76e8a7904e8a9c8bda3fa560b62bed1368208bfe
[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 /*
17  * The Linux memory management assumes a three-level page table setup. For
18  * s390 31 bit we "fold" the mid level into the top-level page table, so
19  * that we physically have the same two-level page table as the s390 mmu
20  * expects in 31 bit mode. For s390 64 bit we use three of the five levels
21  * the hardware provides (region first and region second tables are not
22  * used).
23  *
24  * The "pgd_xxx()" functions are trivial for a folded two-level
25  * setup: the pgd is never bad, and a pmd always exists (as it's folded
26  * into the pgd entry)
27  *
28  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
29  * the S390 page table tree.
30  */
31 #ifndef __ASSEMBLY__
32 #include <linux/mm_types.h>
33 #include <asm/bitops.h>
34 #include <asm/bug.h>
35 #include <asm/processor.h>
36
37 extern pgd_t swapper_pg_dir[] __attribute__ ((aligned (4096)));
38 extern void paging_init(void);
39 extern void vmem_map_init(void);
40
41 /*
42  * The S390 doesn't have any external MMU info: the kernel page
43  * tables contain all the necessary information.
44  */
45 #define update_mmu_cache(vma, address, pte)     do { } while (0)
46
47 /*
48  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
49  * for zero-mapped memory areas etc..
50  */
51 extern char empty_zero_page[PAGE_SIZE];
52 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
53 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
54
55 /*
56  * PMD_SHIFT determines the size of the area a second-level page
57  * table can map
58  * PGDIR_SHIFT determines what a third-level page table entry can map
59  */
60 #ifndef __s390x__
61 # define PMD_SHIFT      20
62 # define PUD_SHIFT      20
63 # define PGDIR_SHIFT    20
64 #else /* __s390x__ */
65 # define PMD_SHIFT      20
66 # define PUD_SHIFT      31
67 # define PGDIR_SHIFT    42
68 #endif /* __s390x__ */
69
70 #define PMD_SIZE        (1UL << PMD_SHIFT)
71 #define PMD_MASK        (~(PMD_SIZE-1))
72 #define PUD_SIZE        (1UL << PUD_SHIFT)
73 #define PUD_MASK        (~(PUD_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 #define PTRS_PER_PTE    256
84 #ifndef __s390x__
85 #define PTRS_PER_PMD    1
86 #define PTRS_PER_PUD    1
87 #else /* __s390x__ */
88 #define PTRS_PER_PMD    2048
89 #define PTRS_PER_PUD    2048
90 #endif /* __s390x__ */
91 #define PTRS_PER_PGD    2048
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 pud_ERROR(e) \
100         printk("%s:%d: bad pud %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pud_val(e))
101 #define pgd_ERROR(e) \
102         printk("%s:%d: bad pgd %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pgd_val(e))
103
104 #ifndef __ASSEMBLY__
105 /*
106  * The vmalloc area will always be on the topmost area of the kernel
107  * mapping. We reserve 96MB (31bit) / 1GB (64bit) for vmalloc,
108  * which should be enough for any sane case.
109  * By putting vmalloc at the top, we maximise the gap between physical
110  * memory and vmalloc to catch misplaced memory accesses. As a side
111  * effect, this also makes sure that 64 bit module code cannot be used
112  * as system call address.
113  */
114 #ifndef __s390x__
115 #define VMALLOC_START   0x78000000UL
116 #define VMALLOC_END     0x7e000000UL
117 #define VMEM_MAP_END    0x80000000UL
118 #else /* __s390x__ */
119 #define VMALLOC_START   0x3e000000000UL
120 #define VMALLOC_END     0x3e040000000UL
121 #define VMEM_MAP_END    0x40000000000UL
122 #endif /* __s390x__ */
123
124 /*
125  * VMEM_MAX_PHYS is the highest physical address that can be added to the 1:1
126  * mapping. This needs to be calculated at compile time since the size of the
127  * VMEM_MAP is static but the size of struct page can change.
