[PATCH] slab: remove kmem_cache_t
[linux-2.6.git] / arch / powerpc / mm / hugetlbpage.c
1 /*
2  * PPC64 (POWER4) Huge TLB Page Support for Kernel.
3  *
4  * Copyright (C) 2003 David Gibson, IBM Corporation.
5  *
6  * Based on the IA-32 version:
7  * Copyright (C) 2002, Rohit Seth <rohit.seth@intel.com>
8  */
9
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/fs.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/hugetlb.h>
14 #include <linux/pagemap.h>
15 #include <linux/smp_lock.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/err.h>
18 #include <linux/sysctl.h>
19 #include <asm/mman.h>
20 #include <asm/pgalloc.h>
21 #include <asm/tlb.h>
22 #include <asm/tlbflush.h>
23 #include <asm/mmu_context.h>
24 #include <asm/machdep.h>
25 #include <asm/cputable.h>
26 #include <asm/tlb.h>
27
28 #include <linux/sysctl.h>
29
30 #define NUM_LOW_AREAS   (0x100000000UL >> SID_SHIFT)
31 #define NUM_HIGH_AREAS  (PGTABLE_RANGE >> HTLB_AREA_SHIFT)
32
33 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
34 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PMD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
35 #else
36 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PUD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
37 #endif
38 #define PTRS_PER_HUGEPTE        (1 << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
39 #define HUGEPTE_TABLE_SIZE      (sizeof(pte_t) << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
40
41 #define HUGEPD_SHIFT            (HPAGE_SHIFT + HUGEPTE_INDEX_SIZE)
42 #define HUGEPD_SIZE             (1UL << HUGEPD_SHIFT)
43 #define HUGEPD_MASK             (~(HUGEPD_SIZE-1))
44
45 #define huge_pgtable_cache      (pgtable_cache[HUGEPTE_CACHE_NUM])
46
47 /* Flag to mark huge PD pointers.  This means pmd_bad() and pud_bad()
48  * will choke on pointers to hugepte tables, which is handy for
49  * catching screwups early. */
50 #define HUGEPD_OK       0x1
51
52 typedef struct { unsigned long pd; } hugepd_t;
53
54 #define hugepd_none(hpd)        ((hpd).pd == 0)
55
56 static inline pte_t *hugepd_page(hugepd_t hpd)
57 {
58         BUG_ON(!(hpd.pd & HUGEPD_OK));
59         return (pte_t *)(hpd.pd & ~HUGEPD_OK);
60 }
61
62 static inline pte_t *hugepte_offset(hugepd_t *hpdp, unsigned long addr)
63 {
64         unsigned long idx = ((addr >> HPAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_HUGEPTE-1));
65         pte_t *dir = hugepd_page(*hpdp);
66
67         return dir + idx;
68 }
69
70 static int __hugepte_alloc(struct mm_struct *mm, hugepd_t *hpdp,
71                            unsigned long address)
72 {
73         pte_t *new = kmem_cache_alloc(huge_pgtable_cache,
74                                       GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
75
76         if (! new)
77                 return -ENOMEM;
78
79         spin_lock(&mm->page_table_lock);
80         if (!hugepd_none(*hpdp))
81                 kmem_cache_free(huge_pgtable_cache, new);
82         else
83                 hpdp->pd = (unsigned long)new | HUGEPD_OK;
84         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
85         return 0;
86 }
87
88 /* Modelled after find_linux_pte() */
89 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
90 {
91         pgd_t *pg;
92         pud_t *pu;
93
94         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
95
96         addr &= HPAGE_MASK;
97
98         pg = pgd_offset(mm, addr);
99         if (!pgd_none(*pg)) {
100                 pu = pud_offset(pg, addr);
101                 if (!pud_none(*pu)) {
102 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
103                         pmd_t *pm;
104                         pm = pmd_offset(pu, addr);
105                         if (!pmd_none(*pm))
106                                 return hugepte_offset((hugepd_t *)pm, addr);
107 #else
108                         return hugepte_offset((hugepd_t *)pu, addr);
109 #endif
110                 }
111         }
112
113         return NULL;
114 }
115
116 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
117 {
118         pgd_t *pg;
119         pud_t *pu;
120         hugepd_t *hpdp = NULL;
121
122         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
123
124         addr &= HPAGE_MASK;
125
126         pg = pgd_offset(mm, addr);
127         pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
128
129         if (pu) {
130 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
131                 pmd_t *pm;
132                 pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
133                 if (pm)
134                         hpdp = (hugepd_t *)pm;
135 #else
136                 hpdp = (hugepd_t *)pu;
137 #endif
138         }
139
140         if (! hpdp)
141                 return NULL;
142
143         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr))
144                 return NULL;
145
146         return hugepte_offset(hpdp, addr);
147 }
148
149 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
150 {
151         return 0;
152 }
153
154 static void free_hugepte_range(struct mmu_gather *tlb, hugepd_t *hpdp)
155 {
156         pte_t *hugepte = hugepd_page(*hpdp);
157
158         hpdp->pd = 0;
159         tlb->need_flush = 1;
160         pgtable_free_tlb(tlb, pgtable_free_cache(hugepte, HUGEPTE_CACHE_NUM,
161                                                  PGF_CACHENUM_MASK));
162 }
163
164 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
165 static void hugetlb_free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
166                                    unsigned long addr, unsigned long end,
167                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
168 {
169         pmd_t *pmd;
170         unsigned long next;
171         unsigned long start;
172
173         start = addr;
174         pmd = pmd_offset(pud, addr);
175         do {
176                 next = pmd_addr_end(addr, end);
177                 if (pmd_none(*pmd))
178                         continue;
179                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pmd);
180         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
181
182         start &= PUD_MASK;
183         if (start < floor)
184                 return;
185         if (ceiling) {
186                 ceiling &= PUD_MASK;
187                 if (!ceiling)
188                         return;
189         }
190         if (end - 1 > ceiling - 1)
191                 return;
192
193         pmd = pmd_offset(pud, start);
194         pud_clear(pud);
195         pmd_free_tlb(tlb, pmd);
196 }
197 #endif
198
199 static void hugetlb_free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
200                                    unsigned long addr, unsigned long end,
201                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
202 {
203         pud_t *pud;
204         unsigned long next;
205         unsigned long start;
206
207         start = addr;
208         pud = pud_offset(pgd, addr);
209         do {
210                 next = pud_addr_end(addr, end);
211 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
212                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
213                         continue;
214                 hugetlb_free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
215 #else
216                 if (pud_none(*pud))
217                         continue;
218                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pud);
219 #endif
220         } while (pud++, addr = next, addr != end);
221
222         start &= PGDIR_MASK;
223         if (start < floor)
224                 return;
225         if (ceiling) {
226                 ceiling &= PGDIR_MASK;
227                 if (!ceiling)
228                         return;
229         }
230         if (end - 1 > ceiling - 1)
231                 return;
232
233         pud = pud_offset(pgd, start);
234         pgd_clear(pgd);
235         pud_free_tlb(tlb, pud);
236 }
237
238 /*
239  * This function frees user-level page tables of a process.
240  *
241  * Must be called with pagetable lock held.
242  */
243 void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather **tlb,
244                             unsigned long addr, unsigned long end,
245                             unsigned long floor, unsigned long ceiling)
246 {
247         pgd_t *pgd;
248         unsigned long next;
249         unsigned long start;
250
251         /*
252          * Comments below take from the normal free_pgd_range().  They
253          * apply here too.  The tests against HUGEPD_MASK below are
254          * essential, because we *don't* test for this at the bottom
255          * level.  Without them we'll attempt to free a hugepte table
256          * when we unmap just part of it, even if there are other
257          * active mappings using it.
258          *
259          * The next few lines have given us lots of grief...
260          *
261          * Why are we testing HUGEPD* at this top level?  Because
262          * often there will be no work to do at all, and we'd prefer
263          * not to go all the way down to the bottom just to discover
264          * that.
265          *
266          * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
267          * of the address space and the top of it (using -1 for the
268          * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
269          * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
270          * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
271          * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
272          * that end 0 case should be mythical).
273          *
274          * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we
275          * must be careful to reject "the opposite 0" before it
276          * confuses the subsequent tests.  But what about where end is
277          * brought down by HUGEPD_SIZE below? no, end can't go down to
278          * 0 there.
279          *
280          * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
281          * masks at different levels, in order to test whether a table
282          * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
283          * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
284          */
285
286         addr &= HUGEPD_MASK;
287         if (addr < floor) {
288                 addr += HUGEPD_SIZE;
289                 if (!addr)
290                         return;
291         }
292         if (ceiling) {
293                 ceiling &= HUGEPD_MASK;
294                 if (!ceiling)
295                         return;
296         }
297         if (end - 1 > ceiling - 1)
298                 end -= HUGEPD_SIZE;
299         if (addr > end - 1)
300                 return;
301
302         start = addr;
303         pgd = pgd_offset((*tlb)->mm, addr);
304         do {
305                 BUG_ON(! in_hugepage_area((*tlb)->mm->context, addr));
306                 next = pgd_addr_end(addr, end);
307                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
308                         continue;
309                 hugetlb_free_pud_range(*tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
310         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
311 }
312
313 void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
314                      pte_t *ptep, pte_t pte)
315 {
316         if (pte_present(*ptep)) {
317                 /* We open-code pte_clear because we need to pass the right
318                  * argument to hpte_update (huge / !huge)
319                  */
320                 unsigned long old = pte_update(ptep, ~0UL);
321                 if (old & _PAGE_HASHPTE)
322                         hpte_update(mm, addr & HPAGE_MASK, ptep, old, 1);
323                 flush_tlb_pending();
324         }
325         *ptep = __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS);
326 }
327
328 pte_t huge_ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
329                               pte_t *ptep)
330 {
331         unsigned long old = pte_update(ptep, ~0UL);
332
333         if (old & _PAGE_HASHPTE)
334                 hpte_update(mm, addr & HPAGE_MASK, ptep, old, 1);
335         *ptep = __pte(0);
336
337         return __pte(old);
338 }
339
340 struct slb_flush_info {
341         struct mm_struct *mm;
342         u16 newareas;
343 };
344
345 static void flush_low_segments(void *parm)
346 {
347         struct slb_flush_info *fi = parm;
348         unsigned long i;
349
350         BUILD_BUG_ON((sizeof(fi->newareas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
351
352         if (current->active_mm != fi->mm)
353                 return;
354
355         /* Only need to do anything if this CPU is working in the same
356          * mm as the one which has changed */
357
358         /* update the paca copy of the context struct */
359         get_paca()->context = current->active_mm->context;
360
361         asm volatile("isync" : : : "memory");
362         for (i = 0; i < NUM_LOW_AREAS; i++) {
363                 if (! (fi->newareas & (1U << i)))
364                         continue;
365                 asm volatile("slbie %0"
366                              : : "r" ((i << SID_SHIFT) | SLBIE_C));
367         }
368         asm volatile("isync" : : : "memory");
369 }
370
371 static void flush_high_segments(void *parm)
372 {
373         struct slb_flush_info *fi = parm;
374         unsigned long i, j;
375
376
377         BUILD_BUG_ON((sizeof(fi->newareas)*8) != NUM_HIGH_AREAS);
378
379         if (current->active_mm != fi->mm)
380                 return;
381
382         /* Only need to do anything if this CPU is working in the same
383          * mm as the one which has changed */
384
385         /* update the paca copy of the context struct */
386         get_paca()->context = current->active_mm->context;
387
388         asm volatile("isync" : : : "memory");
389         for (i = 0; i < NUM_HIGH_AREAS; i++) {
390                 if (! (fi->newareas & (1U << i)))
391                         continue;
392                 for (j = 0; j < (1UL << (HTLB_AREA_SHIFT-SID_SHIFT)); j++)
393                         asm volatile("slbie %0"
394                                      :: "r" (((i << HTLB_AREA_SHIFT)
395                                               + (j << SID_SHIFT)) | SLBIE_C));
396         }
397         asm volatile("isync" : : : "memory");
398 }
399
400 static int prepare_low_area_for_htlb(struct mm_struct *mm, unsigned long area)
401 {
402         unsigned long start = area << SID_SHIFT;
403         unsigned long end = (area+1) << SID_SHIFT;
404         struct vm_area_struct *vma;
405
406         BUG_ON(area >= NUM_LOW_AREAS);
407
408         /* Check no VMAs are in the region */
409         vma = find_vma(mm, start);
410         if (vma && (vma->vm_start < end))
411                 return -EBUSY;
412
413         return 0;
414 }
415
416 static int prepare_high_area_for_htlb(struct mm_struct *mm, unsigned long area)
417 {
418         unsigned long start = area << HTLB_AREA_SHIFT;
419         unsigned long end = (area+1) << HTLB_AREA_SHIFT;
420         struct vm_area_struct *vma;
421
422         BUG_ON(area >= NUM_HIGH_AREAS);
423
424         /* Hack, so that each addresses is controlled by exactly one
425          * of the high or low area bitmaps, the first high area starts
426          * at 4GB, not 0 */
427         if (start == 0)
428                 start = 0x100000000UL;
429
430         /* Check no VMAs are in the region */
431         vma = find_vma(mm, start);
432         if (vma && (vma->vm_start < end))
433                 return -EBUSY;
434
435         return 0;
436 }
437
438 static int open_low_hpage_areas(struct mm_struct *mm, u16 newareas)
439 {
440         unsigned long i;
441         struct slb_flush_info fi;
442
443         BUILD_BUG_ON((sizeof(newareas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
444         BUILD_BUG_ON((sizeof(mm->context.low_htlb_areas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
445
446         newareas &= ~(mm->context.low_htlb_areas);
447         if (! newareas)
448                 return 0; /* The segments we want are already open */
449
450         for (i = 0; i < NUM_LOW_AREAS; i++)
451                 if ((1 << i) & newareas)
452                         if (prepare_low_area_for_htlb(mm, i) != 0)
453                                 return -EBUSY;
454
455         mm->context.low_htlb_areas |= newareas;
456
457         /* the context change must make it to memory before the flush,
458          * so that further SLB misses do the right thing. */
459         mb();
460
461         fi.mm = mm;
462         fi.newareas = newareas;
463         on_each_cpu(flush_low_segments, &fi, 0, 1);
464
465         return 0;
466 }
467
468 static int open_high_hpage_areas(struct mm_struct *mm, u16 newareas)
469 {
470         struct slb_flush_info fi;
471         unsigned long i;
472
473         BUILD_BUG_ON((sizeof(newareas)*8) != NUM_HIGH_AREAS);
474         BUILD_BUG_ON((sizeof(mm->context.high_htlb_areas)*8)
475                      != NUM_HIGH_AREAS);
476
477         newareas &= ~(mm->context.high_htlb_areas);
478         if (! newareas)
479                 return 0; /* The areas we want are already open */
480
481         for (i = 0; i < NUM_HIGH_AREAS; i++)
482                 if ((1 << i) & newareas)
483                         if (prepare_high_area_for_htlb(mm, i) != 0)
484                                 return -EBUSY;
485
486         mm->context.high_htlb_areas |= newareas;
487
488         /* the context change must make it to memory before the flush,
489          * so that further SLB misses do the right thing. */
490         mb();
491
492         fi.mm = mm;
493         fi.newareas = newareas;
494         on_each_cpu(flush_high_segments, &fi, 0, 1);
495
496         return 0;
497 }
498
499 int prepare_hugepage_range(unsigned long addr, unsigned long len, pgoff_t pgoff)
500 {
501         int err = 0;
502
503         if (pgoff & (~HPAGE_MASK >> PAGE_SHIFT))
504                 return -EINVAL;
505         if (len & ~HPAGE_MASK)
506                 return -EINVAL;
507         if (addr & ~HPAGE_MASK)
508                 return -EINVAL;
509
510         if (addr < 0x100000000UL)
511                 err = open_low_hpage_areas(current->mm,
512                                           LOW_ESID_MASK(addr, len));
513         if ((addr + len) > 0x100000000UL)
514                 err = open_high_hpage_areas(current->mm,
515                                             HTLB_AREA_MASK(addr, len));
516         if (err) {
517                 printk(KERN_DEBUG "prepare_hugepage_range(%lx, %lx)"
518                        " failed (lowmask: 0x%04hx, highmask: 0x%04hx)\n",
519                        addr, len,
520                        LOW_ESID_MASK(addr, len), HTLB_AREA_MASK(addr, len));
521                 return err;
522         }
523
524         return 0;
525 }
526
527 struct page *
528 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
529 {
530         pte_t *ptep;
531         struct page *page;
532
533         if (! in_hugepage_area(mm->context, address))
534                 return ERR_PTR(-EINVAL);
535
536         ptep = huge_pte_offset(mm, address);
537         page = pte_page(*ptep);
538         if (page)
539                 page += (address % HPAGE_SIZE) / PAGE_SIZE;
540
541         return page;
542 }
543
544 int pmd_huge(pmd_t pmd)
545 {
546         return 0;
547 }
548
549 struct page *
550 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
551                 pmd_t *pmd, int write)
552 {
553         BUG();
554         return NULL;
555 }
556
557 /* Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
558  * normal user address space, we have to take special measures to make
559  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions. */
560 unsigned long arch_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr,
561                                      unsigned long len, unsigned long pgoff,
562                                      unsigned long flags)
563 {
564         struct mm_struct *mm = current->mm;
565         struct vm_area_struct *vma;
566         unsigned long start_addr;
567
568         if (len > TASK_SIZE)
569                 return -ENOMEM;
570
571         if (addr) {
572                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
573                 vma = find_vma(mm, addr);
574                 if (((TASK_SIZE - len) >= addr)
575                     && (!vma || (addr+len) <= vma->vm_start)
576                     && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
577                         return addr;
578         }
579         if (len > mm->cached_hole_size) {
580                 start_addr = addr = mm->free_area_cache;
581         } else {
582                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
583                 mm->cached_hole_size = 0;
584         }
585
586 full_search:
587         vma = find_vma(mm, addr);
588         while (TASK_SIZE - len >= addr) {
589                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end));
590
591                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
592                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
593                         vma = find_vma(mm, addr);
594                         continue;
595                 }
596                 if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
597                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
598                         vma = find_vma(mm, addr);
599                         continue;
600                 }
601                 if (!vma || addr + len <= vma->vm_start) {
602                         /*
603                          * Remember the place where we stopped the search:
604                          */
605                         mm->free_area_cache = addr + len;
606                         return addr;
607                 }
608                 if (addr + mm->cached_hole_size < vma->vm_start)
609                         mm->cached_hole_size = vma->vm_start - addr;
610                 addr = vma->vm_end;
611                 vma = vma->vm_next;
612         }
613
614         /* Make sure we didn't miss any holes */
615         if (start_addr != TASK_UNMAPPED_BASE) {
616                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
617                 mm->cached_hole_size = 0;
618                 goto full_search;
619         }
620         return -ENOMEM;
621 }
622
623 /*
624  * This mmap-allocator allocates new areas top-down from below the
625  * stack's low limit (the base):
626  *
627  * Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
628  * normal user address space, we have to take special measures to make
629  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions.
630  */
631 unsigned long
632 arch_get_unmapped_area_topdown(struct file *filp, const unsigned long addr0,
633                           const unsigned long len, const unsigned long pgoff,
634                           const unsigned long flags)
635 {
636         struct vm_area_struct *vma, *prev_vma;
637         struct mm_struct *mm = current->mm;
638         unsigned long base = mm->mmap_base, addr = addr0;
639         unsigned long largest_hole = mm->cached_hole_size;
640         int first_time = 1;
641
642         /* requested length too big for entire address space */
643         if (len > TASK_SIZE)
644                 return -ENOMEM;
645
646         /* dont allow allocations above current base */
647         if (mm->free_area_cache > base)
648                 mm->free_area_cache = base;
649
650         /* requesting a specific address */
651         if (addr) {
652                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
653                 vma = find_vma(mm, addr);
654                 if (TASK_SIZE - len >= addr &&
655                                 (!vma || addr + len <= vma->vm_start)
656                                 && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
657                         return addr;
658         }
659
660         if (len <= largest_hole) {
661                 largest_hole = 0;
662                 mm->free_area_cache = base;
663         }
664 try_again:
665         /* make sure it can fit in the remaining address space */
666         if (mm->free_area_cache < len)
667                 goto fail;
668
669         /* either no address requested or cant fit in requested address hole */
670         addr = (mm->free_area_cache - len) & PAGE_MASK;
671         do {
672 hugepage_recheck:
673                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
674                         addr = (addr & ((~0) << SID_SHIFT)) - len;
675                         goto hugepage_recheck;
676                 } else if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
677                         addr = (addr & ((~0UL) << HTLB_AREA_SHIFT)) - len;
678                         goto hugepage_recheck;
679                 }
680
681                 /*
682                  * Lookup failure means no vma is above this address,
683                  * i.e. return with success:
684                  */
685                 if (!(vma = find_vma_prev(mm, addr, &prev_vma)))
686                         return addr;
687
688                 /*
689                  * new region fits between prev_vma->vm_end and
690                  * vma->vm_start, use it:
691                  */
692                 if (addr+len <= vma->vm_start &&
693                           (!prev_vma || (addr >= prev_vma->vm_end))) {
694                         /* remember the address as a hint for next time */
695                         mm->cached_hole_size = largest_hole;
696                         return (mm->free_area_cache = addr);
697                 } else {
698                         /* pull free_area_cache down to the first hole */
699                         if (mm->free_area_cache == vma->vm_end) {
700                                 mm->free_area_cache = vma->vm_start;
701                                 mm->cached_hole_size = largest_hole;
702                         }
703                 }
704
705                 /* remember the largest hole we saw so far */
706                 if (addr + largest_hole < vma->vm_start)
707                         largest_hole = vma->vm_start - addr;
708
709                 /* try just below the current vma->vm_start */
710                 addr = vma->vm_start-len;
711         } while (len <= vma->vm_start);
712
713 fail:
714         /*
715          * if hint left us with no space for the requested
716          * mapping then try again:
717          */
718         if (first_time) {
719                 mm->free_area_cache = base;
720                 largest_hole = 0;
721                 first_time = 0;
722                 goto try_again;
723         }
724         /*
725          * A failed mmap() very likely causes application failure,
726          * so fall back to the bottom-up function here. This scenario
727          * can happen with large stack limits and large mmap()
728          * allocations.
729          */
730         mm->free_area_cache = TASK_UNMAPPED_BASE;
731         mm->cached_hole_size = ~0UL;
732         addr = arch_get_unmapped_area(filp, addr0, len, pgoff, flags);
733         /*
734          * Restore the topdown base:
735          */
736         mm->free_area_cache = base;
737         mm->cached_hole_size = ~0UL;
738
739         return addr;
740 }
741
742 static int htlb_check_hinted_area(unsigned long addr, unsigned long len)
743 {
744         struct vm_area_struct *vma;
745
746         vma = find_vma(current->mm, addr);
747         if (!vma || ((addr + len) <= vma->vm_start))
748                 return 0;
749
750         return -ENOMEM;
751 }
752
753 static unsigned long htlb_get_low_area(unsigned long len, u16 segmask)
754 {
755         unsigned long addr = 0;
756         struct vm_area_struct *vma;
757
758         vma = find_vma(current->mm, addr);
759         while (addr + len <= 0x100000000UL) {
760                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
761
762                 if (! __within_hugepage_low_range(addr, len, segmask)) {
763                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
764                         vma = find_vma(current->mm, addr);
765                         continue;
766                 }
767
768                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
769                         return addr;
770                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
771                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
772                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
773                  * some VMAs */
774                 vma = find_vma(current->mm, addr);
775         }
776
777         return -ENOMEM;
778 }
779
780 static unsigned long htlb_get_high_area(unsigned long len, u16 areamask)
781 {
782         unsigned long addr = 0x100000000UL;
783         struct vm_area_struct *vma;
784
785         vma = find_vma(current->mm, addr);
786         while (addr + len <= TASK_SIZE_USER64) {
787                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
788
789                 if (! __within_hugepage_high_range(addr, len, areamask)) {
790                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
791                         vma = find_vma(current->mm, addr);
792                         continue;
793                 }
794
795                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
796                         return addr;
797                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
798                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
799                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
800                  * some VMAs */
801                 vma = find_vma(current->mm, addr);
802         }
803
804         return -ENOMEM;
805 }
806
807 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
808                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
809                                         unsigned long flags)
810 {
811         int lastshift;
812         u16 areamask, curareas;
813
814         if (HPAGE_SHIFT == 0)
815                 return -EINVAL;
816         if (len & ~HPAGE_MASK)
817                 return -EINVAL;
818
819         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
820                 return -EINVAL;
821
822         /* Paranoia, caller should have dealt with this */
823         BUG_ON((addr + len)  < addr);
824
825         if (test_thread_flag(TIF_32BIT)) {
826                 /* Paranoia, caller should have dealt with this */
827                 BUG_ON((addr + len) > 0x100000000UL);
828
829                 curareas = current->mm->context.low_htlb_areas;
830
831                 /* First see if we can use the hint address */
832                 if (addr && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
833                         areamask = LOW_ESID_MASK(addr, len);
834                         if (open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
835                                 return addr;
836                 }
837
838                 /* Next see if we can map in the existing low areas */
839                 addr = htlb_get_low_area(len, curareas);
840                 if (addr != -ENOMEM)
841                         return addr;
842
843                 /* Finally go looking for areas to open */
844                 lastshift = 0;
845                 for (areamask = LOW_ESID_MASK(0x100000000UL-len, len);
846                      ! lastshift; areamask >>=1) {
847                         if (areamask & 1)
848                                 lastshift = 1;
849
850                         addr = htlb_get_low_area(len, curareas | areamask);
851                         if ((addr != -ENOMEM)
852                             && open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
853                                 return addr;
854                 }
855         } else {
856                 curareas = current->mm->context.high_htlb_areas;
857
858                 /* First see if we can use the hint address */
859                 /* We discourage 64-bit processes from doing hugepage
860                  * mappings below 4GB (must use MAP_FIXED) */
861                 if ((addr >= 0x100000000UL)
862                     && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
863                         areamask = HTLB_AREA_MASK(addr, len);
864                         if (open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
865                                 return addr;
866                 }
867
868                 /* Next see if we can map in the existing high areas */
869                 addr = htlb_get_high_area(len, curareas);
870                 if (addr != -ENOMEM)
871                         return addr;
872
873                 /* Finally go looking for areas to open */
874                 lastshift = 0;
875                 for (areamask = HTLB_AREA_MASK(TASK_SIZE_USER64-len, len);
876                      ! lastshift; areamask >>=1) {
877                         if (areamask & 1)
878                                 lastshift = 1;
879
880                         addr = htlb_get_high_area(len, curareas | areamask);
881                         if ((addr != -ENOMEM)
882                             && open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
883                                 return addr;
884                 }
885         }
886         printk(KERN_DEBUG "hugetlb_get_unmapped_area() unable to open"
887                " enough areas\n");
888         return -ENOMEM;
889 }
890
891 /*
892  * Called by asm hashtable.S for doing lazy icache flush
893  */
894 static unsigned int hash_huge_page_do_lazy_icache(unsigned long rflags,
895                                                   pte_t pte, int trap)
896 {
897         struct page *page;
898         int i;
899
900         if (!pfn_valid(pte_pfn(pte)))
901                 return rflags;
902
903         page = pte_page(pte);
904
905         /* page is dirty */
906         if (!test_bit(PG_arch_1, &page->flags) && !PageReserved(page)) {
907                 if (trap == 0x400) {
908                         for (i = 0; i < (HPAGE_SIZE / PAGE_SIZE); i++)
909                                 __flush_dcache_icache(page_address(page+i));
910                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
911                 } else {
912                         rflags |= HPTE_R_N;
913                 }
914         }
915         return rflags;
916 }
917
918 int hash_huge_page(struct mm_struct *mm, unsigned long access,
919                    unsigned long ea, unsigned long vsid, int local,
920                    unsigned long trap)
921 {
922         pte_t *ptep;
923         unsigned long old_pte, new_pte;
924         unsigned long va, rflags, pa;
925         long slot;
926         int err = 1;
927
928         ptep = huge_pte_offset(mm, ea);
929
930         /* Search the Linux page table for a match with va */
931         va = (vsid << 28) | (ea & 0x0fffffff);
932
933         /*
934          * If no pte found or not present, send the problem up to
935          * do_page_fault
936          */
937         if (unlikely(!ptep || pte_none(*ptep)))
938                 goto out;
939
940         /* 
941          * Check the user's access rights to the page.  If access should be
942          * prevented then send the problem up to do_page_fault.
943          */
944         if (unlikely(access & ~pte_val(*ptep)))
945                 goto out;
946         /*
947          * At this point, we have a pte (old_pte) which can be used to build
948          * or update an HPTE. There are 2 cases:
949          *
950          * 1. There is a valid (present) pte with no associated HPTE (this is 
951          *      the most common case)
952          * 2. There is a valid (present) pte with an associated HPTE. The
953          *      current values of the pp bits in the HPTE prevent access
954          *      because we are doing software DIRTY bit management and the
955          *      page is currently not DIRTY. 
956          */
957
958
959         do {
960                 old_pte = pte_val(*ptep);
961                 if (old_pte & _PAGE_BUSY)
962                         goto out;
963                 new_pte = old_pte | _PAGE_BUSY |
964                         _PAGE_ACCESSED | _PAGE_HASHPTE;
965         } while(old_pte != __cmpxchg_u64((unsigned long *)ptep,
966                                          old_pte, new_pte));
967
968         rflags = 0x2 | (!(new_pte & _PAGE_RW));
969         /* _PAGE_EXEC -> HW_NO_EXEC since it's inverted */
970         rflags |= ((new_pte & _PAGE_EXEC) ? 0 : HPTE_R_N);
971         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
972                 /* No CPU has hugepages but lacks no execute, so we
973                  * don't need to worry about that case */
974                 rflags = hash_huge_page_do_lazy_icache(rflags, __pte(old_pte),
975                                                        trap);
976
977         /* Check if pte already has an hpte (case 2) */
978         if (unlikely(old_pte & _PAGE_HASHPTE)) {
979                 /* There MIGHT be an HPTE for this pte */
980                 unsigned long hash, slot;
981
982                 hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
983                 if (old_pte & _PAGE_F_SECOND)
984                         hash = ~hash;
985                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
986                 slot += (old_pte & _PAGE_F_GIX) >> 12;
987
988                 if (ppc_md.hpte_updatepp(slot, rflags, va, mmu_huge_psize,
989                                          local) == -1)
990                         old_pte &= ~_PAGE_HPTEFLAGS;
991         }
992
993         if (likely(!(old_pte & _PAGE_HASHPTE))) {
994                 unsigned long hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
995                 unsigned long hpte_group;
996
997                 pa = pte_pfn(__pte(old_pte)) << PAGE_SHIFT;
998
999 repeat:
1000                 hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1001                               HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
1002
1003                 /* clear HPTE slot informations in new PTE */
1004                 new_pte = (new_pte & ~_PAGE_HPTEFLAGS) | _PAGE_HASHPTE;
1005
1006                 /* Add in WIMG bits */
1007                 /* XXX We should store these in the pte */
1008                 /* --BenH: I think they are ... */
1009                 rflags |= _PAGE_COHERENT;
1010
1011                 /* Insert into the hash table, primary slot */
1012                 slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags, 0,
1013                                           mmu_huge_psize);
1014
1015                 /* Primary is full, try the secondary */
1016                 if (unlikely(slot == -1)) {
1017                         new_pte |= _PAGE_F_SECOND;
1018                         hpte_group = ((~hash & htab_hash_mask) *
1019                                       HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL; 
1020                         slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags,
1021                                                   HPTE_V_SECONDARY,
1022                                                   mmu_huge_psize);
1023                         if (slot == -1) {
1024                                 if (mftb() & 0x1)
1025                                         hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1026                                                       HPTES_PER_GROUP)&~0x7UL;
1027
1028                                 ppc_md.hpte_remove(hpte_group);
1029                                 goto repeat;
1030                         }
1031                 }
1032
1033                 if (unlikely(slot == -2))
1034                         panic("hash_huge_page: pte_insert failed\n");
1035
1036                 new_pte |= (slot << 12) & _PAGE_F_GIX;
1037         }
1038
1039         /*
1040          * No need to use ldarx/stdcx here
1041          */
1042         *ptep = __pte(new_pte & ~_PAGE_BUSY);
1043
1044         err = 0;
1045
1046  out:
1047         return err;
1048 }
1049
1050 static void zero_ctor(void *addr, struct kmem_cache *cache, unsigned long flags)
1051 {
1052         memset(addr, 0, kmem_cache_size(cache));
1053 }
1054
1055 static int __init hugetlbpage_init(void)
1056 {
1057         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
1058                 return -ENODEV;
1059
1060         huge_pgtable_cache = kmem_cache_create("hugepte_cache",
1061                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1062                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1063                                                SLAB_HWCACHE_ALIGN |
1064                                                SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN,
1065                                                zero_ctor, NULL);
1066         if (! huge_pgtable_cache)
1067                 panic("hugetlbpage_init(): could not create hugepte cache\n");
1068
1069         return 0;
1070 }
1071
1072 module_init(hugetlbpage_init);