763620ec79250505f2f3c608684670826fd7f3d7
[linux-3.10.git] / arch / s390 / include / asm / pgtable.h
1 /*
2  *  include/asm-s390/pgtable.h
3  *
4  *  S390 version
5  *    Copyright (C) 1999,2000 IBM Deutschland Entwicklung GmbH, IBM Corporation
6  *    Author(s): Hartmut Penner (hp@de.ibm.com)
7  *               Ulrich Weigand (weigand@de.ibm.com)
8  *               Martin Schwidefsky (schwidefsky@de.ibm.com)
9  *
10  *  Derived from "include/asm-i386/pgtable.h"
11  */
12
13 #ifndef _ASM_S390_PGTABLE_H
14 #define _ASM_S390_PGTABLE_H
15
16 /*
17  * The Linux memory management assumes a three-level page table setup. For
18  * s390 31 bit we "fold" the mid level into the top-level page table, so
19  * that we physically have the same two-level page table as the s390 mmu
20  * expects in 31 bit mode. For s390 64 bit we use three of the five levels
21  * the hardware provides (region first and region second tables are not
22  * used).
23  *
24  * The "pgd_xxx()" functions are trivial for a folded two-level
25  * setup: the pgd is never bad, and a pmd always exists (as it's folded
26  * into the pgd entry)
27  *
28  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
29  * the S390 page table tree.
30  */
31 #ifndef __ASSEMBLY__
32 #include <linux/sched.h>
33 #include <linux/mm_types.h>
34 #include <asm/bitops.h>
35 #include <asm/bug.h>
36 #include <asm/processor.h>
37
38 extern pgd_t swapper_pg_dir[] __attribute__ ((aligned (4096)));
39 extern void paging_init(void);
40 extern void vmem_map_init(void);
41 extern void fault_init(void);
42
43 /*
44  * The S390 doesn't have any external MMU info: the kernel page
45  * tables contain all the necessary information.
46  */
47 #define update_mmu_cache(vma, address, ptep)     do { } while (0)
48
49 /*
50  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero; used
51  * for zero-mapped memory areas etc..
52  */
53
54 extern unsigned long empty_zero_page;
55 extern unsigned long zero_page_mask;
56
57 #define ZERO_PAGE(vaddr) \
58         (virt_to_page((void *)(empty_zero_page + \
59          (((unsigned long)(vaddr)) &zero_page_mask))))
60
61 #define is_zero_pfn is_zero_pfn
62 static inline int is_zero_pfn(unsigned long pfn)
63 {
64         extern unsigned long zero_pfn;
65         unsigned long offset_from_zero_pfn = pfn - zero_pfn;
66         return offset_from_zero_pfn <= (zero_page_mask >> PAGE_SHIFT);
67 }
68
69 #define my_zero_pfn(addr)       page_to_pfn(ZERO_PAGE(addr))
70
71 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
72
73 /*
74  * PMD_SHIFT determines the size of the area a second-level page
75  * table can map
76  * PGDIR_SHIFT determines what a third-level page table entry can map
77  */
78 #ifndef __s390x__
79 # define PMD_SHIFT      20
80 # define PUD_SHIFT      20
81 # define PGDIR_SHIFT    20
82 #else /* __s390x__ */
83 # define PMD_SHIFT      20
84 # define PUD_SHIFT      31
85 # define PGDIR_SHIFT    42
86 #endif /* __s390x__ */
87
88 #define PMD_SIZE        (1UL << PMD_SHIFT)
89 #define PMD_MASK        (~(PMD_SIZE-1))
90 #define PUD_SIZE        (1UL << PUD_SHIFT)
91 #define PUD_MASK        (~(PUD_SIZE-1))
92 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
93 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE-1))
94
95 /*
96  * entries per page directory level: the S390 is two-level, so
97  * we don't really have any PMD directory physically.
98  * for S390 segment-table entries are combined to one PGD
99  * that leads to 1024 pte per pgd
100  */
101 #define PTRS_PER_PTE    256
102 #ifndef __s390x__
103 #define PTRS_PER_PMD    1
104 #define PTRS_PER_PUD    1
105 #else /* __s390x__ */
106 #define PTRS_PER_PMD    2048
107 #define PTRS_PER_PUD    2048
108 #endif /* __s390x__ */
109 #define PTRS_PER_PGD    2048
110
111 #define FIRST_USER_ADDRESS  0
112
113 #define pte_ERROR(e) \
114         printk("%s:%d: bad pte %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pte_val(e))
115 #define pmd_ERROR(e) \
116         printk("%s:%d: bad pmd %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pmd_val(e))
117 #define pud_ERROR(e) \
118         printk("%s:%d: bad pud %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pud_val(e))
119 #define pgd_ERROR(e) \
120         printk("%s:%d: bad pgd %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pgd_val(e))
121
122 #ifndef __ASSEMBLY__
123 /*
124  * The vmalloc area will always be on the topmost area of the kernel
125  * mapping. We reserve 96MB (31bit) / 128GB (64bit) for vmalloc,
126  * which should be enough for any sane case.
127  * By putting vmalloc at the top, we maximise the gap between physical
128  * memory and vmalloc to catch misplaced memory accesses. As a side
129  * effect, this also makes sure that 64 bit module code cannot be used
130  * as system call address.
131  */
132
133 extern unsigned long VMALLOC_START;
134
135 #ifndef __s390x__
136 #define VMALLOC_SIZE    (96UL << 20)
137 #define VMALLOC_END     0x7e000000UL
138 #define VMEM_MAP_END    0x80000000UL
139 #else /* __s390x__ */
140 #define VMALLOC_SIZE    (128UL << 30)
141 #define VMALLOC_END     0x3e000000000UL
142 #define VMEM_MAP_END    0x40000000000UL
143 #endif /* __s390x__ */
144
145 /*
146  * VMEM_MAX_PHYS is the highest physical address that can be added to the 1:1
147  * mapping. This needs to be calculated at compile time since the size of the
148  * VMEM_MAP is static but the size of struct page can change.
149  */
150 #define VMEM_MAX_PAGES  ((VMEM_MAP_END - VMALLOC_END) / sizeof(struct page))
151 #define VMEM_MAX_PFN    min(VMALLOC_START >> PAGE_SHIFT, VMEM_MAX_PAGES)
152 #define VMEM_MAX_PHYS   ((VMEM_MAX_PFN << PAGE_SHIFT) & ~((16 << 20) - 1))
153 #define vmemmap         ((struct page *) VMALLOC_END)
154
155 /*
156  * A 31 bit pagetable entry of S390 has following format:
157  *  |   PFRA          |    |  OS  |
158  * 0                   0IP0
159  * 00000000001111111111222222222233
160  * 01234567890123456789012345678901
161  *
162  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
163  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
164  *
165  * A 31 bit segmenttable entry of S390 has following format:
166  *  |   P-table origin      |  |PTL
167  * 0                         IC
168  * 00000000001111111111222222222233
169  * 01234567890123456789012345678901
170  *
171  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
172  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
173  * PTL Page-Table-Length:    Page-table length (PTL+1*16 entries -> up to 256)
174  *
175  * The 31 bit segmenttable origin of S390 has following format:
176  *
177  *  |S-table origin   |     | STL |
178  * X                   **GPS
179  * 00000000001111111111222222222233
180  * 01234567890123456789012345678901
181  *
182  * X Space-Switch event:
183  * G Segment-Invalid Bit:     *
184  * P Private-Space Bit:       Segment is not private (PoP 3-30)
185  * S Storage-Alteration:
186  * STL Segment-Table-Length:  Segment-table length (STL+1*16 entries -> up to 2048)
187  *
188  * A 64 bit pagetable entry of S390 has following format:
189  * |                     PFRA                         |0IPC|  OS  |
190  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
191  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
192  *
193  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
194  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
195  * C Change-bit override: HW is not required to set change bit
196  *
197  * A 64 bit segmenttable entry of S390 has following format:
198  * |        P-table origin                              |      TT
199  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
200  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
201  *
202  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
203  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
204  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
205  * TT Type 00
206  *
207  * A 64 bit region table entry of S390 has following format:
208  * |        S-table origin                             |   TF  TTTL
209  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
210  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
211  *
212  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
213  * TT Type 01
214  * TF
215  * TL Table length
216  *
217  * The 64 bit regiontable origin of S390 has following format:
218  * |      region table origon                          |       DTTL
219  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
220  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
221  *
222  * X Space-Switch event:
223  * G Segment-Invalid Bit:  
224  * P Private-Space Bit:    
225  * S Storage-Alteration:
226  * R Real space
227  * TL Table-Length:
228  *
229  * A storage key has the following format:
230  * | ACC |F|R|C|0|
231  *  0   3 4 5 6 7
232  * ACC: access key
233  * F  : fetch protection bit
234  * R  : referenced bit
235  * C  : changed bit
236  */
237
238 /* Hardware bits in the page table entry */
239 #define _PAGE_CO        0x100           /* HW Change-bit override */
240 #define _PAGE_RO        0x200           /* HW read-only bit  */
241 #define _PAGE_INVALID   0x400           /* HW invalid bit    */
242
243 /* Software bits in the page table entry */
244 #define _PAGE_SWT       0x001           /* SW pte type bit t */
245 #define _PAGE_SWX       0x002           /* SW pte type bit x */
246 #define _PAGE_SPECIAL   0x004           /* SW associated with special page */
247 #define __HAVE_ARCH_PTE_SPECIAL
248
249 /* Set of bits not changed in pte_modify */
250 #define _PAGE_CHG_MASK  (PAGE_MASK | _PAGE_SPECIAL)
251
252 /* Six different types of pages. */
253 #define _PAGE_TYPE_EMPTY        0x400
254 #define _PAGE_TYPE_NONE         0x401
255 #define _PAGE_TYPE_SWAP         0x403
256 #define _PAGE_TYPE_FILE         0x601   /* bit 0x002 is used for offset !! */
257 #define _PAGE_TYPE_RO           0x200
258 #define _PAGE_TYPE_RW           0x000
259
260 /*
261  * Only four types for huge pages, using the invalid bit and protection bit
262  * of a segment table entry.
263  */
264 #define _HPAGE_TYPE_EMPTY       0x020   /* _SEGMENT_ENTRY_INV */
265 #define _HPAGE_TYPE_NONE        0x220
266 #define _HPAGE_TYPE_RO          0x200   /* _SEGMENT_ENTRY_RO  */
267 #define _HPAGE_TYPE_RW          0x000
268
269 /*
270  * PTE type bits are rather complicated. handle_pte_fault uses pte_present,
271  * pte_none and pte_file to find out the pte type WITHOUT holding the page
272  * table lock. ptep_clear_flush on the other hand uses ptep_clear_flush to
273  * invalidate a given pte. ipte sets the hw invalid bit and clears all tlbs
274  * for the page. The page table entry is set to _PAGE_TYPE_EMPTY afterwards.
275  * This change is done while holding the lock, but the intermediate step
276  * of a previously valid pte with the hw invalid bit set can be observed by
277  * handle_pte_fault. That makes it necessary that all valid pte types with
278  * the hw invalid bit set must be distinguishable from the four pte types
279  * empty, none, swap and file.
280  *
281  *                      irxt  ipte  irxt
282  * _PAGE_TYPE_EMPTY     1000   ->   1000
283  * _PAGE_TYPE_NONE      1001   ->   1001
284  * _PAGE_TYPE_SWAP      1011   ->   1011
285  * _PAGE_TYPE_FILE      11?1   ->   11?1
286  * _PAGE_TYPE_RO        0100   ->   1100
287  * _PAGE_TYPE_RW        0000   ->   1000
288  *
289  * pte_none is true for bits combinations 1000, 1010, 1100, 1110
290  * pte_present is true for bits combinations 0000, 0010, 0100, 0110, 1001
291  * pte_file is true for bits combinations 1101, 1111
292  * swap pte is 1011 and 0001, 0011, 0101, 0111 are invalid.
293  */
294
295 /* Page status table bits for virtualization */
296 #define RCP_PCL_BIT     55
297 #define RCP_HR_BIT      54
298 #define RCP_HC_BIT      53
299 #define RCP_GR_BIT      50
300 #define RCP_GC_BIT      49
301
302 /* User dirty bit for KVM's migration feature */
303 #define KVM_UD_BIT      47
304
305 #ifndef __s390x__
306
307 /* Bits in the segment table address-space-control-element */
308 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x80000000UL    /* space switch event       */
309 #define _ASCE_ORIGIN_MASK       0x7ffff000UL    /* segment table origin     */
310 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
311 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
312 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x7f    /* 128 x 64 entries = 8k            */
313
314 /* Bits in the segment table entry */
315 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   0x7fffffc0UL    /* page table origin        */
316 #define _SEGMENT_ENTRY_RO       0x200   /* page protection bit              */
317 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
318 #define _SEGMENT_ENTRY_COMMON   0x10    /* common segment bit               */
319 #define _SEGMENT_ENTRY_PTL      0x0f    /* page table length                */
320
321 #define _SEGMENT_ENTRY          (_SEGMENT_ENTRY_PTL)
322 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
323
324 #else /* __s390x__ */
325
326 /* Bits in the segment/region table address-space-control-element */
327 #define _ASCE_ORIGIN            ~0xfffUL/* segment table origin             */
328 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
329 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
330 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x40    /* space switch event               */
331 #define _ASCE_REAL_SPACE        0x20    /* real space control               */
332 #define _ASCE_TYPE_MASK         0x0c    /* asce table type mask             */
333 #define _ASCE_TYPE_REGION1      0x0c    /* region first table type          */
334 #define _ASCE_TYPE_REGION2      0x08    /* region second table type         */
335 #define _ASCE_TYPE_REGION3      0x04    /* region third table type          */
336 #define _ASCE_TYPE_SEGMENT      0x00    /* segment table type               */
337 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x03    /* region table length              */
338
339 /* Bits in the region table entry */
340 #define _REGION_ENTRY_ORIGIN    ~0xfffUL/* region/segment table origin      */
341 #define _REGION_ENTRY_INV       0x20    /* invalid region table entry       */
342 #define _REGION_ENTRY_TYPE_MASK 0x0c    /* region/segment table type mask   */
343 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R1   0x0c    /* region first table type          */
344 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R2   0x08    /* region second table type         */
345 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R3   0x04    /* region third table type          */
346 #define _REGION_ENTRY_LENGTH    0x03    /* region third length              */
347
348 #define _REGION1_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
349 #define _REGION1_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INV)
350 #define _REGION2_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
351 #define _REGION2_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INV)
352 #define _REGION3_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
353 #define _REGION3_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INV)
354
355 /* Bits in the segment table entry */
356 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   ~0x7ffUL/* segment table origin             */
357 #define _SEGMENT_ENTRY_RO       0x200   /* page protection bit              */
358 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
359
360 #define _SEGMENT_ENTRY          (0)
361 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
362
363 #define _SEGMENT_ENTRY_LARGE    0x400   /* STE-format control, large page   */
364 #define _SEGMENT_ENTRY_CO       0x100   /* change-recording override   */
365
366 #endif /* __s390x__ */
367
368 /*
369  * A user page table pointer has the space-switch-event bit, the
370  * private-space-control bit and the storage-alteration-event-control
371  * bit set. A kernel page table pointer doesn't need them.
372  */
373 #define _ASCE_USER_BITS         (_ASCE_SPACE_SWITCH | _ASCE_PRIVATE_SPACE | \
374                                  _ASCE_ALT_EVENT)
375
376 /* Bits int the storage key */
377 #define _PAGE_CHANGED    0x02          /* HW changed bit                   */
378 #define _PAGE_REFERENCED 0x04          /* HW referenced bit                */
379
380 /*
381  * Page protection definitions.
382  */
383 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_TYPE_NONE)
384 #define PAGE_RO         __pgprot(_PAGE_TYPE_RO)
385 #define PAGE_RW         __pgprot(_PAGE_TYPE_RW)
386
387 #define PAGE_KERNEL     PAGE_RW
388 #define PAGE_COPY       PAGE_RO
389
390 /*
391  * On s390 the page table entry has an invalid bit and a read-only bit.
392  * Read permission implies execute permission and write permission
393  * implies read permission.
394  */
395          /*xwr*/
396 #define __P000  PAGE_NONE
397 #define __P001  PAGE_RO
398 #define __P010  PAGE_RO
399 #define __P011  PAGE_RO
400 #define __P100  PAGE_RO
401 #define __P101  PAGE_RO
402 #define __P110  PAGE_RO
403 #define __P111  PAGE_RO
404
405 #define __S000  PAGE_NONE
406 #define __S001  PAGE_RO
407 #define __S010  PAGE_RW
408 #define __S011  PAGE_RW
409 #define __S100  PAGE_RO
410 #define __S101  PAGE_RO
411 #define __S110  PAGE_RW
412 #define __S111  PAGE_RW
413
414 /*
415  * Certain architectures need to do special things when PTEs
416  * within a page table are directly modified.  Thus, the following
417  * hook is made available.
418  */
419 static inline void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
420                               pte_t *ptep, pte_t entry)
421 {
422         *ptep = entry;
423 }
424
425 /*
426  * pgd/pmd/pte query functions
427  */
428 #ifndef __s390x__
429
430 static inline int pgd_present(pgd_t pgd) { return 1; }
431 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)    { return 0; }
432 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)     { return 0; }
433
434 static inline int pud_present(pud_t pud) { return 1; }
435 static inline int pud_none(pud_t pud)    { return 0; }
436 static inline int pud_bad(pud_t pud)     { return 0; }
437
438 #else /* __s390x__ */
439
440 static inline int pgd_present(pgd_t pgd)
441 {
442         if ((pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
443                 return 1;
444         return (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
445 }
446
447 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)
448 {
449         if ((pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
450                 return 0;
451         return (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
452 }
453
454 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)
455 {
456         /*
457          * With dynamic page table levels the pgd can be a region table
458          * entry or a segment table entry. Check for the bit that are
459          * invalid for either table entry.
460          */
461         unsigned long mask =
462                 ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV &
463                 ~_REGION_ENTRY_TYPE_MASK & ~_REGION_ENTRY_LENGTH;
464         return (pgd_val(pgd) & mask) != 0;
465 }
466
467 static inline int pud_present(pud_t pud)
468 {
469         if ((pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
470                 return 1;
471         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
472 }
473
474 static inline int pud_none(pud_t pud)
475 {
476         if ((pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
477                 return 0;
478         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
479 }
480
481 static inline int pud_bad(pud_t pud)
482 {
483         /*
484          * With dynamic page table levels the pud can be a region table
485          * entry or a segment table entry. Check for the bit that are
486          * invalid for either table entry.
487          */
488         unsigned long mask =
489                 ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV &
490                 ~_REGION_ENTRY_TYPE_MASK & ~_REGION_ENTRY_LENGTH;
491         return (pud_val(pud) & mask) != 0;
492 }
493
494 #endif /* __s390x__ */
495
496 static inline int pmd_present(pmd_t pmd)
497 {
498         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
499 }
500
501 static inline int pmd_none(pmd_t pmd)
502 {
503         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INV) != 0UL;
504 }
505
506 static inline int pmd_bad(pmd_t pmd)
507 {
508         unsigned long mask = ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_SEGMENT_ENTRY_INV;
509         return (pmd_val(pmd) & mask) != _SEGMENT_ENTRY;
510 }
511
512 static inline int pte_none(pte_t pte)
513 {
514         return (pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) && !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT);
515 }
516
517 static inline int pte_present(pte_t pte)
518 {
519         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT | _PAGE_SWX;
520         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_NONE ||
521                 (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) &&
522                  !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT));
523 }
524
525 static inline int pte_file(pte_t pte)
526 {
527         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT;
528         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_FILE;
529 }
530
531 static inline int pte_special(pte_t pte)
532 {
533         return (pte_val(pte) & _PAGE_SPECIAL);
534 }
535
536 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
537 #define pte_same(a,b)  (pte_val(a) == pte_val(b))
538
539 static inline void rcp_lock(pte_t *ptep)
540 {
541 #ifdef CONFIG_PGSTE
542         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
543         preempt_disable();
544         while (test_and_set_bit(RCP_PCL_BIT, pgste))
545                 ;
546 #endif
547 }
548
549 static inline void rcp_unlock(pte_t *ptep)
550 {
551 #ifdef CONFIG_PGSTE
552         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
553         clear_bit(RCP_PCL_BIT, pgste);
554         preempt_enable();
555 #endif
556 }
557
558 /* forward declaration for SetPageUptodate in page-flags.h*/
559 static inline void page_clear_dirty(struct page *page, int mapped);
560 #include <linux/page-flags.h>
561
562 static inline void ptep_rcp_copy(pte_t *ptep)
563 {
564 #ifdef CONFIG_PGSTE
565         struct page *page = virt_to_page(pte_val(*ptep));
566         unsigned int skey;
567         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
568
569         skey = page_get_storage_key(page_to_phys(page));
570         if (skey & _PAGE_CHANGED) {
571                 set_bit_simple(RCP_GC_BIT, pgste);
572                 set_bit_simple(KVM_UD_BIT, pgste);
573         }
574         if (skey & _PAGE_REFERENCED)
575                 set_bit_simple(RCP_GR_BIT, pgste);
576         if (test_and_clear_bit_simple(RCP_HC_BIT, pgste)) {
577                 SetPageDirty(page);
578                 set_bit_simple(KVM_UD_BIT, pgste);
579         }
580         if (test_and_clear_bit_simple(RCP_HR_BIT, pgste))
581                 SetPageReferenced(page);
582 #endif
583 }
584
585 /*
586  * query functions pte_write/pte_dirty/pte_young only work if
587  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
588  */
589 static inline int pte_write(pte_t pte)
590 {
591         return (pte_val(pte) & _PAGE_RO) == 0;
592 }
593
594 static inline int pte_dirty(pte_t pte)
595 {
596         /* A pte is neither clean nor dirty on s/390. The dirty bit
597          * is in the storage key. See page_test_and_clear_dirty for
598          * details.
599          */
600         return 0;
601 }
602
603 static inline int pte_young(pte_t pte)
604 {
605         /* A pte is neither young nor old on s/390. The young bit
606          * is in the storage key. See page_test_and_clear_young for
607          * details.
608          */
609         return 0;
610 }
611
612 /*
613  * pgd/pmd/pte modification functions
614  */
615
616 #ifndef __s390x__
617
618 #define pgd_clear(pgd)          do { } while (0)
619 #define pud_clear(pud)          do { } while (0)
620
621 #else /* __s390x__ */
622
623 static inline void pgd_clear_kernel(pgd_t * pgd)
624 {
625         if ((pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
626                 pgd_val(*pgd) = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
627 }
628
629 static inline void pgd_clear(pgd_t * pgd)
630 {
631         pgd_clear_kernel(pgd);
632 }
633
634 static inline void pud_clear_kernel(pud_t *pud)
635 {
636         if ((pud_val(*pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
637                 pud_val(*pud) = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
638 }
639
640 static inline void pud_clear(pud_t *pud)
641 {
642         pud_clear_kernel(pud);
643 }
644 #endif /* __s390x__ */
645
646 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
647 {
648         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
649 }
650
651 static inline void pmd_clear(pmd_t *pmd)
652 {
653         pmd_clear_kernel(pmd);
654 }
655
656 static inline void pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
657 {
658         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
659 }
660
661 /*
662  * The following pte modification functions only work if
663  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
664  */
665 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
666 {
667         pte_val(pte) &= _PAGE_CHG_MASK;
668         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
669         return pte;
670 }
671
672 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)
673 {
674         /* Do not clobber _PAGE_TYPE_NONE pages!  */
675         if (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID))
676                 pte_val(pte) |= _PAGE_RO;
677         return pte;
678 }
679
680 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)
681 {
682         pte_val(pte) &= ~_PAGE_RO;
683         return pte;
684 }
685
686 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)
687 {
688         /* The only user of pte_mkclean is the fork() code.
689            We must *not* clear the *physical* page dirty bit
690            just because fork() wants to clear the dirty bit in
691            *one* of the page's mappings.  So we just do nothing. */
692         return pte;
693 }
694
695 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)
696 {
697         /* We do not explicitly set the dirty bit because the
698          * sske instruction is slow. It is faster to let the
699          * next instruction set the dirty bit.
700          */
701         return pte;
702 }
703
704 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)
705 {
706         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
707          * There is no point in clearing the real referenced bit.
708          */
709         return pte;
710 }
711
712 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)
713 {
714         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
715          * There is no point in setting the real referenced bit.
716          */
717         return pte;
718 }
719
720 static inline pte_t pte_mkspecial(pte_t pte)
721 {
722         pte_val(pte) |= _PAGE_SPECIAL;
723         return pte;
724 }
725
726 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
727 static inline pte_t pte_mkhuge(pte_t pte)
728 {
729         /*
730          * PROT_NONE needs to be remapped from the pte type to the ste type.
731          * The HW invalid bit is also different for pte and ste. The pte
732          * invalid bit happens to be the same as the ste _SEGMENT_ENTRY_LARGE
733          * bit, so we don't have to clear it.
734          */
735         if (pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) {
736                 if (pte_val(pte) & _PAGE_SWT)
737                         pte_val(pte) |= _HPAGE_TYPE_NONE;
738                 pte_val(pte) |= _SEGMENT_ENTRY_INV;
739         }
740         /*
741          * Clear SW pte bits SWT and SWX, there are no SW bits in a segment
742          * table entry.
743          */
744         pte_val(pte) &= ~(_PAGE_SWT | _PAGE_SWX);
745         /*
746          * Also set the change-override bit because we don't need dirty bit
747          * tracking for hugetlbfs pages.
748          */
749         pte_val(pte) |= (_SEGMENT_ENTRY_LARGE | _SEGMENT_ENTRY_CO);
750         return pte;
751 }
752 #endif
753
754 #ifdef CONFIG_PGSTE
755 /*
756  * Get (and clear) the user dirty bit for a PTE.
757  */
758 static inline int kvm_s390_test_and_clear_page_dirty(struct mm_struct *mm,
759                                                      pte_t *ptep)
760 {
761         int dirty;
762         unsigned long *pgste;
763         struct page *page;
764         unsigned int skey;
765
766         if (!mm->context.has_pgste)
767                 return -EINVAL;
768         rcp_lock(ptep);
769         pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
770         page = virt_to_page(pte_val(*ptep));
771         skey = page_get_storage_key(page_to_phys(page));
772         if (skey & _PAGE_CHANGED) {
773                 set_bit_simple(RCP_GC_BIT, pgste);
774                 set_bit_simple(KVM_UD_BIT, pgste);
775         }
776         if (test_and_clear_bit_simple(RCP_HC_BIT, pgste)) {
777                 SetPageDirty(page);
778                 set_bit_simple(KVM_UD_BIT, pgste);
779         }
780         dirty = test_and_clear_bit_simple(KVM_UD_BIT, pgste);
781         if (skey & _PAGE_CHANGED)
782                 page_clear_dirty(page, 1);
783         rcp_unlock(ptep);
784         return dirty;
785 }
786 #endif
787
788 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
789 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
790                                             unsigned long addr, pte_t *ptep)
791 {
792 #ifdef CONFIG_PGSTE
793         unsigned long physpage;
794         int young;
795         unsigned long *pgste;
796
797         if (!vma->vm_mm->context.has_pgste)
798                 return 0;
799         physpage = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
800         pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
801
802         young = ((page_get_storage_key(physpage) & _PAGE_REFERENCED) != 0);
803         rcp_lock(ptep);
804         if (young)
805                 set_bit_simple(RCP_GR_BIT, pgste);
806         young |= test_and_clear_bit_simple(RCP_HR_BIT, pgste);
807         rcp_unlock(ptep);
808         return young;
809 #endif
810         return 0;
811 }
812
813 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
814 static inline int ptep_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
815                                          unsigned long address, pte_t *ptep)
816 {
817         /* No need to flush TLB
818          * On s390 reference bits are in storage key and never in TLB
819          * With virtualization we handle the reference bit, without we
820          * we can simply return */
821 #ifdef CONFIG_PGSTE
822         return ptep_test_and_clear_young(vma, address, ptep);
823 #endif
824         return 0;
825 }
826
827 static inline void __ptep_ipte(unsigned long address, pte_t *ptep)
828 {
829         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
830 #ifndef __s390x__
831                 /* pto must point to the start of the segment table */
832                 pte_t *pto = (pte_t *) (((unsigned long) ptep) & 0x7ffffc00);
833 #else
834                 /* ipte in zarch mode can do the math */
835                 pte_t *pto = ptep;
836 #endif
837                 asm volatile(
838                         "       ipte    %2,%3"
839                         : "=m" (*ptep) : "m" (*ptep),
840                           "a" (pto), "a" (address));
841         }
842 }
843
844 static inline void ptep_invalidate(struct mm_struct *mm,
845                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
846 {
847         if (mm->context.has_pgste) {
848                 rcp_lock(ptep);
849                 __ptep_ipte(address, ptep);
850                 ptep_rcp_copy(ptep);
851                 pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
852                 rcp_unlock(ptep);
853                 return;
854         }
855         __ptep_ipte(address, ptep);
856         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
857 }
858
859 /*
860  * This is hard to understand. ptep_get_and_clear and ptep_clear_flush
861  * both clear the TLB for the unmapped pte. The reason is that
862  * ptep_get_and_clear is used in common code (e.g. change_pte_range)
863  * to modify an active pte. The sequence is
864  *   1) ptep_get_and_clear
865  *   2) set_pte_at
866  *   3) flush_tlb_range
867  * On s390 the tlb needs to get flushed with the modification of the pte
868  * if the pte is active. The only way how this can be implemented is to
869  * have ptep_get_and_clear do the tlb flush. In exchange flush_tlb_range
870  * is a nop.
871  */
872 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
873 #define ptep_get_and_clear(__mm, __address, __ptep)                     \
874 ({                                                                      \
875         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
876         (__mm)->context.flush_mm = 1;                                   \
877         if (atomic_read(&(__mm)->context.attach_count) > 1 ||           \
878             (__mm) != current->active_mm)                               \
879                 ptep_invalidate(__mm, __address, __ptep);               \
880         else                                                            \
881                 pte_clear((__mm), (__address), (__ptep));               \
882         __pte;                                                          \
883 })
884
885 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_FLUSH
886 static inline pte_t ptep_clear_flush(struct vm_area_struct *vma,
887                                      unsigned long address, pte_t *ptep)
888 {
889         pte_t pte = *ptep;
890         ptep_invalidate(vma->vm_mm, address, ptep);
891         return pte;
892 }
893
894 /*
895  * The batched pte unmap code uses ptep_get_and_clear_full to clear the
896  * ptes. Here an optimization is possible. tlb_gather_mmu flushes all
897  * tlbs of an mm if it can guarantee that the ptes of the mm_struct
898  * cannot be accessed while the batched unmap is running. In this case
899  * full==1 and a simple pte_clear is enough. See tlb.h.
900  */
901 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR_FULL
902 static inline pte_t ptep_get_and_clear_full(struct mm_struct *mm,
903                                             unsigned long addr,
904                                             pte_t *ptep, int full)
905 {
906         pte_t pte = *ptep;
907
908         if (full)
909                 pte_clear(mm, addr, ptep);
910         else
911                 ptep_invalidate(mm, addr, ptep);
912         return pte;
913 }
914
915 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
916 #define ptep_set_wrprotect(__mm, __addr, __ptep)                        \
917 ({                                                                      \
918         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
919         if (pte_write(__pte)) {                                         \
920                 (__mm)->context.flush_mm = 1;                           \
921                 if (atomic_read(&(__mm)->context.attach_count) > 1 ||   \
922                     (__mm) != current->active_mm)                       \
923                         ptep_invalidate(__mm, __addr, __ptep);          \
924                 set_pte_at(__mm, __addr, __ptep, pte_wrprotect(__pte)); \
925         }                                                               \
926 })
927
928 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
929 #define ptep_set_access_flags(__vma, __addr, __ptep, __entry, __dirty)  \
930 ({                                                                      \
931         int __changed = !pte_same(*(__ptep), __entry);                  \
932         if (__changed) {                                                \
933                 ptep_invalidate((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep);        \
934                 set_pte_at((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep, __entry);    \
935         }                                                               \
936         __changed;                                                      \
937 })
938
939 /*
940  * Test and clear dirty bit in storage key.
941  * We can't clear the changed bit atomically. This is a potential
942  * race against modification of the referenced bit. This function
943  * should therefore only be called if it is not mapped in any
944  * address space.
945  */
946 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_DIRTY
947 static inline int page_test_dirty(struct page *page)
948 {
949         return (page_get_storage_key(page_to_phys(page)) & _PAGE_CHANGED) != 0;
950 }
951
952 #define __HAVE_ARCH_PAGE_CLEAR_DIRTY
953 static inline void page_clear_dirty(struct page *page, int mapped)
954 {
955         page_set_storage_key(page_to_phys(page), PAGE_DEFAULT_KEY, mapped);
956 }
957
958 /*
959  * Test and clear referenced bit in storage key.
960  */
961 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
962 static inline int page_test_and_clear_young(struct page *page)
963 {
964         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
965         int ccode;
966
967         asm volatile(
968                 "       rrbe    0,%1\n"
969                 "       ipm     %0\n"
970                 "       srl     %0,28\n"
971                 : "=d" (ccode) : "a" (physpage) : "cc" );
972         return ccode & 2;
973 }
974
975 /*
976  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
977  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
978  */
979 static inline pte_t mk_pte_phys(unsigned long physpage, pgprot_t pgprot)
980 {
981         pte_t __pte;
982         pte_val(__pte) = physpage + pgprot_val(pgprot);
983         return __pte;
984 }
985
986 static inline pte_t mk_pte(struct page *page, pgprot_t pgprot)
987 {
988         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
989
990         return mk_pte_phys(physpage, pgprot);
991 }
992
993 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
994 #define pud_index(address) (((address) >> PUD_SHIFT) & (PTRS_PER_PUD-1))
995 #define pmd_index(address) (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
996 #define pte_index(address) (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE-1))
997
998 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd + pgd_index(address))
999 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
1000
1001 #ifndef __s390x__
1002
1003 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
1004 #define pud_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
1005 #define pgd_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
1006
1007 #define pud_offset(pgd, address) ((pud_t *) pgd)
1008 #define pmd_offset(pud, address) ((pmd_t *) pud + pmd_index(address))
1009
1010 #else /* __s390x__ */
1011
1012 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
1013 #define pud_deref(pud) (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
1014 #define pgd_deref(pgd) (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
1015
1016 static inline pud_t *pud_offset(pgd_t *pgd, unsigned long address)
1017 {
1018         pud_t *pud = (pud_t *) pgd;
1019         if ((pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
1020                 pud = (pud_t *) pgd_deref(*pgd);
1021         return pud  + pud_index(address);
1022 }
1023
1024 static inline pmd_t *pmd_offset(pud_t *pud, unsigned long address)
1025 {
1026         pmd_t *pmd = (pmd_t *) pud;
1027         if ((pud_val(*pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
1028                 pmd = (pmd_t *) pud_deref(*pud);
1029         return pmd + pmd_index(address);
1030 }
1031
1032 #endif /* __s390x__ */
1033
1034 #define pfn_pte(pfn,pgprot) mk_pte_phys(__pa((pfn) << PAGE_SHIFT),(pgprot))
1035 #define pte_pfn(x) (pte_val(x) >> PAGE_SHIFT)
1036 #define pte_page(x) pfn_to_page(pte_pfn(x))
1037
1038 #define pmd_page(pmd) pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT)
1039
1040 /* Find an entry in the lowest level page table.. */
1041 #define pte_offset(pmd, addr) ((pte_t *) pmd_deref(*(pmd)) + pte_index(addr))
1042 #define pte_offset_kernel(pmd, address) pte_offset(pmd,address)
1043 #define pte_offset_map(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
1044 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
1045
1046 /*
1047  * 31 bit swap entry format:
1048  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
1049  * Bits 0, 20 and bit 23 have to be zero, otherwise an specification
1050  * exception will occur instead of a page translation exception. The
1051  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
1052  * information in the lowcore.
1053  * Bit 21 and bit 22 are the page invalid bit and the page protection
1054  * bit. We set both to indicate a swapped page.
1055  * Bit 30 and 31 are used to distinguish the different page types. For
1056  * a swapped page these bits need to be zero.
1057  * This leaves the bits 1-19 and bits 24-29 to store type and offset.
1058  * We use the 5 bits from 25-29 for the type and the 20 bits from 1-19
1059  * plus 24 for the offset.
1060  * 0|     offset        |0110|o|type |00|
1061  * 0 0000000001111111111 2222 2 22222 33
1062  * 0 1234567890123456789 0123 4 56789 01
1063  *
1064  * 64 bit swap entry format:
1065  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
1066  * Bits 52 and bit 55 have to be zero, otherwise an specification
1067  * exception will occur instead of a page translation exception. The
1068  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
1069  * information in the lowcore.
1070  * Bit 53 and bit 54 are the page invalid bit and the page protection
1071  * bit. We set both to indicate a swapped page.
1072  * Bit 62 and 63 are used to distinguish the different page types. For
1073  * a swapped page these bits need to be zero.
1074  * This leaves the bits 0-51 and bits 56-61 to store type and offset.
1075  * We use the 5 bits from 57-61 for the type and the 53 bits from 0-51
1076  * plus 56 for the offset.
1077  * |                      offset                        |0110|o|type |00|
1078  *  0000000000111111111122222222223333333333444444444455 5555 5 55566 66
1079  *  0123456789012345678901234567890123456789012345678901 2345 6 78901 23
1080  */
1081 #ifndef __s390x__
1082 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 12)
1083 #else
1084 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 11)
1085 #endif
1086 static inline pte_t mk_swap_pte(unsigned long type, unsigned long offset)
1087 {
1088         pte_t pte;
1089         offset &= __SWP_OFFSET_MASK;
1090         pte_val(pte) = _PAGE_TYPE_SWAP | ((type & 0x1f) << 2) |
1091                 ((offset & 1UL) << 7) | ((offset & ~1UL) << 11);
1092         return pte;
1093 }
1094
1095 #define __swp_type(entry)       (((entry).val >> 2) & 0x1f)
1096 #define __swp_offset(entry)     (((entry).val >> 11) | (((entry).val >> 7) & 1))
1097 #define __swp_entry(type,offset) ((swp_entry_t) { pte_val(mk_swap_pte((type),(offset))) })
1098
1099 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
1100 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val })
1101
1102 #ifndef __s390x__
1103 # define PTE_FILE_MAX_BITS      26
1104 #else /* __s390x__ */
1105 # define PTE_FILE_MAX_BITS      59
1106 #endif /* __s390x__ */
1107
1108 #define pte_to_pgoff(__pte) \
1109         ((((__pte).pte >> 12) << 7) + (((__pte).pte >> 1) & 0x7f))
1110
1111 #define pgoff_to_pte(__off) \
1112         ((pte_t) { ((((__off) & 0x7f) << 1) + (((__off) >> 7) << 12)) \
1113                    | _PAGE_TYPE_FILE })
1114
1115 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1116
1117 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
1118
1119 extern int vmem_add_mapping(unsigned long start, unsigned long size);
1120 extern int vmem_remove_mapping(unsigned long start, unsigned long size);
1121 extern int s390_enable_sie(void);
1122
1123 /*
1124  * No page table caches to initialise
1125  */
1126 #define pgtable_cache_init()    do { } while (0)
1127
1128 #include <asm-generic/pgtable.h>
1129
1130 #endif /* _S390_PAGE_H */