707af4b84a0ec14b9680201f17348cfa449a0ef9
[linux-2.6.git] / arch / sparc64 / mm / tsb.c
1 /* arch/sparc64/mm/tsb.c
2  *
3  * Copyright (C) 2006 David S. Miller <davem@davemloft.net>
4  */
5
6 #include <linux/kernel.h>
7 #include <asm/system.h>
8 #include <asm/page.h>
9 #include <asm/tlbflush.h>
10 #include <asm/tlb.h>
11 #include <asm/mmu_context.h>
12 #include <asm/pgtable.h>
13 #include <asm/tsb.h>
14
15 /* We use an 8K TSB for the whole kernel, this allows to
16  * handle about 4MB of modules and vmalloc mappings without
17  * incurring many hash conflicts.
18  */
19 #define KERNEL_TSB_SIZE_BYTES   8192
20 #define KERNEL_TSB_NENTRIES \
21         (KERNEL_TSB_SIZE_BYTES / sizeof(struct tsb))
22
23 extern struct tsb swapper_tsb[KERNEL_TSB_NENTRIES];
24
25 static inline unsigned long tsb_hash(unsigned long vaddr, unsigned long nentries)
26 {
27         vaddr >>= PAGE_SHIFT;
28         return vaddr & (nentries - 1);
29 }
30
31 static inline int tag_compare(struct tsb *entry, unsigned long vaddr, unsigned long context)
32 {
33         if (context == ~0UL)
34                 return 1;
35
36         return (entry->tag == ((vaddr >> 22) | (context << 48)));
37 }
38
39 /* TSB flushes need only occur on the processor initiating the address
40  * space modification, not on each cpu the address space has run on.
41  * Only the TLB flush needs that treatment.
42  */
43
44 void flush_tsb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
45 {
46         unsigned long v;
47
48         for (v = start; v < end; v += PAGE_SIZE) {
49                 unsigned long hash = tsb_hash(v, KERNEL_TSB_NENTRIES);
50                 struct tsb *ent = &swapper_tsb[hash];
51
52                 if (tag_compare(ent, v, 0)) {
53                         ent->tag = 0UL;
54                         membar_storeload_storestore();
55                 }
56         }
57 }
58
59 void flush_tsb_user(struct mmu_gather *mp)
60 {
61         struct mm_struct *mm = mp->mm;
62         struct tsb *tsb = mm->context.tsb;
63         unsigned long ctx = ~0UL;
64         unsigned long nentries = mm->context.tsb_nentries;
65         int i;
66
67         if (CTX_VALID(mm->context))
68                 ctx = CTX_HWBITS(mm->context);
69
70         for (i = 0; i < mp->tlb_nr; i++) {
71                 unsigned long v = mp->vaddrs[i];
72                 struct tsb *ent;
73
74                 v &= ~0x1UL;
75
76                 ent = &tsb[tsb_hash(v, nentries)];
77                 if (tag_compare(ent, v, ctx)) {
78                         ent->tag = 0UL;
79                         membar_storeload_storestore();
80                 }
81         }
82 }
83
84 static void setup_tsb_params(struct mm_struct *mm, unsigned long tsb_bytes)
85 {
86         unsigned long tsb_reg, base, tsb_paddr;
87         unsigned long page_sz, tte;
88
89         mm->context.tsb_nentries = tsb_bytes / sizeof(struct tsb);
90
91         base = TSBMAP_BASE;
92         tte = (_PAGE_VALID | _PAGE_L | _PAGE_CP |
93                _PAGE_CV    | _PAGE_P | _PAGE_W);
94         tsb_paddr = __pa(mm->context.tsb);
95
96         /* Use the smallest page size that can map the whole TSB
97          * in one TLB entry.
98          */
99         switch (tsb_bytes) {
100         case 8192 << 0:
101                 tsb_reg = 0x0UL;
102 #ifdef DCACHE_ALIASING_POSSIBLE
103                 base += (tsb_paddr & 8192);
104 #endif
105                 tte |= _PAGE_SZ8K;
106                 page_sz = 8192;
107                 break;
108
109         case 8192 << 1:
110                 tsb_reg = 0x1UL;
111                 tte |= _PAGE_SZ64K;
112                 page_sz = 64 * 1024;
113                 break;
114
115         case 8192 << 2:
116                 tsb_reg = 0x2UL;
117                 tte |= _PAGE_SZ64K;
118                 page_sz = 64 * 1024;
119                 break;
120
121         case 8192 << 3:
122                 tsb_reg = 0x3UL;
123                 tte |= _PAGE_SZ64K;
124                 page_sz = 64 * 1024;
125                 break;
126
127         case 8192 << 4:
128                 tsb_reg = 0x4UL;
129                 tte |= _PAGE_SZ512K;
130                 page_sz = 512 * 1024;
131                 break;
132
133         case 8192 << 5:
134                 tsb_reg = 0x5UL;
135                 tte |= _PAGE_SZ512K;
136                 page_sz = 512 * 1024;
137                 break;
138
139         case 8192 << 6:
140                 tsb_reg = 0x6UL;
141                 tte |= _PAGE_SZ512K;
142                 page_sz = 512 * 1024;
143                 break;
144
145         case 8192 << 7:
146                 tsb_reg = 0x7UL;
147                 tte |= _PAGE_SZ4MB;
148                 page_sz = 4 * 1024 * 1024;
149                 break;
150
151         default:
152                 BUG();
153         };
154
155         tsb_reg |= base;
156         tsb_reg |= (tsb_paddr & (page_sz - 1UL));
157         tte |= (tsb_paddr & ~(page_sz - 1UL));
158
159         mm->context.tsb_reg_val = tsb_reg;
160         mm->context.tsb_map_vaddr = base;
161         mm->context.tsb_map_pte = tte;
162 }
163
164 /* The page tables are locked against modifications while this
165  * runs.
166  *
167  * XXX do some prefetching...
168  */
169 static void copy_tsb(struct tsb *old_tsb, unsigned long old_size,
170                      struct tsb *new_tsb, unsigned long new_size)
171 {
172         unsigned long old_nentries = old_size / sizeof(struct tsb);
173         unsigned long new_nentries = new_size / sizeof(struct tsb);
174         unsigned long i;
175
176         for (i = 0; i < old_nentries; i++) {
177                 register unsigned long tag asm("o4");
178                 register unsigned long pte asm("o5");
179                 unsigned long v;
180                 unsigned int hash;
181
182                 __asm__ __volatile__(
183                         "ldda [%2] %3, %0"
184                         : "=r" (tag), "=r" (pte)
185                         : "r" (&old_tsb[i]), "i" (ASI_NUCLEUS_QUAD_LDD));
186
187                 if (!tag || (tag & TSB_TAG_LOCK))
188                         continue;
189
190                 /* We only put base page size PTEs into the TSB,
191                  * but that might change in the future.  This code
192                  * would need to be changed if we start putting larger
193                  * page size PTEs into there.
194                  */
195                 WARN_ON((pte & _PAGE_ALL_SZ_BITS) != _PAGE_SZBITS);
196
197                 /* The tag holds bits 22 to 63 of the virtual address
198                  * and the context.  Clear out the context, and shift
199                  * up to make a virtual address.
200                  */
201                 v = (tag & ((1UL << 42UL) - 1UL)) << 22UL;
202
203                 /* The implied bits of the tag (bits 13 to 21) are
204                  * determined by the TSB entry index, so fill that in.
205                  */
206                 v |= (i & (512UL - 1UL)) << 13UL;
207
208                 hash = tsb_hash(v, new_nentries);
209                 new_tsb[hash].tag = tag;
210                 new_tsb[hash].pte = pte;
211         }
212 }
213
214 /* When the RSS of an address space exceeds mm->context.tsb_rss_limit,
215  * update_mmu_cache() invokes this routine to try and grow the TSB.
216  * When we reach the maximum TSB size supported, we stick ~0UL into
217  * mm->context.tsb_rss_limit so the grow checks in update_mmu_cache()
218  * will not trigger any longer.
219  *
220  * The TSB can be anywhere from 8K to 1MB in size, in increasing powers
221  * of two.  The TSB must be aligned to it's size, so f.e. a 512K TSB
222  * must be 512K aligned.
223  *
224  * The idea here is to grow the TSB when the RSS of the process approaches
225  * the number of entries that the current TSB can hold at once.  Currently,
226  * we trigger when the RSS hits 3/4 of the TSB capacity.
227  */
228 void tsb_grow(struct mm_struct *mm, unsigned long rss, gfp_t gfp_flags)
229 {
230         unsigned long max_tsb_size = 1 * 1024 * 1024;
231         unsigned long size, old_size;
232         struct page *page;
233         struct tsb *old_tsb;
234
235         if (max_tsb_size > (PAGE_SIZE << MAX_ORDER))
236                 max_tsb_size = (PAGE_SIZE << MAX_ORDER);
237
238         for (size = PAGE_SIZE; size < max_tsb_size; size <<= 1UL) {
239                 unsigned long n_entries = size / sizeof(struct tsb);
240
241                 n_entries = (n_entries * 3) / 4;
242                 if (n_entries > rss)
243                         break;
244         }
245
246         page = alloc_pages(gfp_flags | __GFP_ZERO, get_order(size));
247         if (unlikely(!page))
248                 return;
249
250         if (size == max_tsb_size)
251                 mm->context.tsb_rss_limit = ~0UL;
252         else
253                 mm->context.tsb_rss_limit =
254                         ((size / sizeof(struct tsb)) * 3) / 4;
255
256         old_tsb = mm->context.tsb;
257         old_size = mm->context.tsb_nentries * sizeof(struct tsb);
258
259         if (old_tsb)
260                 copy_tsb(old_tsb, old_size, page_address(page), size);
261
262         mm->context.tsb = page_address(page);
263         setup_tsb_params(mm, size);
264
265         /* If old_tsb is NULL, we're being invoked for the first time
266          * from init_new_context().
267          */
268         if (old_tsb) {
269                 /* Now force all other processors to reload the new
270                  * TSB state.
271                  */
272                 smp_tsb_sync(mm);
273
274                 /* Finally reload it on the local cpu.  No further
275                  * references will remain to the old TSB and we can
276                  * thus free it up.
277                  */
278                 tsb_context_switch(mm);
279
280                 free_pages((unsigned long) old_tsb, get_order(old_size));
281         }
282 }
283
284 int init_new_context(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm)
285 {
286         unsigned long initial_rss;
287
288         mm->context.sparc64_ctx_val = 0UL;
289
290         /* copy_mm() copies over the parent's mm_struct before calling
291          * us, so we need to zero out the TSB pointer or else tsb_grow()
292          * will be confused and think there is an older TSB to free up.
293          */
294         mm->context.tsb = NULL;
295
296         /* If this is fork, inherit the parent's TSB size.  We would
297          * grow it to that size on the first page fault anyways.
298          */
299         initial_rss = mm->context.tsb_nentries;
300         if (initial_rss)
301                 initial_rss -= 1;
302
303         tsb_grow(mm, initial_rss, GFP_KERNEL);
304
305         if (unlikely(!mm->context.tsb))
306                 return -ENOMEM;
307
308         return 0;
309 }
310
311 void destroy_context(struct mm_struct *mm)
312 {
313         unsigned long size = mm->context.tsb_nentries * sizeof(struct tsb);
314
315         free_pages((unsigned long) mm->context.tsb, get_order(size));
316
317         /* We can remove these later, but for now it's useful
318          * to catch any bogus post-destroy_context() references
319          * to the TSB.
320          */
321         mm->context.tsb = NULL;
322         mm->context.tsb_reg_val = 0UL;
323
324         spin_lock(&ctx_alloc_lock);
325
326         if (CTX_VALID(mm->context)) {
327                 unsigned long nr = CTX_NRBITS(mm->context);
328                 mmu_context_bmap[nr>>6] &= ~(1UL << (nr & 63));
329         }
330
331         spin_unlock(&ctx_alloc_lock);
332 }