Merge branch 'sh/for-2.6.27' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/lethal...
[linux-2.6] / arch / powerpc / mm / hash_utils_64.c
1 /*
2  * PowerPC64 port by Mike Corrigan and Dave Engebretsen
3  *   {mikejc|engebret}@us.ibm.com
4  *
5  *    Copyright (c) 2000 Mike Corrigan <mikejc@us.ibm.com>
6  *
7  * SMP scalability work:
8  *    Copyright (C) 2001 Anton Blanchard <anton@au.ibm.com>, IBM
9  * 
10  *    Module name: htab.c
11  *
12  *    Description:
13  *      PowerPC Hashed Page Table functions
14  *
15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
17  * as published by the Free Software Foundation; either version
18  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
19  */
20
21 #undef DEBUG
22 #undef DEBUG_LOW
23
24 #include <linux/spinlock.h>
25 #include <linux/errno.h>
26 #include <linux/sched.h>
27 #include <linux/proc_fs.h>
28 #include <linux/stat.h>
29 #include <linux/sysctl.h>
30 #include <linux/ctype.h>
31 #include <linux/cache.h>
32 #include <linux/init.h>
33 #include <linux/signal.h>
34 #include <linux/lmb.h>
35
36 #include <asm/processor.h>
37 #include <asm/pgtable.h>
38 #include <asm/mmu.h>
39 #include <asm/mmu_context.h>
40 #include <asm/page.h>
41 #include <asm/types.h>
42 #include <asm/system.h>
43 #include <asm/uaccess.h>
44 #include <asm/machdep.h>
45 #include <asm/prom.h>
46 #include <asm/abs_addr.h>
47 #include <asm/tlbflush.h>
48 #include <asm/io.h>
49 #include <asm/eeh.h>
50 #include <asm/tlb.h>
51 #include <asm/cacheflush.h>
52 #include <asm/cputable.h>
53 #include <asm/sections.h>
54 #include <asm/spu.h>
55 #include <asm/udbg.h>
56
57 #ifdef DEBUG
58 #define DBG(fmt...) udbg_printf(fmt)
59 #else
60 #define DBG(fmt...)
61 #endif
62
63 #ifdef DEBUG_LOW
64 #define DBG_LOW(fmt...) udbg_printf(fmt)
65 #else
66 #define DBG_LOW(fmt...)
67 #endif
68
69 #define KB (1024)
70 #define MB (1024*KB)
71 #define GB (1024L*MB)
72
73 /*
74  * Note:  pte   --> Linux PTE
75  *        HPTE  --> PowerPC Hashed Page Table Entry
76  *
77  * Execution context:
78  *   htab_initialize is called with the MMU off (of course), but
79  *   the kernel has been copied down to zero so it can directly
80  *   reference global data.  At this point it is very difficult
81  *   to print debug info.
82  *
83  */
84
85 #ifdef CONFIG_U3_DART
86 extern unsigned long dart_tablebase;
87 #endif /* CONFIG_U3_DART */
88
89 static unsigned long _SDR1;
90 struct mmu_psize_def mmu_psize_defs[MMU_PAGE_COUNT];
91
92 struct hash_pte *htab_address;
93 unsigned long htab_size_bytes;
94 unsigned long htab_hash_mask;
95 int mmu_linear_psize = MMU_PAGE_4K;
96 int mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_4K;
97 int mmu_vmalloc_psize = MMU_PAGE_4K;
98 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
99 int mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_4K;
100 #endif
101 int mmu_io_psize = MMU_PAGE_4K;
102 int mmu_kernel_ssize = MMU_SEGSIZE_256M;
103 int mmu_highuser_ssize = MMU_SEGSIZE_256M;
104 u16 mmu_slb_size = 64;
105 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
106 unsigned int HPAGE_SHIFT;
107 #endif
108 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
109 int mmu_ci_restrictions;
110 #endif
111 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
112 static u8 *linear_map_hash_slots;
113 static unsigned long linear_map_hash_count;
114 static DEFINE_SPINLOCK(linear_map_hash_lock);
115 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
116
117 /* There are definitions of page sizes arrays to be used when none
118  * is provided by the firmware.
