x86: add pud_alloc for 4-level pagetables
[linux-2.6] / arch / x86 / mm / pgtable.c
1 #include <linux/mm.h>
2 #include <asm/pgalloc.h>
3 #include <asm/tlb.h>
4
5 pte_t *pte_alloc_one_kernel(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
6 {
7         return (pte_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO);
8 }
9
10 pgtable_t pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
11 {
12         struct page *pte;
13
14 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
15         pte = alloc_pages(GFP_KERNEL|__GFP_HIGHMEM|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO, 0);
16 #else
17         pte = alloc_pages(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO, 0);
18 #endif
19         if (pte)
20                 pgtable_page_ctor(pte);
21         return pte;
22 }
23
24 void __pte_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, struct page *pte)
25 {
26         pgtable_page_dtor(pte);
27         paravirt_release_pte(page_to_pfn(pte));
28         tlb_remove_page(tlb, pte);
29 }
30
31 #if PAGETABLE_LEVELS > 2
32 void __pmd_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, pmd_t *pmd)
33 {
34         paravirt_release_pmd(__pa(pmd) >> PAGE_SHIFT);
35         tlb_remove_page(tlb, virt_to_page(pmd));
36 }
37
38 #if PAGETABLE_LEVELS > 3
39 void __pud_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud)
40 {
41         paravirt_release_pud(__pa(pud) >> PAGE_SHIFT);
42         tlb_remove_page(tlb, virt_to_page(pud));
43 }
44 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS > 3 */
45 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS > 2 */
46
47 static inline void pgd_list_add(pgd_t *pgd)
48 {
49         struct page *page = virt_to_page(pgd);
50
51         list_add(&page->lru, &pgd_list);
52 }
53
54 static inline void pgd_list_del(pgd_t *pgd)
55 {
56         struct page *page = virt_to_page(pgd);
57
58         list_del(&page->lru);
59 }
60
61 #ifdef CONFIG_X86_64
62 pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
63 {
64         unsigned boundary;
65         pgd_t *pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
66         unsigned long flags;
67         if (!pgd)
68                 return NULL;
69         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
70         pgd_list_add(pgd);
71         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
72         /*
73          * Copy kernel pointers in from init.
74          * Could keep a freelist or slab cache of those because the kernel
75          * part never changes.
76          */
77         boundary = pgd_index(__PAGE_OFFSET);
78         memset(pgd, 0, boundary * sizeof(pgd_t));
79         memcpy(pgd + boundary,
80                init_level4_pgt + boundary,
81                (PTRS_PER_PGD - boundary) * sizeof(pgd_t));
82         return pgd;
83 }
84
85 void pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
86 {
87         unsigned long flags;
88         BUG_ON((unsigned long)pgd & (PAGE_SIZE-1));
89         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
90         pgd_list_del(pgd);
91         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
92         free_page((unsigned long)pgd);
93 }
94 #else
95 /*
96  * List of all pgd's needed for non-PAE so it can invalidate entries
97  * in both cached and uncached pgd's; not needed for PAE since the
98  * kernel pmd is shared. If PAE were not to share the pmd a similar
99  * tactic would be needed. This is essentially codepath-based locking
100  * against pageattr.c; it is the unique case in which a valid change
101  * of kernel pagetables can't be lazily synchronized by vmalloc faults.
102  * vmalloc faults work because attached pagetables are never freed.
103  * -- wli
104  */
105 #define UNSHARED_PTRS_PER_PGD                           \
106         (SHARED_KERNEL_PMD ? USER_PTRS_PER_PGD : PTRS_PER_PGD)
107
108 static void pgd_ctor(void *p)
109 {
110         pgd_t *pgd = p;
111         unsigned long flags;
112
113         /* Clear usermode parts of PGD */
114         memset(pgd, 0, USER_PTRS_PER_PGD*sizeof(pgd_t));
115
116         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
117
118         /* If the pgd points to a shared pagetable level (either the
119            ptes in non-PAE, or shared PMD in PAE), then just copy the
120            references from swapper_pg_dir. */
121         if (PAGETABLE_LEVELS == 2 ||
122             (PAGETABLE_LEVELS == 3 && SHARED_KERNEL_PMD)) {
123                 clone_pgd_range(pgd + USER_PTRS_PER_PGD,
124                                 swapper_pg_dir + USER_PTRS_PER_PGD,
125                                 KERNEL_PGD_PTRS);
126                 paravirt_alloc_pmd_clone(__pa(pgd) >> PAGE_SHIFT,
127                                          __pa(swapper_pg_dir) >> PAGE_SHIFT,
128                                          USER_PTRS_PER_PGD,
129                                          KERNEL_PGD_PTRS);
130         }
131
132         /* list required to sync kernel mapping updates */
133         if (!SHARED_KERNEL_PMD)
134                 pgd_list_add(pgd);
135
136         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
137 }
138
139 static void pgd_dtor(void *pgd)
140 {
141         unsigned long flags; /* can be called from interrupt context */
142
143         if (SHARED_KERNEL_PMD)
144                 return;
145
146         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
147         pgd_list_del(pgd);
148         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
149 }
150
151 #ifdef CONFIG_X86_PAE
152 /*
153  * Mop up any pmd pages which may still be attached to the pgd.
154  * Normally they will be freed by munmap/exit_mmap, but any pmd we
155  * preallocate which never got a corresponding vma will need to be
156  * freed manually.
157  */
158 static void pgd_mop_up_pmds(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgdp)
159 {
160         int i;
161
162         for(i = 0; i < UNSHARED_PTRS_PER_PGD; i++) {
163                 pgd_t pgd = pgdp[i];
164
165                 if (pgd_val(pgd) != 0) {
166                         pmd_t *pmd = (pmd_t *)pgd_page_vaddr(pgd);
167
168                         pgdp[i] = native_make_pgd(0);
169
170                         paravirt_release_pmd(pgd_val(pgd) >> PAGE_SHIFT);
171                         pmd_free(mm, pmd);
172                 }
173         }
174 }
175
176 /*
177  * In PAE mode, we need to do a cr3 reload (=tlb flush) when
178  * updating the top-level pagetable entries to guarantee the
179  * processor notices the update.  Since this is expensive, and
180  * all 4 top-level entries are used almost immediately in a
181  * new process's life, we just pre-populate them here.
182  *
183  * Also, if we're in a paravirt environment where the kernel pmd is
184  * not shared between pagetables (!SHARED_KERNEL_PMDS), we allocate
185  * and initialize the kernel pmds here.
186  */
187 static int pgd_prepopulate_pmd(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
188 {
189         pud_t *pud;
190         unsigned long addr;
191         int i;
192
193         pud = pud_offset(pgd, 0);
194         for (addr = i = 0; i < UNSHARED_PTRS_PER_PGD;
195              i++, pud++, addr += PUD_SIZE) {
196                 pmd_t *pmd = pmd_alloc_one(mm, addr);
197
198                 if (!pmd) {
199                         pgd_mop_up_pmds(mm, pgd);
200                         return 0;
201                 }
202
203                 if (i >= USER_PTRS_PER_PGD)
204                         memcpy(pmd, (pmd_t *)pgd_page_vaddr(swapper_pg_dir[i]),
205                                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
206
207                 pud_populate(mm, pud, pmd);
208         }
209
210         return 1;
211 }
212
213 void pud_populate(struct mm_struct *mm, pud_t *pudp, pmd_t *pmd)
214 {
215         paravirt_alloc_pmd(mm, __pa(pmd) >> PAGE_SHIFT);
216
217         /* Note: almost everything apart from _PAGE_PRESENT is
218            reserved at the pmd (PDPT) level. */
219         set_pud(pudp, __pud(__pa(pmd) | _PAGE_PRESENT));
220
221         /*
222          * According to Intel App note "TLBs, Paging-Structure Caches,
223          * and Their Invalidation", April 2007, document 317080-001,
224          * section 8.1: in PAE mode we explicitly have to flush the
225          * TLB via cr3 if the top-level pgd is changed...
226          */
227         if (mm == current->active_mm)
228                 write_cr3(read_cr3());
229 }
230 #else  /* !CONFIG_X86_PAE */
231 /* No need to prepopulate any pagetable entries in non-PAE modes. */
232 static int pgd_prepopulate_pmd(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
233 {
234         return 1;
235 }
236
237 static void pgd_mop_up_pmds(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
238 {
239 }
240 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
241
242 pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
243 {
244         pgd_t *pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
245
246         /* so that alloc_pmd can use it */
247         mm->pgd = pgd;
248         if (pgd)
249                 pgd_ctor(pgd);
250
251         if (pgd && !pgd_prepopulate_pmd(mm, pgd)) {
252                 pgd_dtor(pgd);
253                 free_page((unsigned long)pgd);
254                 pgd = NULL;
255         }
256
257         return pgd;
258 }
259
260 void pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
261 {
262         pgd_mop_up_pmds(mm, pgd);
263         pgd_dtor(pgd);
264         free_page((unsigned long)pgd);
265 }
266 #endif