MAX_PAGES)
131 #define VMEM_MAX_PHYS   ((VMEM_MAX_PFN << PAGE_SHIFT) & ~((16 << 20) - 1))
132 #define vmemmap         ((struct page *) VMALLOC_END)
133
134 /*
135  * A 31 bit pagetable entry of S390 has following format:
136  *  |   PFRA          |    |  OS  |
137  * 0                   0IP0
138  * 00000000001111111111222222222233
139  * 01234567890123456789012345678901
140  *
141  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
142  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
143  *
144  * A 31 bit segmenttable entry of S390 has following format:
145  *  |   P-table origin      |  |PTL
146  * 0                         IC
147  * 00000000001111111111222222222233
148  * 01234567890123456789012345678901
149  *
150  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
151  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
152  * PTL Page-Table-Length:    Page-table length (PTL+1*16 entries -> up to 256)
153  *
154  * The 31 bit segmenttable origin of S390 has following format:
155  *
156  *  |S-table origin   |     | STL |
157  * X                   **GPS
158  * 00000000001111111111222222222233
159  * 01234567890123456789012345678901
160  *
161  * X Space-Switch event:
162  * G Segment-Invalid Bit:     *
163  * P Private-Space Bit:       Segment is not private (PoP 3-30)
164  * S Storage-Alteration:
165  * STL Segment-Table-Length:  Segment-table length (STL+1*16 entries -> up to 2048)
166  *
167  * A 64 bit pagetable entry of S390 has following format:
168  * |                     PFRA                         |0IP0|  OS  |
169  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
170  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
171  *
172  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
173  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
174  *
175  * A 64 bit segmenttable entry of S390 has following format:
176  * |        P-table origin                              |      TT
177  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
178  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
179  *
180  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
181  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
182  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
183  * TT Type 00
184  *
185  * A 64 bit region table entry of S390 has following format:
186  * |        S-table origin                             |   TF  TTTL
187  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
188  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
189  *
190  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
191  * TT Type 01
192  * TF
193  * TL Table length
194  *
195  * The 64 bit regiontable origin of S390 has following format:
196  * |      region table origon                          |       DTTL
197  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
198  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
199  *
200  * X Space-Switch event:
201  * G Segment-Invalid Bit:  
202  * P Private-Space Bit:    
203  * S Storage-Alteration:
204  * R Real space
205  * TL Table-Length:
206  *
207  * A storage key has the following format:
208  * | ACC |F|R|C|0|
209  *  0   3 4 5 6 7
210  * ACC: access key
211  * F  : fetch protection bit
212  * R  : referenced bit
213  * C  : changed bit
214  */
215
216 /* Hardware bits in the page table entry */
217 #define _PAGE_RO        0x200           /* HW read-only bit  */
218 #define _PAGE_INVALID   0x400           /* HW invalid bit    */
219
220 /* Software bits in the page table entry */
221 #define _PAGE_SWT       0x001           /* SW pte type bit t */
222 #define _PAGE_SWX       0x002           /* SW pte type bit x */
223 #define _PAGE_SPECIAL   0x004           /* SW associated with special page */
224 #define __HAVE_ARCH_PTE_SPECIAL
225
226 /* Set of bits not changed in pte_modify */
227 #define _PAGE_CHG_MASK  (PAGE_MASK | _PAGE_SPECIAL)
228
229 /* Six different types of pages. */
230 #define _PAGE_TYPE_EMPTY        0x400
231 #define _PAGE_TYPE_NONE         0x401
232 #define _PAGE_TYPE_SWAP         0x403
233 #define _PAGE_TYPE_FILE         0x601   /* bit 0x002 is used for offset !! */
234 #define _PAGE_TYPE_RO           0x200
235 #define _PAGE_TYPE_RW           0x000
236 #define _PAGE_TYPE_EX_RO        0x202
237 #define _PAGE_TYPE_EX_RW        0x002
238
239 /*
240  * Only four types for huge pages, using the invalid bit and protection bit
241  * of a segment table entry.
242  */
243 #define _HPAGE_TYPE_EMPTY       0x020   /* _SEGMENT_ENTRY_INV */
244 #define _HPAGE_TYPE_NONE        0x220
245 #define _HPAGE_TYPE_RO          0x200   /* _SEGMENT_ENTRY_RO  */
246 #define _HPAGE_TYPE_RW          0x000
247
248 /*
249  * PTE type bits are rather complicated. handle_pte_fault uses pte_present,
250  * pte_none and pte_file to find out the pte type WITHOUT holding the page
251  * table lock. ptep_clear_flush on the other hand uses ptep_clear_flush to
252  * invalidate a given pte. ipte sets the hw invalid bit and clears all tlbs
253  * for the page. The page table entry is set to _PAGE_TYPE_EMPTY afterwards.
254  * This change is done while holding the lock, but the intermediate step
255  * of a previously valid pte with the hw invalid bit set can be observed by
256  * handle_pte_fault. That makes it necessary that all valid pte types with
257  * the hw invalid bit set must be distinguishable from the four pte types
258  * empty, none, swap and file.
259  *
260  *                      irxt  ipte  irxt
261  * _PAGE_TYPE_EMPTY     1000   ->   1000
262  * _PAGE_TYPE_NONE      1001   ->   1001
263  * _PAGE_TYPE_SWAP      1011   ->   1011
264  * _PAGE_TYPE_FILE      11?1   ->   11?1
265  * _PAGE_TYPE_RO        0100   ->   1100
266  * _PAGE_TYPE_RW        0000   ->   1000
267  * _PAGE_TYPE_EX_RO     0110   ->   1110
268  * _PAGE_TYPE_EX_RW     0010   ->   1010
269  *
270  * pte_none is true for bits combinations 1000, 1010, 1100, 1110
271  * pte_present is true for bits combinations 0000, 0010, 0100, 0110, 1001
272  * pte_file is true for bits combinations 1101, 1111
273  * swap pte is 1011 and 0001, 0011, 0101, 0111 are invalid.
274  */
275
276 /* Page status table bits for virtualization */
277 #define RCP_PCL_BIT     55
278 #define RCP_HR_BIT      54
279 #define RCP_HC_BIT      53
280 #define RCP_GR_BIT      50
281 #define RCP_GC_BIT      49
282
283 #ifndef __s390x__
284
285 /* Bits in the segment table address-space-control-element */
286 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x80000000UL    /* space switch event       */
287 #define _ASCE_ORIGIN_MASK       0x7ffff000UL    /* segment table origin     */
288 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
289 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
290 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x7f    /* 128 x 64 entries = 8k            */
291
292 /* Bits in the segment table entry */
293 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   0x7fffffc0UL    /* page table origin        */
294 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
295 #define _SEGMENT_ENTRY_COMMON   0x10    /* common segment bit               */
296 #define _SEGMENT_ENTRY_PTL      0x0f    /* page table length                */
297
298 #define _SEGMENT_ENTRY          (_SEGMENT_ENTRY_PTL)
299 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
300
301 #else /* __s390x__ */
302
303 /* Bits in the segment/region table address-space-control-element */
304 #define _ASCE_ORIGIN            ~0xfffUL/* segment table origin             */
305 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
306 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
307 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x40    /* space switch event               */
308 #define _ASCE_REAL_SPACE        0x20    /* real space control               */
309 #define _ASCE_TYPE_MASK         0x0c    /* asce table type mask             */
310 #define _ASCE_TYPE_REGION1      0x0c    /* region first table type          */
311 #define _ASCE_TYPE_REGION2      0x08    /* region second table type         */
312 #define _ASCE_TYPE_REGION3      0x04    /* region third table type          */
313 #define _ASCE_TYPE_SEGMENT      0x00    /* segment table type               */
314 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x03    /* region table length              */
315
316 /* Bits in the region table entry */
317 #define _REGION_ENTRY_ORIGIN    ~0xfffUL/* region/segment table origin      */
318 #define _REGION_ENTRY_INV       0x20    /* invalid region table entry       */
319 #define _REGION_ENTRY_TYPE_MASK 0x0c    /* region/segment table type mask   */
320 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R1   0x0c    /* region first table type          */
321 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R2   0x08    /* region second table type         */
322 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R3   0x04    /* region third table type          */
323 #define _REGION_ENTRY_LENGTH    0x03    /* region third length              */
324
325 #define _REGION1_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
326 #define _REGION1_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INV)
327 #define _REGION2_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
328 #define _REGION2_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INV)
329 #define _REGION3_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
330 #define _REGION3_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INV)
331
332 /* Bits in the segment table entry */
333 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   ~0x7ffUL/* segment table origin             */
334 #define _SEGMENT_ENTRY_RO       0x200   /* page protection bit              */
335 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
336
337 #define _SEGMENT_ENTRY          (0)
338 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
339
340 #define _SEGMENT_ENTRY_LARGE    0x400   /* STE-format control, large page   */
341 #define _SEGMENT_ENTRY_CO       0x100   /* change-recording override   */
342
343 #endif /* __s390x__ */
344
345 /*
346  * A user page table pointer has the space-switch-event bit, the
347  * private-space-control bit and the storage-alteration-event-control
348  * bit set. A kernel page table pointer doesn't need them.