128  */
129 #define VMEM_MAX_PAGES  ((VMEM_MAP_END - VMALLOC_END) / sizeof(struct page))
130 #define VMEM_MAX_PFN    min(VMALLOC_START >> PAGE_SHIFT, VMEM_MAX_PAGES)
131 #define VMEM_MAX_PHYS   ((VMEM_MAX_PFN << PAGE_SHIFT) & ~((16 << 20) - 1))
132 #define VMEM_MAP        ((struct page *) VMALLOC_END)
133
134 /*
135  * A 31 bit pagetable entry of S390 has following format:
136  *  |   PFRA          |    |  OS  |
137  * 0                   0IP0
138  * 00000000001111111111222222222233
139  * 01234567890123456789012345678901
140  *
141  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
142  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
143  *
144  * A 31 bit segmenttable entry of S390 has following format:
145  *  |   P-table origin      |  |PTL
146  * 0                         IC
147  * 00000000001111111111222222222233
148  * 01234567890123456789012345678901
149  *
150  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
151  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
152  * PTL Page-Table-Length:    Page-table length (PTL+1*16 entries -> up to 256)
153  *
154  * The 31 bit segmenttable origin of S390 has following format:
155  *
156  *  |S-table origin   |     | STL |
157  * X                   **GPS
158  * 00000000001111111111222222222233
159  * 01234567890123456789012345678901
160  *
161  * X Space-Switch event:
162  * G Segment-Invalid Bit:     *
163  * P Private-Space Bit:       Segment is not private (PoP 3-30)
164  * S Storage-Alteration:
165  * STL Segment-Table-Length:  Segment-table length (STL+1*16 entries -> up to 2048)
166  *
167  * A 64 bit pagetable entry of S390 has following format:
168  * |                     PFRA                         |0IP0|  OS  |
169  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
170  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
171  *
172  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
173  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
174  *
175  * A 64 bit segmenttable entry of S390 has following format:
176  * |        P-table origin                              |      TT
177  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
178  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
179  *
180  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
181  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
182  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
183  * TT Type 00
184  *
185  * A 64 bit region table entry of S390 has following format:
186  * |        S-table origin                             |   TF  TTTL
187  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
188  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
189  *
190  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
191  * TT Type 01
192  * TF
193  * TL Table length
194  *
195  * The 64 bit regiontable origin of S390 has following format:
196  * |      region table origon                          |       DTTL
197  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
198  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
199  *
200  * X Space-Switch event:
201  * G Segment-Invalid Bit:  
202  * P Private-Space Bit:    
203  * S Storage-Alteration:
204  * R Real space
205  * TL Table-Length:
206  *
207  * A storage key has the following format:
208  * | ACC |F|R|C|0|
209  *  0   3 4 5 6 7
210  * ACC: access key
211  * F  : fetch protection bit
212  * R  : referenced bit
213  * C  : changed bit
214  */
215
216 /* Hardware bits in the page table entry */
217 #define _PAGE_RO        0x200           /* HW read-only bit  */
218 #define _PAGE_INVALID   0x400           /* HW invalid bit    */
219
220 /* Software bits in the page table entry */
221 #define _PAGE_SWT       0x001           /* SW pte type bit t */
222 #define _PAGE_SWX       0x002           /* SW pte type bit x */
223
224 /* Six different types of pages. */
225 #define _PAGE_TYPE_EMPTY        0x400
226 #define _PAGE_TYPE_NONE         0x401
227 #define _PAGE_TYPE_SWAP         0x403
228 #define _PAGE_TYPE_FILE         0x601   /* bit 0x002 is used for offset !! */
229 #define _PAGE_TYPE_RO           0x200
230 #define _PAGE_TYPE_RW           0x000
231 #define _PAGE_TYPE_EX_RO        0x202
232 #define _PAGE_TYPE_EX_RW        0x002
233
234 /*
235  * PTE type bits are rather complicated. handle_pte_fault uses pte_present,
236  * pte_none and pte_file to find out the pte type WITHOUT holding the page
237  * table lock. ptep_clear_flush on the other hand uses ptep_clear_flush to
238  * invalidate a given pte. ipte sets the hw invalid bit and clears all tlbs
239  * for the page. The page table entry is set to _PAGE_TYPE_EMPTY afterwards.
240  * This change is done while holding the lock, but the intermediate step
241  * of a previously valid pte with the hw invalid bit set can be observed by
242  * handle_pte_fault. That makes it necessary that all valid pte types with
243  * the hw invalid bit set must be distinguishable from the four pte types
244  * empty, none, swap and file.
245  *
246  *                      irxt  ipte  irxt
247  * _PAGE_TYPE_EMPTY     1000   ->   1000
248  * _PAGE_TYPE_NONE      1001   ->   1001
249  * _PAGE_TYPE_SWAP      1011   ->   1011
250  * _PAGE_TYPE_FILE      11?1   ->   11?1
251  * _PAGE_TYPE_RO        0100   ->   1100
252  * _PAGE_TYPE_RW        0000   ->   1000
253  * _PAGE_TYPE_EX_RO     0110   ->   1110
254  * _PAGE_TYPE_EX_RW     0010   ->   1010
255  *
256  * pte_none is true for bits combinations 1000, 1010, 1100, 1110
257  * pte_present is true for bits combinations 0000, 0010, 0100, 0110, 1001
258  * pte_file is true for bits combinations 1101, 1111
259  * swap pte is 1011 and 0001, 0011, 0101, 0111 are invalid.
260  */
261
262 /* Page status table bits for virtualization */
263 #define RCP_PCL_BIT     55
264 #define RCP_HR_BIT      54
265 #define RCP_HC_BIT      53
266 #define RCP_GR_BIT      50
267 #define RCP_GC_BIT      49
268
269 #ifndef __s390x__
270
271 /* Bits in the segment table address-space-control-element */
272 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x80000000UL    /* space switch event       */
273 #define _ASCE_ORIGIN_MASK       0x7ffff000UL    /* segment table origin     */
274 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
275 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
276 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x7f    /* 128 x 64 entries = 8k            */
277
278 /* Bits in the segment table entry */
279 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   0x7fffffc0UL    /* page table origin        */
280 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
281 #define _SEGMENT_ENTRY_COMMON   0x10    /* common segment bit               */
282 #define _SEGMENT_ENTRY_PTL      0x0f    /* page table length                */
283
284 #define _SEGMENT_ENTRY          (_SEGMENT_ENTRY_PTL)
285 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
286
287 #else /* __s390x__ */
288
289 /* Bits in the segment/region table address-space-control-element */
290 #define _ASCE_ORIGIN            ~0xfffUL/* segment table origin             */
291 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
292 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
293 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x40    /* space switch event               */
294 #define _ASCE_REAL_SPACE        0x20    /* real space control               */
295 #define _ASCE_TYPE_MASK         0x0c    /* asce table type mask             */
296 #define _ASCE_TYPE_REGION1      0x0c    /* region first table type          */
297 #define _ASCE_TYPE_REGION2      0x08    /* region second table type         */
298 #define _ASCE_TYPE_REGION3      0x04    /* region third table type          */
299 #define _ASCE_TYPE_SEGMENT      0x00    /* segment table type               */
300 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x03    /* region table length              */
301
302 /* Bits in the region table entry */
303 #define _REGION_ENTRY_ORIGIN    ~0xfffUL/* region/segment table origin      */
304 #define _REGION_ENTRY_INV       0x20    /* invalid region table entry       */
305 #define _REGION_ENTRY_TYPE_MASK 0x0c    /* region/segment table type mask   */
306 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R1   0x0c    /* region first table type          */
307 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R2   0x08    /* region second table type         */
308 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R3   0x04    /* region third table type          */
309 #define _REGION_ENTRY_LENGTH    0x03    /* region third length              */
310
311 #define _REGION1_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
312 #define _REGION1_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INV)
313 #define _REGION2_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
314 #define _REGION2_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INV)
315 #define _REGION3_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
316 #define _REGION3_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INV)
317
318 /* Bits in the segment table entry */
319 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   ~0x7ffUL/* segment table origin             */
320 #define _SEGMENT_ENTRY_RO       0x200   /* page protection bit              */
321 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
322
323 #define _SEGMENT_ENTRY          (0)
324 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
325
326 #endif /* __s390x__ */
327
328 /*
329  * A user page table pointer has the space-switch-event bit, the
330  * private-space-control bit and the storage-alteration-event-control
331  * bit set. A kernel page table pointer doesn't need them.
332  */
333 #define _ASCE_USER_BITS         (_ASCE_SPACE_SWITCH | _ASCE_PRIVATE_SPACE | \
334                                  _ASCE_ALT_EVENT)
335
336 /* Bits int the storage key */
337 #define _PAGE_CHANGED    0x02          /* HW changed bit                   */
338 #define _PAGE_REFERENCED 0x04          /* HW referenced bit                */
339
340 /*
341  * Page protection definitions.
342  */
343 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_TYPE_NONE)
344 #define PAGE_RO         __pgprot(_PAGE_TYPE_RO)
345 #define PAGE_RW         __pgprot(_PAGE_TYPE_RW)
346 #define PAGE_EX_RO      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RO)
347 #define PAGE_EX_RW      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RW)
348
349 #define PAGE_KERNEL     PAGE_RW
350 #define PAGE_COPY       PAGE_RO
351
352 /*
353  * Dependent on the EXEC_PROTECT option s390 can do execute protection.
354  * Write permission always implies read permission. In theory with a
355  * primary/secondary page table execute only can be implemented but
356  * it would cost an additional bit in the pte to distinguish all the
357  * different pte types. To avoid that execute permission currently
358  * implies read permission as well.