119  */
120
121 /* Pre-POWER4 CPUs (4k pages only)
122  */
123 static struct mmu_psize_def mmu_psize_defaults_old[] = {
124         [MMU_PAGE_4K] = {
125                 .shift  = 12,
126                 .sllp   = 0,
127                 .penc   = 0,
128                 .avpnm  = 0,
129                 .tlbiel = 0,
130         },
131 };
132
133 /* POWER4, GPUL, POWER5
134  *
135  * Support for 16Mb large pages
136  */
137 static struct mmu_psize_def mmu_psize_defaults_gp[] = {
138         [MMU_PAGE_4K] = {
139                 .shift  = 12,
140                 .sllp   = 0,
141                 .penc   = 0,
142                 .avpnm  = 0,
143                 .tlbiel = 1,
144         },
145         [MMU_PAGE_16M] = {
146                 .shift  = 24,
147                 .sllp   = SLB_VSID_L,
148                 .penc   = 0,
149                 .avpnm  = 0x1UL,
150                 .tlbiel = 0,
151         },
152 };
153
154 static unsigned long htab_convert_pte_flags(unsigned long pteflags)
155 {
156         unsigned long rflags = pteflags & 0x1fa;
157
158         /* _PAGE_EXEC -> NOEXEC */
159         if ((pteflags & _PAGE_EXEC) == 0)
160                 rflags |= HPTE_R_N;
161
162         /* PP bits. PAGE_USER is already PP bit 0x2, so we only
163          * need to add in 0x1 if it's a read-only user page
164          */
165         if ((pteflags & _PAGE_USER) && !((pteflags & _PAGE_RW) &&
166                                          (pteflags & _PAGE_DIRTY)))
167                 rflags |= 1;
168
169         /* Always add C */
170         return rflags | HPTE_R_C;
171 }
172
173 int htab_bolt_mapping(unsigned long vstart, unsigned long vend,
174                       unsigned long pstart, unsigned long prot,
175                       int psize, int ssize)
176 {
177         unsigned long vaddr, paddr;
178         unsigned int step, shift;
179         int ret = 0;
180
181         shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
182         step = 1 << shift;
183
184         prot = htab_convert_pte_flags(prot);
185
186         DBG("htab_bolt_mapping(%lx..%lx -> %lx (%lx,%d,%d)\n",
187             vstart, vend, pstart, prot, psize, ssize);
188
189         for (vaddr = vstart, paddr = pstart; vaddr < vend;
190              vaddr += step, paddr += step) {
191                 unsigned long hash, hpteg;
192                 unsigned long vsid = get_kernel_vsid(vaddr, ssize);
193                 unsigned long va = hpt_va(vaddr, vsid, ssize);
194
195                 hash = hpt_hash(va, shift, ssize);
196                 hpteg = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP);
197
198                 BUG_ON(!ppc_md.hpte_insert);
199                 ret = ppc_md.hpte_insert(hpteg, va, paddr, prot,
200                                          HPTE_V_BOLTED, psize, ssize);
201
202                 if (ret < 0)
203                         break;
204 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
205                 if ((paddr >> PAGE_SHIFT) < linear_map_hash_count)
206                         linear_map_hash_slots[paddr >> PAGE_SHIFT] = ret | 0x80;
207 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
208         }
209         return ret < 0 ? ret : 0;
210 }
211
212 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
213 static int htab_remove_mapping(unsigned long vstart, unsigned long vend,
214                       int psize, int ssize)
215 {
216         unsigned long vaddr;
217         unsigned int step, shift;
218
219         shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
220         step = 1 << shift;
221
222         if (!ppc_md.hpte_removebolted) {
223                 printk(KERN_WARNING "Platform doesn't implement "
224                                 "hpte_removebolted\n");
225                 return -EINVAL;
226         }
227
228         for (vaddr = vstart; vaddr < vend; vaddr += step)
229                 ppc_md.hpte_removebolted(vaddr, psize, ssize);
230
231         return 0;
232 }
233 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
234
235 static int __init htab_dt_scan_seg_sizes(unsigned long node,
236                                          const char *uname, int depth,
237                                          void *data)
238 {
239         char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
240         u32 *prop;
241         unsigned long size = 0;
242
243         /* We are scanning "cpu" nodes only */
244         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
245                 return 0;
246
247         prop = (u32 *)of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,processor-segment-sizes",
248                                           &size);
249         if (prop == NULL)
250                 return 0;
251         for (; size >= 4; size -= 4, ++prop) {
252                 if (prop[0] == 40) {
253                         DBG("1T segment support detected\n");
254                         cur_cpu_spec->cpu_features |= CPU_FTR_1T_SEGMENT;
255                         return 1;
256                 }
257         }
258         cur_cpu_spec->cpu_features &= ~CPU_FTR_NO_SLBIE_B;
259         return 0;
260 }
261
262 static void __init htab_init_seg_sizes(void)
263 {
264         of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_seg_sizes, NULL);
265 }
266
267 static int __init htab_dt_scan_page_sizes(unsigned long node,
268                                           const char *uname, int depth,
269                                           void *data)
270 {
271         char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
272         u32 *prop;
273         unsigned long size = 0;
274
275         /* We are scanning "cpu" nodes only */
276         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
277                 return 0;
278
279         prop = (u32 *)of_get_flat_dt_prop(node,
280                                           "ibm,segment-page-sizes", &size);
281         if (prop != NULL) {
282                 DBG("Page sizes from device-tree:\n");
283                 size /= 4;
284                 cur_cpu_spec->cpu_features &= ~(CPU_FTR_16M_PAGE);
285                 while(size > 0) {
286                         unsigned int shift = prop[0];
287                         unsigned int slbenc = prop[1];
288                         unsigned int lpnum = prop[2];
289                         unsigned int lpenc = 0;
290                         struct mmu_psize_def *def;
291                         int idx = -1;
292
293                         size -= 3; prop += 3;
294                         while(size > 0 && lpnum) {
295                                 if (prop[0] == shift)
296                                         lpenc = prop[1];
297                                 prop += 2; size -= 2;
298                                 lpnum--;
299                         }
300                         switch(shift) {
301                         case 0xc:
302                                 idx = MMU_PAGE_4K;
303                                 break;
304                         case 0x10:
305                                 idx = MMU_PAGE_64K;
306                                 break;
307                         case 0x14:
308                                 idx = MMU_PAGE_1M;
309                                 break;
310                         case 0x18:
311                                 idx = MMU_PAGE_16M;
312                                 cur_cpu_spec->cpu_features |= CPU_FTR_16M_PAGE;
313                                 break;
314                         case 0x22:
315                                 idx = MMU_PAGE_16G;
316                                 break;
317                         }
318                         if (idx < 0)
319                                 continue;
320                         def = &mmu_psize_defs[idx];
321                         def->shift = shift;
322                         if (shift <= 23)
323                                 def->avpnm = 0;
324                         else
325                                 def->avpnm = (1 << (shift - 23)) - 1;
326                         def->sllp = slbenc;
327                         def->penc = lpenc;
328                         /* We don't know for sure what's up with tlbiel, so
329                          * for now we only set it for 4K and 64K pages
330                          */
331                         if (idx == MMU_PAGE_4K || idx == MMU_PAGE_64K)
332                                 def->tlbiel = 1;
333                         else
334                                 def->tlbiel = 0;
335
336                         DBG(" %d: shift=%02x, sllp=%04x, avpnm=%08x, "
337                             "tlbiel=%d, penc=%d\n",
338                             idx, shift, def->sllp, def->avpnm, def->tlbiel,
339                             def->penc);
340                 }
341                 return 1;
342         }
343         return 0;
344 }
345
346 /* Scan for 16G memory blocks that have been set aside for huge pages
347  * and reserve those blocks for 16G huge pages.
348  */
349 static int __init htab_dt_scan_hugepage_blocks(unsigned long node,
350                                         const char *uname, int depth,
351                                         void *data) {
352         char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
353         unsigned long *addr_prop;
354         u32 *page_count_prop;
355         unsigned int expected_pages;
356         long unsigned int phys_addr;
357         long unsigned int block_size;
358
359         /* We are scanning "memory" nodes only */
360         if (type == NULL || strcmp(type, "memory") != 0)
361                 return 0;
362
363         /* This property is the log base 2 of the number of virtual pages that
364          * will represent this memory block. */
365         page_count_prop = of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,expected#pages", NULL);
366         if (page_count_prop == NULL)
367                 return 0;
368         expected_pages = (1 << page_count_prop[0]);
369         addr_prop = of_get_flat_dt_prop(node, "reg", NULL);
370         if (addr_prop == NULL)
371                 return 0;
372         phys_addr = addr_prop[0];
373         block_size = addr_prop[1];
374         if (block_size != (16 * GB))
375                 return 0;
376         printk(KERN_INFO "Huge page(16GB) memory: "
377                         "addr = 0x%lX size = 0x%lX pages = %d\n",
378                         phys_addr, block_size, expected_pages);
379         lmb_reserve(phys_addr, block_size * expected_pages);
380         add_gpage(phys_addr, block_size, expected_pages);
381         return 0;
382 }
383
384 static void __init htab_init_page_sizes(void)
385 {
386         int rc;
387
388         /* Default to 4K pages only */
389         memcpy(mmu_psize_defs, mmu_psize_defaults_old,
390                sizeof(mmu_psize_defaults_old));
391
392         /*
393          * Try to find the available page sizes in the device-tree
394          */
395         rc = of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_page_sizes, NULL);
396         if (rc != 0)  /* Found */
397                 goto found;
398
399         /*
400          * Not in the device-tree, let's fallback on known size
401          * list for 16M capable GP & GR
402          */
403         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
404                 memcpy(mmu_psize_defs, mmu_psize_defaults_gp,
405                        sizeof(mmu_psize_defaults_gp));
406  found:
407 #ifndef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
408         /*
409          * Pick a size for the linear mapping. Currently, we only support
410          * 16M, 1M and 4K which is the default
411          */
412         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift)
413                 mmu_linear_psize = MMU_PAGE_16M;
414         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift)
415                 mmu_linear_psize = MMU_PAGE_1M;
416 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
417
418 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
419         /*
420          * Pick a size for the ordinary pages. Default is 4K, we support
421          * 64K for user mappings and vmalloc if supported by the processor.
422          * We only use 64k for ioremap if the processor
423          * (and firmware) support cache-inhibited large pages.
424          * If not, we use 4k and set mmu_ci_restrictions so that
425          * hash_page knows to switch processes that use cache-inhibited
426          * mappings to 4k pages.
427          */
428         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift) {
429                 mmu_virtual_psize = MMU_PAGE_64K;
430                 mmu_vmalloc_psize = MMU_PAGE_64K;
431                 if (mmu_linear_psize == MMU_PAGE_4K)
432                         mmu_linear_psize = MMU_PAGE_64K;
433                 if (cpu_has_feature(CPU_FTR_CI_LARGE_PAGE)) {
434                         /*
435                          * Don't use 64k pages for ioremap on pSeries, since
436                          * that would stop us accessing the HEA ethernet.
437                          */
438                         if (!machine_is(pseries))
439                                 mmu_io_psize = MMU_PAGE_64K;
440                 } else
441                         mmu_ci_restrictions = 1;
442         }
443 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
444
445 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
446         /* We try to use 16M pages for vmemmap if that is supported
447          * and we have at least 1G of RAM at boot
448          */
449         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift &&
450             lmb_phys_mem_size() >= 0x40000000)
451                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_16M;
452         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift)
453                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_64K;
454         else
455                 mmu_vmemmap_psize = MMU_PAGE_4K;
456 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
457
458         printk(KERN_DEBUG "Page orders: linear mapping = %d, "
459                "virtual = %d, io = %d"
460 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
461                ", vmemmap = %d"
462 #endif
463                "\n",
464                mmu_psize_defs[mmu_linear_psize].shift,
465                mmu_psize_defs[mmu_virtual_psize].shift,
466                mmu_psize_defs[mmu_io_psize].shift
467 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
468                ,mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift
469 #endif
470                );
471
472 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
473         /* Reserve 16G huge page memory sections for huge pages */
474         of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_hugepage_blocks, NULL);
475
476 /* Set default large page size. Currently, we pick 16M or 1M depending
477          * on what is available
478          */
479         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift)
480                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift;
481         /* With 4k/4level pagetables, we can't (for now) cope with a
482          * huge page size < PMD_SIZE */
483         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift)
484                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift;
485 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
486 }
487
488 static int __init htab_dt_scan_pftsize(unsigned long node,
489                                        const char *uname, int depth,
490                                        void *data)
491 {
492         char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
493         u32 *prop;
494
495         /* We are scanning "cpu" nodes only */
496         if (type == NULL || strcmp(type, "cpu") != 0)
497                 return 0;
498
499         prop = (u32 *)of_get_flat_dt_prop(node, "ibm,pft-size", NULL);
500         if (prop != NULL) {
501                 /* pft_size[0] is the NUMA CEC cookie */
502                 ppc64_pft_size = prop[1];
503                 return 1;
504         }
505         return 0;
506 }
507
508 static unsigned long __init htab_get_table_size(void)
509 {
510         unsigned long mem_size, rnd_mem_size, pteg_count;
511
512         /* If hash size isn't already provided by the platform, we try to
513          * retrieve it from the device-tree. If it's not there neither, we
514          * calculate it now based on the total RAM size
515          */
516         if (ppc64_pft_size == 0)
517                 of_scan_flat_dt(htab_dt_scan_pftsize, NULL);
518         if (ppc64_pft_size)
519                 return 1UL << ppc64_pft_size;
520
521         /* round mem_size up to next power of 2 */
522         mem_size = lmb_phys_mem_size();
523         rnd_mem_size = 1UL << __ilog2(mem_size);
524         if (rnd_mem_size < mem_size)
525                 rnd_mem_size <<= 1;
526
527         /* # pages / 2 */
528         pteg_count = max(rnd_mem_size >> (12 + 1), 1UL << 11);
529
530         return pteg_count << 7;
531 }
532
533 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
534 void create_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
535 {
536         BUG_ON(htab_bolt_mapping(start, end, __pa(start),
537                                  PAGE_KERNEL, mmu_linear_psize,
538                                  mmu_kernel_ssize));
539 }
540
541 int remove_section_mapping(unsigned long start, unsigned long end)
542 {
543         return htab_remove_mapping(start, end, mmu_linear_psize,
544                         mmu_kernel_ssize);
545 }
546 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
547
548 static inline void make_bl(unsigned int *insn_addr, void *func)
549 {
550         unsigned long funcp = *((unsigned long *)func);
551         int offset = funcp - (unsigned long)insn_addr;
552
553         *insn_addr = (unsigned int)(0x48000001 | (offset & 0x03fffffc));
554         flush_icache_range((unsigned long)insn_addr, 4+
555                            (unsigned long)insn_addr);
556 }
557
558 static void __init htab_finish_init(void)
559 {
560         extern unsigned int *htab_call_hpte_insert1;
561         extern unsigned int *htab_call_hpte_insert2;
562         extern unsigned int *htab_call_hpte_remove;
563         extern unsigned int *htab_call_hpte_updatepp;
564
565 #ifdef CONFIG_PPC_HAS_HASH_64K
566         extern unsigned int *ht64_call_hpte_insert1;
567         extern unsigned int *ht64_call_hpte_insert2;
568         extern unsigned int *ht64_call_hpte_remove;
569         extern unsigned int *ht64_call_hpte_updatepp;
570
571         make_bl(ht64_call_hpte_insert1, ppc_md.hpte_insert);
572         make_bl(ht64_call_hpte_insert2, ppc_md.hpte_insert);
573         make_bl(ht64_call_hpte_remove, ppc_md.hpte_remove);
574         make_bl(ht64_call_hpte_updatepp, ppc_md.hpte_updatepp);
575 #endif /* CONFIG_PPC_HAS_HASH_64K */
576
577         make_bl(htab_call_hpte_insert1, ppc_md.hpte_insert);
578         make_bl(htab_call_hpte_insert2, ppc_md.hpte_insert);
579         make_bl(htab_call_hpte_remove, ppc_md.hpte_remove);
580         make_bl(htab_call_hpte_updatepp, ppc_md.hpte_updatepp);
581 }
582
583 void __init htab_initialize(void)
584 {
585         unsigned long table;
586         unsigned long pteg_count;
587         unsigned long prot, tprot;
588         unsigned long base = 0, size = 0, limit;
589         int i;
590
591         DBG(" -> htab_initialize()\n");
592
593         /* Initialize segment sizes */
594         htab_init_seg_sizes();
595
596         /* Initialize page sizes */
597         htab_init_page_sizes();
598
599         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_1T_SEGMENT)) {
600                 mmu_kernel_ssize = MMU_SEGSIZE_1T;
601                 mmu_highuser_ssize = MMU_SEGSIZE_1T;
602                 printk(KERN_INFO "Using 1TB segments\n");
603         }
604
605         /*
606          * Calculate the required size of the htab.  We want the number of
607          * PTEGs to equal one half the number of real pages.
608          */ 
609         htab_size_bytes = htab_get_table_size();
610         pteg_count = htab_size_bytes >> 7;
611
612         htab_hash_mask = pteg_count - 1;
613
614         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
615                 /* Using a hypervisor which owns the htab */
616                 htab_address = NULL;
617                 _SDR1 = 0; 
618         } else {
619                 /* Find storage for the HPT.  Must be contiguous in
620                  * the absolute address space. On cell we want it to be
621                  * in the first 2 Gig so we can use it for IOMMU hacks.
622                  */
623                 if (machine_is(cell))
624                         limit = 0x80000000;
625                 else
626                         limit = 0;
627
628                 table = lmb_alloc_base(htab_size_bytes, htab_size_bytes, limit);
629
630                 DBG("Hash table allocated at %lx, size: %lx\n", table,
631                     htab_size_bytes);
632
633                 htab_address = abs_to_virt(table);
634
635                 /* htab absolute addr + encoded htabsize */
636                 _SDR1 = table + __ilog2(pteg_count) - 11;
637
638                 /* Initialize the HPT with no entries */
639                 memset((void *)table, 0, htab_size_bytes);
640
641                 /* Set SDR1 */
642                 mtspr(SPRN_SDR1, _SDR1);
643         }
644
645         prot = PAGE_KERNEL;
646
647 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
648         linear_map_hash_count = lmb_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
649         linear_map_hash_slots = __va(lmb_alloc_base(linear_map_hash_count,
650                                                     1, lmb.rmo_size));
651         memset(linear_map_hash_slots, 0, linear_map_hash_count);
652 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
653
654         /* On U3 based machines, we need to reserve the DART area and
655          * _NOT_ map it to avoid cache paradoxes as it's remapped non
656          * cacheable later on
657          */
658
659         /* create bolted the linear mapping in the hash table */
660         for (i=0; i < lmb.memory.cnt; i++) {
661                 base = (unsigned long)__va(lmb.memory.region[i].base);
662                 size = lmb.memory.region[i].size;
663                 tprot = prot | (in_kernel_text(base) ? _PAGE_EXEC : 0);
664
665                 DBG("creating mapping for region: %lx..%lx (prot: %x)\n",
666                     base, size, tprot);
667
668 #ifdef CONFIG_U3_DART
669                 /* Do not map the DART space. Fortunately, it will be aligned
670                  * in such a way that it will not cross two lmb regions and
671                  * will fit within a single 16Mb page.
672                  * The DART space is assumed to be a full 16Mb region even if
673                  * we only use 2Mb of that space. We will use more of it later
674                  * for AGP GART. We have to use a full 16Mb large page.
675                  */
676                 DBG("DART base: %lx\n", dart_tablebase);
677
678                 if (dart_tablebase != 0 && dart_tablebase >= base
679                     && dart_tablebase < (base + size)) {
680                         unsigned long dart_table_end = dart_tablebase + 16 * MB;
681                         if (base != dart_tablebase)
682                                 BUG_ON(htab_bolt_mapping(base, dart_tablebase,
683                                                         __pa(base), tprot,
684                                                         mmu_linear_psize,
685                                                         mmu_kernel_ssize));
686                         if ((base + size) > dart_table_end)
687                                 BUG_ON(htab_bolt_mapping(dart_tablebase+16*MB,
688                                                         base + size,
689                                                         __pa(dart_table_end),
690                                                          tprot,
691                                                          mmu_linear_psize,
692                                                          mmu_kernel_ssize));
693                         continue;
694                 }
695 #endif /* CONFIG_U3_DART */
696                 BUG_ON(htab_bolt_mapping(base, base + size, __pa(base),
697                                 tprot, mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize));
698        }
699
700         /*
701          * If we have a memory_limit and we've allocated TCEs then we need to
702          * explicitly map the TCE area at the top of RAM. We also cope with the
703          * case that the TCEs start below memory_limit.
704          * tce_alloc_start/end are 16MB aligned so the mapping should work
705          * for either 4K or 16MB pages.
706          */
707         if (tce_alloc_start) {
708                 tce_alloc_start = (unsigned long)__va(tce_alloc_start);
709                 tce_alloc_end = (unsigned long)__va(tce_alloc_end);
710
711                 if (base + size >= tce_alloc_start)
712                         tce_alloc_start = base + size + 1;
713
714                 BUG_ON(htab_bolt_mapping(tce_alloc_start, tce_alloc_end,
715                                          __pa(tce_alloc_start), prot,
716                                          mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize));
717         }
718
719         htab_finish_init();
720
721         DBG(" <- htab_initialize()\n");
722 }
723 #undef KB
724 #undef MB
725
726 void htab_initialize_secondary(void)
727 {
728         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR))
729                 mtspr(SPRN_SDR1, _SDR1);
730 }
731
732 /*
733  * Called by asm hashtable.S for doing lazy icache flush
734  */
735 unsigned int hash_page_do_lazy_icache(unsigned int pp, pte_t pte, int trap)
736 {
737         struct page *page;
738
739         if (!pfn_valid(pte_pfn(pte)))
740                 return pp;
741
742         page = pte_page(pte);
743
744         /* page is dirty */
745         if (!test_bit(PG_arch_1, &page->flags) && !PageReserved(page)) {
746                 if (trap == 0x400) {
747                         __flush_dcache_icache(page_address(page));
748                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
749                 } else
750                         pp |= HPTE_R_N;
751         }
752         return pp;
753 }
754
755 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
756 unsigned int get_paca_psize(unsigned long addr)
757 {
758         unsigned long index, slices;
759
760         if (addr < SLICE_LOW_TOP) {
761                 slices = get_paca()->context.low_slices_psize;
762                 index = GET_LOW_SLICE_INDEX(addr);
763         } else {
764                 slices = get_paca()->context.high_slices_psize;
765                 index = GET_HIGH_SLICE_INDEX(addr);
766         }
767         return (slices >> (index * 4)) & 0xF;
768 }
769
770 #else
771 unsigned int get_paca_psize(unsigned long addr)
772 {
773         return get_paca()->context.user_psize;
774 }
775 #endif
776
777 /*
778  * Demote a segment to using 4k pages.
779  * For now this makes the whole process use 4k pages.
780  */
781 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
782 void demote_segment_4k(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
783 {
784         if (get_slice_psize(mm, addr) == MMU_PAGE_4K)
785                 return;
786         slice_set_range_psize(mm, addr, 1, MMU_PAGE_4K);
787 #ifdef CONFIG_SPU_BASE
788         spu_flush_all_slbs(mm);
789 #endif
790         if (get_paca_psize(addr) != MMU_PAGE_4K) {
791                 get_paca()->context = mm->context;
792                 slb_flush_and_rebolt();
793         }
794 }
795 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
796
797 #ifdef CONFIG_PPC_SUBPAGE_PROT
798 /*
799  * This looks up a 2-bit protection code for a 4k subpage of a 64k page.
800  * Userspace sets the subpage permissions using the subpage_prot system call.
801  *
802  * Result is 0: full permissions, _PAGE_RW: read-only,
803  * _PAGE_USER or _PAGE_USER|_PAGE_RW: no access.
804  */
805 static int subpage_protection(pgd_t *pgdir, unsigned long ea)
806 {
807         struct subpage_prot_table *spt = pgd_subpage_prot(pgdir);
808         u32 spp = 0;
809         u32 **sbpm, *sbpp;
810
811         if (ea >= spt->maxaddr)
812                 return 0;
813         if (ea < 0x100000000) {
814                 /* addresses below 4GB use spt->low_prot */
815                 sbpm = spt->low_prot;
816         } else {
817                 sbpm = spt->protptrs[ea >> SBP_L3_SHIFT];
818                 if (!sbpm)
819                         return 0;
820         }
821         sbpp = sbpm[(ea >> SBP_L2_SHIFT) & (SBP_L2_COUNT - 1)];
822         if (!sbpp)
823                 return 0;
824         spp = sbpp[(ea >> PAGE_SHIFT) & (SBP_L1_COUNT - 1)];
825
826         /* extract 2-bit bitfield for this 4k subpage */
827         spp >>= 30 - 2 * ((ea >> 12) & 0xf);
828
829         /* turn 0,1,2,3 into combination of _PAGE_USER and _PAGE_RW */
830         spp = ((spp & 2) ? _PAGE_USER : 0) | ((spp & 1) ? _PAGE_RW : 0);
831         return spp;
832 }
833
834 #else /* CONFIG_PPC_SUBPAGE_PROT */
835 static inline int subpage_protection(pgd_t *pgdir, unsigned long ea)
836 {
837         return 0;
838 }
839 #endif
840
841 /* Result code is:
842  *  0 - handled
843  *  1 - normal page fault
844  * -1 - critical hash insertion error
845  * -2 - access not permitted by subpage protection mechanism
846  */
847 int hash_page(unsigned long ea, unsigned long access, unsigned long trap)
848 {
849         void *pgdir;
850         unsigned long vsid;
851         struct mm_struct *mm;
852         pte_t *ptep;
853         cpumask_t tmp;
854         int rc, user_region = 0, local = 0;
855         int psize, ssize;
856
857         DBG_LOW("hash_page(ea=%016lx, access=%lx, trap=%lx\n",
858                 ea, access, trap);
859
860         if ((ea & ~REGION_MASK) >= PGTABLE_RANGE) {
861                 DBG_LOW(" out of pgtable range !\n");
862                 return 1;
863         }
864
865         /* Get region & vsid */
866         switch (REGION_ID(ea)) {
867         case USER_REGION_ID:
868                 user_region = 1;
869                 mm = current->mm;
870                 if (! mm) {
871                         DBG_LOW(" user region with no mm !\n");
872                         return 1;
873                 }
874                 psize = get_slice_psize(mm, ea);
875                 ssize = user_segment_size(ea);
876                 vsid = get_vsid(mm->context.id, ea, ssize);
877                 break;
878         case VMALLOC_REGION_ID:
879                 mm = &init_mm;
880                 vsid = get_kernel_vsid(ea, mmu_kernel_ssize);
881                 if (ea < VMALLOC_END)
882                         psize = mmu_vmalloc_psize;
883                 else
884                         psize = mmu_io_psize;
885                 ssize = mmu_kernel_ssize;
886                 break;
887         default:
888                 /* Not a valid range
889                  * Send the problem up to do_page_fault 
890                  */
891                 return 1;
892         }
893         DBG_LOW(" mm=%p, mm->pgdir=%p, vsid=%016lx\n", mm, mm->pgd, vsid);
894
895         /* Get pgdir */
896         pgdir = mm->pgd;
897         if (pgdir == NULL)
898                 return 1;
899
900         /* Check CPU locality */
901         tmp = cpumask_of_cpu(smp_processor_id());
902         if (user_region && cpus_equal(mm->cpu_vm_mask, tmp))
903                 local = 1;
904
905 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
906         /* Handle hugepage regions */
907         if (HPAGE_SHIFT && mmu_huge_psizes[psize]) {
908                 DBG_LOW(" -> huge page !\n");
909                 return hash_huge_page(mm, access, ea, vsid, local, trap);
910         }
911 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
912
913 #ifndef CONFIG_PPC_64K_PAGES
914         /* If we use 4K pages and our psize is not 4K, then we are hitting
915          * a special driver mapping, we need to align the address before
916          * we fetch the PTE
917          */
918         if (psize != MMU_PAGE_4K)
919                 ea &= ~((1ul << mmu_psize_defs[psize].shift) - 1);
920 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
921
922         /* Get PTE and page size from page tables */
923         ptep = find_linux_pte(pgdir, ea);
924         if (ptep == NULL || !pte_present(*ptep)) {
925                 DBG_LOW(" no PTE !\n");
926                 return 1;
927         }
928
929 #ifndef CONFIG_PPC_64K_PAGES
930         DBG_LOW(" i-pte: %016lx\n", pte_val(*ptep));
931 #else
932         DBG_LOW(" i-pte: %016lx %016lx\n", pte_val(*ptep),
933                 pte_val(*(ptep + PTRS_PER_PTE)));
934 #endif
935         /* Pre-check access permissions (will be re-checked atomically
936          * in __hash_page_XX but this pre-check is a fast path
937          */
938         if (access & ~pte_val(*ptep)) {
939                 DBG_LOW(" no access !\n");
940                 return 1;
941         }
942
943         /* Do actual hashing */
944 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
945         /* If _PAGE_4K_PFN is set, make sure this is a 4k segment */
946         if ((pte_val(*ptep) & _PAGE_4K_PFN) && psize == MMU_PAGE_64K) {
947                 demote_segment_4k(mm, ea);
948                 psize = MMU_PAGE_4K;
949         }
950
951         /* If this PTE is non-cacheable and we have restrictions on
952          * using non cacheable large pages, then we switch to 4k
953          */
954         if (mmu_ci_restrictions && psize == MMU_PAGE_64K &&
955             (pte_val(*ptep) & _PAGE_NO_CACHE)) {
956                 if (user_region) {
957                         demote_segment_4k(mm, ea);
958                         psize = MMU_PAGE_4K;
959                 } else if (ea < VMALLOC_END) {
960                         /*
961                          * some driver did a non-cacheable mapping
962                          * in vmalloc space, so switch vmalloc
963                          * to 4k pages
964                          */
965                         printk(KERN_ALERT "Reducing vmalloc segment "
966                                "to 4kB pages because of "
967                                "non-cacheable mapping\n");
968                         psize = mmu_vmalloc_psize = MMU_PAGE_4K;
969 #ifdef CONFIG_SPU_BASE
970                         spu_flush_all_slbs(mm);
971 #endif
972                 }
973         }
974         if (user_region) {
975                 if (psize != get_paca_psize(ea)) {
976                         get_paca()->context = mm->context;
977                         slb_flush_and_rebolt();
978                 }
979         } else if (get_paca()->vmalloc_sllp !=
980                    mmu_psize_defs[mmu_vmalloc_psize].sllp) {
981                 get_paca()->vmalloc_sllp =
982                         mmu_psize_defs[mmu_vmalloc_psize].sllp;
983                 slb_vmalloc_update();
984         }
985 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
986
987 #ifdef CONFIG_PPC_HAS_HASH_64K
988         if (psize == MMU_PAGE_64K)
989                 rc = __hash_page_64K(ea, access, vsid, ptep, trap, local, ssize);
990         else
991 #endif /* CONFIG_PPC_HAS_HASH_64K */
992         {
993                 int spp = subpage_protection(pgdir, ea);
994                 if (access & spp)
995                         rc = -2;
996                 else
997                         rc = __hash_page_4K(ea, access, vsid, ptep, trap,
998                                             local, ssize, spp);
999         }
1000
1001 #ifndef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1002         DBG_LOW(" o-pte: %016lx\n", pte_val(*ptep));
1003 #else
1004         DBG_LOW(" o-pte: %016lx %016lx\n", pte_val(*ptep),
1005                 pte_val(*(ptep + PTRS_PER_PTE)));
1006 #endif
1007         DBG_LOW(" -> rc=%d\n", rc);
1008         return rc;
1009 }
1010 EXPORT_SYMBOL_GPL(hash_page);
1011
1012 void hash_preload(struct mm_struct *mm, unsigned long ea,
1013                   unsigned long access, unsigned long trap)
1014 {
1015         unsigned long vsid;
1016         void *pgdir;
1017         pte_t *ptep;
1018         cpumask_t mask;
1019         unsigned long flags;
1020         int local = 0;
1021         int ssize;
1022
1023         BUG_ON(REGION_ID(ea) != USER_REGION_ID);
1024
1025 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
1026         /* We only prefault standard pages for now */
1027         if (unlikely(get_slice_psize(mm, ea) != mm->context.user_psize))
1028                 return;
1029 #endif
1030
1031         DBG_LOW("hash_preload(mm=%p, mm->pgdir=%p, ea=%016lx, access=%lx,"
1032                 " trap=%lx\n", mm, mm->pgd, ea, access, trap);
1033
1034         /* Get Linux PTE if available */
1035         pgdir = mm->pgd;
1036         if (pgdir == NULL)
1037                 return;
1038         ptep = find_linux_pte(pgdir, ea);
1039         if (!ptep)
1040                 return;
1041
1042 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
1043         /* If either _PAGE_4K_PFN or _PAGE_NO_CACHE is set (and we are on
1044          * a 64K kernel), then we don't preload, hash_page() will take
1045          * care of it once we actually try to access the page.
1046          * That way we don't have to duplicate all of the logic for segment
1047          * page size demotion here
1048          */
1049         if (pte_val(*ptep) & (_PAGE_4K_PFN | _PAGE_NO_CACHE))
1050                 return;
1051 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
1052
1053         /* Get VSID */
1054         ssize = user_segment_size(ea);
1055         vsid = get_vsid(mm->context.id, ea, ssize);
1056
1057         /* Hash doesn't like irqs */
1058         local_irq_save(flags);
1059
1060         /* Is that local to this CPU ? */
1061         mask = cpumask_of_cpu(smp_processor_id());
1062         if (cpus_equal(mm->cpu_vm_mask, mask))
1063                 local = 1;
1064
1065         /* Hash it in */
1066 #ifdef CONFIG_PPC_HAS_HASH_64K
1067         if (mm->context.user_psize == MMU_PAGE_64K)
1068                 __hash_page_64K(ea, access, vsid, ptep, trap, local, ssize);
1069         else
1070 #endif /* CONFIG_PPC_HAS_HASH_64K */
1071                 __hash_page_4K(ea, access, vsid, ptep, trap, local, ssize,
1072                                subpage_protection(pgdir, ea));
1073
1074         local_irq_restore(flags);
1075 }
1076
1077 /* WARNING: This is called from hash_low_64.S, if you change this prototype,
1078  *          do not forget to update the assembly call site !
