s390: implement pte special bit
[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 #define _PAGE_SPECIAL   0x004           /* SW associated with special page */
224 #define __HAVE_ARCH_PTE_SPECIAL
225
226 /* Six different types of pages. */
227 #define _PAGE_TYPE_EMPTY        0x400
228 #define _PAGE_TYPE_NONE         0x401
229 #define _PAGE_TYPE_SWAP         0x403
230 #define _PAGE_TYPE_FILE         0x601   /* bit 0x002 is used for offset !! */
231 #define _PAGE_TYPE_RO           0x200
232 #define _PAGE_TYPE_RW           0x000
233 #define _PAGE_TYPE_EX_RO        0x202
234 #define _PAGE_TYPE_EX_RW        0x002
235
236 /*
237  * PTE type bits are rather complicated. handle_pte_fault uses pte_present,
238  * pte_none and pte_file to find out the pte type WITHOUT holding the page
239  * table lock. ptep_clear_flush on the other hand uses ptep_clear_flush to
240  * invalidate a given pte. ipte sets the hw invalid bit and clears all tlbs
241  * for the page. The page table entry is set to _PAGE_TYPE_EMPTY afterwards.
242  * This change is done while holding the lock, but the intermediate step
243  * of a previously valid pte with the hw invalid bit set can be observed by
244  * handle_pte_fault. That makes it necessary that all valid pte types with
245  * the hw invalid bit set must be distinguishable from the four pte types
246  * empty, none, swap and file.
247  *
248  *                      irxt  ipte  irxt
249  * _PAGE_TYPE_EMPTY     1000   ->   1000
250  * _PAGE_TYPE_NONE      1001   ->   1001
251  * _PAGE_TYPE_SWAP      1011   ->   1011
252  * _PAGE_TYPE_FILE      11?1   ->   11?1
253  * _PAGE_TYPE_RO        0100   ->   1100
254  * _PAGE_TYPE_RW        0000   ->   1000
255  * _PAGE_TYPE_EX_RO     0110   ->   1110
256  * _PAGE_TYPE_EX_RW     0010   ->   1010
257  *
258  * pte_none is true for bits combinations 1000, 1010, 1100, 1110
259  * pte_present is true for bits combinations 0000, 0010, 0100, 0110, 1001
260  * pte_file is true for bits combinations 1101, 1111
261  * swap pte is 1011 and 0001, 0011, 0101, 0111 are invalid.
262  */
263
264 /* Page status table bits for virtualization */
265 #define RCP_PCL_BIT     55
266 #define RCP_HR_BIT      54
267 #define RCP_HC_BIT      53
268 #define RCP_GR_BIT      50
269 #define RCP_GC_BIT      49
270
271 #ifndef __s390x__
272
273 /* Bits in the segment table address-space-control-element */
274 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x80000000UL    /* space switch event       */
275 #define _ASCE_ORIGIN_MASK       0x7ffff000UL    /* segment table origin     */
276 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
277 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
278 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x7f    /* 128 x 64 entries = 8k            */
279
280 /* Bits in the segment table entry */
281 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   0x7fffffc0UL    /* page table origin        */
282 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
283 #define _SEGMENT_ENTRY_COMMON   0x10    /* common segment bit               */
284 #define _SEGMENT_ENTRY_PTL      0x0f    /* page table length                */
285
286 #define _SEGMENT_ENTRY          (_SEGMENT_ENTRY_PTL)
287 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
288
289 #else /* __s390x__ */
290
291 /* Bits in the segment/region table address-space-control-element */
292 #define _ASCE_ORIGIN            ~0xfffUL/* segment table origin             */
293 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
294 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
295 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x40    /* space switch event               */
296 #define _ASCE_REAL_SPACE        0x20    /* real space control               */
297 #define _ASCE_TYPE_MASK         0x0c    /* asce table type mask             */
298 #define _ASCE_TYPE_REGION1      0x0c    /* region first table type          */
299 #define _ASCE_TYPE_REGION2      0x08    /* region second table type         */
300 #define _ASCE_TYPE_REGION3      0x04    /* region third table type          */
301 #define _ASCE_TYPE_SEGMENT      0x00    /* segment table type               */
302 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x03    /* region table length              */