349  */
350 #define _ASCE_USER_BITS         (_ASCE_SPACE_SWITCH | _ASCE_PRIVATE_SPACE | \
351                                  _ASCE_ALT_EVENT)
352
353 /* Bits int the storage key */
354 #define _PAGE_CHANGED    0x02          /* HW changed bit                   */
355 #define _PAGE_REFERENCED 0x04          /* HW referenced bit                */
356
357 /*
358  * Page protection definitions.
359  */
360 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_TYPE_NONE)
361 #define PAGE_RO         __pgprot(_PAGE_TYPE_RO)
362 #define PAGE_RW         __pgprot(_PAGE_TYPE_RW)
363 #define PAGE_EX_RO      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RO)
364 #define PAGE_EX_RW      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RW)
365
366 #define PAGE_KERNEL     PAGE_RW
367 #define PAGE_COPY       PAGE_RO
368
369 /*
370  * Dependent on the EXEC_PROTECT option s390 can do execute protection.
371  * Write permission always implies read permission. In theory with a
372  * primary/secondary page table execute only can be implemented but
373  * it would cost an additional bit in the pte to distinguish all the
374  * different pte types. To avoid that execute permission currently
375  * implies read permission as well.
376  */
377          /*xwr*/
378 #define __P000  PAGE_NONE
379 #define __P001  PAGE_RO
380 #define __P010  PAGE_RO
381 #define __P011  PAGE_RO
382 #define __P100  PAGE_EX_RO
383 #define __P101  PAGE_EX_RO
384 #define __P110  PAGE_EX_RO
385 #define __P111  PAGE_EX_RO
386
387 #define __S000  PAGE_NONE
388 #define __S001  PAGE_RO
389 #define __S010  PAGE_RW
390 #define __S011  PAGE_RW
391 #define __S100  PAGE_EX_RO
392 #define __S101  PAGE_EX_RO
393 #define __S110  PAGE_EX_RW
394 #define __S111  PAGE_EX_RW
395
396 #ifndef __s390x__
397 # define PxD_SHADOW_SHIFT       1
398 #else /* __s390x__ */
399 # define PxD_SHADOW_SHIFT       2
400 #endif /* __s390x__ */
401
402 static inline void *get_shadow_table(void *table)
403 {
404         unsigned long addr, offset;
405         struct page *page;
406
407         addr = (unsigned long) table;
408         offset = addr & ((PAGE_SIZE << PxD_SHADOW_SHIFT) - 1);
409         page = virt_to_page((void *)(addr ^ offset));
410         return (void *)(addr_t)(page->index ? (page->index | offset) : 0UL);
411 }
412
413 /*
414  * Certain architectures need to do special things when PTEs
415  * within a page table are directly modified.  Thus, the following
416  * hook is made available.
