Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/paulus/powerpc-merge
[linux-2.6] / arch / powerpc / mm / mem.c
1 /*
2  *  PowerPC version
3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
4  *
5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
8  *  Amiga/APUS changes by Jesper Skov (jskov@cygnus.co.uk).
9  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
10  *
11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
13  *
14  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
15  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
16  *  as published by the Free Software Foundation; either version
17  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
18  *
19  */
20
21 #include <linux/config.h>
22 #include <linux/module.h>
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/errno.h>
26 #include <linux/string.h>
27 #include <linux/types.h>
28 #include <linux/mm.h>
29 #include <linux/stddef.h>
30 #include <linux/init.h>
31 #include <linux/bootmem.h>
32 #include <linux/highmem.h>
33 #include <linux/initrd.h>
34 #include <linux/pagemap.h>
35
36 #include <asm/pgalloc.h>
37 #include <asm/prom.h>
38 #include <asm/io.h>
39 #include <asm/mmu_context.h>
40 #include <asm/pgtable.h>
41 #include <asm/mmu.h>
42 #include <asm/smp.h>
43 #include <asm/machdep.h>
44 #include <asm/btext.h>
45 #include <asm/tlb.h>
46 #include <asm/prom.h>
47 #include <asm/lmb.h>
48 #include <asm/sections.h>
49 #ifdef CONFIG_PPC64
50 #include <asm/vdso.h>
51 #endif
52
53 #include "mmu_decl.h"
54
55 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
56 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
57 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
58 #endif
59
60 int init_bootmem_done;
61 int mem_init_done;
62 unsigned long memory_limit;
63
64 extern void hash_preload(struct mm_struct *mm, unsigned long ea,
65                          unsigned long access, unsigned long trap);
66
67 /*
68  * This is called by /dev/mem to know if a given address has to
69  * be mapped non-cacheable or not
70  */
71 int page_is_ram(unsigned long pfn)
72 {
73         unsigned long paddr = (pfn << PAGE_SHIFT);
74
75 #ifndef CONFIG_PPC64    /* XXX for now */
76         return paddr < __pa(high_memory);
77 #else
78         int i;
79         for (i=0; i < lmb.memory.cnt; i++) {
80                 unsigned long base;
81
82                 base = lmb.memory.region[i].base;
83
84                 if ((paddr >= base) &&
85                         (paddr < (base + lmb.memory.region[i].size))) {
86                         return 1;
87                 }
88         }
89
90         return 0;
91 #endif
92 }
93 EXPORT_SYMBOL(page_is_ram);
94
95 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
96                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
97 {
98         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
99                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
100
101         if (!page_is_ram(pfn))
102                 vma_prot = __pgprot(pgprot_val(vma_prot)
103                                     | _PAGE_GUARDED | _PAGE_NO_CACHE);
104         return vma_prot;
105 }
106 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
107
108 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
109
110 void online_page(struct page *page)
111 {
112         ClearPageReserved(page);
113         free_cold_page(page);
114         totalram_pages++;
115         num_physpages++;
116 }
117
118 /*
119  * This works only for the non-NUMA case.  Later, we'll need a lookup
120  * to convert from real physical addresses to nid, that doesn't use
121  * pfn_to_nid().
122  */
123 int __devinit add_memory(u64 start, u64 size)
124 {
125         struct pglist_data *pgdata = NODE_DATA(0);
126         struct zone *zone;
127         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
128         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
129
130         /* this should work for most non-highmem platforms */
131         zone = pgdata->node_zones;
132
133         return __add_pages(zone, start_pfn, nr_pages);
134
135         return 0;
136 }
137
138 /*
139  * First pass at this code will check to determine if the remove
140  * request is within the RMO.  Do not allow removal within the RMO.
141  */
142 int __devinit remove_memory(u64 start, u64 size)
143 {
144         struct zone *zone;
145         unsigned long start_pfn, end_pfn, nr_pages;
146
147         start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
148         nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
149         end_pfn = start_pfn + nr_pages;
150
151         printk("%s(): Attempting to remove memoy in range "
152                         "%lx to %lx\n", __func__, start, start+size);
153         /*
154          * check for range within RMO
155          */
156         zone = page_zone(pfn_to_page(start_pfn));
157
158         printk("%s(): memory will be removed from "
159                         "the %s zone\n", __func__, zone->name);
160
161         /*
162          * not handling removing memory ranges that
163          * overlap multiple zones yet
164          */
165         if (end_pfn > (zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages))
166                 goto overlap;
167
168         /* make sure it is NOT in RMO */
169         if ((start < lmb.rmo_size) || ((start+size) < lmb.rmo_size)) {
170                 printk("%s(): range to be removed must NOT be in RMO!\n",
171                         __func__);
172                 goto in_rmo;
173         }
174
175         return __remove_pages(zone, start_pfn, nr_pages);
176
177 overlap:
178         printk("%s(): memory range to be removed overlaps "
179                 "multiple zones!!!\n", __func__);
180 in_rmo:
181         return -1;
182 }
183 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
184
185 void show_mem(void)
186 {
187         unsigned long total = 0, reserved = 0;
188         unsigned long shared = 0, cached = 0;
189         unsigned long highmem = 0;
190         struct page *page;
191         pg_data_t *pgdat;
192         unsigned long i;
193
194         printk("Mem-info:\n");
195         show_free_areas();
196         printk("Free swap:       %6ldkB\n", nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
197         for_each_pgdat(pgdat) {
198                 unsigned long flags;
199                 pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
200                 for (i = 0; i < pgdat->node_spanned_pages; i++) {
201                         page = pgdat_page_nr(pgdat, i);
202                         total++;
203                         if (PageHighMem(page))
204                                 highmem++;
205                         if (PageReserved(page))
206                                 reserved++;
207                         else if (PageSwapCache(page))
208                                 cached++;
209                         else if (page_count(page))
210                                 shared += page_count(page) - 1;
211                 }
212                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
213         }
214         printk("%ld pages of RAM\n", total);
215 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
216         printk("%ld pages of HIGHMEM\n", highmem);
217 #endif
218         printk("%ld reserved pages\n", reserved);
219         printk("%ld pages shared\n", shared);
220         printk("%ld pages swap cached\n", cached);
221 }
222
223 /*
224  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
225  * have available.  If we are using highmem, we only put the
226  * lowmem into the bootmem system.
227  */
228 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
229 void __init do_init_bootmem(void)
230 {
231         unsigned long i;
232         unsigned long start, bootmap_pages;
233         unsigned long total_pages;
234         int boot_mapsize;
235
236         max_pfn = total_pages = lmb_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
237 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
238         total_pages = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
239 #endif
240
241         /*
242          * Find an area to use for the bootmem bitmap.  Calculate the size of
243          * bitmap required as (Total Memory) / PAGE_SIZE / BITS_PER_BYTE.
244          * Add 1 additional page in case the address isn't page-aligned.
245          */
246         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(total_pages);
247
248         start = lmb_alloc(bootmap_pages << PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
249         BUG_ON(!start);
250
251         boot_mapsize = init_bootmem(start >> PAGE_SHIFT, total_pages);
252
253         /* Add all physical memory to the bootmem map, mark each area
254          * present.
255          */
256         for (i = 0; i < lmb.memory.cnt; i++) {
257                 unsigned long base = lmb.memory.region[i].base;
258                 unsigned long size = lmb_size_bytes(&lmb.memory, i);
259 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
260                 if (base >= total_lowmem)
261                         continue;
262                 if (base + size > total_lowmem)
263                         size = total_lowmem - base;
264 #endif
265                 free_bootmem(base, size);
266         }
267
268         /* reserve the sections we're already using */
269         for (i = 0; i < lmb.reserved.cnt; i++)
270                 reserve_bootmem(lmb.reserved.region[i].base,
271                                 lmb_size_bytes(&lmb.reserved, i));
272
273         /* XXX need to clip this if using highmem? */
274         for (i = 0; i < lmb.memory.cnt; i++)
275                 memory_present(0, lmb_start_pfn(&lmb.memory, i),
276                                lmb_end_pfn(&lmb.memory, i));
277         init_bootmem_done = 1;
278 }
279
280 /*
281  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
282  */
283 void __init paging_init(void)
284 {
285         unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES];
286         unsigned long zholes_size[MAX_NR_ZONES];
287         unsigned long total_ram = lmb_phys_mem_size();
288         unsigned long top_of_ram = lmb_end_of_DRAM();
289
290 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
291         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
292         pkmap_page_table = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
293                         (PKMAP_BASE), PKMAP_BASE), PKMAP_BASE);
294         map_page(KMAP_FIX_BEGIN, 0, 0); /* XXX gross */
295         kmap_pte = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
296                         (KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN);
297         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
298 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
299
300         printk(KERN_INFO "Top of RAM: 0x%lx, Total RAM: 0x%lx\n",
301                top_of_ram, total_ram);
302         printk(KERN_INFO "Memory hole size: %ldMB\n",
303                (top_of_ram - total_ram) >> 20);
304         /*
305          * All pages are DMA-able so we put them all in the DMA zone.
306          */
307         memset(zones_size, 0, sizeof(zones_size));
308         memset(zholes_size, 0, sizeof(zholes_size));
309
310         zones_size[ZONE_DMA] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
311         zholes_size[ZONE_DMA] = (top_of_ram - total_ram) >> PAGE_SHIFT;
312
313 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
314         zones_size[ZONE_DMA] = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
315         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = (total_memory - total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
316         zholes_size[ZONE_HIGHMEM] = (top_of_ram - total_ram) >> PAGE_SHIFT;
317 #else
318         zones_size[ZONE_DMA] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
319         zholes_size[ZONE_DMA] = (top_of_ram - total_ram) >> PAGE_SHIFT;
320 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
321
322         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
323                             __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, zholes_size);
324 }
325 #endif /* ! CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
326
327 void __init mem_init(void)
328 {
329 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
330         int nid;
331 #endif
332         pg_data_t *pgdat;
333         unsigned long i;
334         struct page *page;
335         unsigned long reservedpages = 0, codesize, initsize, datasize, bsssize;
336
337         num_physpages = max_pfn;        /* RAM is assumed contiguous */
338         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
339
340 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
341         for_each_online_node(nid) {
342                 if (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages != 0) {
343                         printk("freeing bootmem node %x\n", nid);
344                         totalram_pages +=
345                                 free_all_bootmem_node(NODE_DATA(nid));
346                 }
347         }
348 #else
349         max_mapnr = num_physpages;
350         totalram_pages += free_all_bootmem();
351 #endif
352         for_each_pgdat(pgdat) {
353                 for (i = 0; i < pgdat->node_spanned_pages; i++) {
354                         page = pgdat_page_nr(pgdat, i);
355                         if (PageReserved(page))
356                                 reservedpages++;
357                 }
358         }
359
360         codesize = (unsigned long)&_sdata - (unsigned long)&_stext;
361         datasize = (unsigned long)&_edata - (unsigned long)&_sdata;
362         initsize = (unsigned long)&__init_end - (unsigned long)&__init_begin;
363         bsssize = (unsigned long)&__bss_stop - (unsigned long)&__bss_start;
364
365 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
366         {
367                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
368
369                 highmem_mapnr = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
370                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
371                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
372
373                         ClearPageReserved(page);
374                         set_page_count(page, 1);
375                         __free_page(page);
376                         totalhigh_pages++;
377                 }
378                 totalram_pages += totalhigh_pages;
379                 printk(KERN_INFO "High memory: %luk\n",
380                        totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10));
381         }
382 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
383
384         printk(KERN_INFO "Memory: %luk/%luk available (%luk kernel code, "
385                "%luk reserved, %luk data, %luk bss, %luk init)\n",
386                 (unsigned long)nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
387                 num_physpages << (PAGE_SHIFT-10),
388                 codesize >> 10,
389                 reservedpages << (PAGE_SHIFT-10),
390                 datasize >> 10,
391                 bsssize >> 10,
392                 initsize >> 10);
393
394         mem_init_done = 1;
395
396 #ifdef CONFIG_PPC64
397         /* Initialize the vDSO */
398         vdso_init();
399 #endif
400 }
401
402 /*
403  * This is called when a page has been modified by the kernel.
