[PATCH] lock PTE before updating it in 440/BookE page fault handler
[linux-3.10.git] / arch / powerpc / mm / pgtable_32.c
1 /*
2  * This file contains the routines setting up the linux page tables.
3  *  -- paulus
4  *
5  *  Derived from arch/ppc/mm/init.c:
6  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
7  *
8  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
9  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
10  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
11  *  Amiga/APUS changes by Jesper Skov (jskov@cygnus.co.uk).
12  *
13  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
14  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
15  *
16  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
17  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
18  *  as published by the Free Software Foundation; either version
19  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
20  *
21  */
22
23 #include <linux/config.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/types.h>
27 #include <linux/mm.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/init.h>
30 #include <linux/highmem.h>
31
32 #include <asm/pgtable.h>
33 #include <asm/pgalloc.h>
34 #include <asm/io.h>
35
36 #include "mmu_decl.h"
37
38 unsigned long ioremap_base;
39 unsigned long ioremap_bot;
40 EXPORT_SYMBOL(ioremap_bot);     /* aka VMALLOC_END */
41 int io_bat_index;
42
43 #if defined(CONFIG_6xx) || defined(CONFIG_POWER3)
44 #define HAVE_BATS       1
45 #endif
46
47 #if defined(CONFIG_FSL_BOOKE)
48 #define HAVE_TLBCAM     1
49 #endif
50
51 extern char etext[], _stext[];
52
53 #ifdef CONFIG_SMP
54 extern void hash_page_sync(void);
55 #endif
56
57 #ifdef HAVE_BATS
58 extern unsigned long v_mapped_by_bats(unsigned long va);
59 extern unsigned long p_mapped_by_bats(unsigned long pa);
60 void setbat(int index, unsigned long virt, unsigned long phys,
61             unsigned int size, int flags);
62
63 #else /* !HAVE_BATS */
64 #define v_mapped_by_bats(x)     (0UL)
65 #define p_mapped_by_bats(x)     (0UL)
66 #endif /* HAVE_BATS */
67
68 #ifdef HAVE_TLBCAM
69 extern unsigned int tlbcam_index;
70 extern unsigned long v_mapped_by_tlbcam(unsigned long va);
71 extern unsigned long p_mapped_by_tlbcam(unsigned long pa);
72 #else /* !HAVE_TLBCAM */
73 #define v_mapped_by_tlbcam(x)   (0UL)
74 #define p_mapped_by_tlbcam(x)   (0UL)
75 #endif /* HAVE_TLBCAM */
76
77 #ifdef CONFIG_PTE_64BIT
78 /* 44x uses an 8kB pgdir because it has 8-byte Linux PTEs. */
79 #define PGDIR_ORDER     1
80 #else
81 #define PGDIR_ORDER     0
82 #endif
83
84 pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
85 {
86         pgd_t *ret;
87
88         ret = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO, PGDIR_ORDER);
89         return ret;
90 }
91
92 void pgd_free(pgd_t *pgd)
93 {
94         free_pages((unsigned long)pgd, PGDIR_ORDER);
95 }
96
97 pte_t *pte_alloc_one_kernel(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
98 {
99         pte_t *pte;
100         extern int mem_init_done;
101         extern void *early_get_page(void);
102
103         if (mem_init_done) {
104                 pte = (pte_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO);
105         } else {
106                 pte = (pte_t *)early_get_page();
107                 if (pte)
108                         clear_page(pte);
109         }
110         return pte;
111 }
112
113 struct page *pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
114 {
115         struct page *ptepage;
116
117 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
118         gfp_t flags = GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_REPEAT;
119 #else
120         gfp_t flags = GFP_KERNEL | __GFP_REPEAT;
121 #endif
122
123         ptepage = alloc_pages(flags, 0);
124         if (ptepage)
125                 clear_highpage(ptepage);
126         return ptepage;
127 }
128
129 void pte_free_kernel(pte_t *pte)
130 {
131 #ifdef CONFIG_SMP
132         hash_page_sync();
133 #endif
134         free_page((unsigned long)pte);
135 }
136
137 void pte_free(struct page *ptepage)
138 {
139 #ifdef CONFIG_SMP
140         hash_page_sync();
141 #endif
142         __free_page(ptepage);
143 }
144
145 #ifndef CONFIG_PHYS_64BIT
146 void __iomem *
147 ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
148 {
149         return __ioremap(addr, size, _PAGE_NO_CACHE);
150 }
151 #else /* CONFIG_PHYS_64BIT */
152 void __iomem *
153 ioremap64(unsigned long long addr, unsigned long size)
154 {
155         return __ioremap(addr, size, _PAGE_NO_CACHE);
156 }
157 EXPORT_SYMBOL(ioremap64);
158
159 void __iomem *
160 ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
161 {
162         phys_addr_t addr64 = fixup_bigphys_addr(addr, size);
163
164         return ioremap64(addr64, size);
165 }
166 #endif /* CONFIG_PHYS_64BIT */
167 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
168
169 void __iomem *
170 __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size, unsigned long flags)
171 {
172         unsigned long v, i;
173         phys_addr_t p;
174         int err;
175
176         /*
177          * Choose an address to map it to.
178          * Once the vmalloc system is running, we use it.
179          * Before then, we use space going down from ioremap_base
180          * (ioremap_bot records where we're up to).
181          */
182         p = addr & PAGE_MASK;
183         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - p;
184
185         /*
186          * If the address lies within the first 16 MB, assume it's in ISA
187          * memory space
188          */
189         if (p < 16*1024*1024)
190                 p += _ISA_MEM_BASE;
191
192         /*
193          * Don't allow anybody to remap normal RAM that we're using.
194          * mem_init() sets high_memory so only do the check after that.
195          */
196         if (mem_init_done && (p < virt_to_phys(high_memory))) {
197                 printk("__ioremap(): phys addr "PHYS_FMT" is RAM lr %p\n", p,
198                        __builtin_return_address(0));
199                 return NULL;
200         }
201
202         if (size == 0)
203                 return NULL;
204
205         /*
206          * Is it already mapped?  Perhaps overlapped by a previous
207          * BAT mapping.  If the whole area is mapped then we're done,
208          * otherwise remap it since we want to keep the virt addrs for
209          * each request contiguous.
210          *
211          * We make the assumption here that if the bottom and top
212          * of the range we want are mapped then it's mapped to the
213          * same virt address (and this is contiguous).
214          *  -- Cort
215          */
216         if ((v = p_mapped_by_bats(p)) /*&& p_mapped_by_bats(p+size-1)*/ )
217                 goto out;
218
219         if ((v = p_mapped_by_tlbcam(p)))
220                 goto out;
221
222         if (mem_init_done) {
223                 struct vm_struct *area;
224                 area = get_vm_area(size, VM_IOREMAP);
225                 if (area == 0)
226                         return NULL;
227                 v = (unsigned long) area->addr;
228         } else {
229                 v = (ioremap_bot -= size);
230         }
231
232         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
233                 flags |= _PAGE_KERNEL;
234         if (flags & _PAGE_NO_CACHE)
235                 flags |= _PAGE_GUARDED;
236
237         /*
238          * Should check if it is a candidate for a BAT mapping
239          */
240
241         err = 0;
242         for (i = 0; i < size && err == 0; i += PAGE_SIZE)
243                 err = map_page(v+i, p+i, flags);
244         if (err) {
245                 if (mem_init_done)
246                         vunmap((void *)v);
247                 return NULL;
248         }
249
250 out:
251         return (void __iomem *) (v + ((unsigned long)addr & ~PAGE_MASK));
252 }
253 EXPORT_SYMBOL(__ioremap);
254
255 void iounmap(volatile void __iomem *addr)
256 {
257         /*
258          * If mapped by BATs then there is nothing to do.
259          * Calling vfree() generates a benign warning.
260          */
261         if (v_mapped_by_bats((unsigned long)addr)) return;
262
263         if (addr > high_memory && (unsigned long) addr < ioremap_bot)
264                 vunmap((void *) (PAGE_MASK & (unsigned long)addr));
265 }
266 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
267
268 void __iomem *ioport_map(unsigned long port, unsigned int len)
269 {
270         return (void __iomem *) (port + _IO_BASE);
271 }
272
273 void ioport_unmap(void __iomem *addr)
274 {
275         /* Nothing to do */
276 }
277 EXPORT_SYMBOL(ioport_map);
278 EXPORT_SYMBOL(ioport_unmap);
279
280 int
281 map_page(unsigned long va, phys_addr_t pa, int flags)
282 {
283         pmd_t *pd;
284         pte_t *pg;
285         int err = -ENOMEM;
286
287         /* Use upper 10 bits of VA to index the first level map */
288         pd = pmd_offset(pgd_offset_k(va), va);
289         /* Use middle 10 bits of VA to index the second-level map */
290         pg = pte_alloc_kernel(pd, va);
291         if (pg != 0) {
292                 err = 0;
293                 set_pte_at(&init_mm, va, pg, pfn_pte(pa >> PAGE_SHIFT, __pgprot(flags)));
294                 if (mem_init_done)
295                         flush_HPTE(0, va, pmd_val(*pd));
296         }
297         return err;
298 }
299
300 /*
301  * Map in all of physical memory starting at KERNELBASE.
302  */
303 void __init mapin_ram(void)
304 {
305         unsigned long v, p, s, f;
306
307         s = mmu_mapin_ram();
308         v = KERNELBASE + s;
309         p = PPC_MEMSTART + s;
310         for (; s < total_lowmem; s += PAGE_SIZE) {
311                 if ((char *) v >= _stext && (char *) v < etext)
312                         f = _PAGE_RAM_TEXT;
313                 else
314                         f = _PAGE_RAM;
315                 map_page(v, p, f);
316                 v += PAGE_SIZE;
317                 p += PAGE_SIZE;
318         }
319 }
320
321 /* is x a power of 2? */
322 #define is_power_of_2(x)        ((x) != 0 && (((x) & ((x) - 1)) == 0))
323
324 /* is x a power of 4? */
325 #define is_power_of_4(x)        ((x) != 0 && (((x) & (x-1)) == 0) && (ffs(x) & 1))
326
327 /*
328  * Set up a mapping for a block of I/O.
329  * virt, phys, size must all be page-aligned.
330  * This should only be called before ioremap is called.
331  */
332 void __init io_block_mapping(unsigned long virt, phys_addr_t phys,
333                              unsigned int size, int flags)
334 {
335         int i;
336
337         if (virt > KERNELBASE && virt < ioremap_bot)
338                 ioremap_bot = ioremap_base = virt;
339
340 #ifdef HAVE_BATS
341         /*
342          * Use a BAT for this if possible...
343          */
344         if (io_bat_index < 2 && is_power_of_2(size)
345             && (virt & (size - 1)) == 0 && (phys & (size - 1)) == 0) {
346                 setbat(io_bat_index, virt, phys, size, flags);
347                 ++io_bat_index;
348                 return;
349         }
350 #endif /* HAVE_BATS */
351
352 #ifdef HAVE_TLBCAM
353         /*
354          * Use a CAM for this if possible...
355          */
356         if (tlbcam_index < num_tlbcam_entries && is_power_of_4(size)
357             && (virt & (size - 1)) == 0 && (phys & (size - 1)) == 0) {
358                 settlbcam(tlbcam_index, virt, phys, size, flags, 0);
359                 ++tlbcam_index;
360                 return;
361         }
362 #endif /* HAVE_TLBCAM */
363
364         /* No BATs available, put it in the page tables. */
365         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE)
366                 map_page(virt + i, phys + i, flags);
367 }
368
369 /* Scan the real Linux page tables and return a PTE pointer for
370  * a virtual address in a context.
371  * Returns true (1) if PTE was found, zero otherwise.  The pointer to
372  * the PTE pointer is unmodified if PTE is not found.
373  */
374 int
375 get_pteptr(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t **ptep, pmd_t **pmdp)
376 {
377         pgd_t   *pgd;
378         pmd_t   *pmd;
379         pte_t   *pte;
380         int     retval = 0;
381
382         pgd = pgd_offset(mm, addr & PAGE_MASK);
383         if (pgd) {
384                 pmd = pmd_offset(pgd, addr & PAGE_MASK);
385                 if (pmd_present(*pmd)) {
386                         pte = pte_offset_map(pmd, addr & PAGE_MASK);
387                         if (pte) {
388                                 retval = 1;
389                                 *ptep = pte;
390                                 if (pmdp)
391                                         *pmdp = pmd;
392                                 /* XXX caller needs to do pte_unmap, yuck */
393                         }
394                 }
395         }
396         return(retval);
397 }
398
399 /* Find physical address for this virtual address.  Normally used by
400  * I/O functions, but anyone can call it.
401  */
402 unsigned long iopa(unsigned long addr)
403 {
404         unsigned long pa;
405
406         /* I don't know why this won't work on PMacs or CHRP.  It
407          * appears there is some bug, or there is some implicit
408          * mapping done not properly represented by BATs or in page
409          * tables.......I am actively working on resolving this, but
410          * can't hold up other stuff.  -- Dan
411          */
412         pte_t *pte;
413         struct mm_struct *mm;
414
415         /* Check the BATs */
416         pa = v_mapped_by_bats(addr);
417         if (pa)
418                 return pa;
419
420         /* Allow mapping of user addresses (within the thread)
421          * for DMA if necessary.
422          */
423         if (addr < TASK_SIZE)
424                 mm = current->mm;
425         else
426                 mm = &init_mm;
427
428         pa = 0;
429         if (get_pteptr(mm, addr, &pte, NULL)) {
430                 pa = (pte_val(*pte) & PAGE_MASK) | (addr & ~PAGE_MASK);
431                 pte_unmap(pte);
432         }
433
434         return(pa);
435 }
436
437 /* This is will find the virtual address for a physical one....
438  * Swiped from APUS, could be dangerous :-).
439  * This is only a placeholder until I really find a way to make this
440  * work.  -- Dan
441  */
442 unsigned long
443 mm_ptov (unsigned long paddr)
444 {
445         unsigned long ret;
446 #if 0
447         if (paddr < 16*1024*1024)
448                 ret = ZTWO_VADDR(paddr);
449         else {
450                 int i;
451
452                 for (i = 0; i < kmap_chunk_count;){
453                         unsigned long phys = kmap_chunks[i++];
454                         unsigned long size = kmap_chunks[i++];
455                         unsigned long virt = kmap_chunks[i++];
456                         if (paddr >= phys
457                             && paddr < (phys + size)){
458                                 ret = virt + paddr - phys;
459                                 goto exit;
460                         }
461                 }
462         
463                 ret = (unsigned long) __va(paddr);
464         }
465 exit:
466 #ifdef DEBUGPV
467         printk ("PTOV(%lx)=%lx\n", paddr, ret);
468 #endif
469 #else
470         ret = (unsigned long)paddr + KERNELBASE;
471 #endif
472         return ret;
473 }
474