mm: remove ptep_establish()
[linux-2.6.git] / include / asm-s390 / pgtable.h
1 /*
2  *  include/asm-s390/pgtable.h
3  *
4  *  S390 version
5  *    Copyright (C) 1999,2000 IBM Deutschland Entwicklung GmbH, IBM Corporation
6  *    Author(s): Hartmut Penner (hp@de.ibm.com)
7  *               Ulrich Weigand (weigand@de.ibm.com)
8  *               Martin Schwidefsky (schwidefsky@de.ibm.com)
9  *
10  *  Derived from "include/asm-i386/pgtable.h"
11  */
12
13 #ifndef _ASM_S390_PGTABLE_H
14 #define _ASM_S390_PGTABLE_H
15
16 #include <asm-generic/4level-fixup.h>
17
18 /*
19  * The Linux memory management assumes a three-level page table setup. For
20  * s390 31 bit we "fold" the mid level into the top-level page table, so
21  * that we physically have the same two-level page table as the s390 mmu
22  * expects in 31 bit mode. For s390 64 bit we use three of the five levels
23  * the hardware provides (region first and region second tables are not
24  * used).
25  *
26  * The "pgd_xxx()" functions are trivial for a folded two-level
27  * setup: the pgd is never bad, and a pmd always exists (as it's folded
28  * into the pgd entry)
29  *
30  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
31  * the S390 page table tree.
32  */
33 #ifndef __ASSEMBLY__
34 #include <linux/mm_types.h>
35 #include <asm/bug.h>
36 #include <asm/processor.h>
37
38 struct vm_area_struct; /* forward declaration (include/linux/mm.h) */
39 struct mm_struct;
40
41 extern pgd_t swapper_pg_dir[] __attribute__ ((aligned (4096)));
42 extern void paging_init(void);
43 extern void vmem_map_init(void);
44
45 /*
46  * The S390 doesn't have any external MMU info: the kernel page
47  * tables contain all the necessary information.
48  */
49 #define update_mmu_cache(vma, address, pte)     do { } while (0)
50
51 /*
52  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
53  * for zero-mapped memory areas etc..
54  */
55 extern char empty_zero_page[PAGE_SIZE];
56 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
57 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
58
59 /*
60  * PMD_SHIFT determines the size of the area a second-level page
61  * table can map
62  * PGDIR_SHIFT determines what a third-level page table entry can map
63  */
64 #ifndef __s390x__
65 # define PMD_SHIFT      22
66 # define PGDIR_SHIFT    22
67 #else /* __s390x__ */
68 # define PMD_SHIFT      21
69 # define PGDIR_SHIFT    31
70 #endif /* __s390x__ */
71
72 #define PMD_SIZE        (1UL << PMD_SHIFT)
73 #define PMD_MASK        (~(PMD_SIZE-1))
74 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
75 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE-1))
76
77 /*
78  * entries per page directory level: the S390 is two-level, so
79  * we don't really have any PMD directory physically.
80  * for S390 segment-table entries are combined to one PGD
81  * that leads to 1024 pte per pgd
82  */
83 #ifndef __s390x__
84 # define PTRS_PER_PTE    1024
85 # define PTRS_PER_PMD    1
86 # define PTRS_PER_PGD    512
87 #else /* __s390x__ */
88 # define PTRS_PER_PTE    512
89 # define PTRS_PER_PMD    1024
90 # define PTRS_PER_PGD    2048
91 #endif /* __s390x__ */
92
93 #define FIRST_USER_ADDRESS  0
94
95 #define pte_ERROR(e) \
96         printk("%s:%d: bad pte %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pte_val(e))
97 #define pmd_ERROR(e) \
98         printk("%s:%d: bad pmd %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pmd_val(e))
99 #define pgd_ERROR(e) \
100         printk("%s:%d: bad pgd %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pgd_val(e))
101
102 #ifndef __ASSEMBLY__
103 /*
104  * Just any arbitrary offset to the start of the vmalloc VM area: the
105  * current 8MB value just means that there will be a 8MB "hole" after the
106  * physical memory until the kernel virtual memory starts.  That means that
107  * any out-of-bounds memory accesses will hopefully be caught.
108  * The vmalloc() routines leaves a hole of 4kB between each vmalloced
109  * area for the same reason. ;)
110  */
111 extern unsigned long vmalloc_end;
112 #define VMALLOC_OFFSET  (8*1024*1024)
113 #define VMALLOC_START   (((unsigned long) high_memory + VMALLOC_OFFSET) \
114                          & ~(VMALLOC_OFFSET-1))
115 #define VMALLOC_END     vmalloc_end
116
117 /*
118  * We need some free virtual space to be able to do vmalloc.
119  * VMALLOC_MIN_SIZE defines the minimum size of the vmalloc
120  * area. On a machine with 2GB memory we make sure that we
121  * have at least 128MB free space for vmalloc. On a machine
122  * with 4TB we make sure we have at least 128GB.
123  */
124 #ifndef __s390x__
125 #define VMALLOC_MIN_SIZE        0x8000000UL
126 #define VMALLOC_END_INIT        0x80000000UL
127 #else /* __s390x__ */
128 #define VMALLOC_MIN_SIZE        0x2000000000UL
129 #define VMALLOC_END_INIT        0x40000000000UL
130 #endif /* __s390x__ */
131
132 /*
133  * A 31 bit pagetable entry of S390 has following format:
134  *  |   PFRA          |    |  OS  |
135  * 0                   0IP0
136  * 00000000001111111111222222222233
137  * 01234567890123456789012345678901
138  *
139  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
140  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
141  *
142  * A 31 bit segmenttable entry of S390 has following format:
143  *  |   P-table origin      |  |PTL
144  * 0                         IC
145  * 00000000001111111111222222222233
146  * 01234567890123456789012345678901
147  *
148  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
149  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
150  * PTL Page-Table-Length:    Page-table length (PTL+1*16 entries -> up to 256)
151  *
152  * The 31 bit segmenttable origin of S390 has following format:
153  *
154  *  |S-table origin   |     | STL |
155  * X                   **GPS
156  * 00000000001111111111222222222233
157  * 01234567890123456789012345678901
158  *
159  * X Space-Switch event:
160  * G Segment-Invalid Bit:     *
161  * P Private-Space Bit:       Segment is not private (PoP 3-30)
162  * S Storage-Alteration:
163  * STL Segment-Table-Length:  Segment-table length (STL+1*16 entries -> up to 2048)
164  *
165  * A 64 bit pagetable entry of S390 has following format:
166  * |                     PFRA                         |0IP0|  OS  |
167  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
168  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
169  *
170  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
171  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
172  *
173  * A 64 bit segmenttable entry of S390 has following format:
174  * |        P-table origin                              |      TT
175  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
176  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
177  *
178  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
179  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
180  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
181  * TT Type 00
182  *
183  * A 64 bit region table entry of S390 has following format:
184  * |        S-table origin                             |   TF  TTTL
185  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
186  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
187  *
188  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
189  * TT Type 01
190  * TF
191  * TL Table lenght
192  *
193  * The 64 bit regiontable origin of S390 has following format:
194  * |      region table origon                          |       DTTL
195  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
196  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
197  *
198  * X Space-Switch event:
199  * G Segment-Invalid Bit:  
200  * P Private-Space Bit:    
201  * S Storage-Alteration:
202  * R Real space
203  * TL Table-Length:
204  *
205  * A storage key has the following format:
206  * | ACC |F|R|C|0|
207  *  0   3 4 5 6 7
208  * ACC: access key
209  * F  : fetch protection bit
210  * R  : referenced bit
211  * C  : changed bit
212  */
213
214 /* Hardware bits in the page table entry */
215 #define _PAGE_RO        0x200           /* HW read-only bit  */
216 #define _PAGE_INVALID   0x400           /* HW invalid bit    */
217 #define _PAGE_SWT       0x001           /* SW pte type bit t */
218 #define _PAGE_SWX       0x002           /* SW pte type bit x */
219
220 /* Six different types of pages. */
221 #define _PAGE_TYPE_EMPTY        0x400
222 #define _PAGE_TYPE_NONE         0x401
223 #define _PAGE_TYPE_SWAP         0x403
224 #define _PAGE_TYPE_FILE         0x601   /* bit 0x002 is used for offset !! */
225 #define _PAGE_TYPE_RO           0x200
226 #define _PAGE_TYPE_RW           0x000
227 #define _PAGE_TYPE_EX_RO        0x202
228 #define _PAGE_TYPE_EX_RW        0x002
229
230 /*
231  * PTE type bits are rather complicated. handle_pte_fault uses pte_present,
232  * pte_none and pte_file to find out the pte type WITHOUT holding the page
233  * table lock. ptep_clear_flush on the other hand uses ptep_clear_flush to
234  * invalidate a given pte. ipte sets the hw invalid bit and clears all tlbs
235  * for the page. The page table entry is set to _PAGE_TYPE_EMPTY afterwards.
236  * This change is done while holding the lock, but the intermediate step
237  * of a previously valid pte with the hw invalid bit set can be observed by
238  * handle_pte_fault. That makes it necessary that all valid pte types with
239  * the hw invalid bit set must be distinguishable from the four pte types
240  * empty, none, swap and file.
241  *
242  *                      irxt  ipte  irxt
243  * _PAGE_TYPE_EMPTY     1000   ->   1000
244  * _PAGE_TYPE_NONE      1001   ->   1001
245  * _PAGE_TYPE_SWAP      1011   ->   1011
246  * _PAGE_TYPE_FILE      11?1   ->   11?1
247  * _PAGE_TYPE_RO        0100   ->   1100
248  * _PAGE_TYPE_RW        0000   ->   1000
249  * _PAGE_TYPE_EX_RO     0110   ->   1110
250  * _PAGE_TYPE_EX_RW     0010   ->   1010
251  *
252  * pte_none is true for bits combinations 1000, 1010, 1100, 1110
253  * pte_present is true for bits combinations 0000, 0010, 0100, 0110, 1001
254  * pte_file is true for bits combinations 1101, 1111
255  * swap pte is 1011 and 0001, 0011, 0101, 0111 are invalid.
256  */
257
258 #ifndef __s390x__
259
260 /* Bits in the segment table entry */
261 #define _PAGE_TABLE_LEN 0xf            /* only full page-tables            */
262 #define _PAGE_TABLE_COM 0x10           /* common page-table                */
263 #define _PAGE_TABLE_INV 0x20           /* invalid page-table               */
264 #define _SEG_PRESENT    0x001          /* Software (overlap with PTL)      */
265
266 /* Bits int the storage key */
267 #define _PAGE_CHANGED    0x02          /* HW changed bit                   */
268 #define _PAGE_REFERENCED 0x04          /* HW referenced bit                */
269
270 #define _USER_SEG_TABLE_LEN    0x7f    /* user-segment-table up to 2 GB    */
271 #define _KERNEL_SEG_TABLE_LEN  0x7f    /* kernel-segment-table up to 2 GB  */
272
273 /*
274  * User and Kernel pagetables are identical
275  */
276 #define _PAGE_TABLE     _PAGE_TABLE_LEN
277 #define _KERNPG_TABLE   _PAGE_TABLE_LEN
278
279 /*
280  * The Kernel segment-tables includes the User segment-table
281  */
282
283 #define _SEGMENT_TABLE  (_USER_SEG_TABLE_LEN|0x80000000|0x100)
284 #define _KERNSEG_TABLE  _KERNEL_SEG_TABLE_LEN
285
286 #define USER_STD_MASK   0x00000080UL
287
288 #else /* __s390x__ */
289
290 /* Bits in the segment table entry */
291 #define _PMD_ENTRY_INV   0x20          /* invalid segment table entry      */
292 #define _PMD_ENTRY       0x00        
293
294 /* Bits in the region third table entry */
295 #define _PGD_ENTRY_INV   0x20          /* invalid region table entry       */
296 #define _PGD_ENTRY       0x07
297
298 /*
299  * User and kernel page directory
300  */
301 #define _REGION_THIRD       0x4
302 #define _REGION_THIRD_LEN   0x3 
303 #define _REGION_TABLE       (_REGION_THIRD|_REGION_THIRD_LEN|0x40|0x100)
304 #define _KERN_REGION_TABLE  (_REGION_THIRD|_REGION_THIRD_LEN)
305
306 #define USER_STD_MASK           0x0000000000000080UL
307
308 /* Bits in the storage key */
309 #define _PAGE_CHANGED    0x02          /* HW changed bit                   */
310 #define _PAGE_REFERENCED 0x04          /* HW referenced bit                */
311
312 #endif /* __s390x__ */
313
314 /*
315  * Page protection definitions.
316  */
317 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_TYPE_NONE)
318 #define PAGE_RO         __pgprot(_PAGE_TYPE_RO)
319 #define PAGE_RW         __pgprot(_PAGE_TYPE_RW)
320 #define PAGE_EX_RO      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RO)
321 #define PAGE_EX_RW      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RW)
322
323 #define PAGE_KERNEL     PAGE_RW
324 #define PAGE_COPY       PAGE_RO
325
326 /*
327  * Dependent on the EXEC_PROTECT option s390 can do execute protection.
328  * Write permission always implies read permission. In theory with a
329  * primary/secondary page table execute only can be implemented but
330  * it would cost an additional bit in the pte to distinguish all the
331  * different pte types. To avoid that execute permission currently
332  * implies read permission as well.
333  */
334          /*xwr*/
335 #define __P000  PAGE_NONE
336 #define __P001  PAGE_RO
337 #define __P010  PAGE_RO
338 #define __P011  PAGE_RO
339 #define __P100  PAGE_EX_RO
340 #define __P101  PAGE_EX_RO
341 #define __P110  PAGE_EX_RO
342 #define __P111  PAGE_EX_RO
343
344 #define __S000  PAGE_NONE
345 #define __S001  PAGE_RO
346 #define __S010  PAGE_RW
347 #define __S011  PAGE_RW
348 #define __S100  PAGE_EX_RO
349 #define __S101  PAGE_EX_RO
350 #define __S110  PAGE_EX_RW
351 #define __S111  PAGE_EX_RW
352
353 #ifndef __s390x__
354 # define PMD_SHADOW_SHIFT       1
355 # define PGD_SHADOW_SHIFT       1
356 #else /* __s390x__ */
357 # define PMD_SHADOW_SHIFT       2
358 # define PGD_SHADOW_SHIFT       2
359 #endif /* __s390x__ */
360
361 static inline struct page *get_shadow_page(struct page *page)
362 {
363         if (s390_noexec && !list_empty(&page->lru))
364                 return virt_to_page(page->lru.next);
365         return NULL;
366 }
367
368 static inline pte_t *get_shadow_pte(pte_t *ptep)
369 {
370         unsigned long pteptr = (unsigned long) (ptep);
371
372         if (s390_noexec) {
373                 unsigned long offset = pteptr & (PAGE_SIZE - 1);
374                 void *addr = (void *) (pteptr ^ offset);
375                 struct page *page = virt_to_page(addr);
376                 if (!list_empty(&page->lru))
377                         return (pte_t *) ((unsigned long) page->lru.next |
378                                                                 offset);
379         }
380         return NULL;
381 }
382
383 static inline pmd_t *get_shadow_pmd(pmd_t *pmdp)
384 {
385         unsigned long pmdptr = (unsigned long) (pmdp);
386
387         if (s390_noexec) {
388                 unsigned long offset = pmdptr &
389                                 ((PAGE_SIZE << PMD_SHADOW_SHIFT) - 1);
390                 void *addr = (void *) (pmdptr ^ offset);
391                 struct page *page = virt_to_page(addr);
392                 if (!list_empty(&page->lru))
393                         return (pmd_t *) ((unsigned long) page->lru.next |
394                                                                 offset);
395         }
396         return NULL;
397 }
398
399 static inline pgd_t *get_shadow_pgd(pgd_t *pgdp)
400 {
401         unsigned long pgdptr = (unsigned long) (pgdp);
402
403         if (s390_noexec) {
404                 unsigned long offset = pgdptr &
405                                 ((PAGE_SIZE << PGD_SHADOW_SHIFT) - 1);
406                 void *addr = (void *) (pgdptr ^ offset);
407                 struct page *page = virt_to_page(addr);
408                 if (!list_empty(&page->lru))
409                         return (pgd_t *) ((unsigned long) page->lru.next |
410                                                                 offset);
411         }
412         return NULL;
413 }
414
415 /*
416  * Certain architectures need to do special things when PTEs
417  * within a page table are directly modified.  Thus, the following
418  * hook is made available.
419  */
420 static inline void set_pte(pte_t *pteptr, pte_t pteval)
421 {
422         pte_t *shadow_pte = get_shadow_pte(pteptr);
423
424         *pteptr = pteval;
425         if (shadow_pte) {
426                 if (!(pte_val(pteval) & _PAGE_INVALID) &&
427                     (pte_val(pteval) & _PAGE_SWX))
428                         pte_val(*shadow_pte) = pte_val(pteval) | _PAGE_RO;
429                 else
430                         pte_val(*shadow_pte) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
431         }
432 }
433 #define set_pte_at(mm,addr,ptep,pteval) set_pte(ptep,pteval)
434
435 /*
436  * pgd/pmd/pte query functions
437  */
438 #ifndef __s390x__
439
440 static inline int pgd_present(pgd_t pgd) { return 1; }
441 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)    { return 0; }
442 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)     { return 0; }
443
444 static inline int pmd_present(pmd_t pmd) { return pmd_val(pmd) & _SEG_PRESENT; }
445 static inline int pmd_none(pmd_t pmd)    { return pmd_val(pmd) & _PAGE_TABLE_INV; }
446 static inline int pmd_bad(pmd_t pmd)
447 {
448         return (pmd_val(pmd) & (~PAGE_MASK & ~_PAGE_TABLE_INV)) != _PAGE_TABLE;
449 }
450
451 #else /* __s390x__ */
452
453 static inline int pgd_present(pgd_t pgd)
454 {
455         return (pgd_val(pgd) & ~PAGE_MASK) == _PGD_ENTRY;
456 }
457
458 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)
459 {
460         return pgd_val(pgd) & _PGD_ENTRY_INV;
461 }
462
463 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)
464 {
465         return (pgd_val(pgd) & (~PAGE_MASK & ~_PGD_ENTRY_INV)) != _PGD_ENTRY;
466 }
467
468 static inline int pmd_present(pmd_t pmd)
469 {
470         return (pmd_val(pmd) & ~PAGE_MASK) == _PMD_ENTRY;
471 }
472
473 static inline int pmd_none(pmd_t pmd)
474 {
475         return pmd_val(pmd) & _PMD_ENTRY_INV;
476 }
477
478 static inline int pmd_bad(pmd_t pmd)
479 {
480         return (pmd_val(pmd) & (~PAGE_MASK & ~_PMD_ENTRY_INV)) != _PMD_ENTRY;
481 }
482
483 #endif /* __s390x__ */
484
485 static inline int pte_none(pte_t pte)
486 {
487         return (pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) && !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT);
488 }
489
490 static inline int pte_present(pte_t pte)
491 {
492         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT | _PAGE_SWX;
493         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_NONE ||
494                 (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) &&
495                  !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT));
496 }
497
498 static inline int pte_file(pte_t pte)
499 {
500         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT;
501         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_FILE;
502 }
503
504 #define pte_same(a,b)   (pte_val(a) == pte_val(b))
505
506 /*
507  * query functions pte_write/pte_dirty/pte_young only work if
508  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
509  */
510 static inline int pte_write(pte_t pte)
511 {
512         return (pte_val(pte) & _PAGE_RO) == 0;
513 }
514
515 static inline int pte_dirty(pte_t pte)
516 {
517         /* A pte is neither clean nor dirty on s/390. The dirty bit
518          * is in the storage key. See page_test_and_clear_dirty for
519          * details.
520          */
521         return 0;
522 }
523
524 static inline int pte_young(pte_t pte)
525 {
526         /* A pte is neither young nor old on s/390. The young bit
527          * is in the storage key. See page_test_and_clear_young for
528          * details.
529          */
530         return 0;
531 }
532
533 /*
534  * pgd/pmd/pte modification functions
535  */
536
537 #ifndef __s390x__
538
539 static inline void pgd_clear(pgd_t * pgdp)      { }
540
541 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
542 {
543         pmd_val(pmdp[0]) = _PAGE_TABLE_INV;
544         pmd_val(pmdp[1]) = _PAGE_TABLE_INV;
545         pmd_val(pmdp[2]) = _PAGE_TABLE_INV;
546         pmd_val(pmdp[3]) = _PAGE_TABLE_INV;
547 }
548
549 static inline void pmd_clear(pmd_t * pmdp)
550 {
551         pmd_t *shadow_pmd = get_shadow_pmd(pmdp);
552
553         pmd_clear_kernel(pmdp);
554         if (shadow_pmd)
555                 pmd_clear_kernel(shadow_pmd);
556 }
557
558 #else /* __s390x__ */
559
560 static inline void pgd_clear_kernel(pgd_t * pgdp)
561 {
562         pgd_val(*pgdp) = _PGD_ENTRY_INV | _PGD_ENTRY;
563 }
564
565 static inline void pgd_clear(pgd_t * pgdp)
566 {
567         pgd_t *shadow_pgd = get_shadow_pgd(pgdp);
568
569         pgd_clear_kernel(pgdp);
570         if (shadow_pgd)
571                 pgd_clear_kernel(shadow_pgd);
572 }
573
574 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
575 {
576         pmd_val(*pmdp) = _PMD_ENTRY_INV | _PMD_ENTRY;
577         pmd_val1(*pmdp) = _PMD_ENTRY_INV | _PMD_ENTRY;
578 }
579
580 static inline void pmd_clear(pmd_t * pmdp)
581 {
582         pmd_t *shadow_pmd = get_shadow_pmd(pmdp);
583
584         pmd_clear_kernel(pmdp);
585         if (shadow_pmd)
586                 pmd_clear_kernel(shadow_pmd);
587 }
588
589 #endif /* __s390x__ */
590
591 static inline void pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
592 {
593         pte_t *shadow_pte = get_shadow_pte(ptep);
594
595         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
596         if (shadow_pte)
597                 pte_val(*shadow_pte) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
598 }
599
600 /*
601  * The following pte modification functions only work if
602  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
603  */
604 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
605 {
606         pte_val(pte) &= PAGE_MASK;
607         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
608         return pte;
609 }
610
611 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)
612 {
613         /* Do not clobber _PAGE_TYPE_NONE pages!  */
614         if (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID))
615                 pte_val(pte) |= _PAGE_RO;
616         return pte;
617 }
618
619 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)
620 {
621         pte_val(pte) &= ~_PAGE_RO;
622         return pte;
623 }
624
625 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)
626 {
627         /* The only user of pte_mkclean is the fork() code.
628            We must *not* clear the *physical* page dirty bit
629            just because fork() wants to clear the dirty bit in
630            *one* of the page's mappings.  So we just do nothing. */
631         return pte;
632 }
633
634 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)
635 {
636         /* We do not explicitly set the dirty bit because the
637          * sske instruction is slow. It is faster to let the
638          * next instruction set the dirty bit.
639          */
640         return pte;
641 }
642
643 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)
644 {
645         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
646          * There is no point in clearing the real referenced bit.
647          */
648         return pte;
649 }
650
651 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)
652 {
653         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
654          * There is no point in setting the real referenced bit.
655          */
656         return pte;
657 }
658
659 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep)
660 {
661         return 0;
662 }
663
664 static inline int
665 ptep_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
666                         unsigned long address, pte_t *ptep)
667 {
668         /* No need to flush TLB; bits are in storage key */
669         return ptep_test_and_clear_young(vma, address, ptep);
670 }
671
672 static inline int ptep_test_and_clear_dirty(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep)
673 {
674         return 0;
675 }
676
677 static inline int
678 ptep_clear_flush_dirty(struct vm_area_struct *vma,
679                         unsigned long address, pte_t *ptep)
680 {
681         /* No need to flush TLB; bits are in storage key */
682         return ptep_test_and_clear_dirty(vma, address, ptep);
683 }
684
685 static inline pte_t ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
686 {
687         pte_t pte = *ptep;
688         pte_clear(mm, addr, ptep);
689         return pte;
690 }
691
692 static inline void __ptep_ipte(unsigned long address, pte_t *ptep)
693 {
694         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
695 #ifndef __s390x__
696                 /* S390 has 1mb segments, we are emulating 4MB segments */
697                 pte_t *pto = (pte_t *) (((unsigned long) ptep) & 0x7ffffc00);
698 #else
699                 /* ipte in zarch mode can do the math */
700                 pte_t *pto = ptep;
701 #endif
702                 asm volatile(
703                         "       ipte    %2,%3"
704                         : "=m" (*ptep) : "m" (*ptep),
705                           "a" (pto), "a" (address));
706         }
707         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
708 }
709
710 static inline void ptep_invalidate(unsigned long address, pte_t *ptep)
711 {
712         __ptep_ipte(address, ptep);
713         ptep = get_shadow_pte(ptep);
714         if (ptep)
715                 __ptep_ipte(address, ptep);
716 }
717
718 static inline pte_t ptep_clear_flush(struct vm_area_struct *vma,
719                                      unsigned long address, pte_t *ptep)
720 {
721         pte_t pte = *ptep;
722         ptep_invalidate(address, ptep);
723         return pte;
724 }
725
726 static inline void ptep_set_wrprotect(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
727 {
728         pte_t old_pte = *ptep;
729         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte_wrprotect(old_pte));
730 }
731
732 #define ptep_set_access_flags(__vma, __addr, __ptep, __entry, __dirty)  \
733 ({                                                                      \
734         int __changed = !pte_same(*(__ptep), __entry);                  \
735         if (__changed) {                                                \
736                 ptep_invalidate(__addr, __ptep);                        \
737                 set_pte_at((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep, __entry);    \
738         }                                                               \
739         __changed;                                                      \
740 })
741
742 /*
743  * Test and clear dirty bit in storage key.
744  * We can't clear the changed bit atomically. This is a potential
745  * race against modification of the referenced bit. This function
746  * should therefore only be called if it is not mapped in any
747  * address space.
748  */
749 static inline int page_test_dirty(struct page *page)
750 {
751         return (page_get_storage_key(page_to_phys(page)) & _PAGE_CHANGED) != 0;
752 }
753
754 static inline void page_clear_dirty(struct page *page)
755 {
756         page_set_storage_key(page_to_phys(page), PAGE_DEFAULT_KEY);
757 }
758
759 /*
760  * Test and clear referenced bit in storage key.
761  */
762 static inline int page_test_and_clear_young(struct page *page)
763 {
764         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
765         int ccode;
766
767         asm volatile(
768                 "       rrbe    0,%1\n"
769                 "       ipm     %0\n"
770                 "       srl     %0,28\n"
771                 : "=d" (ccode) : "a" (physpage) : "cc" );
772         return ccode & 2;
773 }
774
775 /*
776  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
777  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
778  */
779 static inline pte_t mk_pte_phys(unsigned long physpage, pgprot_t pgprot)
780 {
781         pte_t __pte;
782         pte_val(__pte) = physpage + pgprot_val(pgprot);
783         return __pte;
784 }
785
786 static inline pte_t mk_pte(struct page *page, pgprot_t pgprot)
787 {
788         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
789
790         return mk_pte_phys(physpage, pgprot);
791 }
792
793 static inline pte_t pfn_pte(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
794 {
795         unsigned long physpage = __pa((pfn) << PAGE_SHIFT);
796
797         return mk_pte_phys(physpage, pgprot);
798 }
799
800 #ifdef __s390x__
801
802 static inline pmd_t pfn_pmd(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
803 {
804         unsigned long physpage = __pa((pfn) << PAGE_SHIFT);
805
806         return __pmd(physpage + pgprot_val(pgprot));
807 }
808
809 #endif /* __s390x__ */
810
811 #define pte_pfn(x) (pte_val(x) >> PAGE_SHIFT)
812 #define pte_page(x) pfn_to_page(pte_pfn(x))
813
814 #define pmd_page_vaddr(pmd) (pmd_val(pmd) & PAGE_MASK)
815
816 #define pmd_page(pmd) pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT)
817
818 #define pgd_page_vaddr(pgd) (pgd_val(pgd) & PAGE_MASK)
819
820 #define pgd_page(pgd) pfn_to_page(pgd_val(pgd) >> PAGE_SHIFT)
821
822 /* to find an entry in a page-table-directory */
823 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
824 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd+pgd_index(address))
825
826 /* to find an entry in a kernel page-table-directory */
827 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
828
829 #ifndef __s390x__
830
831 /* Find an entry in the second-level page table.. */
832 static inline pmd_t * pmd_offset(pgd_t * dir, unsigned long address)
833 {
834         return (pmd_t *) dir;
835 }
836
837 #else /* __s390x__ */
838
839 /* Find an entry in the second-level page table.. */
840 #define pmd_index(address) (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
841 #define pmd_offset(dir,addr) \
842         ((pmd_t *) pgd_page_vaddr(*(dir)) + pmd_index(addr))
843
844 #endif /* __s390x__ */
845
846 /* Find an entry in the third-level page table.. */
847 #define pte_index(address) (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE-1))
848 #define pte_offset_kernel(pmd, address) \
849         ((pte_t *) pmd_page_vaddr(*(pmd)) + pte_index(address))
850 #define pte_offset_map(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
851 #define pte_offset_map_nested(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
852 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
853 #define pte_unmap_nested(pte) do { } while (0)
854
855 /*
856  * 31 bit swap entry format:
857  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
858  * Bits 0, 20 and bit 23 have to be zero, otherwise an specification
859  * exception will occur instead of a page translation exception. The
860  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
861  * information in the lowcore.
862  * Bit 21 and bit 22 are the page invalid bit and the page protection
863  * bit. We set both to indicate a swapped page.
864  * Bit 30 and 31 are used to distinguish the different page types. For
865  * a swapped page these bits need to be zero.
866  * This leaves the bits 1-19 and bits 24-29 to store type and offset.
867  * We use the 5 bits from 25-29 for the type and the 20 bits from 1-19
868  * plus 24 for the offset.
869  * 0|     offset        |0110|o|type |00|
870  * 0 0000000001111111111 2222 2 22222 33
871  * 0 1234567890123456789 0123 4 56789 01
872  *
873  * 64 bit swap entry format:
874  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
875  * Bits 52 and bit 55 have to be zero, otherwise an specification
876  * exception will occur instead of a page translation exception. The
877  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
878  * information in the lowcore.
879  * Bit 53 and bit 54 are the page invalid bit and the page protection
880  * bit. We set both to indicate a swapped page.
881  * Bit 62 and 63 are used to distinguish the different page types. For
882  * a swapped page these bits need to be zero.
883  * This leaves the bits 0-51 and bits 56-61 to store type and offset.
884  * We use the 5 bits from 57-61 for the type and the 53 bits from 0-51
885  * plus 56 for the offset.
886  * |                      offset                        |0110|o|type |00|
887  *  0000000000111111111122222222223333333333444444444455 5555 5 55566 66
888  *  0123456789012345678901234567890123456789012345678901 2345 6 78901 23
889  */
890 #ifndef __s390x__
891 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 12)
892 #else
893 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 11)
894 #endif
895 static inline pte_t mk_swap_pte(unsigned long type, unsigned long offset)
896 {
897         pte_t pte;
898         offset &= __SWP_OFFSET_MASK;
899         pte_val(pte) = _PAGE_TYPE_SWAP | ((type & 0x1f) << 2) |
900                 ((offset & 1UL) << 7) | ((offset & ~1UL) << 11);
901         return pte;
902 }
903
904 #define __swp_type(entry)       (((entry).val >> 2) & 0x1f)
905 #define __swp_offset(entry)     (((entry).val >> 11) | (((entry).val >> 7) & 1))
906 #define __swp_entry(type,offset) ((swp_entry_t) { pte_val(mk_swap_pte((type),(offset))) })
907
908 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
909 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val })
910
911 #ifndef __s390x__
912 # define PTE_FILE_MAX_BITS      26
913 #else /* __s390x__ */
914 # define PTE_FILE_MAX_BITS      59
915 #endif /* __s390x__ */
916
917 #define pte_to_pgoff(__pte) \
918         ((((__pte).pte >> 12) << 7) + (((__pte).pte >> 1) & 0x7f))
919
920 #define pgoff_to_pte(__off) \
921         ((pte_t) { ((((__off) & 0x7f) << 1) + (((__off) >> 7) << 12)) \
922                    | _PAGE_TYPE_FILE })
923
924 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
925
926 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
927
928 extern int add_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
929 extern int remove_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
930
931 /*
932  * No page table caches to initialise
933  */
934 #define pgtable_cache_init()    do { } while (0)
935
936 #define __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
937 extern void memmap_init(unsigned long, int, unsigned long, unsigned long);
938
939 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
940 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
941 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
942 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_DIRTY
943 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_DIRTY_FLUSH
944 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
945 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_FLUSH
946 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
947 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
948 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_DIRTY
949 #define __HAVE_ARCH_PAGE_CLEAR_DIRTY
950 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
951 #include <asm-generic/pgtable.h>
952
953 #endif /* _S390_PAGE_H */
954