303
304 /* Bits in the region table entry */
305 #define _REGION_ENTRY_ORIGIN    ~0xfffUL/* region/segment table origin      */
306 #define _REGION_ENTRY_INV       0x20    /* invalid region table entry       */
307 #define _REGION_ENTRY_TYPE_MASK 0x0c    /* region/segment table type mask   */
308 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R1   0x0c    /* region first table type          */
309 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R2   0x08    /* region second table type         */
310 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R3   0x04    /* region third table type          */
311 #define _REGION_ENTRY_LENGTH    0x03    /* region third length              */
312
313 #define _REGION1_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
314 #define _REGION1_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INV)
315 #define _REGION2_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
316 #define _REGION2_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INV)
317 #define _REGION3_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
318 #define _REGION3_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INV)
319
320 /* Bits in the segment table entry */
321 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   ~0x7ffUL/* segment table origin             */
322 #define _SEGMENT_ENTRY_RO       0x200   /* page protection bit              */
323 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
324
325 #define _SEGMENT_ENTRY          (0)
326 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
327
328 #endif /* __s390x__ */
329
330 /*
331  * A user page table pointer has the space-switch-event bit, the
332  * private-space-control bit and the storage-alteration-event-control
333  * bit set. A kernel page table pointer doesn't need them.
334  */
335 #define _ASCE_USER_BITS         (_ASCE_SPACE_SWITCH | _ASCE_PRIVATE_SPACE | \
336                                  _ASCE_ALT_EVENT)
337
338 /* Bits int the storage key */
339 #define _PAGE_CHANGED    0x02          /* HW changed bit                   */
340 #define _PAGE_REFERENCED 0x04          /* HW referenced bit                */
341
342 /*
343  * Page protection definitions.
344  */
345 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_TYPE_NONE)
346 #define PAGE_RO         __pgprot(_PAGE_TYPE_RO)
347 #define PAGE_RW         __pgprot(_PAGE_TYPE_RW)
348 #define PAGE_EX_RO      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RO)
349 #define PAGE_EX_RW      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RW)
350
351 #define PAGE_KERNEL     PAGE_RW
352 #define PAGE_COPY       PAGE_RO
353
354 /*
355  * Dependent on the EXEC_PROTECT option s390 can do execute protection.
356  * Write permission always implies read permission. In theory with a
357  * primary/secondary page table execute only can be implemented but
358  * it would cost an additional bit in the pte to distinguish all the
359  * different pte types. To avoid that execute permission currently
360  * implies read permission as well.
361  */
362          /*xwr*/
363 #define __P000  PAGE_NONE
364 #define __P001  PAGE_RO
365 #define __P010  PAGE_RO
366 #define __P011  PAGE_RO
367 #define __P100  PAGE_EX_RO
368 #define __P101  PAGE_EX_RO
369 #define __P110  PAGE_EX_RO
370 #define __P111  PAGE_EX_RO
371
372 #define __S000  PAGE_NONE
373 #define __S001  PAGE_RO
374 #define __S010  PAGE_RW
375 #define __S011  PAGE_RW
376 #define __S100  PAGE_EX_RO
377 #define __S101  PAGE_EX_RO
378 #define __S110  PAGE_EX_RW
379 #define __S111  PAGE_EX_RW
380
381 #ifndef __s390x__
382 # define PxD_SHADOW_SHIFT       1
383 #else /* __s390x__ */
384 # define PxD_SHADOW_SHIFT       2
385 #endif /* __s390x__ */
386
387 static inline void *get_shadow_table(void *table)
388 {
389         unsigned long addr, offset;
390         struct page *page;
391
392         addr = (unsigned long) table;
393         offset = addr & ((PAGE_SIZE << PxD_SHADOW_SHIFT) - 1);
394         page = virt_to_page((void *)(addr ^ offset));
395         return (void *)(addr_t)(page->index ? (page->index | offset) : 0UL);
396 }
397
398 /*
399  * Certain architectures need to do special things when PTEs
400  * within a page table are directly modified.  Thus, the following
401  * hook is made available.
402  */
403 static inline void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
404                               pte_t *ptep, pte_t entry)
405 {
406         *ptep = entry;
407         if (mm->context.noexec) {
408                 if (!(pte_val(entry) & _PAGE_INVALID) &&
409                     (pte_val(entry) & _PAGE_SWX))
410                         pte_val(entry) |= _PAGE_RO;
411                 else
412                         pte_val(entry) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
413                 ptep[PTRS_PER_PTE] = entry;
414         }
415 }
416
417 /*
418  * pgd/pmd/pte query functions
419  */
420 #ifndef __s390x__
421
422 static inline int pgd_present(pgd_t pgd) { return 1; }
423 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)    { return 0; }
424 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)     { return 0; }
425
426 static inline int pud_present(pud_t pud) { return 1; }
427 static inline int pud_none(pud_t pud)    { return 0; }
428 static inline int pud_bad(pud_t pud)     { return 0; }
429
430 #else /* __s390x__ */
431
432 static inline int pgd_present(pgd_t pgd)
433 {
434         if ((pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
435                 return 1;
436         return (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
437 }
438
439 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)
440 {
441         if ((pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
442                 return 0;
443         return (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
444 }
445
446 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)
447 {
448         /*
449          * With dynamic page table levels the pgd can be a region table
450          * entry or a segment table entry. Check for the bit that are
451          * invalid for either table entry.
452          */
453         unsigned long mask =
454                 ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV &
455                 ~_REGION_ENTRY_TYPE_MASK & ~_REGION_ENTRY_LENGTH;
456         return (pgd_val(pgd) & mask) != 0;
457 }
458
459 static inline int pud_present(pud_t pud)
460 {
461         if ((pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
462                 return 1;
463         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
464 }
465
466 static inline int pud_none(pud_t pud)
467 {
468         if ((pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
469                 return 0;
470         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
471 }
472
473 static inline int pud_bad(pud_t pud)
474 {
475         /*
476          * With dynamic page table levels the pud can be a region table
477          * entry or a segment table entry. Check for the bit that are
478          * invalid for either table entry.
479          */
480         unsigned long mask =
481                 ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV &
482                 ~_REGION_ENTRY_TYPE_MASK & ~_REGION_ENTRY_LENGTH;
483         return (pud_val(pud) & mask) != 0;
484 }
485
486 #endif /* __s390x__ */
487
488 static inline int pmd_present(pmd_t pmd)
489 {
490         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
491 }
492
493 static inline int pmd_none(pmd_t pmd)
494 {
495         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INV) != 0UL;
496 }
497
498 static inline int pmd_bad(pmd_t pmd)
499 {
500         unsigned long mask = ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_SEGMENT_ENTRY_INV;
501         return (pmd_val(pmd) & mask) != _SEGMENT_ENTRY;
502 }
503
504 static inline int pte_none(pte_t pte)
505 {
506         return (pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) && !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT);
507 }
508
509 static inline int pte_present(pte_t pte)
510 {
511         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT | _PAGE_SWX;
512         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_NONE ||
513                 (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) &&
514                  !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT));
515 }
516
517 static inline int pte_file(pte_t pte)
518 {
519         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT;
520         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_FILE;
521 }
522
523 static inline int pte_special(pte_t pte)
524 {
525         return (pte_val(pte) & _PAGE_SPECIAL);
526 }
527
528 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
529 #define pte_same(a,b)  (pte_val(a) == pte_val(b))
530
531 static inline void rcp_lock(pte_t *ptep)
532 {
533 #ifdef CONFIG_PGSTE
534         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
535         preempt_disable();
536         while (test_and_set_bit(RCP_PCL_BIT, pgste))
537                 ;
538 #endif
539 }
540
541 static inline void rcp_unlock(pte_t *ptep)
542 {
543 #ifdef CONFIG_PGSTE
544         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
545         clear_bit(RCP_PCL_BIT, pgste);
546         preempt_enable();
547 #endif
548 }
549
550 /* forward declaration for SetPageUptodate in page-flags.h*/
551 static inline void page_clear_dirty(struct page *page);
552 #include <linux/page-flags.h>
553
554 static inline void ptep_rcp_copy(pte_t *ptep)
555 {
556 #ifdef CONFIG_PGSTE
557         struct page *page = virt_to_page(pte_val(*ptep));
558         unsigned int skey;
559         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
560
561         skey = page_get_storage_key(page_to_phys(page));
562         if (skey & _PAGE_CHANGED)
563                 set_bit_simple(RCP_GC_BIT, pgste);
564         if (skey & _PAGE_REFERENCED)
565                 set_bit_simple(RCP_GR_BIT, pgste);
566         if (test_and_clear_bit_simple(RCP_HC_BIT, pgste))
567                 SetPageDirty(page);
568         if (test_and_clear_bit_simple(RCP_HR_BIT, pgste))
569                 SetPageReferenced(page);
570 #endif
571 }
572
573 /*
574  * query functions pte_write/pte_dirty/pte_young only work if
575  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
576  */
577 static inline int pte_write(pte_t pte)
578 {
579         return (pte_val(pte) & _PAGE_RO) == 0;
580 }
581
582 static inline int pte_dirty(pte_t pte)
583 {
584         /* A pte is neither clean nor dirty on s/390. The dirty bit
585          * is in the storage key. See page_test_and_clear_dirty for
586          * details.
587          */
588         return 0;
589 }
590
591 static inline int pte_young(pte_t pte)
592 {
593         /* A pte is neither young nor old on s/390. The young bit
594          * is in the storage key. See page_test_and_clear_young for
595          * details.
596          */
597         return 0;
598 }
599
600 /*
601  * pgd/pmd/pte modification functions
602  */
603
604 #ifndef __s390x__
605
606 #define pgd_clear(pgd)          do { } while (0)
607 #define pud_clear(pud)          do { } while (0)
608
609 #else /* __s390x__ */
610
611 static inline void pgd_clear_kernel(pgd_t * pgd)
612 {
613         if ((pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
614                 pgd_val(*pgd) = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
615 }
616
617 static inline void pgd_clear(pgd_t * pgd)
618 {
619         pgd_t *shadow = get_shadow_table(pgd);
620
621         pgd_clear_kernel(pgd);
622         if (shadow)
623                 pgd_clear_kernel(shadow);
624 }
625
626 static inline void pud_clear_kernel(pud_t *pud)
627 {
628         if ((pud_val(*pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
629                 pud_val(*pud) = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
630 }
631
632 static inline void pud_clear(pud_t *pud)
633 {
634         pud_t *shadow = get_shadow_table(pud);
635
636         pud_clear_kernel(pud);
637         if (shadow)
638                 pud_clear_kernel(shadow);
639 }
640
641 #endif /* __s390x__ */
642
643 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
644 {
645         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
646 }
647
648 static inline void pmd_clear(pmd_t *pmd)
649 {
650         pmd_t *shadow = get_shadow_table(pmd);
651
652         pmd_clear_kernel(pmd);
653         if (shadow)
654                 pmd_clear_kernel(shadow);
655 }
656
657 static inline void pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
658 {
659         if (mm->context.pgstes)
660                 ptep_rcp_copy(ptep);
661         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
662         if (mm->context.noexec)
663                 pte_val(ptep[PTRS_PER_PTE]) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
664 }
665
666 /*
667  * The following pte modification functions only work if
668  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
669  */
670 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
671 {
672         pte_val(pte) &= PAGE_MASK;
673         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
674         return pte;
675 }
676
677 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)
678 {
679         /* Do not clobber _PAGE_TYPE_NONE pages!  */
680         if (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID))
681                 pte_val(pte) |= _PAGE_RO;
682         return pte;
683 }
684
685 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)
686 {
687         pte_val(pte) &= ~_PAGE_RO;
688         return pte;
689 }
690
691 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)
692 {
693         /* The only user of pte_mkclean is the fork() code.
694            We must *not* clear the *physical* page dirty bit
695            just because fork() wants to clear the dirty bit in
696            *one* of the page's mappings.  So we just do nothing. */
697         return pte;
698 }
699
700 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)
701 {
702         /* We do not explicitly set the dirty bit because the
703          * sske instruction is slow. It is faster to let the
704          * next instruction set the dirty bit.
