arch/powerpc/mm/pgtable_32.c

   1 /*
   2  * This file contains the routines setting up the linux page tables.
   3  *  -- paulus
   4  *
   5  *  Derived from arch/ppc/mm/init.c:
   6  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   7  *
   8  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   9  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
  10  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  11  *
  12  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  13  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  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
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/module.h>
  24 #include <linux/types.h>
  25 #include <linux/mm.h>
  26 #include <linux/vmalloc.h>
  27 #include <linux/init.h>
  28 #include <linux/highmem.h>
  29 #include <linux/memblock.h>
  30 #include <linux/slab.h>
  31
  32 #include <asm/pgtable.h>
  33 #include <asm/pgalloc.h>
  34 #include <asm/fixmap.h>
  35 #include <asm/io.h>
  36 #include <asm/setup.h>
  37
  38 #include "mmu_decl.h"
  39
  40 unsigned long ioremap_base;
  41 unsigned long ioremap_bot;
  42 EXPORT_SYMBOL(ioremap_bot);     /* aka VMALLOC_END */
  43
  44 #ifdef CONFIG_6xx
  45 #define HAVE_BATS       1
  46 #endif
  47
  48 #if defined(CONFIG_FSL_BOOKE)
  49 #define HAVE_TLBCAM     1
  50 #endif
  51
  52 extern char etext[], _stext[];
  53
  54 #ifdef HAVE_BATS
  55 extern phys_addr_t v_mapped_by_bats(unsigned long va);
  56 extern unsigned long p_mapped_by_bats(phys_addr_t pa);
  57 void setbat(int index, unsigned long virt, phys_addr_t phys,
  58             unsigned int size, int flags);
  59
  60 #else /* !HAVE_BATS */
  61 #define v_mapped_by_bats(x)     (0UL)
  62 #define p_mapped_by_bats(x)     (0UL)
  63 #endif /* HAVE_BATS */
  64
  65 #ifdef HAVE_TLBCAM
  66 extern phys_addr_t v_mapped_by_tlbcam(unsigned long va);
  67 extern unsigned long p_mapped_by_tlbcam(phys_addr_t pa);
  68 #else /* !HAVE_TLBCAM */
  69 #define v_mapped_by_tlbcam(x)   (0UL)
  70 #define p_mapped_by_tlbcam(x)   (0UL)
  71 #endif /* HAVE_TLBCAM */
  72
  73 #define PGDIR_ORDER     (32 + PGD_T_LOG2 - PGDIR_SHIFT)
  74
  75 #ifndef CONFIG_PPC_4K_PAGES
  76 static struct kmem_cache *pgtable_cache;
  77
  78 void pgtable_cache_init(void)
  79 {
  80         pgtable_cache = kmem_cache_create("PGDIR cache", 1 << PGDIR_ORDER,
  81                                           1 << PGDIR_ORDER, 0, NULL);
  82         if (pgtable_cache == NULL)
  83                 panic("Couldn't allocate pgtable caches");
  84 }
  85 #endif
  86
  87 pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
  88 {
  89         pgd_t *ret;
  90
  91         /* pgdir take page or two with 4K pages and a page fraction otherwise */
  92 #ifndef CONFIG_PPC_4K_PAGES
  93         ret = kmem_cache_alloc(pgtable_cache, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
  94 #else
  95         ret = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO,
  96                         PGDIR_ORDER - PAGE_SHIFT);
  97 #endif
  98         return ret;
  99 }
 100
 101 void pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
 102 {
 103 #ifndef CONFIG_PPC_4K_PAGES
 104         kmem_cache_free(pgtable_cache, (void *)pgd);
 105 #else
 106         free_pages((unsigned long)pgd, PGDIR_ORDER - PAGE_SHIFT);
 107 #endif
 108 }
 109
 110 __init_refok pte_t *pte_alloc_one_kernel(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
 111 {
 112         pte_t *pte;
 113         extern int mem_init_done;
 114
 115         if (mem_init_done) {
 116                 pte = (pte_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO);
 117         } else {
 118                 pte = __va(memblock_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE));
 119                 if (pte)
 120                         clear_page(pte);
 121         }
 122         return pte;
 123 }
 124
 125 pgtable_t pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
 126 {
 127         struct page *ptepage;
 128
 129         gfp_t flags = GFP_KERNEL | __GFP_REPEAT | __GFP_ZERO;