417  */
418 static inline void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
419                               pte_t *ptep, pte_t entry)
420 {
421         *ptep = entry;
422         if (mm->context.noexec) {
423                 if (!(pte_val(entry) & _PAGE_INVALID) &&
424                     (pte_val(entry) & _PAGE_SWX))
425                         pte_val(entry) |= _PAGE_RO;
426                 else
427                         pte_val(entry) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
428                 ptep[PTRS_PER_PTE] = entry;
429         }
430 }
431
432 /*
433  * pgd/pmd/pte query functions
434  */
435 #ifndef __s390x__
436
437 static inline int pgd_present(pgd_t pgd) { return 1; }
438 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)    { return 0; }
439 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)     { return 0; }
440
441 static inline int pud_present(pud_t pud) { return 1; }
442 static inline int pud_none(pud_t pud)    { return 0; }
443 static inline int pud_bad(pud_t pud)     { return 0; }
444
445 #else /* __s390x__ */
446
447 static inline int pgd_present(pgd_t pgd)
448 {
449         if ((pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
450                 return 1;
451         return (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
452 }
453
454 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)
455 {
456         if ((pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
457                 return 0;
458         return (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
459 }
460
461 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)
462 {
463         /*
464          * With dynamic page table levels the pgd can be a region table
465          * entry or a segment table entry. Check for the bit that are
466          * invalid for either table entry.
467          */
468         unsigned long mask =
469                 ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV &
470                 ~_REGION_ENTRY_TYPE_MASK & ~_REGION_ENTRY_LENGTH;
471         return (pgd_val(pgd) & mask) != 0;
472 }
473
474 static inline int pud_present(pud_t pud)
475 {
476         if ((pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
477                 return 1;
478         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
479 }
480
481 static inline int pud_none(pud_t pud)
482 {
483         if ((pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
484                 return 0;
485         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
486 }
487
488 static inline int pud_bad(pud_t pud)
489 {
490         /*
491          * With dynamic page table levels the pud can be a region table
492          * entry or a segment table entry. Check for the bit that are
493          * invalid for either table entry.
494          */
495         unsigned long mask =
496                 ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV &
497                 ~_REGION_ENTRY_TYPE_MASK & ~_REGION_ENTRY_LENGTH;
498         return (pud_val(pud) & mask) != 0;
499 }
500
501 #endif /* __s390x__ */
502
503 static inline int pmd_present(pmd_t pmd)
504 {
505         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
506 }
507
508 static inline int pmd_none(pmd_t pmd)
509 {
510         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INV) != 0UL;
511 }
512
513 static inline int pmd_bad(pmd_t pmd)
514 {
515         unsigned long mask = ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_SEGMENT_ENTRY_INV;
516         return (pmd_val(pmd) & mask) != _SEGMENT_ENTRY;
517 }
518
519 static inline int pte_none(pte_t pte)
520 {
521         return (pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) && !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT);
522 }
523
524 static inline int pte_present(pte_t pte)
525 {
526         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT | _PAGE_SWX;
527         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_NONE ||
528                 (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) &&
529                  !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT));
530 }
531
532 static inline int pte_file(pte_t pte)
533 {
534         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT;
535         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_FILE;
536 }
537
538 static inline int pte_special(pte_t pte)
539 {
540         return (pte_val(pte) & _PAGE_SPECIAL);
541 }
542
543 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
544 #define pte_same(a,b)  (pte_val(a) == pte_val(b))
545
546 static inline void rcp_lock(pte_t *ptep)
547 {
548 #ifdef CONFIG_PGSTE
549         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
550         preempt_disable();
551         while (test_and_set_bit(RCP_PCL_BIT, pgste))
552                 ;
553 #endif
554 }
555
556 static inline void rcp_unlock(pte_t *ptep)
557 {
558 #ifdef CONFIG_PGSTE
559         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
560         clear_bit(RCP_PCL_BIT, pgste);
561         preempt_enable();
562 #endif
563 }
564
565 /* forward declaration for SetPageUptodate in page-flags.h*/
566 static inline void page_clear_dirty(struct page *page);
567 #include <linux/page-flags.h>
568
569 static inline void ptep_rcp_copy(pte_t *ptep)
570 {
571 #ifdef CONFIG_PGSTE
572         struct page *page = virt_to_page(pte_val(*ptep));
573         unsigned int skey;
574         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
575
576         skey = page_get_storage_key(page_to_phys(page));
577         if (skey & _PAGE_CHANGED)
578                 set_bit_simple(RCP_GC_BIT, pgste);
579         if (skey & _PAGE_REFERENCED)
580                 set_bit_simple(RCP_GR_BIT, pgste);
581         if (test_and_clear_bit_simple(RCP_HC_BIT, pgste))
582                 SetPageDirty(page);
583         if (test_and_clear_bit_simple(RCP_HR_BIT, pgste))
584                 SetPageReferenced(page);
585 #endif
586 }
587
588 /*
589  * query functions pte_write/pte_dirty/pte_young only work if
590  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
591  */
592 static inline int pte_write(pte_t pte)
593 {
594         return (pte_val(pte) & _PAGE_RO) == 0;
595 }
596
597 static inline int pte_dirty(pte_t pte)
598 {
599         /* A pte is neither clean nor dirty on s/390. The dirty bit
600          * is in the storage key. See page_test_and_clear_dirty for
601          * details.
602          */
603         return 0;
604 }
605
606 static inline int pte_young(pte_t pte)
607 {
608         /* A pte is neither young nor old on s/390. The young bit
609          * is in the storage key. See page_test_and_clear_young for
610          * details.
611          */
612         return 0;
613 }
614
615 /*
616  * pgd/pmd/pte modification functions
617  */
618
619 #ifndef __s390x__
620
621 #define pgd_clear(pgd)          do { } while (0)
622 #define pud_clear(pud)          do { } while (0)
623
624 #else /* __s390x__ */
625
626 static inline void pgd_clear_kernel(pgd_t * pgd)
627 {
628         if ((pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
629                 pgd_val(*pgd) = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
630 }
631
632 static inline void pgd_clear(pgd_t * pgd)
633 {
634         pgd_t *shadow = get_shadow_table(pgd);
635
636         pgd_clear_kernel(pgd);
637         if (shadow)
638                 pgd_clear_kernel(shadow);
639 }
640
641 static inline void pud_clear_kernel(pud_t *pud)
642 {
643         if ((pud_val(*pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
644                 pud_val(*pud) = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
645 }
646
647 static inline void pud_clear(pud_t *pud)
648 {
649         pud_t *shadow = get_shadow_table(pud);
650
651         pud_clear_kernel(pud);
652         if (shadow)
653                 pud_clear_kernel(shadow);
654 }
655
656 #endif /* __s390x__ */
657
658 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
659 {
660         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
661 }
662
663 static inline void pmd_clear(pmd_t *pmd)
664 {
665         pmd_t *shadow = get_shadow_table(pmd);
666
667         pmd_clear_kernel(pmd);
668         if (shadow)
669                 pmd_clear_kernel(shadow);
670 }
671
672 static inline void pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
673 {
674         if (mm->context.pgstes)
675                 ptep_rcp_copy(ptep);
676         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
677         if (mm->context.noexec)
678                 pte_val(ptep[PTRS_PER_PTE]) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
679 }
680
681 /*
682  * The following pte modification functions only work if
683  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
684  */
685 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
686 {
687         pte_val(pte) &= _PAGE_CHG_MASK;
688         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
689         return pte;
690 }
691
692 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)
693 {
694         /* Do not clobber _PAGE_TYPE_NONE pages!  */
695         if (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID))
696                 pte_val(pte) |= _PAGE_RO;
697         return pte;
698 }
699
700 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)
701 {
702         pte_val(pte) &= ~_PAGE_RO;
703         return pte;
704 }
705
706 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)
707 {
708         /* The only user of pte_mkclean is the fork() code.
709            We must *not* clear the *physical* page dirty bit
710            just because fork() wants to clear the dirty bit in
711            *one* of the page's mappings.  So we just do nothing. */
712         return pte;
713 }
714
715 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)
716 {
717         /* We do not explicitly set the dirty bit because the
718          * sske instruction is slow. It is faster to let the
719          * next instruction set the dirty bit.
720          */
721         return pte;
722 }
723
724 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)
725 {
726         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
727          * There is no point in clearing the real referenced bit.
728          */
729         return pte;
730 }
731
732 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)
733 {
734         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
735          * There is no point in setting the real referenced bit.
736          */
737         return pte;
738 }
739
740 static inline pte_t pte_mkspecial(pte_t pte)
741 {
742         pte_val(pte) |= _PAGE_SPECIAL;
743         return pte;
744 }
745
746 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
747 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
748                                             unsigned long addr, pte_t *ptep)
749 {
750 #ifdef CONFIG_PGSTE
751         unsigned long physpage;
752         int young;
753         unsigned long *pgste;
754
755         if (!vma->vm_mm->context.pgstes)
756                 return 0;
757         physpage = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
758         pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
759
760         young = ((page_get_storage_key(physpage) & _PAGE_REFERENCED) != 0);
761         rcp_lock(ptep);
762         if (young)
763                 set_bit_simple(RCP_GR_BIT, pgste);
764         young |= test_and_clear_bit_simple(RCP_HR_BIT, pgste);
765         rcp_unlock(ptep);
766         return young;
767 #endif
768         return 0;
769 }
770
771 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
772 static inline int ptep_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
773                                          unsigned long address, pte_t *ptep)
774 {
775         /* No need to flush TLB
776          * On s390 reference bits are in storage key and never in TLB
777          * With virtualization we handle the reference bit, without we
778          * we can simply return */
779 #ifdef CONFIG_PGSTE
780         return ptep_test_and_clear_young(vma, address, ptep);
781 #endif
782         return 0;
783 }
784
785 static inline void __ptep_ipte(unsigned long address, pte_t *ptep)
786 {
787         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
788 #ifndef __s390x__
789                 /* pto must point to the start of the segment table */
790                 pte_t *pto = (pte_t *) (((unsigned long) ptep) & 0x7ffffc00);
791 #else
792                 /* ipte in zarch mode can do the math */
793                 pte_t *pto = ptep;
794 #endif
795                 asm volatile(
796                         "       ipte    %2,%3"
797                         : "=m" (*ptep) : "m" (*ptep),
798                           "a" (pto), "a" (address));
799         }
800 }
801
802 static inline void ptep_invalidate(struct mm_struct *mm,
803                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
804 {
805         if (mm->context.pgstes) {
806                 rcp_lock(ptep);
807                 __ptep_ipte(address, ptep);
808                 ptep_rcp_copy(ptep);
809                 pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
810                 rcp_unlock(ptep);
811                 return;
812         }
813         __ptep_ipte(address, ptep);
814         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
815         if (mm->context.noexec) {
816                 __ptep_ipte(address, ptep + PTRS_PER_PTE);
817                 pte_val(*(ptep + PTRS_PER_PTE)) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
818         }
819 }
820
821 /*
822  * This is hard to understand. ptep_get_and_clear and ptep_clear_flush
823  * both clear the TLB for the unmapped pte. The reason is that
824  * ptep_get_and_clear is used in common code (e.g. change_pte_range)
825  * to modify an active pte. The sequence is
826  *   1) ptep_get_and_clear
827  *   2) set_pte_at
828  *   3) flush_tlb_range
829  * On s390 the tlb needs to get flushed with the modification of the pte
830  * if the pte is active. The only way how this can be implemented is to
831  * have ptep_get_and_clear do the tlb flush. In exchange flush_tlb_range
832  * is a nop.
833  */
834 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
835 #define ptep_get_and_clear(__mm, __address, __ptep)                     \
836 ({                                                                      \
837         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
838         if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||                       \
839             (__mm) != current->active_mm)                               \
840                 ptep_invalidate(__mm, __address, __ptep);               \
841         else                                                            \
842                 pte_clear((__mm), (__address), (__ptep));               \
843         __pte;                                                          \
844 })
845
846 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_FLUSH
847 static inline pte_t ptep_clear_flush(struct vm_area_struct *vma,
848                                      unsigned long address, pte_t *ptep)
849 {
850         pte_t pte = *ptep;
851         ptep_invalidate(vma->vm_mm, address, ptep);
852         return pte;
853 }
854
855 /*
856  * The batched pte unmap code uses ptep_get_and_clear_full to clear the
857  * ptes. Here an optimization is possible. tlb_gather_mmu flushes all
858  * tlbs of an mm if it can guarantee that the ptes of the mm_struct
859  * cannot be accessed while the batched unmap is running. In this case
860  * full==1 and a simple pte_clear is enough. See tlb.h.
861  */
862 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR_FULL
863 static inline pte_t ptep_get_and_clear_full(struct mm_struct *mm,
864                                             unsigned long addr,
865                                             pte_t *ptep, int full)
866 {
867         pte_t pte = *ptep;
868
869         if (full)
870                 pte_clear(mm, addr, ptep);
871         else
872                 ptep_invalidate(mm, addr, ptep);
873         return pte;
874 }
875
876 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
877 #define ptep_set_wrprotect(__mm, __addr, __ptep)                        \
878 ({                                                                      \
879         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
880         if (pte_write(__pte)) {                                         \
881                 if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||               \
882                     (__mm) != current->active_mm)                       \
883                         ptep_invalidate(__mm, __addr, __ptep);          \
884                 set_pte_at(__mm, __addr, __ptep, pte_wrprotect(__pte)); \
885         }                                                               \
886 })
887
888 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
889 #define ptep_set_access_flags(__vma, __addr, __ptep, __entry, __dirty)  \
890 ({                                                                      \
891         int __changed = !pte_same(*(__ptep), __entry);                  \
892         if (__changed) {                                                \
893                 ptep_invalidate((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep);        \
894                 set_pte_at((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep, __entry);    \
895         }                                                               \
896         __changed;                                                      \
897 })
898
899 /*
900  * Test and clear dirty bit in storage key.
901  * We can't clear the changed bit atomically. This is a potential
902  * race against modification of the referenced bit. This function
903  * should therefore only be called if it is not mapped in any
904  * address space.
905  */
906 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_DIRTY
907 static inline int page_test_dirty(struct page *page)
908 {
909         return (page_get_storage_key(page_to_phys(page)) & _PAGE_CHANGED) != 0;
910 }
911
912 #define __HAVE_ARCH_PAGE_CLEAR_DIRTY
913 static inline void page_clear_dirty(struct page *page)
914 {
915         page_set_storage_key(page_to_phys(page), PAGE_DEFAULT_KEY);
916 }
917
918 /*
919  * Test and clear referenced bit in storage key.
920  */
921 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
922 static inline int page_test_and_clear_young(struct page *page)
923 {
924         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
925         int ccode;
926
927         asm volatile(
928                 "       rrbe    0,%1\n"
929                 "       ipm     %0\n"
930                 "       srl     %0,28\n"
931                 : "=d" (ccode) : "a" (physpage) : "cc" );
932         return ccode & 2;
933 }
934
935 /*
936  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
937  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
938  */
939 static inline pte_t mk_pte_phys(unsigned long physpage, pgprot_t pgprot)
940 {
941         pte_t __pte;
942         pte_val(__pte) = physpage + pgprot_val(pgprot);
943         return __pte;
944 }
945
946 static inline pte_t mk_pte(struct page *page, pgprot_t pgprot)
947 {
948         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
949
950         return mk_pte_phys(physpage, pgprot);
951 }
952
953 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
954 #define pud_index(address) (((address) >> PUD_SHIFT) & (PTRS_PER_PUD-1))
955 #define pmd_index(address) (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
956 #define pte_index(address) (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE-1))
957
958 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd + pgd_index(address))
959 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
960
961 #ifndef __s390x__
962
963 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
964 #define pud_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
965 #define pgd_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
966
967 #define pud_offset(pgd, address) ((pud_t *) pgd)
968 #define pmd_offset(pud, address) ((pmd_t *) pud + pmd_index(address))
969
970 #else /* __s390x__ */
971
972 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
973 #define pud_deref(pud) (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
974 #define pgd_deref(pgd) (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
975
976 static inline pud_t *pud_offset(pgd_t *pgd, unsigned long address)
977 {
978         pud_t *pud = (pud_t *) pgd;
979         if ((pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
980                 pud = (pud_t *) pgd_deref(*pgd);
981         return pud  + pud_index(address);
982 }
983
984 static inline pmd_t *pmd_offset(pud_t *pud, unsigned long address)
985 {
986         pmd_t *pmd = (pmd_t *) pud;
987         if ((pud_val(*pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
988                 pmd = (pmd_t *) pud_deref(*pud);
989         return pmd + pmd_index(address);
990 }
991
992 #endif /* __s390x__ */
993
994 #define pfn_pte(pfn,pgprot) mk_pte_phys(__pa((pfn) << PAGE_SHIFT),(pgprot))
995 #define pte_pfn(x) (pte_val(x) >> PAGE_SHIFT)
996 #define pte_page(x) pfn_to_page(pte_pfn(x))
997
998 #define pmd_page(pmd) pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT)
999
1000 /* Find an entry in the lowest level page table.. */
1001 #define pte_offset(pmd, addr) ((pte_t *) pmd_deref(*(pmd)) + pte_index(addr))
1002 #define pte_offset_kernel(pmd, address) pte_offset(pmd,address)
1003 #define pte_offset_map(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
1004 #define pte_offset_map_nested(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
1005 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
1006 #define pte_unmap_nested(pte) do { } while (0)
1007
1008 /*
1009  * 31 bit swap entry format:
1010  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
1011  * Bits 0, 20 and bit 23 have to be zero, otherwise an specification
1012  * exception will occur instead of a page translation exception. The
1013  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
1014  * information in the lowcore.