359  */
360          /*xwr*/
361 #define __P000  PAGE_NONE
362 #define __P001  PAGE_RO
363 #define __P010  PAGE_RO
364 #define __P011  PAGE_RO
365 #define __P100  PAGE_EX_RO
366 #define __P101  PAGE_EX_RO
367 #define __P110  PAGE_EX_RO
368 #define __P111  PAGE_EX_RO
369
370 #define __S000  PAGE_NONE
371 #define __S001  PAGE_RO
372 #define __S010  PAGE_RW
373 #define __S011  PAGE_RW
374 #define __S100  PAGE_EX_RO
375 #define __S101  PAGE_EX_RO
376 #define __S110  PAGE_EX_RW
377 #define __S111  PAGE_EX_RW
378
379 #ifndef __s390x__
380 # define PxD_SHADOW_SHIFT       1
381 #else /* __s390x__ */
382 # define PxD_SHADOW_SHIFT       2
383 #endif /* __s390x__ */
384
385 static inline void *get_shadow_table(void *table)
386 {
387         unsigned long addr, offset;
388         struct page *page;
389
390         addr = (unsigned long) table;
391         offset = addr & ((PAGE_SIZE << PxD_SHADOW_SHIFT) - 1);
392         page = virt_to_page((void *)(addr ^ offset));
393         return (void *)(addr_t)(page->index ? (page->index | offset) : 0UL);
394 }
395
396 /*
397  * Certain architectures need to do special things when PTEs
398  * within a page table are directly modified.  Thus, the following
399  * hook is made available.
400  */
401 static inline void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
402                               pte_t *ptep, pte_t entry)
403 {
404         *ptep = entry;
405         if (mm->context.noexec) {
406                 if (!(pte_val(entry) & _PAGE_INVALID) &&
407                     (pte_val(entry) & _PAGE_SWX))
408                         pte_val(entry) |= _PAGE_RO;
409                 else
410                         pte_val(entry) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
411                 ptep[PTRS_PER_PTE] = entry;
412         }
413 }
414
415 /*
416  * pgd/pmd/pte query functions
417  */
418 #ifndef __s390x__
419
420 static inline int pgd_present(pgd_t pgd) { return 1; }
421 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)    { return 0; }
422 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)     { return 0; }
423
424 static inline int pud_present(pud_t pud) { return 1; }
425 static inline int pud_none(pud_t pud)    { return 0; }
426 static inline int pud_bad(pud_t pud)     { return 0; }
427
428 #else /* __s390x__ */
429
430 static inline int pgd_present(pgd_t pgd)
431 {
432         if ((pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
433                 return 1;
434         return (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
435 }
436
437 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)
438 {
439         if ((pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
440                 return 0;
441         return (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
442 }
443
444 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)
445 {
446         /*
447          * With dynamic page table levels the pgd can be a region table
448          * entry or a segment table entry. Check for the bit that are
449          * invalid for either table entry.
450          */
451         unsigned long mask =
452                 ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV &
453                 ~_REGION_ENTRY_TYPE_MASK & ~_REGION_ENTRY_LENGTH;
454         return (pgd_val(pgd) & mask) != 0;
455 }
456
457 static inline int pud_present(pud_t pud)
458 {
459         if ((pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
460                 return 1;
461         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
462 }
463
464 static inline int pud_none(pud_t pud)
465 {
466         if ((pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
467                 return 0;
468         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
469 }
470
471 static inline int pud_bad(pud_t pud)
472 {
473         /*
474          * With dynamic page table levels the pud can be a region table
475          * entry or a segment table entry. Check for the bit that are
476          * invalid for either table entry.
477          */
478         unsigned long mask =
479                 ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV &
480                 ~_REGION_ENTRY_TYPE_MASK & ~_REGION_ENTRY_LENGTH;
481         return (pud_val(pud) & mask) != 0;
482 }
483
484 #endif /* __s390x__ */
485
486 static inline int pmd_present(pmd_t pmd)
487 {
488         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
489 }
490
491 static inline int pmd_none(pmd_t pmd)
492 {
493         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INV) != 0UL;
494 }
495
496 static inline int pmd_bad(pmd_t pmd)
497 {
498         unsigned long mask = ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_SEGMENT_ENTRY_INV;
499         return (pmd_val(pmd) & mask) != _SEGMENT_ENTRY;
500 }
501
502 static inline int pte_none(pte_t pte)
503 {
504         return (pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) && !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT);
505 }
506
507 static inline int pte_present(pte_t pte)
508 {
509         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT | _PAGE_SWX;
510         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_NONE ||
511                 (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) &&
512                  !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT));
513 }
514
515 static inline int pte_file(pte_t pte)
516 {
517         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT;
518         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_FILE;
519 }
520
521 static inline int pte_special(pte_t pte)
522 {
523         return 0;
524 }
525
526 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
527 #define pte_same(a,b)  (pte_val(a) == pte_val(b))
528
529 static inline void rcp_lock(pte_t *ptep)
530 {
531 #ifdef CONFIG_PGSTE
532         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
533         preempt_disable();
534         while (test_and_set_bit(RCP_PCL_BIT, pgste))
535                 ;
536 #endif
537 }
538
539 static inline void rcp_unlock(pte_t *ptep)
540 {
541 #ifdef CONFIG_PGSTE
542         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
543         clear_bit(RCP_PCL_BIT, pgste);
544         preempt_enable();
545 #endif
546 }
547
548 /* forward declaration for SetPageUptodate in page-flags.h*/
549 static inline void page_clear_dirty(struct page *page);
550 #include <linux/page-flags.h>
551
552 static inline void ptep_rcp_copy(pte_t *ptep)
553 {
554 #ifdef CONFIG_PGSTE
555         struct page *page = virt_to_page(pte_val(*ptep));
556         unsigned int skey;
557         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
558
559         skey = page_get_storage_key(page_to_phys(page));
560         if (skey & _PAGE_CHANGED)
561                 set_bit_simple(RCP_GC_BIT, pgste);
562         if (skey & _PAGE_REFERENCED)
563                 set_bit_simple(RCP_GR_BIT, pgste);
564         if (test_and_clear_bit_simple(RCP_HC_BIT, pgste))
565                 SetPageDirty(page);
566         if (test_and_clear_bit_simple(RCP_HR_BIT, pgste))
567                 SetPageReferenced(page);
568 #endif
569 }
570
571 /*
572  * query functions pte_write/pte_dirty/pte_young only work if
573  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
574  */
575 static inline int pte_write(pte_t pte)
576 {
577         return (pte_val(pte) & _PAGE_RO) == 0;
578 }
579
580 static inline int pte_dirty(pte_t pte)
581 {
582         /* A pte is neither clean nor dirty on s/390. The dirty bit
583          * is in the storage key. See page_test_and_clear_dirty for
584          * details.
585          */
586         return 0;
587 }
588
589 static inline int pte_young(pte_t pte)
590 {
591         /* A pte is neither young nor old on s/390. The young bit
592          * is in the storage key. See page_test_and_clear_young for
593          * details.
594          */
595         return 0;
596 }
597
598 /*
599  * pgd/pmd/pte modification functions
600  */
601
602 #ifndef __s390x__
603
604 #define pgd_clear(pgd)          do { } while (0)
605 #define pud_clear(pud)          do { } while (0)
606
607 #else /* __s390x__ */
608
609 static inline void pgd_clear_kernel(pgd_t * pgd)
610 {
611         if ((pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
612                 pgd_val(*pgd) = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
613 }
614
615 static inline void pgd_clear(pgd_t * pgd)
616 {
617         pgd_t *shadow = get_shadow_table(pgd);
618
619         pgd_clear_kernel(pgd);
620         if (shadow)
621                 pgd_clear_kernel(shadow);
622 }
623
624 static inline void pud_clear_kernel(pud_t *pud)
625 {
626         if ((pud_val(*pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
627                 pud_val(*pud) = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
628 }
629
630 static inline void pud_clear(pud_t *pud)
631 {
632         pud_t *shadow = get_shadow_table(pud);
633
634         pud_clear_kernel(pud);
635         if (shadow)
636                 pud_clear_kernel(shadow);
637 }
638
639 #endif /* __s390x__ */
640
641 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
642 {
643         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
644 }
645
646 static inline void pmd_clear(pmd_t *pmd)
647 {
648         pmd_t *shadow = get_shadow_table(pmd);
649
650         pmd_clear_kernel(pmd);
651         if (shadow)
652                 pmd_clear_kernel(shadow);
653 }
654
655 static inline void pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
656 {
657         if (mm->context.pgstes)
658                 ptep_rcp_copy(ptep);
659         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
660         if (mm->context.noexec)
661                 pte_val(ptep[PTRS_PER_PTE]) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
662 }
663
664 /*
665  * The following pte modification functions only work if
666  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
667  */
668 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
669 {
670         pte_val(pte) &= PAGE_MASK;
671         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
672         return pte;
673 }
674
675 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)
676 {
677         /* Do not clobber _PAGE_TYPE_NONE pages!  */
678         if (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID))
679                 pte_val(pte) |= _PAGE_RO;
680         return pte;
681 }
682
683 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)
684 {
685         pte_val(pte) &= ~_PAGE_RO;
686         return pte;
687 }
688
689 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)
690 {
691         /* The only user of pte_mkclean is the fork() code.
692            We must *not* clear the *physical* page dirty bit
693            just because fork() wants to clear the dirty bit in
694            *one* of the page's mappings.  So we just do nothing. */
695         return pte;
696 }
697
698 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)
699 {
700         /* We do not explicitly set the dirty bit because the
701          * sske instruction is slow. It is faster to let the
702          * next instruction set the dirty bit.
703          */
704         return pte;
705 }
706
707 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)
708 {
709         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
710          * There is no point in clearing the real referenced bit.
711          */
712         return pte;
713 }
714
715 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)
716 {
717         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
718          * There is no point in setting the real referenced bit.
719          */
720         return pte;
721 }
722
723 static inline pte_t pte_mkspecial(pte_t pte)
724 {
725         return pte;
726 }
727
728 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
729 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
730                                             unsigned long addr, pte_t *ptep)
731 {
732 #ifdef CONFIG_PGSTE
733         unsigned long physpage;
734         int young;
735         unsigned long *pgste;
736
737         if (!vma->vm_mm->context.pgstes)
738                 return 0;
739         physpage = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
740         pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
741
742         young = ((page_get_storage_key(physpage) & _PAGE_REFERENCED) != 0);
743         rcp_lock(ptep);
744         if (young)
745                 set_bit_simple(RCP_GR_BIT, pgste);
746         young |= test_and_clear_bit_simple(RCP_HR_BIT, pgste);
747         rcp_unlock(ptep);
748         return young;
749 #endif
750         return 0;
751 }
752
753 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
754 static inline int ptep_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
755                                          unsigned long address, pte_t *ptep)
756 {
757         /* No need to flush TLB
758          * On s390 reference bits are in storage key and never in TLB
759          * With virtualization we handle the reference bit, without we
760          * we can simply return */
761 #ifdef CONFIG_PGSTE
762         return ptep_test_and_clear_young(vma, address, ptep);
763 #endif
764         return 0;
765 }
766
767 static inline void __ptep_ipte(unsigned long address, pte_t *ptep)
768 {
769         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
770 #ifndef __s390x__
771                 /* pto must point to the start of the segment table */
772                 pte_t *pto = (pte_t *) (((unsigned long) ptep) & 0x7ffffc00);
773 #else
774                 /* ipte in zarch mode can do the math */
775                 pte_t *pto = ptep;
776 #endif
777                 asm volatile(
778                         "       ipte    %2,%3"
779                         : "=m" (*ptep) : "m" (*ptep),
780                           "a" (pto), "a" (address));
781         }
782 }
783
784 static inline void ptep_invalidate(struct mm_struct *mm,
785                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
786 {
787         if (mm->context.pgstes) {
788                 rcp_lock(ptep);
789                 __ptep_ipte(address, ptep);
790                 ptep_rcp_copy(ptep);
791                 pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
792                 rcp_unlock(ptep);
793                 return;
794         }
795         __ptep_ipte(address, ptep);
796         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
797         if (mm->context.noexec) {
798                 __ptep_ipte(address, ptep + PTRS_PER_PTE);
799                 pte_val(*(ptep + PTRS_PER_PTE)) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
800         }
801 }
802
803 /*
804  * This is hard to understand. ptep_get_and_clear and ptep_clear_flush
805  * both clear the TLB for the unmapped pte. The reason is that
806  * ptep_get_and_clear is used in common code (e.g. change_pte_range)
807  * to modify an active pte. The sequence is
808  *   1) ptep_get_and_clear
809  *   2) set_pte_at
810  *   3) flush_tlb_range
811  * On s390 the tlb needs to get flushed with the modification of the pte
812  * if the pte is active. The only way how this can be implemented is to
813  * have ptep_get_and_clear do the tlb flush. In exchange flush_tlb_range
814  * is a nop.
815  */
816 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
817 #define ptep_get_and_clear(__mm, __address, __ptep)                     \
818 ({                                                                      \
819         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
820         if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||                       \
821             (__mm) != current->active_mm)                               \
822                 ptep_invalidate(__mm, __address, __ptep);               \
823         else                                                            \
824                 pte_clear((__mm), (__address), (__ptep));               \
825         __pte;                                                          \
826 })
827
828 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_FLUSH
829 static inline pte_t ptep_clear_flush(struct vm_area_struct *vma,
830                                      unsigned long address, pte_t *ptep)
831 {
832         pte_t pte = *ptep;
833         ptep_invalidate(vma->vm_mm, address, ptep);
834         return pte;
835 }
836
837 /*
838  * The batched pte unmap code uses ptep_get_and_clear_full to clear the
839  * ptes. Here an optimization is possible. tlb_gather_mmu flushes all
840  * tlbs of an mm if it can guarantee that the ptes of the mm_struct
841  * cannot be accessed while the batched unmap is running. In this case
842  * full==1 and a simple pte_clear is enough. See tlb.h.
843  */
844 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR_FULL
845 static inline pte_t ptep_get_and_clear_full(struct mm_struct *mm,
846                                             unsigned long addr,
847                                             pte_t *ptep, int full)
848 {
849         pte_t pte = *ptep;
850
851         if (full)
852                 pte_clear(mm, addr, ptep);
853         else
854                 ptep_invalidate(mm, addr, ptep);
855         return pte;
856 }
857
858 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
859 #define ptep_set_wrprotect(__mm, __addr, __ptep)                        \
860 ({                                                                      \
861         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
862         if (pte_write(__pte)) {                                         \
863                 if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||               \
864                     (__mm) != current->active_mm)                       \
865                         ptep_invalidate(__mm, __addr, __ptep);          \
866                 set_pte_at(__mm, __addr, __ptep, pte_wrprotect(__pte)); \
867         }                                                               \
868 })
869
870 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
871 #define ptep_set_access_flags(__vma, __addr, __ptep, __entry, __dirty)  \
872 ({                                                                      \
873         int __changed = !pte_same(*(__ptep), __entry);                  \
874         if (__changed) {                                                \
875                 ptep_invalidate((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep);        \
876                 set_pte_at((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep, __entry);    \
877         }                                                               \
878         __changed;                                                      \
879 })
880
881 /*
882  * Test and clear dirty bit in storage key.
883  * We can't clear the changed bit atomically. This is a potential
884  * race against modification of the referenced bit. This function
885  * should therefore only be called if it is not mapped in any
886  * address space.
887  */
888 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_DIRTY
889 static inline int page_test_dirty(struct page *page)
890 {
891         return (page_get_storage_key(page_to_phys(page)) & _PAGE_CHANGED) != 0;
892 }
893
894 #define __HAVE_ARCH_PAGE_CLEAR_DIRTY
895 static inline void page_clear_dirty(struct page *page)
896 {
897         page_set_storage_key(page_to_phys(page), PAGE_DEFAULT_KEY);
898 }
899
900 /*
901  * Test and clear referenced bit in storage key.
902  */
903 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
904 static inline int page_test_and_clear_young(struct page *page)
905 {
906         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
907         int ccode;
908
909         asm volatile(
910                 "       rrbe    0,%1\n"
911                 "       ipm     %0\n"
912                 "       srl     %0,28\n"
913                 : "=d" (ccode) : "a" (physpage) : "cc" );
914         return ccode & 2;
915 }
916
917 /*
918  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
919  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
920  */
921 static inline pte_t mk_pte_phys(unsigned long physpage, pgprot_t pgprot)
922 {
923         pte_t __pte;
924         pte_val(__pte) = physpage + pgprot_val(pgprot);
925         return __pte;
926 }
927
928 static inline pte_t mk_pte(struct page *page, pgprot_t pgprot)
929 {
930         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
931
932         return mk_pte_phys(physpage, pgprot);
933 }
934
935 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
936 #define pud_index(address) (((address) >> PUD_SHIFT) & (PTRS_PER_PUD-1))
937 #define pmd_index(address) (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
938 #define pte_index(address) (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE-1))
939
940 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd + pgd_index(address))
941 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
942
943 #ifndef __s390x__
944
945 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
946 #define pud_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
947 #define pgd_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
948
949 #define pud_offset(pgd, address) ((pud_t *) pgd)
950 #define pmd_offset(pud, address) ((pmd_t *) pud + pmd_index(address))
951
952 #else /* __s390x__ */
953
954 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
955 #define pud_deref(pud) (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
956 #define pgd_deref(pgd) (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
957
958 static inline pud_t *pud_offset(pgd_t *pgd, unsigned long address)
959 {
960         pud_t *pud = (pud_t *) pgd;
961         if ((pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
962                 pud = (pud_t *) pgd_deref(*pgd);
963         return pud  + pud_index(address);
964 }
965
966 static inline pmd_t *pmd_offset(pud_t *pud, unsigned long address)
967 {
968         pmd_t *pmd = (pmd_t *) pud;
969         if ((pud_val(*pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
970                 pmd = (pmd_t *) pud_deref(*pud);
971         return pmd + pmd_index(address);
972 }
973
974 #endif /* __s390x__ */
975
976 #define pfn_pte(pfn,pgprot) mk_pte_phys(__pa((pfn) << PAGE_SHIFT),(pgprot))
977 #define pte_pfn(x) (pte_val(x) >> PAGE_SHIFT)
978 #define pte_page(x) pfn_to_page(pte_pfn(x))
979
980 #define pmd_page(pmd) pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT)
981
982 /* Find an entry in the lowest level page table.. */
983 #define pte_offset(pmd, addr) ((pte_t *) pmd_deref(*(pmd)) + pte_index(addr))
984 #define pte_offset_kernel(pmd, address) pte_offset(pmd,address)
985 #define pte_offset_map(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
986 #define pte_offset_map_nested(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
987 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
988 #define pte_unmap_nested(pte) do { } while (0)
989
990 /*
991  * 31 bit swap entry format:
992  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
993  * Bits 0, 20 and bit 23 have to be zero, otherwise an specification
994  * exception will occur instead of a page translation exception. The
995  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
996  * information in the lowcore.
997  * Bit 21 and bit 22 are the page invalid bit and the page protection
998  * bit. We set both to indicate a swapped page.
999  * Bit 30 and 31 are used to distinguish the different page types. For
1000  * a swapped page these bits need to be zero.
1001  * This leaves the bits 1-19 and bits 24-29 to store type and offset.
1002  * We use the 5 bits from 25-29 for the type and the 20 bits from 1-19
1003  * plus 24 for the offset.
1004  * 0|     offset        |0110|o|type |00|
1005  * 0 0000000001111111111 2222 2 22222 33
1006  * 0 1234567890123456789 0123 4 56789 01
1007  *
1008  * 64 bit swap entry format:
1009  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
1010  * Bits 52 and bit 55 have to be zero, otherwise an specification
1011  * exception will occur instead of a page translation exception. The
1012  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
1013  * information in the lowcore.
1014  * Bit 53 and bit 54 are the page invalid bit and the page protection
1015  * bit. We set both to indicate a swapped page.
1016  * Bit 62 and 63 are used to distinguish the different page types. For
1017  * a swapped page these bits need to be zero.
1018  * This leaves the bits 0-51 and bits 56-61 to store type and offset.
1019  * We use the 5 bits from 57-61 for the type and the 53 bits from 0-51
1020  * plus 56 for the offset.
1021  * |                      offset                        |0110|o|type |00|
1022  *  0000000000111111111122222222223333333333444444444455 5555 5 55566 66
1023  *  0123456789012345678901234567890123456789012345678901 2345 6 78901 23
1024  */
1025 #ifndef __s390x__
1026 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 12)
1027 #else
1028 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 11)
1029 #endif
1030 static inline pte_t mk_swap_pte(unsigned long type, unsigned long offset)
1031 {
1032         pte_t pte;
1033         offset &= __SWP_OFFSET_MASK;
1034         pte_val(pte) = _PAGE_TYPE_SWAP | ((type & 0x1f) << 2) |
1035                 ((offset & 1UL) << 7) | ((offset & ~1UL) << 11);
1036         return pte;
1037 }
1038
1039 #define __swp_type(entry)       (((entry).val >> 2) & 0x1f)
1040 #define __swp_offset(entry)     (((entry).val >> 11) | (((entry).val >> 7) & 1))
1041 #define __swp_entry(type,offset) ((swp_entry_t) { pte_val(mk_swap_pte((type),(offset))) })
1042
1043 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
1044 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val })
1045
1046 #ifndef __s390x__
1047 # define PTE_FILE_MAX_BITS      26
1048 #else /* __s390x__ */
1049 # define PTE_FILE_MAX_BITS      59
1050 #endif /* __s390x__ */
1051
1052 #define pte_to_pgoff(__pte) \
1053         ((((__pte).pte >> 12) << 7) + (((__pte).pte >> 1) & 0x7f))
1054
1055 #define pgoff_to_pte(__off) \
1056         ((pte_t) { ((((__off) & 0x7f) << 1) + (((__off) >> 7) << 12)) \
1057                    | _PAGE_TYPE_FILE })
1058
1059 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1060
1061 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
1062
1063 extern int add_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
1064 extern int remove_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
1065 extern int s390_enable_sie(void);
1066
1067 /*
1068  * No page table caches to initialise
1069  */
1070 #define pgtable_cache_init()    do { } while (0)
1071
1072 #define __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1073 extern void memmap_init(unsigned long, int, unsigned long, unsigned long);
1074
1075 #include <asm-generic/pgtable.h>
1076
1077 #endif /* _S390_PAGE_H */