1079  */
1080 void flush_hash_page(unsigned long va, real_pte_t pte, int psize, int ssize,
1081                      int local)
1082 {
1083         unsigned long hash, index, shift, hidx, slot;
1084
1085         DBG_LOW("flush_hash_page(va=%016x)\n", va);
1086         pte_iterate_hashed_subpages(pte, psize, va, index, shift) {
1087                 hash = hpt_hash(va, shift, ssize);
1088                 hidx = __rpte_to_hidx(pte, index);
1089                 if (hidx & _PTEIDX_SECONDARY)
1090                         hash = ~hash;
1091                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
1092                 slot += hidx & _PTEIDX_GROUP_IX;
1093                 DBG_LOW(" sub %d: hash=%x, hidx=%x\n", index, slot, hidx);
1094                 ppc_md.hpte_invalidate(slot, va, psize, ssize, local);
1095         } pte_iterate_hashed_end();
1096 }
1097
1098 void flush_hash_range(unsigned long number, int local)
1099 {
1100         if (ppc_md.flush_hash_range)
1101                 ppc_md.flush_hash_range(number, local);
1102         else {
1103                 int i;
1104                 struct ppc64_tlb_batch *batch =
1105                         &__get_cpu_var(ppc64_tlb_batch);
1106
1107                 for (i = 0; i < number; i++)
1108                         flush_hash_page(batch->vaddr[i], batch->pte[i],
1109                                         batch->psize, batch->ssize, local);
1110         }
1111 }
1112
1113 /*
1114  * low_hash_fault is called when we the low level hash code failed
1115  * to instert a PTE due to an hypervisor error
1116  */
1117 void low_hash_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int rc)
1118 {
1119         if (user_mode(regs)) {
1120 #ifdef CONFIG_PPC_SUBPAGE_PROT
1121                 if (rc == -2)
1122                         _exception(SIGSEGV, regs, SEGV_ACCERR, address);
1123                 else
1124 #endif
1125                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_ADRERR, address);
1126         } else
1127                 bad_page_fault(regs, address, SIGBUS);
1128 }
1129
1130 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1131 static void kernel_map_linear_page(unsigned long vaddr, unsigned long lmi)
1132 {
1133         unsigned long hash, hpteg;
1134         unsigned long vsid = get_kernel_vsid(vaddr, mmu_kernel_ssize);
1135         unsigned long va = hpt_va(vaddr, vsid, mmu_kernel_ssize);
1136         unsigned long mode = htab_convert_pte_flags(PAGE_KERNEL);
1137         int ret;
1138
1139         hash = hpt_hash(va, PAGE_SHIFT, mmu_kernel_ssize);
1140         hpteg = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP);
1141
1142         ret = ppc_md.hpte_insert(hpteg, va, __pa(vaddr),
1143                                  mode, HPTE_V_BOLTED,
1144                                  mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize);
1145         BUG_ON (ret < 0);
1146         spin_lock(&linear_map_hash_lock);
1147         BUG_ON(linear_map_hash_slots[lmi] & 0x80);
1148         linear_map_hash_slots[lmi] = ret | 0x80;
1149         spin_unlock(&linear_map_hash_lock);
1150 }
1151
1152 static void kernel_unmap_linear_page(unsigned long vaddr, unsigned long lmi)
1153 {
1154         unsigned long hash, hidx, slot;
1155         unsigned long vsid = get_kernel_vsid(vaddr, mmu_kernel_ssize);
1156         unsigned long va = hpt_va(vaddr, vsid, mmu_kernel_ssize);
1157
1158         hash = hpt_hash(va, PAGE_SHIFT, mmu_kernel_ssize);
1159         spin_lock(&linear_map_hash_lock);
1160         BUG_ON(!(linear_map_hash_slots[lmi] & 0x80));
1161         hidx = linear_map_hash_slots[lmi] & 0x7f;
1162         linear_map_hash_slots[lmi] = 0;
1163         spin_unlock(&linear_map_hash_lock);
1164         if (hidx & _PTEIDX_SECONDARY)
1165                 hash = ~hash;
1166         slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
1167         slot += hidx & _PTEIDX_GROUP_IX;
1168         ppc_md.hpte_invalidate(slot, va, mmu_linear_psize, mmu_kernel_ssize, 0);
1169 }
1170
1171 void kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
1172 {
1173         unsigned long flags, vaddr, lmi;
1174         int i;
1175
1176         local_irq_save(flags);
1177         for (i = 0; i < numpages; i++, page++) {
1178                 vaddr = (unsigned long)page_address(page);
1179                 lmi = __pa(vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1180                 if (lmi >= linear_map_hash_count)
1181                         continue;
1182                 if (enable)
1183                         kernel_map_linear_page(vaddr, lmi);
1184                 else
1185                         kernel_unmap_linear_page(vaddr, lmi);
1186         }
1187         local_irq_restore(flags);
1188 }
1189 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */