0dba5066c22ac4f59578c3663c212f8a07ca3a78
[~shefty/rdma-dev.git] / 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  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
9  *
10  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
11  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
12  *
13  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
14  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
15  *  as published by the Free Software Foundation; either version
16  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
17  *
18  */
19
20 #include <linux/export.h>
21 #include <linux/sched.h>
22 #include <linux/kernel.h>
23 #include <linux/errno.h>
24 #include <linux/string.h>
25 #include <linux/gfp.h>
26 #include <linux/types.h>
27 #include <linux/mm.h>
28 #include <linux/stddef.h>
29 #include <linux/init.h>
30 #include <linux/bootmem.h>
31 #include <linux/highmem.h>
32 #include <linux/initrd.h>
33 #include <linux/pagemap.h>
34 #include <linux/suspend.h>
35 #include <linux/memblock.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/slab.h>
38
39 #include <asm/pgalloc.h>
40 #include <asm/prom.h>
41 #include <asm/io.h>
42 #include <asm/mmu_context.h>
43 #include <asm/pgtable.h>
44 #include <asm/mmu.h>
45 #include <asm/smp.h>
46 #include <asm/machdep.h>
47 #include <asm/btext.h>
48 #include <asm/tlb.h>
49 #include <asm/sections.h>
50 #include <asm/sparsemem.h>
51 #include <asm/vdso.h>
52 #include <asm/fixmap.h>
53 #include <asm/swiotlb.h>
54 #include <asm/rtas.h>
55
56 #include "mmu_decl.h"
57
58 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
59 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
60 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
61 #endif
62
63 int init_bootmem_done;
64 int mem_init_done;
65 unsigned long long memory_limit;
66
67 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
68 pte_t *kmap_pte;
69 pgprot_t kmap_prot;
70
71 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
72 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
73
74 static inline pte_t *virt_to_kpte(unsigned long vaddr)
75 {
76         return pte_offset_kernel(pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(vaddr),
77                         vaddr), vaddr), vaddr);
78 }
79 #endif
80
81 int page_is_ram(unsigned long pfn)
82 {
83 #ifndef CONFIG_PPC64    /* XXX for now */
84         return pfn < max_pfn;
85 #else
86         unsigned long paddr = (pfn << PAGE_SHIFT);
87         struct memblock_region *reg;
88
89         for_each_memblock(memory, reg)
90                 if (paddr >= reg->base && paddr < (reg->base + reg->size))
91                         return 1;
92         return 0;
93 #endif
94 }
95
96 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
97                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
98 {
99         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
100                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
101
102         if (!page_is_ram(pfn))
103                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
104
105         return vma_prot;
106 }
107 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
108
109 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
110
111 #ifdef CONFIG_NUMA
112 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
113 {
114         return hot_add_scn_to_nid(start);
115 }
116 #endif
117
118 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
119 {
120         struct pglist_data *pgdata;
121         struct zone *zone;
122         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
123         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
124
125         pgdata = NODE_DATA(nid);
126
127         start = (unsigned long)__va(start);
128         if (create_section_mapping(start, start + size))
129                 return -EINVAL;
130
131         /* this should work for most non-highmem platforms */
132         zone = pgdata->node_zones;
133
134         return __add_pages(nid, zone, start_pfn, nr_pages);
135 }
136 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
137
138 /*
139  * walk_memory_resource() needs to make sure there is no holes in a given
140  * memory range.  PPC64 does not maintain the memory layout in /proc/iomem.
141  * Instead it maintains it in memblock.memory structures.  Walk through the
142  * memory regions, find holes and callback for contiguous regions.
143  */
144 int
145 walk_system_ram_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
146                 void *arg, int (*func)(unsigned long, unsigned long, void *))
147 {
148         struct memblock_region *reg;
149         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
150         unsigned long tstart, tend;
151         int ret = -1;
152
153         for_each_memblock(memory, reg) {
154                 tstart = max(start_pfn, memblock_region_memory_base_pfn(reg));
155                 tend = min(end_pfn, memblock_region_memory_end_pfn(reg));
156                 if (tstart >= tend)
157                         continue;
158                 ret = (*func)(tstart, tend - tstart, arg);
159                 if (ret)
160                         break;
161         }
162         return ret;
163 }
164 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);
165
166 /*
167  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
168  * have available.  If we are using highmem, we only put the
169  * lowmem into the bootmem system.
170  */
171 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
172 void __init do_init_bootmem(void)
173 {
174         unsigned long start, bootmap_pages;
175         unsigned long total_pages;
176         struct memblock_region *reg;
177         int boot_mapsize;
178
179         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
180         total_pages = (memblock_end_of_DRAM() - memstart_addr) >> PAGE_SHIFT;
181 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
182         total_pages = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
183         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
184 #endif
185
186         /*
187          * Find an area to use for the bootmem bitmap.  Calculate the size of
188          * bitmap required as (Total Memory) / PAGE_SIZE / BITS_PER_BYTE.
189          * Add 1 additional page in case the address isn't page-aligned.
190          */
191         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(total_pages);
192
193         start = memblock_alloc(bootmap_pages << PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
194
195         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
196         boot_mapsize = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), start >> PAGE_SHIFT, min_low_pfn, max_low_pfn);
197
198         /* Add active regions with valid PFNs */
199         for_each_memblock(memory, reg) {
200                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
201                 start_pfn = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
202                 end_pfn = memblock_region_memory_end_pfn(reg);
203                 memblock_set_node(0, (phys_addr_t)ULLONG_MAX, 0);
204         }
205
206         /* Add all physical memory to the bootmem map, mark each area
207          * present.
208          */
209 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
210         free_bootmem_with_active_regions(0, lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT);
211
212         /* reserve the sections we're already using */
213         for_each_memblock(reserved, reg) {
214                 unsigned long top = reg->base + reg->size - 1;
215                 if (top < lowmem_end_addr)
216                         reserve_bootmem(reg->base, reg->size, BOOTMEM_DEFAULT);
217                 else if (reg->base < lowmem_end_addr) {
218                         unsigned long trunc_size = lowmem_end_addr - reg->base;
219                         reserve_bootmem(reg->base, trunc_size, BOOTMEM_DEFAULT);
220                 }
221         }
222 #else
223         free_bootmem_with_active_regions(0, max_pfn);
224
225         /* reserve the sections we're already using */
226         for_each_memblock(reserved, reg)
227                 reserve_bootmem(reg->base, reg->size, BOOTMEM_DEFAULT);
228 #endif
229         /* XXX need to clip this if using highmem? */
230         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
231
232         init_bootmem_done = 1;
233 }
234
235 /* mark pages that don't exist as nosave */
236 static int __init mark_nonram_nosave(void)
237 {
238         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
239
240         for_each_memblock(memory, reg) {
241                 if (prev &&
242                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
243                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
244                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
245                 prev = reg;
246         }
247         return 0;
248 }
249
250 /*
251  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
252  */
253 void __init paging_init(void)
254 {
255         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
256         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
257         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
258
259 #ifdef CONFIG_PPC32
260         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
261         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
262
263         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
264                 map_page(v, 0, 0); /* XXX gross */
265 #endif
266
267 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
268         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
269         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
270
271         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
272         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
273 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
274
275         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
276                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
277         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
278                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
279         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
280 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
281         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
282         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
283 #else
284         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
285 #endif
286         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
287
288         mark_nonram_nosave();
289 }
290 #endif /* ! CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
291
292 void __init mem_init(void)
293 {
294 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
295         int nid;
296 #endif
297         pg_data_t *pgdat;
298         unsigned long i;
299         struct page *page;
300         unsigned long reservedpages = 0, codesize, initsize, datasize, bsssize;
301
302 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
303         swiotlb_init(0);
304 #endif
305
306         num_physpages = memblock_phys_mem_size() >> PAGE_SHIFT;
307         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
308
309 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
310         for_each_online_node(nid) {
311                 if (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages != 0) {
312                         printk("freeing bootmem node %d\n", nid);
313                         totalram_pages +=
314                                 free_all_bootmem_node(NODE_DATA(nid));
315                 }
316         }
317 #else
318         max_mapnr = max_pfn;
319         totalram_pages += free_all_bootmem();
320 #endif
321         for_each_online_pgdat(pgdat) {
322                 for (i = 0; i < pgdat->node_spanned_pages; i++) {
323                         if (!pfn_valid(pgdat->node_start_pfn + i))
324                                 continue;
325                         page = pgdat_page_nr(pgdat, i);
326                         if (PageReserved(page))
327                                 reservedpages++;
328                 }
329         }
330
331         codesize = (unsigned long)&_sdata - (unsigned long)&_stext;
332         datasize = (unsigned long)&_edata - (unsigned long)&_sdata;
333         initsize = (unsigned long)&__init_end - (unsigned long)&__init_begin;
334         bsssize = (unsigned long)&__bss_stop - (unsigned long)&__bss_start;
335
336 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
337         {
338                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
339
340                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
341                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
342                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
343                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
344                         if (memblock_is_reserved(paddr))
345                                 continue;
346                         ClearPageReserved(page);
347                         init_page_count(page);
348                         __free_page(page);
349                         totalhigh_pages++;
350                         reservedpages--;
351                 }
352                 totalram_pages += totalhigh_pages;
353                 printk(KERN_DEBUG "High memory: %luk\n",
354                        totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10));
355         }
356 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
357
358 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
359         /*
360          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
361          * functions.... do it here for the non-smp case.
362          */
363         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
364                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
365 #endif
366
367         printk(KERN_INFO "Memory: %luk/%luk available (%luk kernel code, "
368                "%luk reserved, %luk data, %luk bss, %luk init)\n",
369                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
370                 num_physpages << (PAGE_SHIFT-10),
371                 codesize >> 10,
372                 reservedpages << (PAGE_SHIFT-10),
373                 datasize >> 10,
374                 bsssize >> 10,
375                 initsize >> 10);
376
377 #ifdef CONFIG_PPC32
378         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
379         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
380 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
381         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
382                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
383 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
384 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
385         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
386                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
387 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
388         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
389                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
390         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
391                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
392 #endif /* CONFIG_PPC32 */
393
394         mem_init_done = 1;
395 }
396
397 void free_initmem(void)
398 {
399         unsigned long addr;
400
401         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
402
403         addr = (unsigned long)__init_begin;
404         for (; addr < (unsigned long)__init_end; addr += PAGE_SIZE) {
405                 memset((void *)addr, POISON_FREE_INITMEM, PAGE_SIZE);
406                 ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
407                 init_page_count(virt_to_page(addr));
408                 free_page(addr);
409                 totalram_pages++;
410         }
411         pr_info("Freeing unused kernel memory: %luk freed\n",
412                 ((unsigned long)__init_end -
413                 (unsigned long)__init_begin) >> 10);
414 }
415
416 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
417 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
418 {
419         if (start >= end)
420                 return;
421
422         start = _ALIGN_DOWN(start, PAGE_SIZE);
423         end = _ALIGN_UP(end, PAGE_SIZE);
424         pr_info("Freeing initrd memory: %ldk freed\n", (end - start) >> 10);
425
426         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
427                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
428                 init_page_count(virt_to_page(start));
429                 free_page(start);
430                 totalram_pages++;
431         }
432 }
433 #endif
434
435 /*
436  * This is called when a page has been modified by the kernel.
437  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
438  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
439  */
440 void flush_dcache_page(struct page *page)
441 {
442         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
443                 return;
444         /* avoid an atomic op if possible */
445         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
446                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
447 }
448 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
449
450 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
451 {
452 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
453         if (PageCompound(page)) {
454                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
455                 return;
456         }
457 #endif
458 #ifdef CONFIG_BOOKE
459         {
460                 void *start = kmap_atomic(page);
461                 __flush_dcache_icache(start);
462                 kunmap_atomic(start);
463         }
464 #elif defined(CONFIG_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
465         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
466         __flush_dcache_icache(page_address(page)); 
467 #else
468         __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
469 #endif
470 }
471 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
472
473 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
474 {
475         clear_page(page);
476
477         /*
478          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
479          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
480          * - Anton
481          */
482         flush_dcache_page(pg);
483 }
484 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
485
486 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
487                     struct page *pg)
488 {
489         copy_page(vto, vfrom);
490
491         /*
492          * We should be able to use the following optimisation, however
493          * there are two problems.
494          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
495          * were not marked executable.
496          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
497          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
498          * not marked executable.
499          * - Anton
500          */
501 #if 0
502         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
503                 return;
504 #endif
505
506         flush_dcache_page(pg);
507 }
508
509 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
510                              unsigned long addr, int len)
511 {
512         unsigned long maddr;
513
514         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
515         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
516         kunmap(page);
517 }
518 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
519
520 /*
521  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
522  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
523  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
524  * the updated linux PTE.
525  * 
526  * This must always be called with the pte lock held.
527  */
528 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
529                       pte_t *ptep)
530 {
531 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
532         unsigned long access = 0, trap;
533
534         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
535         if (!pte_young(*ptep) || address >= TASK_SIZE)
536                 return;
537
538         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
539          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
540          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
541          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
542          *
543          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
544          */
545         if (current->thread.regs == NULL)
546                 return;
547         trap = TRAP(current->thread.regs);
548         if (trap == 0x400)
549                 access |= _PAGE_EXEC;
550         else if (trap != 0x300)
551                 return;
552         hash_preload(vma->vm_mm, address, access, trap);
553 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
554 #if (defined(CONFIG_PPC_BOOK3E_64) || defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E)) \
555         && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
556         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
557                 book3e_hugetlb_preload(vma, address, *ptep);
558 #endif
559 }
560
561 /*
562  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
563  * (eg kdump).
564  */
565 static int add_system_ram_resources(void)
566 {
567         struct memblock_region *reg;
568
569         for_each_memblock(memory, reg) {
570                 struct resource *res;
571                 unsigned long base = reg->base;
572                 unsigned long size = reg->size;
573
574                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
575                 WARN_ON(!res);
576
577                 if (res) {
578                         res->name = "System RAM";
579                         res->start = base;
580                         res->end = base + size - 1;
581                         res->flags = IORESOURCE_MEM;
582                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
583                 }
584         }
585
586         return 0;
587 }
588 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
589
590 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
591 /*
592  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
593  * is valid. The argument is a physical page number.
594  *
595  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
596  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
597  */
598 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
599 {
600         if (iomem_is_exclusive(pfn << PAGE_SHIFT))
601                 return 0;
602         if (!page_is_ram(pfn))
603                 return 1;
604         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
605                 return 1;
606         return 0;
607 }
608 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */