10126e3f81745f5591eab2e66dc4426394c3c2cb
[linux-3.10.git] / arch / i386 / mm / pgtable.c
1 /*
2  *  linux/arch/i386/mm/pgtable.c
3  */
4
5 #include <linux/sched.h>
6 #include <linux/kernel.h>
7 #include <linux/errno.h>
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/swap.h>
10 #include <linux/smp.h>
11 #include <linux/highmem.h>
12 #include <linux/slab.h>
13 #include <linux/pagemap.h>
14 #include <linux/spinlock.h>
15 #include <linux/module.h>
16
17 #include <asm/system.h>
18 #include <asm/pgtable.h>
19 #include <asm/pgalloc.h>
20 #include <asm/fixmap.h>
21 #include <asm/e820.h>
22 #include <asm/tlb.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 void show_mem(void)
26 {
27         int total = 0, reserved = 0;
28         int shared = 0, cached = 0;
29         int highmem = 0;
30         struct page *page;
31         pg_data_t *pgdat;
32         unsigned long i;
33         unsigned long flags;
34
35         printk(KERN_INFO "Mem-info:\n");
36         show_free_areas();
37         printk(KERN_INFO "Free swap:       %6ldkB\n", nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
38         for_each_online_pgdat(pgdat) {
39                 pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
40                 for (i = 0; i < pgdat->node_spanned_pages; ++i) {
41                         page = pgdat_page_nr(pgdat, i);
42                         total++;
43                         if (PageHighMem(page))
44                                 highmem++;
45                         if (PageReserved(page))
46                                 reserved++;
47                         else if (PageSwapCache(page))
48                                 cached++;
49                         else if (page_count(page))
50                                 shared += page_count(page) - 1;
51                 }
52                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
53         }
54         printk(KERN_INFO "%d pages of RAM\n", total);
55         printk(KERN_INFO "%d pages of HIGHMEM\n", highmem);
56         printk(KERN_INFO "%d reserved pages\n", reserved);
57         printk(KERN_INFO "%d pages shared\n", shared);
58         printk(KERN_INFO "%d pages swap cached\n", cached);
59
60         printk(KERN_INFO "%lu pages dirty\n", global_page_state(NR_FILE_DIRTY));
61         printk(KERN_INFO "%lu pages writeback\n",
62                                         global_page_state(NR_WRITEBACK));
63         printk(KERN_INFO "%lu pages mapped\n", global_page_state(NR_FILE_MAPPED));
64         printk(KERN_INFO "%lu pages slab\n",
65                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
66                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE));
67         printk(KERN_INFO "%lu pages pagetables\n",
68                                         global_page_state(NR_PAGETABLE));
69 }
70
71 /*
72  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame 
73  * and protection flags for that frame.
74  */ 
75 static void set_pte_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags)
76 {
77         pgd_t *pgd;
78         pud_t *pud;
79         pmd_t *pmd;
80         pte_t *pte;
81
82         pgd = swapper_pg_dir + pgd_index(vaddr);
83         if (pgd_none(*pgd)) {
84                 BUG();
85                 return;
86         }
87         pud = pud_offset(pgd, vaddr);
88         if (pud_none(*pud)) {
89                 BUG();
90                 return;
91         }
92         pmd = pmd_offset(pud, vaddr);
93         if (pmd_none(*pmd)) {
94                 BUG();
95                 return;
96         }
97         pte = pte_offset_kernel(pmd, vaddr);
98         /* <pfn,flags> stored as-is, to permit clearing entries */
99         set_pte(pte, pfn_pte(pfn, flags));
100
101         /*
102          * It's enough to flush this one mapping.
103          * (PGE mappings get flushed as well)
104          */
105         __flush_tlb_one(vaddr);
106 }
107
108 /*
109  * Associate a large virtual page frame with a given physical page frame 
110  * and protection flags for that frame. pfn is for the base of the page,
111  * vaddr is what the page gets mapped to - both must be properly aligned. 
112  * The pmd must already be instantiated. Assumes PAE mode.
113  */ 
114 void set_pmd_pfn(unsigned long vaddr, unsigned long pfn, pgprot_t flags)
115 {
116         pgd_t *pgd;
117         pud_t *pud;
118         pmd_t *pmd;
119
120         if (vaddr & (PMD_SIZE-1)) {             /* vaddr is misaligned */
121                 printk(KERN_WARNING "set_pmd_pfn: vaddr misaligned\n");
122                 return; /* BUG(); */
123         }
124         if (pfn & (PTRS_PER_PTE-1)) {           /* pfn is misaligned */
125                 printk(KERN_WARNING "set_pmd_pfn: pfn misaligned\n");
126                 return; /* BUG(); */
127         }
128         pgd = swapper_pg_dir + pgd_index(vaddr);
129         if (pgd_none(*pgd)) {
130                 printk(KERN_WARNING "set_pmd_pfn: pgd_none\n");
131                 return; /* BUG(); */
132         }
133         pud = pud_offset(pgd, vaddr);
134         pmd = pmd_offset(pud, vaddr);
135         set_pmd(pmd, pfn_pmd(pfn, flags));
136         /*
137          * It's enough to flush this one mapping.
138          * (PGE mappings get flushed as well)
139          */
140         __flush_tlb_one(vaddr);
141 }
142
143 static int fixmaps;
144 #ifndef CONFIG_COMPAT_VDSO
145 unsigned long __FIXADDR_TOP = 0xfffff000;
146 EXPORT_SYMBOL(__FIXADDR_TOP);
147 #endif
148
149 void __set_fixmap (enum fixed_addresses idx, unsigned long phys, pgprot_t flags)
150 {
151         unsigned long address = __fix_to_virt(idx);
152
153         if (idx >= __end_of_fixed_addresses) {
154                 BUG();
155                 return;
156         }
157         set_pte_pfn(address, phys >> PAGE_SHIFT, flags);
158         fixmaps++;
159 }
160
161 /**
162  * reserve_top_address - reserves a hole in the top of kernel address space
163  * @reserve - size of hole to reserve
164  *
165  * Can be used to relocate the fixmap area and poke a hole in the top
166  * of kernel address space to make room for a hypervisor.
167  */
168 void reserve_top_address(unsigned long reserve)
169 {
170         BUG_ON(fixmaps > 0);
171 #ifdef CONFIG_COMPAT_VDSO
172         BUG_ON(reserve != 0);
173 #else
174         __FIXADDR_TOP = -reserve - PAGE_SIZE;
175         __VMALLOC_RESERVE += reserve;
176 #endif
177 }
178
179 pte_t *pte_alloc_one_kernel(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
180 {
181         return (pte_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO);
182 }
183
184 struct page *pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
185 {
186         struct page *pte;
187
188 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
189         pte = alloc_pages(GFP_KERNEL|__GFP_HIGHMEM|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO, 0);
190 #else
191         pte = alloc_pages(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO, 0);
192 #endif
193         return pte;
194 }
195
196 void pmd_ctor(void *pmd, kmem_cache_t *cache, unsigned long flags)
197 {
198         memset(pmd, 0, PTRS_PER_PMD*sizeof(pmd_t));
199 }
200
201 /*
202  * List of all pgd's needed for non-PAE so it can invalidate entries
203  * in both cached and uncached pgd's; not needed for PAE since the
204  * kernel pmd is shared. If PAE were not to share the pmd a similar
205  * tactic would be needed. This is essentially codepath-based locking
206  * against pageattr.c; it is the unique case in which a valid change
207  * of kernel pagetables can't be lazily synchronized by vmalloc faults.
208  * vmalloc faults work because attached pagetables are never freed.
209  * The locking scheme was chosen on the basis of manfred's
210  * recommendations and having no core impact whatsoever.
211  * -- wli
212  */
213 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
214 struct page *pgd_list;
215
216 static inline void pgd_list_add(pgd_t *pgd)
217 {
218         struct page *page = virt_to_page(pgd);
219         page->index = (unsigned long)pgd_list;
220         if (pgd_list)
221                 set_page_private(pgd_list, (unsigned long)&page->index);
222         pgd_list = page;
223         set_page_private(page, (unsigned long)&pgd_list);
224 }
225
226 static inline void pgd_list_del(pgd_t *pgd)
227 {
228         struct page *next, **pprev, *page = virt_to_page(pgd);
229         next = (struct page *)page->index;
230         pprev = (struct page **)page_private(page);
231         *pprev = next;
232         if (next)
233                 set_page_private(next, (unsigned long)pprev);
234 }
235
236 void pgd_ctor(void *pgd, kmem_cache_t *cache, unsigned long unused)
237 {
238         unsigned long flags;
239
240         if (PTRS_PER_PMD == 1) {
241                 memset(pgd, 0, USER_PTRS_PER_PGD*sizeof(pgd_t));
242                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
243         }
244
245         clone_pgd_range((pgd_t *)pgd + USER_PTRS_PER_PGD,
246                         swapper_pg_dir + USER_PTRS_PER_PGD,
247                         KERNEL_PGD_PTRS);
248         if (PTRS_PER_PMD > 1)
249                 return;
250
251         pgd_list_add(pgd);
252         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
253 }
254
255 /* never called when PTRS_PER_PMD > 1 */
256 void pgd_dtor(void *pgd, kmem_cache_t *cache, unsigned long unused)
257 {
258         unsigned long flags; /* can be called from interrupt context */
259
260         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
261         pgd_list_del(pgd);
262         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
263 }
264
265 pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
266 {
267         int i;
268         pgd_t *pgd = kmem_cache_alloc(pgd_cache, GFP_KERNEL);
269
270         if (PTRS_PER_PMD == 1 || !pgd)
271                 return pgd;
272
273         for (i = 0; i < USER_PTRS_PER_PGD; ++i) {
274                 pmd_t *pmd = kmem_cache_alloc(pmd_cache, GFP_KERNEL);
275                 if (!pmd)
276                         goto out_oom;
277                 set_pgd(&pgd[i], __pgd(1 + __pa(pmd)));
278         }
279         return pgd;
280
281 out_oom:
282         for (i--; i >= 0; i--)
283                 kmem_cache_free(pmd_cache, (void *)__va(pgd_val(pgd[i])-1));
284         kmem_cache_free(pgd_cache, pgd);
285         return NULL;
286 }
287
288 void pgd_free(pgd_t *pgd)
289 {
290         int i;
291
292         /* in the PAE case user pgd entries are overwritten before usage */
293         if (PTRS_PER_PMD > 1)
294                 for (i = 0; i < USER_PTRS_PER_PGD; ++i)
295                         kmem_cache_free(pmd_cache, (void *)__va(pgd_val(pgd[i])-1));
296         /* in the non-PAE case, free_pgtables() clears user pgd entries */
297         kmem_cache_free(pgd_cache, pgd);
298 }