powerpc/mm: Cleanup management of kmem_caches for pagetables
[linux-3.10.git] / arch / powerpc / mm / init_64.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  *
9  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
10  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
11  *
12  *  Dave Engebretsen <engebret@us.ibm.com>
13  *      Rework for PPC64 port.
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 #undef DEBUG
23
24 #include <linux/signal.h>
25 #include <linux/sched.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/errno.h>
28 #include <linux/string.h>
29 #include <linux/types.h>
30 #include <linux/mman.h>
31 #include <linux/mm.h>
32 #include <linux/swap.h>
33 #include <linux/stddef.h>
34 #include <linux/vmalloc.h>
35 #include <linux/init.h>
36 #include <linux/delay.h>
37 #include <linux/bootmem.h>
38 #include <linux/highmem.h>
39 #include <linux/idr.h>
40 #include <linux/nodemask.h>
41 #include <linux/module.h>
42 #include <linux/poison.h>
43 #include <linux/lmb.h>
44
45 #include <asm/pgalloc.h>
46 #include <asm/page.h>
47 #include <asm/prom.h>
48 #include <asm/rtas.h>
49 #include <asm/io.h>
50 #include <asm/mmu_context.h>
51 #include <asm/pgtable.h>
52 #include <asm/mmu.h>
53 #include <asm/uaccess.h>
54 #include <asm/smp.h>
55 #include <asm/machdep.h>
56 #include <asm/tlb.h>
57 #include <asm/eeh.h>
58 #include <asm/processor.h>
59 #include <asm/mmzone.h>
60 #include <asm/cputable.h>
61 #include <asm/sections.h>
62 #include <asm/system.h>
63 #include <asm/iommu.h>
64 #include <asm/abs_addr.h>
65 #include <asm/vdso.h>
66
67 #include "mmu_decl.h"
68
69 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU_64
70 #if PGTABLE_RANGE > USER_VSID_RANGE
71 #warning Limited user VSID range means pagetable space is wasted
72 #endif
73
74 #if (TASK_SIZE_USER64 < PGTABLE_RANGE) && (TASK_SIZE_USER64 < USER_VSID_RANGE)
75 #warning TASK_SIZE is smaller than it needs to be.
76 #endif
77 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU_64 */
78
79 phys_addr_t memstart_addr = ~0;
80 phys_addr_t kernstart_addr;
81
82 void free_initmem(void)
83 {
84         unsigned long addr;
85
86         addr = (unsigned long)__init_begin;
87         for (; addr < (unsigned long)__init_end; addr += PAGE_SIZE) {
88                 memset((void *)addr, POISON_FREE_INITMEM, PAGE_SIZE);
89                 ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
90                 init_page_count(virt_to_page(addr));
91                 free_page(addr);
92                 totalram_pages++;
93         }
94         printk ("Freeing unused kernel memory: %luk freed\n",
95                 ((unsigned long)__init_end - (unsigned long)__init_begin) >> 10);
96 }
97
98 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
99 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
100 {
101         if (start < end)
102                 printk ("Freeing initrd memory: %ldk freed\n", (end - start) >> 10);
103         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
104                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
105                 init_page_count(virt_to_page(start));
106                 free_page(start);
107                 totalram_pages++;
108         }
109 }
110 #endif
111
112 static void pgd_ctor(void *addr)
113 {
114         memset(addr, 0, PGD_TABLE_SIZE);
115 }
116
117 static void pmd_ctor(void *addr)
118 {
119         memset(addr, 0, PMD_TABLE_SIZE);
120 }
121
122 struct kmem_cache *pgtable_cache[MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE];
123
124 /*
125  * Create a kmem_cache() for pagetables.  This is not used for PTE
126  * pages - they're linked to struct page, come from the normal free
127  * pages pool and have a different entry size (see real_pte_t) to
128  * everything else.  Caches created by this function are used for all
129  * the higher level pagetables, and for hugepage pagetables.
130  */
131 void pgtable_cache_add(unsigned shift, void (*ctor)(void *))
132 {
133         char *name;
134         unsigned long table_size = sizeof(void *) << shift;
135         unsigned long align = table_size;
136
137         /* When batching pgtable pointers for RCU freeing, we store
138          * the index size in the low bits.  Table alignment must be
139          * big enough to fit it */
140         unsigned long minalign = MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE + 1;
141         struct kmem_cache *new;
142
143         /* It would be nice if this was a BUILD_BUG_ON(), but at the
144          * moment, gcc doesn't seem to recognize is_power_of_2 as a
145          * constant expression, so so much for that. */
146         BUG_ON(!is_power_of_2(minalign));
147         BUG_ON((shift < 1) || (shift > MAX_PGTABLE_INDEX_SIZE));
148
149         if (PGT_CACHE(shift))
150                 return; /* Already have a cache of this size */
151
152         align = max_t(unsigned long, align, minalign);
153         name = kasprintf(GFP_KERNEL, "pgtable-2^%d", shift);
154         new = kmem_cache_create(name, table_size, align, 0, ctor);
155         PGT_CACHE(shift) = new;
156
157         pr_debug("Allocated pgtable cache for order %d\n", shift);
158 }
159
160
161 void pgtable_cache_init(void)
162 {
163         pgtable_cache_add(PGD_INDEX_SIZE, pgd_ctor);
164         pgtable_cache_add(PMD_INDEX_SIZE, pmd_ctor);
165         if (!PGT_CACHE(PGD_INDEX_SIZE) || !PGT_CACHE(PMD_INDEX_SIZE))
166                 panic("Couldn't allocate pgtable caches");
167
168         /* In all current configs, when the PUD index exists it's the
169          * same size as either the pgd or pmd index.  Verify that the
170          * initialization above has also created a PUD cache.  This
171          * will need re-examiniation if we add new possibilities for
172          * the pagetable layout. */
173         BUG_ON(PUD_INDEX_SIZE && !PGT_CACHE(PUD_INDEX_SIZE));
174 }
175
176 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
177 /*
178  * Given an address within the vmemmap, determine the pfn of the page that
179  * represents the start of the section it is within.  Note that we have to
180  * do this by hand as the proffered address may not be correctly aligned.
181  * Subtraction of non-aligned pointers produces undefined results.
182  */
183 static unsigned long __meminit vmemmap_section_start(unsigned long page)
184 {
185         unsigned long offset = page - ((unsigned long)(vmemmap));
186
187         /* Return the pfn of the start of the section. */
188         return (offset / sizeof(struct page)) & PAGE_SECTION_MASK;
189 }
190
191 /*
192  * Check if this vmemmap page is already initialised.  If any section
193  * which overlaps this vmemmap page is initialised then this page is
194  * initialised already.
195  */
196 static int __meminit vmemmap_populated(unsigned long start, int page_size)
197 {
198         unsigned long end = start + page_size;
199
200         for (; start < end; start += (PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page)))
201                 if (pfn_valid(vmemmap_section_start(start)))
202                         return 1;
203
204         return 0;
205 }
206
207 /* On hash-based CPUs, the vmemmap is bolted in the hash table.
208  *
209  * On Book3E CPUs, the vmemmap is currently mapped in the top half of
210  * the vmalloc space using normal page tables, though the size of
211  * pages encoded in the PTEs can be different
212  */
213
214 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3E
215 static void __meminit vmemmap_create_mapping(unsigned long start,
216                                              unsigned long page_size,
217                                              unsigned long phys)
218 {
219         /* Create a PTE encoding without page size */
220         unsigned long i, flags = _PAGE_PRESENT | _PAGE_ACCESSED |
221                 _PAGE_KERNEL_RW;
222
223         /* PTEs only contain page size encodings up to 32M */
224         BUG_ON(mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].enc > 0xf);
225
226         /* Encode the size in the PTE */
227         flags |= mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].enc << 8;
228
229         /* For each PTE for that area, map things. Note that we don't
230          * increment phys because all PTEs are of the large size and
231          * thus must have the low bits clear
232          */
233         for (i = 0; i < page_size; i += PAGE_SIZE)
234                 BUG_ON(map_kernel_page(start + i, phys, flags));
235 }
236 #else /* CONFIG_PPC_BOOK3E */
237 static void __meminit vmemmap_create_mapping(unsigned long start,
238                                              unsigned long page_size,
239                                              unsigned long phys)
240 {
241         int  mapped = htab_bolt_mapping(start, start + page_size, phys,
242                                         PAGE_KERNEL, mmu_vmemmap_psize,
243                                         mmu_kernel_ssize);
244         BUG_ON(mapped < 0);
245 }
246 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3E */
247
248 int __meminit vmemmap_populate(struct page *start_page,
249                                unsigned long nr_pages, int node)
250 {
251         unsigned long start = (unsigned long)start_page;
252         unsigned long end = (unsigned long)(start_page + nr_pages);
253         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
254
255         /* Align to the page size of the linear mapping. */
256         start = _ALIGN_DOWN(start, page_size);
257
258         pr_debug("vmemmap_populate page %p, %ld pages, node %d\n",
259                  start_page, nr_pages, node);
260         pr_debug(" -> map %lx..%lx\n", start, end);
261
262         for (; start < end; start += page_size) {
263                 void *p;
264
265                 if (vmemmap_populated(start, page_size))
266                         continue;
267
268                 p = vmemmap_alloc_block(page_size, node);
269                 if (!p)
270                         return -ENOMEM;
271
272                 pr_debug("      * %016lx..%016lx allocated at %p\n",
273                          start, start + page_size, p);
274
275                 vmemmap_create_mapping(start, page_size, __pa(p));
276         }
277
278         return 0;
279 }
280 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */