git.oblomov.eu Git - linux-2.6/blob - arch/ppc64/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 /* Modelled after find_linux_pte() */
  31 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  32 {
  33         pgd_t *pg;
  34         pud_t *pu;
  35         pmd_t *pm;
  36         pte_t *pt;
  37
  38         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
  39
  40         addr &= HPAGE_MASK;
  41
  42         pg = pgd_offset(mm, addr);
  43         if (!pgd_none(*pg)) {
  44                 pu = pud_offset(pg, addr);
  45                 if (!pud_none(*pu)) {
  46                         pm = pmd_offset(pu, addr);
  47                         pt = (pte_t *)pm;
  48                         BUG_ON(!pmd_none(*pm)
  49                                && !(pte_present(*pt) && pte_huge(*pt)));
  50                         return pt;
  51                 }
  52         }
  53
  54         return NULL;
  55 }
  56
  57 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  58 {
  59         pgd_t *pg;
  60         pud_t *pu;
  61         pmd_t *pm;
  62         pte_t *pt;
  63
  64         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
  65
  66         addr &= HPAGE_MASK;
  67
  68         pg = pgd_offset(mm, addr);
  69         pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
  70
  71         if (pu) {
  72                 pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
  73                 if (pm) {
  74                         pt = (pte_t *)pm;
  75                         BUG_ON(!pmd_none(*pm)
  76                                && !(pte_present(*pt) && pte_huge(*pt)));
  77                         return pt;
  78                 }
  79         }
  80
  81         return NULL;
  82 }
  83
  84 #define HUGEPTE_BATCH_SIZE      (HPAGE_SIZE / PMD_SIZE)
  85
  86 void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
  87                      pte_t *ptep, pte_t pte)
  88 {
  89         int i;
  90
  91         if (pte_present(*ptep)) {
  92                 pte_clear(mm, addr, ptep);
  93                 flush_tlb_pending();
  94         }
  95
  96         for (i = 0; i < HUGEPTE_BATCH_SIZE; i++) {
  97                 *ptep = __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS);
  98                 ptep++;
  99         }
 100 }
 101
 102 pte_t huge_ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 103                               pte_t *ptep)
 104 {
 105         unsigned long old = pte_update(ptep, ~0UL);
 106         int i;
 107
 108         if (old & _PAGE_HASHPTE)
 109                 hpte_update(mm, addr, old, 0);
 110
 111         for (i = 1; i < HUGEPTE_BATCH_SIZE; i++)
 112                 ptep[i] = __pte(0);
 113
 114         return __pte(old);
 115 }
 116
 117 /*
 118  * This function checks for proper alignment of input addr and len parameters.
 119  */
 120 int is_aligned_hugepage_range(unsigned long addr, unsigned long len)
 121 {
 122         if (len & ~HPAGE_MASK)
 123                 return -EINVAL;
 124         if (addr & ~HPAGE_MASK)
 125                 return -EINVAL;
 126         if (! (within_hugepage_low_range(addr, len)
 127                || within_hugepage_high_range(addr, len)) )
 128                 return -EINVAL;
 129         return 0;
 130 }
 131
 132 static void flush_segments(void *parm)
 133 {
 134         u16 segs = (unsigned long) parm;
 135         unsigned long i;
 136
 137         asm volatile("isync" : : : "memory");
 138
 139         for (i = 0; i < 16; i++) {
 140                 if (! (segs & (1U << i)))
 141                         continue;
 142                 asm volatile("slbie %0" : : "r" (i << SID_SHIFT));
 143         }
 144
 145         asm volatile("isync" : : : "memory");
 146 }
 147
 148 static int prepare_low_seg_for_htlb(struct mm_struct *mm, unsigned long seg)
 149 {
 150         unsigned long start = seg << SID_SHIFT;
 151         unsigned long end = (seg+1) << SID_SHIFT;
 152         struct vm_area_struct *vma;
 153
 154         BUG_ON(seg >= 16);
 155
 156         /* Check no VMAs are in the region */
 157         vma = find_vma(mm, start);
 158         if (vma && (vma->vm_start < end))
 159                 return -EBUSY;
 160
 161         return 0;
 162 }
 163
 164 static int open_low_hpage_segs(struct mm_struct *mm, u16 newsegs)
 165 {
 166         unsigned long i;
 167
 168         newsegs &= ~(mm->context.htlb_segs);
 169         if (! newsegs)
 170                 return 0; /* The segments we want are already open */
 171
 172         for (i = 0; i < 16; i++)
 173                 if ((1 << i) & newsegs)
 174                         if (prepare_low_seg_for_htlb(mm, i) != 0)
 175                                 return -EBUSY;
 176
 177         mm->context.htlb_segs |= newsegs;
 178
 179         /* update the paca copy of the context struct */
 180         get_paca()->context = mm->context;
 181
 182         /* the context change must make it to memory before the flush,
 183          * so that further SLB misses do the right thing. */
 184         mb();
 185         on_each_cpu(flush_segments, (void *)(unsigned long)newsegs, 0, 1);
 186
 187         return 0;
 188 }
 189
 190 int prepare_hugepage_range(unsigned long addr, unsigned long len)
 191 {
 192         if (within_hugepage_high_range(addr, len))
 193                 return 0;
 194         else if ((addr < 0x100000000UL) && ((addr+len) < 0x100000000UL)) {
 195                 int err;
 196                 /* Yes, we need both tests, in case addr+len overflows
 197                  * 64-bit arithmetic */
 198                 err = open_low_hpage_segs(current->mm,
 199                                           LOW_ESID_MASK(addr, len));
 200                 if (err)
 201                         printk(KERN_DEBUG "prepare_hugepage_range(%lx, %lx)"
 202                                " failed (segs: 0x%04hx)\n", addr, len,
 203                                LOW_ESID_MASK(addr, len));
 204                 return err;
 205         }
 206
 207         return -EINVAL;
 208 }
 209
 210 struct page *
 211 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
 212 {
 213         pte_t *ptep;
 214         struct page *page;
 215
 216         if (! in_hugepage_area(mm->context, address))
 217                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 218
 219         ptep = huge_pte_offset(mm, address);
 220         page = pte_page(*ptep);
 221         if (page)
 222                 page += (address % HPAGE_SIZE) / PAGE_SIZE;
 223
 224         return page;
 225 }
 226
 227 int pmd_huge(pmd_t pmd)
 228 {
 229         return 0;
 230 }
 231
 232 struct page *
 233 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 234                 pmd_t *pmd, int write)
 235 {
 236         BUG();
 237         return NULL;
 238 }
 239
 240 /* Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
 241  * normal user address space, we have to take special measures to make
 242  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions. */
 243 unsigned long arch_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr,
 244                                      unsigned long len, unsigned long pgoff,
 245                                      unsigned long flags)
 246 {
 247         struct mm_struct *mm = current->mm;
 248         struct vm_area_struct *vma;
 249         unsigned long start_addr;
 250
 251         if (len > TASK_SIZE)
 252                 return -ENOMEM;
 253
 254         if (addr) {
 255                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 256                 vma = find_vma(mm, addr);
 257                 if (((TASK_SIZE - len) >= addr)
 258                     && (!vma || (addr+len) <= vma->vm_start)
 259                     && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
 260                         return addr;
 261         }
 262         if (len > mm->cached_hole_size) {
 263                 start_addr = addr = mm->free_area_cache;
 264         } else {
 265                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
 266                 mm->cached_hole_size = 0;
 267         }
 268
 269 full_search:
 270         vma = find_vma(mm, addr);
 271         while (TASK_SIZE - len >= addr) {
 272                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end));
 273
 274                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
 275                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
 276                         vma = find_vma(mm, addr);
 277                         continue;
 278                 }
 279                 if (touches_hugepage_high_range(addr, len)) {
 280                         addr = TASK_HPAGE_END;
 281                         vma = find_vma(mm, addr);
 282                         continue;
 283                 }
 284                 if (!vma || addr + len <= vma->vm_start) {
 285                         /*
 286                          * Remember the place where we stopped the search:
 287                          */
 288                         mm->free_area_cache = addr + len;
 289                         return addr;
 290                 }
 291                 if (addr + mm->cached_hole_size < vma->vm_start)
 292                         mm->cached_hole_size = vma->vm_start - addr;
 293                 addr = vma->vm_end;
 294                 vma = vma->vm_next;
 295         }
 296
 297         /* Make sure we didn't miss any holes */
 298         if (start_addr != TASK_UNMAPPED_BASE) {
 299                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
 300                 mm->cached_hole_size = 0;
 301                 goto full_search;
 302         }
 303         return -ENOMEM;
 304 }
 305
 306 /*
 307  * This mmap-allocator allocates new areas top-down from below the
 308  * stack's low limit (the base):
 309  *
 310  * Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
 311  * normal user address space, we have to take special measures to make
 312  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions.
 313  */
 314 unsigned long
 315 arch_get_unmapped_area_topdown(struct file *filp, const unsigned long addr0,
 316                           const unsigned long len, const unsigned long pgoff,
 317                           const unsigned long flags)
 318 {
 319         struct vm_area_struct *vma, *prev_vma;
 320         struct mm_struct *mm = current->mm;
 321         unsigned long base = mm->mmap_base, addr = addr0;
 322         unsigned long largest_hole = mm->cached_hole_size;
 323         int first_time = 1;
 324
 325         /* requested length too big for entire address space */
 326         if (len > TASK_SIZE)
 327                 return -ENOMEM;
 328
 329         /* dont allow allocations above current base */
 330         if (mm->free_area_cache > base)
 331                 mm->free_area_cache = base;
 332
 333         /* requesting a specific address */
 334         if (addr) {
 335                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 336                 vma = find_vma(mm, addr);
 337                 if (TASK_SIZE - len >= addr &&
 338                                 (!vma || addr + len <= vma->vm_start)
 339                                 && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
 340                         return addr;
 341         }
 342
 343         if (len <= largest_hole) {
 344                 largest_hole = 0;
 345                 mm->free_area_cache = base;
 346         }
 347 try_again:
 348         /* make sure it can fit in the remaining address space */
 349         if (mm->free_area_cache < len)
 350                 goto fail;
 351
 352         /* either no address requested or cant fit in requested address hole */
 353         addr = (mm->free_area_cache - len) & PAGE_MASK;
 354         do {
 355 hugepage_recheck:
 356                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
 357                         addr = (addr & ((~0) << SID_SHIFT)) - len;
 358                         goto hugepage_recheck;
 359                 } else if (touches_hugepage_high_range(addr, len)) {
 360                         addr = TASK_HPAGE_BASE - len;
 361                 }
 362
 363                 /*
 364                  * Lookup failure means no vma is above this address,
 365                  * i.e. return with success:
 366                  */
 367                 if (!(vma = find_vma_prev(mm, addr, &prev_vma)))
 368                         return addr;
 369
 370                 /*
 371                  * new region fits between prev_vma->vm_end and
 372                  * vma->vm_start, use it:
 373                  */
 374                 if (addr+len <= vma->vm_start &&
 375                           (!prev_vma || (addr >= prev_vma->vm_end))) {
 376                         /* remember the address as a hint for next time */
 377                         mm->cached_hole_size = largest_hole;
 378                         return (mm->free_area_cache = addr);
 379                 } else {
 380                         /* pull free_area_cache down to the first hole */
 381                         if (mm->free_area_cache == vma->vm_end) {
 382                                 mm->free_area_cache = vma->vm_start;
 383                                 mm->cached_hole_size = largest_hole;
 384                         }
 385                 }
 386
 387                 /* remember the largest hole we saw so far */
 388                 if (addr + largest_hole < vma->vm_start)
 389                         largest_hole = vma->vm_start - addr;
 390
 391                 /* try just below the current vma->vm_start */
 392                 addr = vma->vm_start-len;
 393         } while (len <= vma->vm_start);
 394
 395 fail:
 396         /*
 397          * if hint left us with no space for the requested
 398          * mapping then try again:
 399          */
 400         if (first_time) {
 401                 mm->free_area_cache = base;
 402                 largest_hole = 0;
 403                 first_time = 0;
 404                 goto try_again;
 405         }
 406         /*
 407          * A failed mmap() very likely causes application failure,
 408          * so fall back to the bottom-up function here. This scenario
 409          * can happen with large stack limits and large mmap()
 410          * allocations.
 411          */
 412         mm->free_area_cache = TASK_UNMAPPED_BASE;
 413         mm->cached_hole_size = ~0UL;
 414         addr = arch_get_unmapped_area(filp, addr0, len, pgoff, flags);
 415         /*
 416          * Restore the topdown base:
 417          */
 418         mm->free_area_cache = base;
 419         mm->cached_hole_size = ~0UL;
 420
 421         return addr;
 422 }
 423
 424 static unsigned long htlb_get_low_area(unsigned long len, u16 segmask)
 425 {
 426         unsigned long addr = 0;
 427         struct vm_area_struct *vma;
 428
 429         vma = find_vma(current->mm, addr);
 430         while (addr + len <= 0x100000000UL) {
 431                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
 432
 433                 if (! __within_hugepage_low_range(addr, len, segmask)) {
 434                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
 435                         vma = find_vma(current->mm, addr);
 436                         continue;
 437                 }
 438
 439                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
 440                         return addr;
 441                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
 442                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
 443                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
 444                  * some VMAs */
 445                 vma = find_vma(current->mm, addr);
 446         }
 447
 448         return -ENOMEM;
 449 }
 450
 451 static unsigned long htlb_get_high_area(unsigned long len)
 452 {
 453         unsigned long addr = TASK_HPAGE_BASE;
 454         struct vm_area_struct *vma;
 455
 456         vma = find_vma(current->mm, addr);
 457         for (vma = find_vma(current->mm, addr);
 458              addr + len <= TASK_HPAGE_END;
 459              vma = vma->vm_next) {
 460                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
 461                 BUG_ON(! within_hugepage_high_range(addr, len));
 462
 463                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
 464                         return addr;
 465                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
 466                 /* Because we're in a hugepage region, this alignment
 467                  * should not skip us over any VMAs */
 468         }
 469
 470         return -ENOMEM;
 471 }
 472
 473 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
 474                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
 475                                         unsigned long flags)
 476 {
 477         if (len & ~HPAGE_MASK)
 478                 return -EINVAL;
 479
 480         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
 481                 return -EINVAL;
 482
 483         if (test_thread_flag(TIF_32BIT)) {
 484                 int lastshift = 0;
 485                 u16 segmask, cursegs = current->mm->context.htlb_segs;
 486
 487                 /* First see if we can do the mapping in the existing
 488                  * low hpage segments */
 489                 addr = htlb_get_low_area(len, cursegs);
 490                 if (addr != -ENOMEM)
 491                         return addr;
 492
 493                 for (segmask = LOW_ESID_MASK(0x100000000UL-len, len);
 494                      ! lastshift; segmask >>=1) {
 495                         if (segmask & 1)
 496                                 lastshift = 1;
 497
 498                         addr = htlb_get_low_area(len, cursegs | segmask);
 499                         if ((addr != -ENOMEM)
 500                             && open_low_hpage_segs(current->mm, segmask) == 0)
 501                                 return addr;
 502                 }
 503                 printk(KERN_DEBUG "hugetlb_get_unmapped_area() unable to open"
 504                        " enough segments\n");
 505                 return -ENOMEM;
 506         } else {
 507                 return htlb_get_high_area(len);
 508         }
 509 }
 510
 511 int hash_huge_page(struct mm_struct *mm, unsigned long access,
 512                    unsigned long ea, unsigned long vsid, int local)
 513 {
 514         pte_t *ptep;
 515         unsigned long va, vpn;
 516         pte_t old_pte, new_pte;
 517         unsigned long rflags, prpn;
 518         long slot;
 519         int err = 1;
 520
 521         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 522
 523         ptep = huge_pte_offset(mm, ea);
 524
 525         /* Search the Linux page table for a match with va */
 526         va = (vsid << 28) | (ea & 0x0fffffff);
 527         vpn = va >> HPAGE_SHIFT;
 528
 529         /*
 530          * If no pte found or not present, send the problem up to
 531          * do_page_fault
 532          */
 533         if (unlikely(!ptep || pte_none(*ptep)))
 534                 goto out;
 535
 536 /*      BUG_ON(pte_bad(*ptep)); */
 537
 538         /*
 539          * Check the user's access rights to the page.  If access should be
 540          * prevented then send the problem up to do_page_fault.
 541          */
 542         if (unlikely(access & ~pte_val(*ptep)))
 543                 goto out;
 544         /*
 545          * At this point, we have a pte (old_pte) which can be used to build
 546          * or update an HPTE. There are 2 cases:
 547          *
 548          * 1. There is a valid (present) pte with no associated HPTE (this is
 549          *      the most common case)
 550          * 2. There is a valid (present) pte with an associated HPTE. The
 551          *      current values of the pp bits in the HPTE prevent access
 552          *      because we are doing software DIRTY bit management and the
 553          *      page is currently not DIRTY.
 554          */
 555
 556
 557         old_pte = *ptep;
 558         new_pte = old_pte;
 559
 560         rflags = 0x2 | (! (pte_val(new_pte) & _PAGE_RW));
 561         /* _PAGE_EXEC -> HW_NO_EXEC since it's inverted */
 562         rflags |= ((pte_val(new_pte) & _PAGE_EXEC) ? 0 : HW_NO_EXEC);
 563
 564         /* Check if pte already has an hpte (case 2) */
 565         if (unlikely(pte_val(old_pte) & _PAGE_HASHPTE)) {
 566                 /* There MIGHT be an HPTE for this pte */
 567                 unsigned long hash, slot;
 568
 569                 hash = hpt_hash(vpn, 1);
 570                 if (pte_val(old_pte) & _PAGE_SECONDARY)
 571                         hash = ~hash;
 572                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 573                 slot += (pte_val(old_pte) & _PAGE_GROUP_IX) >> 12;
 574
 575                 if (ppc_md.hpte_updatepp(slot, rflags, va, 1, local) == -1)
 576                         pte_val(old_pte) &= ~_PAGE_HPTEFLAGS;
 577         }
 578
 579         if (likely(!(pte_val(old_pte) & _PAGE_HASHPTE))) {
 580                 unsigned long hash = hpt_hash(vpn, 1);
 581                 unsigned long hpte_group;
 582
 583                 prpn = pte_pfn(old_pte);
 584
 585 repeat:
 586                 hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
 587                               HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
 588
 589                 /* Update the linux pte with the HPTE slot */
 590                 pte_val(new_pte) &= ~_PAGE_HPTEFLAGS;
 591                 pte_val(new_pte) |= _PAGE_HASHPTE;
 592
 593                 /* Add in WIMG bits */
 594                 /* XXX We should store these in the pte */
 595                 rflags |= _PAGE_COHERENT;
 596
 597                 slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, prpn,
 598                                           HPTE_V_LARGE, rflags);
 599
 600                 /* Primary is full, try the secondary */
 601                 if (unlikely(slot == -1)) {
 602                         pte_val(new_pte) |= _PAGE_SECONDARY;
 603                         hpte_group = ((~hash & htab_hash_mask) *
 604                                       HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
 605                         slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, prpn,
 606                                                   HPTE_V_LARGE, rflags);
 607                         if (slot == -1) {
 608                                 if (mftb() & 0x1)
 609                                         hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
 610
 611                                 ppc_md.hpte_remove(hpte_group);
 612                                 goto repeat;
 613                         }
 614                 }
 615
 616                 if (unlikely(slot == -2))
 617                         panic("hash_huge_page: pte_insert failed\n");
 618
 619                 pte_val(new_pte) |= (slot<<12) & _PAGE_GROUP_IX;
 620
 621                 /*
 622                  * No need to use ldarx/stdcx here because all who
 623                  * might be updating the pte will hold the
 624                  * page_table_lock
 625                  */
 626                 *ptep = new_pte;
 627         }
 628
 629         err = 0;
 630
 631  out:
 632         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 633
 634         return err;
 635 }