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