404  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
405  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
406  */
407 void flush_dcache_page(struct page *page)
408 {
409         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
410                 return;
411         /* avoid an atomic op if possible */
412         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
413                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
414 }
415 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
416
417 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
418 {
419 #ifdef CONFIG_BOOKE
420         void *start = kmap_atomic(page, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
421         __flush_dcache_icache(start);
422         kunmap_atomic(start, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
423 #elif defined(CONFIG_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
424         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
425         __flush_dcache_icache(page_address(page)); 
426 #else
427         __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
428 #endif
429
430 }
431 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
432 {
433         clear_page(page);
434
435         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
436                 return;
437         /*
438          * We shouldnt have to do this, but some versions of glibc
439          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
440          * - Anton
441          */
442
443         /* avoid an atomic op if possible */
444         if (test_bit(PG_arch_1, &pg->flags))
445                 clear_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
446 }
447 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
448
449 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
450                     struct page *pg)
451 {
452         copy_page(vto, vfrom);
453
454         /*
455          * We should be able to use the following optimisation, however
456          * there are two problems.
457          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
458          * were not marked executable.
459          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
460          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
461          * not marked executable.
462          * - Anton
463          */
464 #if 0
465         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
466                 return;
467 #endif
468
469         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
470                 return;
471
472         /* avoid an atomic op if possible */
473         if (test_bit(PG_arch_1, &pg->flags))
474                 clear_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
475 }
476
477 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
478                              unsigned long addr, int len)
479 {
480         unsigned long maddr;
481
482         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
483         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
484         kunmap(page);
485 }
486 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
487
488 /*
489  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
490  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
491  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
492  * the updated linux PTE.
493  * 
494  * This must always be called with the mm->page_table_lock held
495  */
496 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
497                       pte_t pte)
498 {
499 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
500         unsigned long access = 0, trap;
501 #endif
502         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
503
504         /* handle i-cache coherency */
505         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE) &&
506             !cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) &&
507             pfn_valid(pfn)) {
508                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
509                 if (!PageReserved(page)
510                     && !test_bit(PG_arch_1, &page->flags)) {
511                         if (vma->vm_mm == current->active_mm) {
512 #ifdef CONFIG_8xx
513                         /* On 8xx, cache control instructions (particularly 
514                          * "dcbst" from flush_dcache_icache) fault as write 
515                          * operation if there is an unpopulated TLB entry 
516                          * for the address in question. To workaround that, 
517                          * we invalidate the TLB here, thus avoiding dcbst 
518                          * misbehaviour.
519                          */
520                                 _tlbie(address);
521 #endif
522                                 __flush_dcache_icache((void *) address);
523                         } else
524                                 flush_dcache_icache_page(page);
525                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
526                 }
527         }
528
529 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
530         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
531         if (!pte_young(pte) || address >= TASK_SIZE)
532                 return;
533
534         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
535          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
536          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
537          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
538          *
539          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
540          */
541         if (current->thread.regs == NULL)
542                 return;
543         trap = TRAP(current->thread.regs);
544         if (trap == 0x400)
545                 access |= _PAGE_EXEC;
546         else if (trap != 0x300)
547                 return;
548         hash_preload(vma->vm_mm, address, access, trap);
549 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
550 }