1015  * Bit 21 and bit 22 are the page invalid bit and the page protection
1016  * bit. We set both to indicate a swapped page.
1017  * Bit 30 and 31 are used to distinguish the different page types. For
1018  * a swapped page these bits need to be zero.
1019  * This leaves the bits 1-19 and bits 24-29 to store type and offset.
1020  * We use the 5 bits from 25-29 for the type and the 20 bits from 1-19
1021  * plus 24 for the offset.
1022  * 0|     offset        |0110|o|type |00|
1023  * 0 0000000001111111111 2222 2 22222 33
1024  * 0 1234567890123456789 0123 4 56789 01
1025  *
1026  * 64 bit swap entry format:
1027  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
1028  * Bits 52 and bit 55 have to be zero, otherwise an specification
1029  * exception will occur instead of a page translation exception. The
1030  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
1031  * information in the lowcore.
1032  * Bit 53 and bit 54 are the page invalid bit and the page protection
1033  * bit. We set both to indicate a swapped page.
1034  * Bit 62 and 63 are used to distinguish the different page types. For
1035  * a swapped page these bits need to be zero.
1036  * This leaves the bits 0-51 and bits 56-61 to store type and offset.
1037  * We use the 5 bits from 57-61 for the type and the 53 bits from 0-51
1038  * plus 56 for the offset.
1039  * |                      offset                        |0110|o|type |00|
1040  *  0000000000111111111122222222223333333333444444444455 5555 5 55566 66
1041  *  0123456789012345678901234567890123456789012345678901 2345 6 78901 23
1042  */
1043 #ifndef __s390x__
1044 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 12)
1045 #else
1046 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 11)
1047 #endif
1048 static inline pte_t mk_swap_pte(unsigned long type, unsigned long offset)
1049 {
1050         pte_t pte;
1051         offset &= __SWP_OFFSET_MASK;
1052         pte_val(pte) = _PAGE_TYPE_SWAP | ((type & 0x1f) << 2) |
1053                 ((offset & 1UL) << 7) | ((offset & ~1UL) << 11);
1054         return pte;
1055 }
1056
1057 #define __swp_type(entry)       (((entry).val >> 2) & 0x1f)
1058 #define __swp_offset(entry)     (((entry).val >> 11) | (((entry).val >> 7) & 1))
1059 #define __swp_entry(type,offset) ((swp_entry_t) { pte_val(mk_swap_pte((type),(offset))) })
1060
1061 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
1062 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val })
1063
1064 #ifndef __s390x__
1065 # define PTE_FILE_MAX_BITS      26
1066 #else /* __s390x__ */
1067 # define PTE_FILE_MAX_BITS      59
1068 #endif /* __s390x__ */
1069
1070 #define pte_to_pgoff(__pte) \
1071         ((((__pte).pte >> 12) << 7) + (((__pte).pte >> 1) & 0x7f))
1072
1073 #define pgoff_to_pte(__off) \
1074         ((pte_t) { ((((__off) & 0x7f) << 1) + (((__off) >> 7) << 12)) \
1075                    | _PAGE_TYPE_FILE })
1076
1077 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1078
1079 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
1080
1081 extern int vmem_add_mapping(unsigned long start, unsigned long size);
1082 extern int vmem_remove_mapping(unsigned long start, unsigned long size);
1083 extern int s390_enable_sie(void);
1084
1085 /*
1086  * No page table caches to initialise
1087  */
1088 #define pgtable_cache_init()    do { } while (0)
1089
1090 #include <asm-generic/pgtable.h>
1091
1092 #endif /* _S390_PAGE_H */