 130
 131         ptepage = alloc_pages(flags, 0);
 132         if (!ptepage)
 133                 return NULL;
 134         if (!pgtable_page_ctor(ptepage)) {
 135                 __free_page(ptepage);
 136                 return NULL;
 137         }
 138         return ptepage;
 139 }
 140
 141 void __iomem *
 142 ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 143 {
 144         return __ioremap_caller(addr, size, _PAGE_NO_CACHE | _PAGE_GUARDED,
 145                                 __builtin_return_address(0));
 146 }
 147 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
 148
 149 void __iomem *
 150 ioremap_wc(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 151 {
 152         return __ioremap_caller(addr, size, _PAGE_NO_CACHE,
 153                                 __builtin_return_address(0));
 154 }
 155 EXPORT_SYMBOL(ioremap_wc);
 156
 157 void __iomem *
 158 ioremap_prot(phys_addr_t addr, unsigned long size, unsigned long flags)
 159 {
 160         /* writeable implies dirty for kernel addresses */
 161         if ((flags & (_PAGE_RW | _PAGE_RO)) != _PAGE_RO)
 162                 flags |= _PAGE_DIRTY | _PAGE_HWWRITE;
 163
 164         /* we don't want to let _PAGE_USER and _PAGE_EXEC leak out */
 165         flags &= ~(_PAGE_USER | _PAGE_EXEC);
 166
 167 #ifdef _PAGE_BAP_SR
 168         /* _PAGE_USER contains _PAGE_BAP_SR on BookE using the new PTE format
 169          * which means that we just cleared supervisor access... oops ;-) This
 170          * restores it
 171          */
 172         flags |= _PAGE_BAP_SR;
 173 #endif
 174
 175         return __ioremap_caller(addr, size, flags, __builtin_return_address(0));
 176 }
 177 EXPORT_SYMBOL(ioremap_prot);
 178
 179 void __iomem *
 180 __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size, unsigned long flags)
 181 {
 182         return __ioremap_caller(addr, size, flags, __builtin_return_address(0));
 183 }
 184
 185 void __iomem *
 186 __ioremap_caller(phys_addr_t addr, unsigned long size, unsigned long flags,
 187                  void *caller)
 188 {
 189         unsigned long v, i;
 190         phys_addr_t p;
 191         int err;
 192
 193         /* Make sure we have the base flags */
 194         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
 195                 flags |= PAGE_KERNEL;
 196
 197         /* Non-cacheable page cannot be coherent */
 198         if (flags & _PAGE_NO_CACHE)
 199                 flags &= ~_PAGE_COHERENT;
 200
 201         /*
 202          * Choose an address to map it to.
 203          * Once the vmalloc system is running, we use it.
 204          * Before then, we use space going down from ioremap_base
 205          * (ioremap_bot records where we're up to).
 206          */
 207         p = addr & PAGE_MASK;
 208         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - p;
 209
 210         /*
 211          * If the address lies within the first 16 MB, assume it's in ISA
 212          * memory space
 213          */
 214         if (p < 16*1024*1024)
 215                 p += _ISA_MEM_BASE;
 216
 217 #ifndef CONFIG_CRASH_DUMP
 218         /*
 219          * Don't allow anybody to remap normal RAM that we're using.
 220          * mem_init() sets high_memory so only do the check after that.
 221          */
 222         if (mem_init_done && (p < virt_to_phys(high_memory)) &&
 223             !(__allow_ioremap_reserved && memblock_is_region_reserved(p, size))) {
 224                 printk("__ioremap(): phys addr 0x%llx is RAM lr %ps\n",
 225                        (unsigned long long)p, __builtin_return_address(0));
 226                 return NULL;
 227         }
 228 #endif
 229
 230         if (size == 0)
 231                 return NULL;
 232
 233         /*
 234          * Is it already mapped?  Perhaps overlapped by a previous
 235          * BAT mapping.  If the whole area is mapped then we're done,
 236          * otherwise remap it since we want to keep the virt addrs for
 237          * each request contiguous.
 238          *
 239          * We make the assumption here that if the bottom and top
 240          * of the range we want are mapped then it's mapped to the
 241          * same virt address (and this is contiguous).
 242          *  -- Cort
 243          */
 244         if ((v = p_mapped_by_bats(p)) /*&& p_mapped_by_bats(p+size-1)*/ )
 245                 goto out;
 246
 247         if ((v = p_mapped_by_tlbcam(p)))
 248                 goto out;
 249
 250         if (mem_init_done) {
 251                 struct vm_struct *area;
 252                 area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP, caller);
 253                 if (area == 0)
 254                         return NULL;
 255                 area->phys_addr = p;
 256                 v = (unsigned long) area->addr;
 257         } else {
 258                 v = (ioremap_bot -= size);
 259         }
 260
 261         /*
 262          * Should check if it is a candidate for a BAT mapping
 263          */
 264
 265         err = 0;
 266         for (i = 0; i < size && err == 0; i += PAGE_SIZE)
 267                 err = map_page(v+i, p+i, flags);
 268         if (err) {
 269                 if (mem_init_done)
 270                         vunmap((void *)v);
 271                 return NULL;
 272         }
 273
 274 out:
 275         return (void __iomem *) (v + ((unsigned long)addr & ~PAGE_MASK));
 276 }
 277 EXPORT_SYMBOL(__ioremap);
 278
 279 void iounmap(volatile void __iomem *addr)
 280 {
 281         /*
 282          * If mapped by BATs then there is nothing to do.
 283          * Calling vfree() generates a benign warning.
 284          */
 285         if (v_mapped_by_bats((unsigned long)addr)) return;
 286
 287         if (addr > high_memory && (unsigned long) addr < ioremap_bot)
 288                 vunmap((void *) (PAGE_MASK & (unsigned long)addr));
 289 }
 290 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
 291
 292 int map_page(unsigned long va, phys_addr_t pa, int flags)
 293 {
 294         pmd_t *pd;
 295         pte_t *pg;
 296         int err = -ENOMEM;
 297
 298         /* Use upper 10 bits of VA to index the first level map */
 299         pd = pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(va), va), va);
 300         /* Use middle 10 bits of VA to index the second-level map */
 301         pg = pte_alloc_kernel(pd, va);
 302         if (pg != 0) {
 303                 err = 0;
 304                 /* The PTE should never be already set nor present in the
 305                  * hash table
 306                  */
 307                 BUG_ON((pte_val(*pg) & (_PAGE_PRESENT | _PAGE_HASHPTE)) &&
 308                        flags);
 309                 set_pte_at(&init_mm, va, pg, pfn_pte(pa >> PAGE_SHIFT,
 310                                                      __pgprot(flags)));
 311         }
 312         smp_wmb();
 313         return err;
 314 }
 315
 316 /*
 317  * Map in a chunk of physical memory starting at start.
 318  */
 319 void __init __mapin_ram_chunk(unsigned long offset, unsigned long top)
 320 {
 321         unsigned long v, s, f;
 322         phys_addr_t p;
 323         int ktext;
 324
 325         s = offset;
 326         v = PAGE_OFFSET + s;
 327         p = memstart_addr + s;
 328         for (; s < top; s += PAGE_SIZE) {
 329                 ktext = ((char *) v >= _stext && (char *) v < etext);
 330                 f = ktext ? PAGE_KERNEL_TEXT : PAGE_KERNEL;
 331                 map_page(v, p, f);
 332 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU_32
 333                 if (ktext)
 334                         hash_preload(&init_mm, v, 0, 0x300);
 335 #endif
 336                 v += PAGE_SIZE;
 337                 p += PAGE_SIZE;
 338         }
 339 }
 340
 341 void __init mapin_ram(void)
 342 {
 343         unsigned long s, top;
 344
 345 #ifndef CONFIG_WII
 346         top = total_lowmem;
 347         s = mmu_mapin_ram(top);
 348         __mapin_ram_chunk(s, top);
 349 #else
 350         if (!wii_hole_size) {
 351                 s = mmu_mapin_ram(total_lowmem);
 352                 __mapin_ram_chunk(s, total_lowmem);
 353         } else {
 354                 top = wii_hole_start;
 355                 s = mmu_mapin_ram(top);
 356                 __mapin_ram_chunk(s, top);
 357
 358                 top = memblock_end_of_DRAM();
 359                 s = wii_mmu_mapin_mem2(top);
 360                 __mapin_ram_chunk(s, top);
 361         }
 362 #endif
 363 }
 364
 365 /* Scan the real Linux page tables and return a PTE pointer for
 366  * a virtual address in a context.
 367  * Returns true (1) if PTE was found, zero otherwise.  The pointer to
 368  * the PTE pointer is unmodified if PTE is not found.
 369  */
 370 int
 371 get_pteptr(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t **ptep, pmd_t **pmdp)
 372 {
 373         pgd_t   *pgd;
 374         pud_t   *pud;
 375         pmd_t   *pmd;
 376         pte_t   *pte;
 377         int     retval = 0;
 378
 379         pgd = pgd_offset(mm, addr & PAGE_MASK);
 380         if (pgd) {
 381                 pud = pud_offset(pgd, addr & PAGE_MASK);
 382                 if (pud && pud_present(*pud)) {
 383                         pmd = pmd_offset(pud, addr & PAGE_MASK);
 384                         if (pmd_present(*pmd)) {
 385                                 pte = pte_offset_map(pmd, addr & PAGE_MASK);
 386                                 if (pte) {
 387                                         retval = 1;
 388                                         *ptep = pte;
 389                                         if (pmdp)
 390                                                 *pmdp = pmd;
 391                                         /* XXX caller needs to do pte_unmap, yuck */
 392                                 }
 393                         }
 394                 }
 395         }
 396         return(retval);
 397 }
 398
 399 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 400
 401 static int __change_page_attr(struct page *page, pgprot_t prot)
 402 {
 403         pte_t *kpte;
 404         pmd_t *kpmd;
 405         unsigned long address;
 406
 407         BUG_ON(PageHighMem(page));
 408         address = (unsigned long)page_address(page);
 409
 410         if (v_mapped_by_bats(address) || v_mapped_by_tlbcam(address))
 411                 return 0;
 412         if (!get_pteptr(&init_mm, address, &kpte, &kpmd))
 413                 return -EINVAL;
 414         __set_pte_at(&init_mm, address, kpte, mk_pte(page, prot), 0);
 415         wmb();
 416         flush_tlb_page(NULL, address);
 417         pte_unmap(kpte);
 418
 419         return 0;
 420 }
 421
 422 /*
 423  * Change the page attributes of an page in the linear mapping.
 424  *
 425  * THIS CONFLICTS WITH BAT MAPPINGS, DEBUG USE ONLY
 426  */
 427 static int change_page_attr(struct page *page, int numpages, pgprot_t prot)
 428 {
 429         int i, err = 0;
 430         unsigned long flags;
 431
 432         local_irq_save(flags);
 433         for (i = 0; i < numpages; i++, page++) {
 434                 err = __change_page_attr(page, prot);
 435                 if (err)
 436                         break;
 437         }
 438         local_irq_restore(flags);
 439         return err;
 440 }
 441
 442
 443 void __kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
 444 {
 445         if (PageHighMem(page))
 446                 return;
 447
 448         change_page_attr(page, numpages, enable ? PAGE_KERNEL : __pgprot(0));
 449 }
 450 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
 451
 452 static int fixmaps;
 453
 454 void __set_fixmap (enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
 455 {
 456         unsigned long address = __fix_to_virt(idx);
 457
 458         if (idx >= __end_of_fixed_addresses) {
 459                 BUG();
 460                 return;
 461         }
 462
 463         map_page(address, phys, pgprot_val(flags));
 464         fixmaps++;
 465 }
 466
 467 void __this_fixmap_does_not_exist(void)
 468 {
 469         WARN_ON(1);
 470 }