get_unmapped_area handles MAP_FIXED on powerpc
[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 #include <asm/spu.h>
28
29 #include <linux/sysctl.h>
30
31 #define NUM_LOW_AREAS   (0x100000000UL >> SID_SHIFT)
32 #define NUM_HIGH_AREAS  (PGTABLE_RANGE >> HTLB_AREA_SHIFT)
33
34 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
35 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PMD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
36 #else
37 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PUD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
38 #endif
39 #define PTRS_PER_HUGEPTE        (1 << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
40 #define HUGEPTE_TABLE_SIZE      (sizeof(pte_t) << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
41
42 #define HUGEPD_SHIFT            (HPAGE_SHIFT + HUGEPTE_INDEX_SIZE)
43 #define HUGEPD_SIZE             (1UL << HUGEPD_SHIFT)
44 #define HUGEPD_MASK             (~(HUGEPD_SIZE-1))
45
46 #define huge_pgtable_cache      (pgtable_cache[HUGEPTE_CACHE_NUM])
47
48 /* Flag to mark huge PD pointers.  This means pmd_bad() and pud_bad()
49  * will choke on pointers to hugepte tables, which is handy for
50  * catching screwups early. */
51 #define HUGEPD_OK       0x1
52
53 typedef struct { unsigned long pd; } hugepd_t;
54
55 #define hugepd_none(hpd)        ((hpd).pd == 0)
56
57 static inline pte_t *hugepd_page(hugepd_t hpd)
58 {
59         BUG_ON(!(hpd.pd & HUGEPD_OK));
60         return (pte_t *)(hpd.pd & ~HUGEPD_OK);
61 }
62
63 static inline pte_t *hugepte_offset(hugepd_t *hpdp, unsigned long addr)
64 {
65         unsigned long idx = ((addr >> HPAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_HUGEPTE-1));
66         pte_t *dir = hugepd_page(*hpdp);
67
68         return dir + idx;
69 }
70
71 static int __hugepte_alloc(struct mm_struct *mm, hugepd_t *hpdp,
72                            unsigned long address)
73 {
74         pte_t *new = kmem_cache_alloc(huge_pgtable_cache,
75                                       GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
76
77         if (! new)
78                 return -ENOMEM;
79
80         spin_lock(&mm->page_table_lock);
81         if (!hugepd_none(*hpdp))
82                 kmem_cache_free(huge_pgtable_cache, new);
83         else
84                 hpdp->pd = (unsigned long)new | HUGEPD_OK;
85         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
86         return 0;
87 }
88
89 /* Modelled after find_linux_pte() */
90 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
91 {
92         pgd_t *pg;
93         pud_t *pu;
94
95         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
96
97         addr &= HPAGE_MASK;
98
99         pg = pgd_offset(mm, addr);
100         if (!pgd_none(*pg)) {
101                 pu = pud_offset(pg, addr);
102                 if (!pud_none(*pu)) {
103 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
104                         pmd_t *pm;
105                         pm = pmd_offset(pu, addr);
106                         if (!pmd_none(*pm))
107                                 return hugepte_offset((hugepd_t *)pm, addr);
108 #else
109                         return hugepte_offset((hugepd_t *)pu, addr);
110 #endif
111                 }
112         }
113
114         return NULL;
115 }
116
117 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
118 {
119         pgd_t *pg;
120         pud_t *pu;
121         hugepd_t *hpdp = NULL;
122
123         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
124
125         addr &= HPAGE_MASK;
126
127         pg = pgd_offset(mm, addr);
128         pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
129
130         if (pu) {
131 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
132                 pmd_t *pm;
133                 pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
134                 if (pm)
135                         hpdp = (hugepd_t *)pm;
136 #else
137                 hpdp = (hugepd_t *)pu;
138 #endif
139         }
140
141         if (! hpdp)
142                 return NULL;
143
144         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr))
145                 return NULL;
146
147         return hugepte_offset(hpdp, addr);
148 }
149
150 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
151 {
152         return 0;
153 }
154
155 static void free_hugepte_range(struct mmu_gather *tlb, hugepd_t *hpdp)
156 {
157         pte_t *hugepte = hugepd_page(*hpdp);
158
159         hpdp->pd = 0;
160         tlb->need_flush = 1;
161         pgtable_free_tlb(tlb, pgtable_free_cache(hugepte, HUGEPTE_CACHE_NUM,
162                                                  PGF_CACHENUM_MASK));
163 }
164
165 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
166 static void hugetlb_free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
167                                    unsigned long addr, unsigned long end,
168                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
169 {
170         pmd_t *pmd;
171         unsigned long next;
172         unsigned long start;
173
174         start = addr;
175         pmd = pmd_offset(pud, addr);
176         do {
177                 next = pmd_addr_end(addr, end);
178                 if (pmd_none(*pmd))
179                         continue;
180                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pmd);
181         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
182
183         start &= PUD_MASK;
184         if (start < floor)
185                 return;
186         if (ceiling) {
187                 ceiling &= PUD_MASK;
188                 if (!ceiling)
189                         return;
190         }
191         if (end - 1 > ceiling - 1)
192                 return;
193
194         pmd = pmd_offset(pud, start);
195         pud_clear(pud);
196         pmd_free_tlb(tlb, pmd);
197 }
198 #endif
199
200 static void hugetlb_free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
201                                    unsigned long addr, unsigned long end,
202                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
203 {
204         pud_t *pud;
205         unsigned long next;
206         unsigned long start;
207
208         start = addr;
209         pud = pud_offset(pgd, addr);
210         do {
211                 next = pud_addr_end(addr, end);
212 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
213                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
214                         continue;
215                 hugetlb_free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
216 #else
217                 if (pud_none(*pud))
218                         continue;
219                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pud);
220 #endif
221         } while (pud++, addr = next, addr != end);
222
223         start &= PGDIR_MASK;
224         if (start < floor)
225                 return;
226         if (ceiling) {
227                 ceiling &= PGDIR_MASK;
228                 if (!ceiling)
229                         return;
230         }
231         if (end - 1 > ceiling - 1)
232                 return;
233
234         pud = pud_offset(pgd, start);
235         pgd_clear(pgd);
236         pud_free_tlb(tlb, pud);
237 }
238
239 /*
240  * This function frees user-level page tables of a process.
241  *
242  * Must be called with pagetable lock held.
243  */
244 void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather **tlb,
245                             unsigned long addr, unsigned long end,
246                             unsigned long floor, unsigned long ceiling)
247 {
248         pgd_t *pgd;
249         unsigned long next;
250         unsigned long start;
251
252         /*
253          * Comments below take from the normal free_pgd_range().  They
254          * apply here too.  The tests against HUGEPD_MASK below are
255          * essential, because we *don't* test for this at the bottom
256          * level.  Without them we'll attempt to free a hugepte table
257          * when we unmap just part of it, even if there are other
258          * active mappings using it.
259          *
260          * The next few lines have given us lots of grief...
261          *
262          * Why are we testing HUGEPD* at this top level?  Because
263          * often there will be no work to do at all, and we'd prefer
264          * not to go all the way down to the bottom just to discover
265          * that.
266          *
267          * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
268          * of the address space and the top of it (using -1 for the
269          * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
270          * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
271          * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
272          * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
273          * that end 0 case should be mythical).
274          *
275          * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we
276          * must be careful to reject "the opposite 0" before it
277          * confuses the subsequent tests.  But what about where end is
278          * brought down by HUGEPD_SIZE below? no, end can't go down to
279          * 0 there.
280          *
281          * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
282          * masks at different levels, in order to test whether a table
283          * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
284          * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
285          */
286
287         addr &= HUGEPD_MASK;
288         if (addr < floor) {
289                 addr += HUGEPD_SIZE;
290                 if (!addr)
291                         return;
292         }
293         if (ceiling) {
294                 ceiling &= HUGEPD_MASK;
295                 if (!ceiling)
296                         return;
297         }
298         if (end - 1 > ceiling - 1)
299                 end -= HUGEPD_SIZE;
300         if (addr > end - 1)
301                 return;
302
303         start = addr;
304         pgd = pgd_offset((*tlb)->mm, addr);
305         do {
306                 BUG_ON(! in_hugepage_area((*tlb)->mm->context, addr));
307                 next = pgd_addr_end(addr, end);
308                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
309                         continue;
310                 hugetlb_free_pud_range(*tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
311         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
312 }
313
314 void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
315                      pte_t *ptep, pte_t pte)
316 {
317         if (pte_present(*ptep)) {
318                 /* We open-code pte_clear because we need to pass the right
319                  * argument to hpte_need_flush (huge / !huge). Might not be
320                  * necessary anymore if we make hpte_need_flush() get the
321                  * page size from the slices
322                  */
323                 pte_update(mm, addr & HPAGE_MASK, ptep, ~0UL, 1);
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(mm, addr, ptep, ~0UL, 1);
332         return __pte(old);
333 }
334
335 struct slb_flush_info {
336         struct mm_struct *mm;
337         u16 newareas;
338 };
339
340 static void flush_low_segments(void *parm)
341 {
342         struct slb_flush_info *fi = parm;
343         unsigned long i;
344
345         BUILD_BUG_ON((sizeof(fi->newareas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
346
347         if (current->active_mm != fi->mm)
348                 return;
349
350         /* Only need to do anything if this CPU is working in the same
351          * mm as the one which has changed */
352
353         /* update the paca copy of the context struct */
354         get_paca()->context = current->active_mm->context;
355
356         asm volatile("isync" : : : "memory");
357         for (i = 0; i < NUM_LOW_AREAS; i++) {
358                 if (! (fi->newareas & (1U << i)))
359                         continue;
360                 asm volatile("slbie %0"
361                              : : "r" ((i << SID_SHIFT) | SLBIE_C));
362         }
363         asm volatile("isync" : : : "memory");
364 }
365
366 static void flush_high_segments(void *parm)
367 {
368         struct slb_flush_info *fi = parm;
369         unsigned long i, j;
370
371
372         BUILD_BUG_ON((sizeof(fi->newareas)*8) != NUM_HIGH_AREAS);
373
374         if (current->active_mm != fi->mm)
375                 return;
376
377         /* Only need to do anything if this CPU is working in the same
378          * mm as the one which has changed */
379
380         /* update the paca copy of the context struct */
381         get_paca()->context = current->active_mm->context;
382
383         asm volatile("isync" : : : "memory");
384         for (i = 0; i < NUM_HIGH_AREAS; i++) {
385                 if (! (fi->newareas & (1U << i)))
386                         continue;
387                 for (j = 0; j < (1UL << (HTLB_AREA_SHIFT-SID_SHIFT)); j++)
388                         asm volatile("slbie %0"
389                                      :: "r" (((i << HTLB_AREA_SHIFT)
390                                               + (j << SID_SHIFT)) | SLBIE_C));
391         }
392         asm volatile("isync" : : : "memory");
393 }
394
395 static int prepare_low_area_for_htlb(struct mm_struct *mm, unsigned long area)
396 {
397         unsigned long start = area << SID_SHIFT;
398         unsigned long end = (area+1) << SID_SHIFT;
399         struct vm_area_struct *vma;
400
401         BUG_ON(area >= NUM_LOW_AREAS);
402
403         /* Check no VMAs are in the region */
404         vma = find_vma(mm, start);
405         if (vma && (vma->vm_start < end))
406                 return -EBUSY;
407
408         return 0;
409 }
410
411 static int prepare_high_area_for_htlb(struct mm_struct *mm, unsigned long area)
412 {
413         unsigned long start = area << HTLB_AREA_SHIFT;
414         unsigned long end = (area+1) << HTLB_AREA_SHIFT;
415         struct vm_area_struct *vma;
416
417         BUG_ON(area >= NUM_HIGH_AREAS);
418
419         /* Hack, so that each addresses is controlled by exactly one
420          * of the high or low area bitmaps, the first high area starts
421          * at 4GB, not 0 */
422         if (start == 0)
423                 start = 0x100000000UL;
424
425         /* Check no VMAs are in the region */
426         vma = find_vma(mm, start);
427         if (vma && (vma->vm_start < end))
428                 return -EBUSY;
429
430         return 0;
431 }
432
433 static int open_low_hpage_areas(struct mm_struct *mm, u16 newareas)
434 {
435         unsigned long i;
436         struct slb_flush_info fi;
437
438         BUILD_BUG_ON((sizeof(newareas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
439         BUILD_BUG_ON((sizeof(mm->context.low_htlb_areas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
440
441         newareas &= ~(mm->context.low_htlb_areas);
442         if (! newareas)
443                 return 0; /* The segments we want are already open */
444
445         for (i = 0; i < NUM_LOW_AREAS; i++)
446                 if ((1 << i) & newareas)
447                         if (prepare_low_area_for_htlb(mm, i) != 0)
448                                 return -EBUSY;
449
450         mm->context.low_htlb_areas |= newareas;
451
452         /* the context change must make it to memory before the flush,
453          * so that further SLB misses do the right thing. */
454         mb();
455
456         fi.mm = mm;
457         fi.newareas = newareas;
458         on_each_cpu(flush_low_segments, &fi, 0, 1);
459
460         return 0;
461 }
462
463 static int open_high_hpage_areas(struct mm_struct *mm, u16 newareas)
464 {
465         struct slb_flush_info fi;
466         unsigned long i;
467
468         BUILD_BUG_ON((sizeof(newareas)*8) != NUM_HIGH_AREAS);
469         BUILD_BUG_ON((sizeof(mm->context.high_htlb_areas)*8)
470                      != NUM_HIGH_AREAS);
471
472         newareas &= ~(mm->context.high_htlb_areas);
473         if (! newareas)
474                 return 0; /* The areas we want are already open */
475
476         for (i = 0; i < NUM_HIGH_AREAS; i++)
477                 if ((1 << i) & newareas)
478                         if (prepare_high_area_for_htlb(mm, i) != 0)
479                                 return -EBUSY;
480
481         mm->context.high_htlb_areas |= newareas;
482
483         /* the context change must make it to memory before the flush,
484          * so that further SLB misses do the right thing. */
485         mb();
486
487         fi.mm = mm;
488         fi.newareas = newareas;
489         on_each_cpu(flush_high_segments, &fi, 0, 1);
490
491         return 0;
492 }
493
494 int prepare_hugepage_range(unsigned long addr, unsigned long len, pgoff_t pgoff)
495 {
496         int err = 0;
497
498         if (pgoff & (~HPAGE_MASK >> PAGE_SHIFT))
499                 return -EINVAL;
500         if (len & ~HPAGE_MASK)
501                 return -EINVAL;
502         if (addr & ~HPAGE_MASK)
503                 return -EINVAL;
504
505         if (addr < 0x100000000UL)
506                 err = open_low_hpage_areas(current->mm,
507                                           LOW_ESID_MASK(addr, len));
508         if ((addr + len) > 0x100000000UL)
509                 err = open_high_hpage_areas(current->mm,
510                                             HTLB_AREA_MASK(addr, len));
511 #ifdef CONFIG_SPE_BASE
512         spu_flush_all_slbs(current->mm);
513 #endif
514         if (err) {
515                 printk(KERN_DEBUG "prepare_hugepage_range(%lx, %lx)"
516                        " failed (lowmask: 0x%04hx, highmask: 0x%04hx)\n",
517                        addr, len,
518                        LOW_ESID_MASK(addr, len), HTLB_AREA_MASK(addr, len));
519                 return err;
520         }
521
522         return 0;
523 }
524
525 struct page *
526 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
527 {
528         pte_t *ptep;
529         struct page *page;
530
531         if (! in_hugepage_area(mm->context, address))
532                 return ERR_PTR(-EINVAL);
533
534         ptep = huge_pte_offset(mm, address);
535         page = pte_page(*ptep);
536         if (page)
537                 page += (address % HPAGE_SIZE) / PAGE_SIZE;
538
539         return page;
540 }
541
542 int pmd_huge(pmd_t pmd)
543 {
544         return 0;
545 }
546
547 struct page *
548 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
549                 pmd_t *pmd, int write)
550 {
551         BUG();
552         return NULL;
553 }
554
555 /* Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
556  * normal user address space, we have to take special measures to make
557  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions. */
558 unsigned long arch_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr,
559                                      unsigned long len, unsigned long pgoff,
560                                      unsigned long flags)
561 {
562         struct mm_struct *mm = current->mm;
563         struct vm_area_struct *vma;
564         unsigned long start_addr;
565
566         if (len > TASK_SIZE)
567                 return -ENOMEM;
568
569         /* handle fixed mapping: prevent overlap with huge pages */
570         if (flags & MAP_FIXED) {
571                 if (is_hugepage_only_range(mm, addr, len))
572                         return -EINVAL;
573                 return addr;
574         }
575
576         if (addr) {
577                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
578                 vma = find_vma(mm, addr);
579                 if (((TASK_SIZE - len) >= addr)
580                     && (!vma || (addr+len) <= vma->vm_start)
581                     && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
582                         return addr;
583         }
584         if (len > mm->cached_hole_size) {
585                 start_addr = addr = mm->free_area_cache;
586         } else {
587                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
588                 mm->cached_hole_size = 0;
589         }
590
591 full_search:
592         vma = find_vma(mm, addr);
593         while (TASK_SIZE - len >= addr) {
594                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end));
595
596                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
597                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
598                         vma = find_vma(mm, addr);
599                         continue;
600                 }
601                 if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
602                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
603                         vma = find_vma(mm, addr);
604                         continue;
605                 }
606                 if (!vma || addr + len <= vma->vm_start) {
607                         /*
608                          * Remember the place where we stopped the search:
609                          */
610                         mm->free_area_cache = addr + len;
611                         return addr;
612                 }
613                 if (addr + mm->cached_hole_size < vma->vm_start)
614                         mm->cached_hole_size = vma->vm_start - addr;
615                 addr = vma->vm_end;
616                 vma = vma->vm_next;
617         }
618
619         /* Make sure we didn't miss any holes */
620         if (start_addr != TASK_UNMAPPED_BASE) {
621                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
622                 mm->cached_hole_size = 0;
623                 goto full_search;
624         }
625         return -ENOMEM;
626 }
627
628 /*
629  * This mmap-allocator allocates new areas top-down from below the
630  * stack's low limit (the base):
631  *
632  * Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
633  * normal user address space, we have to take special measures to make
634  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions.
635  */
636 unsigned long
637 arch_get_unmapped_area_topdown(struct file *filp, const unsigned long addr0,
638                           const unsigned long len, const unsigned long pgoff,
639                           const unsigned long flags)
640 {
641         struct vm_area_struct *vma, *prev_vma;
642         struct mm_struct *mm = current->mm;
643         unsigned long base = mm->mmap_base, addr = addr0;
644         unsigned long largest_hole = mm->cached_hole_size;
645         int first_time = 1;
646
647         /* requested length too big for entire address space */
648         if (len > TASK_SIZE)
649                 return -ENOMEM;
650
651         /* handle fixed mapping: prevent overlap with huge pages */
652         if (flags & MAP_FIXED) {
653                 if (is_hugepage_only_range(mm, addr, len))
654                         return -EINVAL;
655                 return addr;
656         }
657
658         /* dont allow allocations above current base */
659         if (mm->free_area_cache > base)
660                 mm->free_area_cache = base;
661
662         /* requesting a specific address */
663         if (addr) {
664                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
665                 vma = find_vma(mm, addr);
666                 if (TASK_SIZE - len >= addr &&
667                                 (!vma || addr + len <= vma->vm_start)
668                                 && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
669                         return addr;
670         }
671
672         if (len <= largest_hole) {
673                 largest_hole = 0;
674                 mm->free_area_cache = base;
675         }
676 try_again:
677         /* make sure it can fit in the remaining address space */
678         if (mm->free_area_cache < len)
679                 goto fail;
680
681         /* either no address requested or cant fit in requested address hole */
682         addr = (mm->free_area_cache - len) & PAGE_MASK;
683         do {
684 hugepage_recheck:
685                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
686                         addr = (addr & ((~0) << SID_SHIFT)) - len;
687                         goto hugepage_recheck;
688                 } else if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
689                         addr = (addr & ((~0UL) << HTLB_AREA_SHIFT)) - len;
690                         goto hugepage_recheck;
691                 }
692
693                 /*
694                  * Lookup failure means no vma is above this address,
695                  * i.e. return with success:
696                  */
697                 if (!(vma = find_vma_prev(mm, addr, &prev_vma)))
698                         return addr;
699
700                 /*
701                  * new region fits between prev_vma->vm_end and
702                  * vma->vm_start, use it:
703                  */
704                 if (addr+len <= vma->vm_start &&
705                           (!prev_vma || (addr >= prev_vma->vm_end))) {
706                         /* remember the address as a hint for next time */
707                         mm->cached_hole_size = largest_hole;
708                         return (mm->free_area_cache = addr);
709                 } else {
710                         /* pull free_area_cache down to the first hole */
711                         if (mm->free_area_cache == vma->vm_end) {
712                                 mm->free_area_cache = vma->vm_start;
713                                 mm->cached_hole_size = largest_hole;
714                         }
715                 }
716
717                 /* remember the largest hole we saw so far */
718                 if (addr + largest_hole < vma->vm_start)
719                         largest_hole = vma->vm_start - addr;
720
721                 /* try just below the current vma->vm_start */
722                 addr = vma->vm_start-len;
723         } while (len <= vma->vm_start);
724
725 fail:
726         /*
727          * if hint left us with no space for the requested
728          * mapping then try again:
729          */
730         if (first_time) {
731                 mm->free_area_cache = base;
732                 largest_hole = 0;
733                 first_time = 0;
734                 goto try_again;
735         }
736         /*
737          * A failed mmap() very likely causes application failure,
738          * so fall back to the bottom-up function here. This scenario
739          * can happen with large stack limits and large mmap()
740          * allocations.
741          */
742         mm->free_area_cache = TASK_UNMAPPED_BASE;
743         mm->cached_hole_size = ~0UL;
744         addr = arch_get_unmapped_area(filp, addr0, len, pgoff, flags);
745         /*
746          * Restore the topdown base:
747          */
748         mm->free_area_cache = base;
749         mm->cached_hole_size = ~0UL;
750
751         return addr;
752 }
753
754 static int htlb_check_hinted_area(unsigned long addr, unsigned long len)
755 {
756         struct vm_area_struct *vma;
757
758         vma = find_vma(current->mm, addr);
759         if (TASK_SIZE - len >= addr &&
760             (!vma || ((addr + len) <= vma->vm_start)))
761                 return 0;
762
763         return -ENOMEM;
764 }
765
766 static unsigned long htlb_get_low_area(unsigned long len, u16 segmask)
767 {
768         unsigned long addr = 0;
769         struct vm_area_struct *vma;
770
771         vma = find_vma(current->mm, addr);
772         while (addr + len <= 0x100000000UL) {
773                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
774
775                 if (! __within_hugepage_low_range(addr, len, segmask)) {
776                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
777                         vma = find_vma(current->mm, addr);
778                         continue;
779                 }
780
781                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
782                         return addr;
783                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
784                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
785                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
786                  * some VMAs */
787                 vma = find_vma(current->mm, addr);
788         }
789
790         return -ENOMEM;
791 }
792
793 static unsigned long htlb_get_high_area(unsigned long len, u16 areamask)
794 {
795         unsigned long addr = 0x100000000UL;
796         struct vm_area_struct *vma;
797
798         vma = find_vma(current->mm, addr);
799         while (addr + len <= TASK_SIZE_USER64) {
800                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
801
802                 if (! __within_hugepage_high_range(addr, len, areamask)) {
803                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
804                         vma = find_vma(current->mm, addr);
805                         continue;
806                 }
807
808                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
809                         return addr;
810                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
811                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
812                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
813                  * some VMAs */
814                 vma = find_vma(current->mm, addr);
815         }
816
817         return -ENOMEM;
818 }
819
820 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
821                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
822                                         unsigned long flags)
823 {
824         int lastshift;
825         u16 areamask, curareas;
826
827         if (HPAGE_SHIFT == 0)
828                 return -EINVAL;
829         if (len & ~HPAGE_MASK)
830                 return -EINVAL;
831         if (len > TASK_SIZE)
832                 return -ENOMEM;
833
834         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
835                 return -EINVAL;
836
837         /* Paranoia, caller should have dealt with this */
838         BUG_ON((addr + len)  < addr);
839
840         /* Handle MAP_FIXED */
841         if (flags & MAP_FIXED) {
842                 if (prepare_hugepage_range(addr, len, pgoff))
843                         return -EINVAL;
844                 return addr;
845         }
846
847         if (test_thread_flag(TIF_32BIT)) {
848                 curareas = current->mm->context.low_htlb_areas;
849
850                 /* First see if we can use the hint address */
851                 if (addr && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
852                         areamask = LOW_ESID_MASK(addr, len);
853                         if (open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
854                                 return addr;
855                 }
856
857                 /* Next see if we can map in the existing low areas */
858                 addr = htlb_get_low_area(len, curareas);
859                 if (addr != -ENOMEM)
860                         return addr;
861
862                 /* Finally go looking for areas to open */
863                 lastshift = 0;
864                 for (areamask = LOW_ESID_MASK(0x100000000UL-len, len);
865                      ! lastshift; areamask >>=1) {
866                         if (areamask & 1)
867                                 lastshift = 1;
868
869                         addr = htlb_get_low_area(len, curareas | areamask);
870                         if ((addr != -ENOMEM)
871                             && open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
872                                 return addr;
873                 }
874         } else {
875                 curareas = current->mm->context.high_htlb_areas;
876
877                 /* First see if we can use the hint address */
878                 /* We discourage 64-bit processes from doing hugepage
879                  * mappings below 4GB (must use MAP_FIXED) */
880                 if ((addr >= 0x100000000UL)
881                     && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
882                         areamask = HTLB_AREA_MASK(addr, len);
883                         if (open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
884                                 return addr;
885                 }
886
887                 /* Next see if we can map in the existing high areas */
888                 addr = htlb_get_high_area(len, curareas);
889                 if (addr != -ENOMEM)
890                         return addr;
891
892                 /* Finally go looking for areas to open */
893                 lastshift = 0;
894                 for (areamask = HTLB_AREA_MASK(TASK_SIZE_USER64-len, len);
895                      ! lastshift; areamask >>=1) {
896                         if (areamask & 1)
897                                 lastshift = 1;
898
899                         addr = htlb_get_high_area(len, curareas | areamask);
900                         if ((addr != -ENOMEM)
901                             && open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
902                                 return addr;
903                 }
904         }
905         printk(KERN_DEBUG "hugetlb_get_unmapped_area() unable to open"
906                " enough areas\n");
907         return -ENOMEM;
908 }
909
910 /*
911  * Called by asm hashtable.S for doing lazy icache flush
912  */
913 static unsigned int hash_huge_page_do_lazy_icache(unsigned long rflags,
914                                                   pte_t pte, int trap)
915 {
916         struct page *page;
917         int i;
918
919         if (!pfn_valid(pte_pfn(pte)))
920                 return rflags;
921
922         page = pte_page(pte);
923
924         /* page is dirty */
925         if (!test_bit(PG_arch_1, &page->flags) && !PageReserved(page)) {
926                 if (trap == 0x400) {
927                         for (i = 0; i < (HPAGE_SIZE / PAGE_SIZE); i++)
928                                 __flush_dcache_icache(page_address(page+i));
929                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
930                 } else {
931                         rflags |= HPTE_R_N;
932                 }
933         }
934         return rflags;
935 }
936
937 int hash_huge_page(struct mm_struct *mm, unsigned long access,
938                    unsigned long ea, unsigned long vsid, int local,
939                    unsigned long trap)
940 {
941         pte_t *ptep;
942         unsigned long old_pte, new_pte;
943         unsigned long va, rflags, pa;
944         long slot;
945         int err = 1;
946
947         ptep = huge_pte_offset(mm, ea);
948
949         /* Search the Linux page table for a match with va */
950         va = (vsid << 28) | (ea & 0x0fffffff);
951
952         /*
953          * If no pte found or not present, send the problem up to
954          * do_page_fault
955          */
956         if (unlikely(!ptep || pte_none(*ptep)))
957                 goto out;
958
959         /* 
960          * Check the user's access rights to the page.  If access should be
961          * prevented then send the problem up to do_page_fault.
962          */
963         if (unlikely(access & ~pte_val(*ptep)))
964                 goto out;
965         /*
966          * At this point, we have a pte (old_pte) which can be used to build
967          * or update an HPTE. There are 2 cases:
968          *
969          * 1. There is a valid (present) pte with no associated HPTE (this is 
970          *      the most common case)
971          * 2. There is a valid (present) pte with an associated HPTE. The
972          *      current values of the pp bits in the HPTE prevent access
973          *      because we are doing software DIRTY bit management and the
974          *      page is currently not DIRTY. 
975          */
976
977
978         do {
979                 old_pte = pte_val(*ptep);
980                 if (old_pte & _PAGE_BUSY)
981                         goto out;
982                 new_pte = old_pte | _PAGE_BUSY |
983                         _PAGE_ACCESSED | _PAGE_HASHPTE;
984         } while(old_pte != __cmpxchg_u64((unsigned long *)ptep,
985                                          old_pte, new_pte));
986
987         rflags = 0x2 | (!(new_pte & _PAGE_RW));
988         /* _PAGE_EXEC -> HW_NO_EXEC since it's inverted */
989         rflags |= ((new_pte & _PAGE_EXEC) ? 0 : HPTE_R_N);
990         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
991                 /* No CPU has hugepages but lacks no execute, so we
992                  * don't need to worry about that case */
993                 rflags = hash_huge_page_do_lazy_icache(rflags, __pte(old_pte),
994                                                        trap);
995
996         /* Check if pte already has an hpte (case 2) */
997         if (unlikely(old_pte & _PAGE_HASHPTE)) {
998                 /* There MIGHT be an HPTE for this pte */
999                 unsigned long hash, slot;
1000
1001                 hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
1002                 if (old_pte & _PAGE_F_SECOND)
1003                         hash = ~hash;
1004                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
1005                 slot += (old_pte & _PAGE_F_GIX) >> 12;
1006
1007                 if (ppc_md.hpte_updatepp(slot, rflags, va, mmu_huge_psize,
1008                                          local) == -1)
1009                         old_pte &= ~_PAGE_HPTEFLAGS;
1010         }
1011
1012         if (likely(!(old_pte & _PAGE_HASHPTE))) {
1013                 unsigned long hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
1014                 unsigned long hpte_group;
1015
1016                 pa = pte_pfn(__pte(old_pte)) << PAGE_SHIFT;
1017
1018 repeat:
1019                 hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1020                               HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
1021
1022                 /* clear HPTE slot informations in new PTE */
1023                 new_pte = (new_pte & ~_PAGE_HPTEFLAGS) | _PAGE_HASHPTE;
1024
1025                 /* Add in WIMG bits */
1026                 /* XXX We should store these in the pte */
1027                 /* --BenH: I think they are ... */
1028                 rflags |= _PAGE_COHERENT;
1029
1030                 /* Insert into the hash table, primary slot */
1031                 slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags, 0,
1032                                           mmu_huge_psize);
1033
1034                 /* Primary is full, try the secondary */
1035                 if (unlikely(slot == -1)) {
1036                         hpte_group = ((~hash & htab_hash_mask) *
1037                                       HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL; 
1038                         slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags,
1039                                                   HPTE_V_SECONDARY,
1040                                                   mmu_huge_psize);
1041                         if (slot == -1) {
1042                                 if (mftb() & 0x1)
1043                                         hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1044                                                       HPTES_PER_GROUP)&~0x7UL;
1045
1046                                 ppc_md.hpte_remove(hpte_group);
1047                                 goto repeat;
1048                         }
1049                 }
1050
1051                 if (unlikely(slot == -2))
1052                         panic("hash_huge_page: pte_insert failed\n");
1053
1054                 new_pte |= (slot << 12) & (_PAGE_F_SECOND | _PAGE_F_GIX);
1055         }
1056
1057         /*
1058          * No need to use ldarx/stdcx here
1059          */
1060         *ptep = __pte(new_pte & ~_PAGE_BUSY);
1061
1062         err = 0;
1063
1064  out:
1065         return err;
1066 }
1067
1068 static void zero_ctor(void *addr, struct kmem_cache *cache, unsigned long flags)
1069 {
1070         memset(addr, 0, kmem_cache_size(cache));
1071 }
1072
1073 static int __init hugetlbpage_init(void)
1074 {
1075         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
1076                 return -ENODEV;
1077
1078         huge_pgtable_cache = kmem_cache_create("hugepte_cache",
1079                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1080                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1081                                                0,
1082                                                zero_ctor, NULL);
1083         if (! huge_pgtable_cache)
1084                 panic("hugetlbpage_init(): could not create hugepte cache\n");
1085
1086         return 0;
1087 }
1088
1089 module_init(hugetlbpage_init);