fd68b74c07c3c4e5c457371c1dd54c52767cec8a
[linux-2.6.git] / arch / powerpc / mm / hugetlbpage.c
1 /*
2  * PPC64 (POWER4) Huge TLB Page Support for Kernel.
3  *
4  * Copyright (C) 2003 David Gibson, IBM Corporation.
5  *
6  * Based on the IA-32 version:
7  * Copyright (C) 2002, Rohit Seth <rohit.seth@intel.com>
8  */
9
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/fs.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/hugetlb.h>
14 #include <linux/pagemap.h>
15 #include <linux/smp_lock.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/err.h>
18 #include <linux/sysctl.h>
19 #include <asm/mman.h>
20 #include <asm/pgalloc.h>
21 #include <asm/tlb.h>
22 #include <asm/tlbflush.h>
23 #include <asm/mmu_context.h>
24 #include <asm/machdep.h>
25 #include <asm/cputable.h>
26 #include <asm/tlb.h>
27
28 #include <linux/sysctl.h>
29
30 #define NUM_LOW_AREAS   (0x100000000UL >> SID_SHIFT)
31 #define NUM_HIGH_AREAS  (PGTABLE_RANGE >> HTLB_AREA_SHIFT)
32
33 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
34 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PMD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
35 #else
36 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PUD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
37 #endif
38 #define PTRS_PER_HUGEPTE        (1 << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
39 #define HUGEPTE_TABLE_SIZE      (sizeof(pte_t) << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
40
41 #define HUGEPD_SHIFT            (HPAGE_SHIFT + HUGEPTE_INDEX_SIZE)
42 #define HUGEPD_SIZE             (1UL << HUGEPD_SHIFT)
43 #define HUGEPD_MASK             (~(HUGEPD_SIZE-1))
44
45 #define huge_pgtable_cache      (pgtable_cache[HUGEPTE_CACHE_NUM])
46
47 /* Flag to mark huge PD pointers.  This means pmd_bad() and pud_bad()
48  * will choke on pointers to hugepte tables, which is handy for
49  * catching screwups early. */
50 #define HUGEPD_OK       0x1
51
52 typedef struct { unsigned long pd; } hugepd_t;
53
54 #define hugepd_none(hpd)        ((hpd).pd == 0)
55
56 static inline pte_t *hugepd_page(hugepd_t hpd)
57 {
58         BUG_ON(!(hpd.pd & HUGEPD_OK));
59         return (pte_t *)(hpd.pd & ~HUGEPD_OK);
60 }
61
62 static inline pte_t *hugepte_offset(hugepd_t *hpdp, unsigned long addr)
63 {
64         unsigned long idx = ((addr >> HPAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_HUGEPTE-1));
65         pte_t *dir = hugepd_page(*hpdp);
66
67         return dir + idx;
68 }
69
70 static int __hugepte_alloc(struct mm_struct *mm, hugepd_t *hpdp,
71                            unsigned long address)
72 {
73         pte_t *new = kmem_cache_alloc(huge_pgtable_cache,
74                                       GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
75
76         if (! new)
77                 return -ENOMEM;
78
79         spin_lock(&mm->page_table_lock);
80         if (!hugepd_none(*hpdp))
81                 kmem_cache_free(huge_pgtable_cache, new);
82         else
83                 hpdp->pd = (unsigned long)new | HUGEPD_OK;
84         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
85         return 0;
86 }
87
88 /* Modelled after find_linux_pte() */
89 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
90 {
91         pgd_t *pg;
92         pud_t *pu;
93
94         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
95
96         addr &= HPAGE_MASK;
97
98         pg = pgd_offset(mm, addr);
99         if (!pgd_none(*pg)) {
100                 pu = pud_offset(pg, addr);
101                 if (!pud_none(*pu)) {
102 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
103                         pmd_t *pm;
104                         pm = pmd_offset(pu, addr);
105                         if (!pmd_none(*pm))
106                                 return hugepte_offset((hugepd_t *)pm, addr);
107 #else
108                         return hugepte_offset((hugepd_t *)pu, addr);
109 #endif
110                 }
111         }
112
113         return NULL;
114 }
115
116 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
117 {
118         pgd_t *pg;
119         pud_t *pu;
120         hugepd_t *hpdp = NULL;
121
122         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
123
124         addr &= HPAGE_MASK;
125
126         pg = pgd_offset(mm, addr);
127         pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
128
129         if (pu) {
130 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
131                 pmd_t *pm;
132                 pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
133                 if (pm)
134                         hpdp = (hugepd_t *)pm;
135 #else
136                 hpdp = (hugepd_t *)pu;
137 #endif
138         }
139
140         if (! hpdp)
141                 return NULL;
142
143         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr))
144                 return NULL;
145
146         return hugepte_offset(hpdp, addr);
147 }
148
149 static void free_hugepte_range(struct mmu_gather *tlb, hugepd_t *hpdp)
150 {
151         pte_t *hugepte = hugepd_page(*hpdp);
152
153         hpdp->pd = 0;
154         tlb->need_flush = 1;
155         pgtable_free_tlb(tlb, pgtable_free_cache(hugepte, HUGEPTE_CACHE_NUM,
156                                                  PGF_CACHENUM_MASK));
157 }
158
159 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
160 static void hugetlb_free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
161                                    unsigned long addr, unsigned long end,
162                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
163 {
164         pmd_t *pmd;
165         unsigned long next;
166         unsigned long start;
167
168         start = addr;
169         pmd = pmd_offset(pud, addr);
170         do {
171                 next = pmd_addr_end(addr, end);
172                 if (pmd_none(*pmd))
173                         continue;
174                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pmd);
175         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
176
177         start &= PUD_MASK;
178         if (start < floor)
179                 return;
180         if (ceiling) {
181                 ceiling &= PUD_MASK;
182                 if (!ceiling)
183                         return;
184         }
185         if (end - 1 > ceiling - 1)
186                 return;
187
188         pmd = pmd_offset(pud, start);
189         pud_clear(pud);
190         pmd_free_tlb(tlb, pmd);
191 }
192 #endif
193
194 static void hugetlb_free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
195                                    unsigned long addr, unsigned long end,
196                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
197 {
198         pud_t *pud;
199         unsigned long next;
200         unsigned long start;
201
202         start = addr;
203         pud = pud_offset(pgd, addr);
204         do {
205                 next = pud_addr_end(addr, end);
206 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
207                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
208                         continue;
209                 hugetlb_free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
210 #else
211                 if (pud_none(*pud))
212                         continue;
213                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pud);
214 #endif
215         } while (pud++, addr = next, addr != end);
216
217         start &= PGDIR_MASK;
218         if (start < floor)
219                 return;
220         if (ceiling) {
221                 ceiling &= PGDIR_MASK;
222                 if (!ceiling)
223                         return;
224         }
225         if (end - 1 > ceiling - 1)
226                 return;
227
228         pud = pud_offset(pgd, start);
229         pgd_clear(pgd);
230         pud_free_tlb(tlb, pud);
231 }
232
233 /*
234  * This function frees user-level page tables of a process.
235  *
236  * Must be called with pagetable lock held.
237  */
238 void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather **tlb,
239                             unsigned long addr, unsigned long end,
240                             unsigned long floor, unsigned long ceiling)
241 {
242         pgd_t *pgd;
243         unsigned long next;
244         unsigned long start;
245
246         /*
247          * Comments below take from the normal free_pgd_range().  They
248          * apply here too.  The tests against HUGEPD_MASK below are
249          * essential, because we *don't* test for this at the bottom
250          * level.  Without them we'll attempt to free a hugepte table
251          * when we unmap just part of it, even if there are other
252          * active mappings using it.
253          *
254          * The next few lines have given us lots of grief...
255          *
256          * Why are we testing HUGEPD* at this top level?  Because
257          * often there will be no work to do at all, and we'd prefer
258          * not to go all the way down to the bottom just to discover
259          * that.
260          *
261          * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
262          * of the address space and the top of it (using -1 for the
263          * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
264          * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
265          * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
266          * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
267          * that end 0 case should be mythical).
268          *
269          * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we
270          * must be careful to reject "the opposite 0" before it
271          * confuses the subsequent tests.  But what about where end is
272          * brought down by HUGEPD_SIZE below? no, end can't go down to
273          * 0 there.
274          *
275          * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
276          * masks at different levels, in order to test whether a table
277          * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
278          * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
279          */
280
281         addr &= HUGEPD_MASK;
282         if (addr < floor) {
283                 addr += HUGEPD_SIZE;
284                 if (!addr)
285                         return;
286         }
287         if (ceiling) {
288                 ceiling &= HUGEPD_MASK;
289                 if (!ceiling)
290                         return;
291         }
292         if (end - 1 > ceiling - 1)
293                 end -= HUGEPD_SIZE;
294         if (addr > end - 1)
295                 return;
296
297         start = addr;
298         pgd = pgd_offset((*tlb)->mm, addr);
299         do {
300                 BUG_ON(! in_hugepage_area((*tlb)->mm->context, addr));
301                 next = pgd_addr_end(addr, end);
302                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
303                         continue;
304                 hugetlb_free_pud_range(*tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
305         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
306 }
307
308 void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
309                      pte_t *ptep, pte_t pte)
310 {
311         if (pte_present(*ptep)) {
312                 /* We open-code pte_clear because we need to pass the right
313                  * argument to hpte_update (huge / !huge)
314                  */
315                 unsigned long old = pte_update(ptep, ~0UL);
316                 if (old & _PAGE_HASHPTE)
317                         hpte_update(mm, addr & HPAGE_MASK, ptep, old, 1);
318                 flush_tlb_pending();
319         }
320         *ptep = __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS);
321 }
322
323 pte_t huge_ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
324                               pte_t *ptep)
325 {
326         unsigned long old = pte_update(ptep, ~0UL);
327
328         if (old & _PAGE_HASHPTE)
329                 hpte_update(mm, addr & HPAGE_MASK, ptep, old, 1);
330         *ptep = __pte(0);
331
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)
495 {
496         int err = 0;
497
498         if ( (addr+len) < addr )
499                 return -EINVAL;
500
501         if (addr < 0x100000000UL)
502                 err = open_low_hpage_areas(current->mm,
503                                           LOW_ESID_MASK(addr, len));
504         if ((addr + len) > 0x100000000UL)
505                 err = open_high_hpage_areas(current->mm,
506                                             HTLB_AREA_MASK(addr, len));
507         if (err) {
508                 printk(KERN_DEBUG "prepare_hugepage_range(%lx, %lx)"
509                        " failed (lowmask: 0x%04hx, highmask: 0x%04hx)\n",
510                        addr, len,
511                        LOW_ESID_MASK(addr, len), HTLB_AREA_MASK(addr, len));
512                 return err;
513         }
514
515         return 0;
516 }
517
518 struct page *
519 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
520 {
521         pte_t *ptep;
522         struct page *page;
523
524         if (! in_hugepage_area(mm->context, address))
525                 return ERR_PTR(-EINVAL);
526
527         ptep = huge_pte_offset(mm, address);
528         page = pte_page(*ptep);
529         if (page)
530                 page += (address % HPAGE_SIZE) / PAGE_SIZE;
531
532         return page;
533 }
534
535 int pmd_huge(pmd_t pmd)
536 {
537         return 0;
538 }
539
540 struct page *
541 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
542                 pmd_t *pmd, int write)
543 {
544         BUG();
545         return NULL;
546 }
547
548 /* Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
549  * normal user address space, we have to take special measures to make
550  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions. */
551 unsigned long arch_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr,
552                                      unsigned long len, unsigned long pgoff,
553                                      unsigned long flags)
554 {
555         struct mm_struct *mm = current->mm;
556         struct vm_area_struct *vma;
557         unsigned long start_addr;
558
559         if (len > TASK_SIZE)
560                 return -ENOMEM;
561
562         if (addr) {
563                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
564                 vma = find_vma(mm, addr);
565                 if (((TASK_SIZE - len) >= addr)
566                     && (!vma || (addr+len) <= vma->vm_start)
567                     && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
568                         return addr;
569         }
570         if (len > mm->cached_hole_size) {
571                 start_addr = addr = mm->free_area_cache;
572         } else {
573                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
574                 mm->cached_hole_size = 0;
575         }
576
577 full_search:
578         vma = find_vma(mm, addr);
579         while (TASK_SIZE - len >= addr) {
580                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end));
581
582                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
583                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
584                         vma = find_vma(mm, addr);
585                         continue;
586                 }
587                 if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
588                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
589                         vma = find_vma(mm, addr);
590                         continue;
591                 }
592                 if (!vma || addr + len <= vma->vm_start) {
593                         /*
594                          * Remember the place where we stopped the search:
595                          */
596                         mm->free_area_cache = addr + len;
597                         return addr;
598                 }
599                 if (addr + mm->cached_hole_size < vma->vm_start)
600                         mm->cached_hole_size = vma->vm_start - addr;
601                 addr = vma->vm_end;
602                 vma = vma->vm_next;
603         }
604
605         /* Make sure we didn't miss any holes */
606         if (start_addr != TASK_UNMAPPED_BASE) {
607                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
608                 mm->cached_hole_size = 0;
609                 goto full_search;
610         }
611         return -ENOMEM;
612 }
613
614 /*
615  * This mmap-allocator allocates new areas top-down from below the
616  * stack's low limit (the base):
617  *
618  * Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
619  * normal user address space, we have to take special measures to make
620  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions.
621  */
622 unsigned long
623 arch_get_unmapped_area_topdown(struct file *filp, const unsigned long addr0,
624                           const unsigned long len, const unsigned long pgoff,
625                           const unsigned long flags)
626 {
627         struct vm_area_struct *vma, *prev_vma;
628         struct mm_struct *mm = current->mm;
629         unsigned long base = mm->mmap_base, addr = addr0;
630         unsigned long largest_hole = mm->cached_hole_size;
631         int first_time = 1;
632
633         /* requested length too big for entire address space */
634         if (len > TASK_SIZE)
635                 return -ENOMEM;
636
637         /* dont allow allocations above current base */
638         if (mm->free_area_cache > base)
639                 mm->free_area_cache = base;
640
641         /* requesting a specific address */
642         if (addr) {
643                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
644                 vma = find_vma(mm, addr);
645                 if (TASK_SIZE - len >= addr &&
646                                 (!vma || addr + len <= vma->vm_start)
647                                 && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
648                         return addr;
649         }
650
651         if (len <= largest_hole) {
652                 largest_hole = 0;
653                 mm->free_area_cache = base;
654         }
655 try_again:
656         /* make sure it can fit in the remaining address space */
657         if (mm->free_area_cache < len)
658                 goto fail;
659
660         /* either no address requested or cant fit in requested address hole */
661         addr = (mm->free_area_cache - len) & PAGE_MASK;
662         do {
663 hugepage_recheck:
664                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
665                         addr = (addr & ((~0) << SID_SHIFT)) - len;
666                         goto hugepage_recheck;
667                 } else if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
668                         addr = (addr & ((~0UL) << HTLB_AREA_SHIFT)) - len;
669                         goto hugepage_recheck;
670                 }
671
672                 /*
673                  * Lookup failure means no vma is above this address,
674                  * i.e. return with success:
675                  */
676                 if (!(vma = find_vma_prev(mm, addr, &prev_vma)))
677                         return addr;
678
679                 /*
680                  * new region fits between prev_vma->vm_end and
681                  * vma->vm_start, use it:
682                  */
683                 if (addr+len <= vma->vm_start &&
684                           (!prev_vma || (addr >= prev_vma->vm_end))) {
685                         /* remember the address as a hint for next time */
686                         mm->cached_hole_size = largest_hole;
687                         return (mm->free_area_cache = addr);
688                 } else {
689                         /* pull free_area_cache down to the first hole */
690                         if (mm->free_area_cache == vma->vm_end) {
691                                 mm->free_area_cache = vma->vm_start;
692                                 mm->cached_hole_size = largest_hole;
693                         }
694                 }
695
696                 /* remember the largest hole we saw so far */
697                 if (addr + largest_hole < vma->vm_start)
698                         largest_hole = vma->vm_start - addr;
699
700                 /* try just below the current vma->vm_start */
701                 addr = vma->vm_start-len;
702         } while (len <= vma->vm_start);
703
704 fail:
705         /*
706          * if hint left us with no space for the requested
707          * mapping then try again:
708          */
709         if (first_time) {
710                 mm->free_area_cache = base;
711                 largest_hole = 0;
712                 first_time = 0;
713                 goto try_again;
714         }
715         /*
716          * A failed mmap() very likely causes application failure,
717          * so fall back to the bottom-up function here. This scenario
718          * can happen with large stack limits and large mmap()
719          * allocations.
720          */
721         mm->free_area_cache = TASK_UNMAPPED_BASE;
722         mm->cached_hole_size = ~0UL;
723         addr = arch_get_unmapped_area(filp, addr0, len, pgoff, flags);
724         /*
725          * Restore the topdown base:
726          */
727         mm->free_area_cache = base;
728         mm->cached_hole_size = ~0UL;
729
730         return addr;
731 }
732
733 static int htlb_check_hinted_area(unsigned long addr, unsigned long len)
734 {
735         struct vm_area_struct *vma;
736
737         vma = find_vma(current->mm, addr);
738         if (!vma || ((addr + len) <= vma->vm_start))
739                 return 0;
740
741         return -ENOMEM;
742 }
743
744 static unsigned long htlb_get_low_area(unsigned long len, u16 segmask)
745 {
746         unsigned long addr = 0;
747         struct vm_area_struct *vma;
748
749         vma = find_vma(current->mm, addr);
750         while (addr + len <= 0x100000000UL) {
751                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
752
753                 if (! __within_hugepage_low_range(addr, len, segmask)) {
754                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
755                         vma = find_vma(current->mm, addr);
756                         continue;
757                 }
758
759                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
760                         return addr;
761                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
762                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
763                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
764                  * some VMAs */
765                 vma = find_vma(current->mm, addr);
766         }
767
768         return -ENOMEM;
769 }
770
771 static unsigned long htlb_get_high_area(unsigned long len, u16 areamask)
772 {
773         unsigned long addr = 0x100000000UL;
774         struct vm_area_struct *vma;
775
776         vma = find_vma(current->mm, addr);
777         while (addr + len <= TASK_SIZE_USER64) {
778                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
779
780                 if (! __within_hugepage_high_range(addr, len, areamask)) {
781                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
782                         vma = find_vma(current->mm, addr);
783                         continue;
784                 }
785
786                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
787                         return addr;
788                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
789                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
790                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
791                  * some VMAs */
792                 vma = find_vma(current->mm, addr);
793         }
794
795         return -ENOMEM;
796 }
797
798 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
799                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
800                                         unsigned long flags)
801 {
802         int lastshift;
803         u16 areamask, curareas;
804
805         if (HPAGE_SHIFT == 0)
806                 return -EINVAL;
807         if (len & ~HPAGE_MASK)
808                 return -EINVAL;
809
810         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
811                 return -EINVAL;
812
813         /* Paranoia, caller should have dealt with this */
814         BUG_ON((addr + len)  < addr);
815
816         if (test_thread_flag(TIF_32BIT)) {
817                 /* Paranoia, caller should have dealt with this */
818                 BUG_ON((addr + len) > 0x100000000UL);
819
820                 curareas = current->mm->context.low_htlb_areas;
821
822                 /* First see if we can use the hint address */
823                 if (addr && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
824                         areamask = LOW_ESID_MASK(addr, len);
825                         if (open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
826                                 return addr;
827                 }
828
829                 /* Next see if we can map in the existing low areas */
830                 addr = htlb_get_low_area(len, curareas);
831                 if (addr != -ENOMEM)
832                         return addr;
833
834                 /* Finally go looking for areas to open */
835                 lastshift = 0;
836                 for (areamask = LOW_ESID_MASK(0x100000000UL-len, len);
837                      ! lastshift; areamask >>=1) {
838                         if (areamask & 1)
839                                 lastshift = 1;
840
841                         addr = htlb_get_low_area(len, curareas | areamask);
842                         if ((addr != -ENOMEM)
843                             && open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
844                                 return addr;
845                 }
846         } else {
847                 curareas = current->mm->context.high_htlb_areas;
848
849                 /* First see if we can use the hint address */
850                 /* We discourage 64-bit processes from doing hugepage
851                  * mappings below 4GB (must use MAP_FIXED) */
852                 if ((addr >= 0x100000000UL)
853                     && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
854                         areamask = HTLB_AREA_MASK(addr, len);
855                         if (open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
856                                 return addr;
857                 }
858
859                 /* Next see if we can map in the existing high areas */
860                 addr = htlb_get_high_area(len, curareas);
861                 if (addr != -ENOMEM)
862                         return addr;
863
864                 /* Finally go looking for areas to open */
865                 lastshift = 0;
866                 for (areamask = HTLB_AREA_MASK(TASK_SIZE_USER64-len, len);
867                      ! lastshift; areamask >>=1) {
868                         if (areamask & 1)
869                                 lastshift = 1;
870
871                         addr = htlb_get_high_area(len, curareas | areamask);
872                         if ((addr != -ENOMEM)
873                             && open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
874                                 return addr;
875                 }
876         }
877         printk(KERN_DEBUG "hugetlb_get_unmapped_area() unable to open"
878                " enough areas\n");
879         return -ENOMEM;
880 }
881
882 /*
883  * Called by asm hashtable.S for doing lazy icache flush
884  */
885 static unsigned int hash_huge_page_do_lazy_icache(unsigned long rflags,
886                                                   pte_t pte, int trap)
887 {
888         struct page *page;
889         int i;
890
891         if (!pfn_valid(pte_pfn(pte)))
892                 return rflags;
893
894         page = pte_page(pte);
895
896         /* page is dirty */
897         if (!test_bit(PG_arch_1, &page->flags) && !PageReserved(page)) {
898                 if (trap == 0x400) {
899                         for (i = 0; i < (HPAGE_SIZE / PAGE_SIZE); i++)
900                                 __flush_dcache_icache(page_address(page+i));
901                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
902                 } else {
903                         rflags |= HPTE_R_N;
904                 }
905         }
906         return rflags;
907 }
908
909 int hash_huge_page(struct mm_struct *mm, unsigned long access,
910                    unsigned long ea, unsigned long vsid, int local,
911                    unsigned long trap)
912 {
913         pte_t *ptep;
914         unsigned long old_pte, new_pte;
915         unsigned long va, rflags, pa;
916         long slot;
917         int err = 1;
918
919         ptep = huge_pte_offset(mm, ea);
920
921         /* Search the Linux page table for a match with va */
922         va = (vsid << 28) | (ea & 0x0fffffff);
923
924         /*
925          * If no pte found or not present, send the problem up to
926          * do_page_fault
927          */
928         if (unlikely(!ptep || pte_none(*ptep)))
929                 goto out;
930
931         /* 
932          * Check the user's access rights to the page.  If access should be
933          * prevented then send the problem up to do_page_fault.
934          */
935         if (unlikely(access & ~pte_val(*ptep)))
936                 goto out;
937         /*
938          * At this point, we have a pte (old_pte) which can be used to build
939          * or update an HPTE. There are 2 cases:
940          *
941          * 1. There is a valid (present) pte with no associated HPTE (this is 
942          *      the most common case)
943          * 2. There is a valid (present) pte with an associated HPTE. The
944          *      current values of the pp bits in the HPTE prevent access
945          *      because we are doing software DIRTY bit management and the
946          *      page is currently not DIRTY. 
947          */
948
949
950         do {
951                 old_pte = pte_val(*ptep);
952                 if (old_pte & _PAGE_BUSY)
953                         goto out;
954                 new_pte = old_pte | _PAGE_BUSY |
955                         _PAGE_ACCESSED | _PAGE_HASHPTE;
956         } while(old_pte != __cmpxchg_u64((unsigned long *)ptep,
957                                          old_pte, new_pte));
958
959         rflags = 0x2 | (!(new_pte & _PAGE_RW));
960         /* _PAGE_EXEC -> HW_NO_EXEC since it's inverted */
961         rflags |= ((new_pte & _PAGE_EXEC) ? 0 : HPTE_R_N);
962         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
963                 /* No CPU has hugepages but lacks no execute, so we
964                  * don't need to worry about that case */
965                 rflags = hash_huge_page_do_lazy_icache(rflags, __pte(old_pte),
966                                                        trap);
967
968         /* Check if pte already has an hpte (case 2) */
969         if (unlikely(old_pte & _PAGE_HASHPTE)) {
970                 /* There MIGHT be an HPTE for this pte */
971                 unsigned long hash, slot;
972
973                 hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
974                 if (old_pte & _PAGE_F_SECOND)
975                         hash = ~hash;
976                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
977                 slot += (old_pte & _PAGE_F_GIX) >> 12;
978
979                 if (ppc_md.hpte_updatepp(slot, rflags, va, mmu_huge_psize,
980                                          local) == -1)
981                         old_pte &= ~_PAGE_HPTEFLAGS;
982         }
983
984         if (likely(!(old_pte & _PAGE_HASHPTE))) {
985                 unsigned long hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
986                 unsigned long hpte_group;
987
988                 pa = pte_pfn(__pte(old_pte)) << PAGE_SHIFT;
989
990 repeat:
991                 hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
992                               HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
993
994                 /* clear HPTE slot informations in new PTE */
995                 new_pte = (new_pte & ~_PAGE_HPTEFLAGS) | _PAGE_HASHPTE;
996
997                 /* Add in WIMG bits */
998                 /* XXX We should store these in the pte */
999                 /* --BenH: I think they are ... */
1000                 rflags |= _PAGE_COHERENT;
1001
1002                 /* Insert into the hash table, primary slot */
1003                 slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags, 0,
1004                                           mmu_huge_psize);
1005
1006                 /* Primary is full, try the secondary */
1007                 if (unlikely(slot == -1)) {
1008                         new_pte |= _PAGE_F_SECOND;
1009                         hpte_group = ((~hash & htab_hash_mask) *
1010                                       HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL; 
1011                         slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags,
1012                                                   HPTE_V_SECONDARY,
1013                                                   mmu_huge_psize);
1014                         if (slot == -1) {
1015                                 if (mftb() & 0x1)
1016                                         hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1017                                                       HPTES_PER_GROUP)&~0x7UL;
1018
1019                                 ppc_md.hpte_remove(hpte_group);
1020                                 goto repeat;
1021                         }
1022                 }
1023
1024                 if (unlikely(slot == -2))
1025                         panic("hash_huge_page: pte_insert failed\n");
1026
1027                 new_pte |= (slot << 12) & _PAGE_F_GIX;
1028         }
1029
1030         /*
1031          * No need to use ldarx/stdcx here
1032          */
1033         *ptep = __pte(new_pte & ~_PAGE_BUSY);
1034
1035         err = 0;
1036
1037  out:
1038         return err;
1039 }
1040
1041 static void zero_ctor(void *addr, kmem_cache_t *cache, unsigned long flags)
1042 {
1043         memset(addr, 0, kmem_cache_size(cache));
1044 }
1045
1046 static int __init hugetlbpage_init(void)
1047 {
1048         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
1049                 return -ENODEV;
1050
1051         huge_pgtable_cache = kmem_cache_create("hugepte_cache",
1052                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1053                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1054                                                SLAB_HWCACHE_ALIGN |
1055                                                SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN,
1056                                                zero_ctor, NULL);
1057         if (! huge_pgtable_cache)
1058                 panic("hugetlbpage_init(): could not create hugepte cache\n");
1059
1060         return 0;
1061 }
1062
1063 module_init(hugetlbpage_init);