705          */
706         return pte;
707 }
708
709 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)
710 {
711         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
712          * There is no point in clearing the real referenced bit.
713          */
714         return pte;
715 }
716
717 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)
718 {
719         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
720          * There is no point in setting the real referenced bit.
721          */
722         return pte;
723 }
724
725 static inline pte_t pte_mkspecial(pte_t pte)
726 {
727         pte_val(pte) |= _PAGE_SPECIAL;
728         return pte;
729 }
730
731 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
732 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
733                                             unsigned long addr, pte_t *ptep)
734 {
735 #ifdef CONFIG_PGSTE
736         unsigned long physpage;
737         int young;
738         unsigned long *pgste;
739
740         if (!vma->vm_mm->context.pgstes)
741                 return 0;
742         physpage = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
743         pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
744
745         young = ((page_get_storage_key(physpage) & _PAGE_REFERENCED) != 0);
746         rcp_lock(ptep);
747         if (young)
748                 set_bit_simple(RCP_GR_BIT, pgste);
749         young |= test_and_clear_bit_simple(RCP_HR_BIT, pgste);
750         rcp_unlock(ptep);
751         return young;
752 #endif
753         return 0;
754 }
755
756 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
757 static inline int ptep_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
758                                          unsigned long address, pte_t *ptep)
759 {
760         /* No need to flush TLB
761          * On s390 reference bits are in storage key and never in TLB
762          * With virtualization we handle the reference bit, without we
763          * we can simply return */
764 #ifdef CONFIG_PGSTE
765         return ptep_test_and_clear_young(vma, address, ptep);
766 #endif
767         return 0;
768 }
769
770 static inline void __ptep_ipte(unsigned long address, pte_t *ptep)
771 {
772         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
773 #ifndef __s390x__
774                 /* pto must point to the start of the segment table */
775                 pte_t *pto = (pte_t *) (((unsigned long) ptep) & 0x7ffffc00);
776 #else
777                 /* ipte in zarch mode can do the math */
778                 pte_t *pto = ptep;
779 #endif
780                 asm volatile(
781                         "       ipte    %2,%3"
782                         : "=m" (*ptep) : "m" (*ptep),
783                           "a" (pto), "a" (address));
784         }
785 }
786
787 static inline void ptep_invalidate(struct mm_struct *mm,
788                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
789 {
790         if (mm->context.pgstes) {
791                 rcp_lock(ptep);
792                 __ptep_ipte(address, ptep);
793                 ptep_rcp_copy(ptep);
794                 pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
795                 rcp_unlock(ptep);
796                 return;
797         }
798         __ptep_ipte(address, ptep);
799         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
800         if (mm->context.noexec) {
801                 __ptep_ipte(address, ptep + PTRS_PER_PTE);
802                 pte_val(*(ptep + PTRS_PER_PTE)) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
803         }
804 }
805
806 /*
807  * This is hard to understand. ptep_get_and_clear and ptep_clear_flush
808  * both clear the TLB for the unmapped pte. The reason is that
809  * ptep_get_and_clear is used in common code (e.g. change_pte_range)
810  * to modify an active pte. The sequence is
811  *   1) ptep_get_and_clear
812  *   2) set_pte_at
813  *   3) flush_tlb_range
814  * On s390 the tlb needs to get flushed with the modification of the pte
815  * if the pte is active. The only way how this can be implemented is to
816  * have ptep_get_and_clear do the tlb flush. In exchange flush_tlb_range
817  * is a nop.
818  */
819 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
820 #define ptep_get_and_clear(__mm, __address, __ptep)                     \
821 ({                                                                      \
822         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
823         if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||                       \
824             (__mm) != current->active_mm)                               \
825                 ptep_invalidate(__mm, __address, __ptep);               \
826         else                                                            \
827                 pte_clear((__mm), (__address), (__ptep));               \
828         __pte;                                                          \
829 })
830
831 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_FLUSH
832 static inline pte_t ptep_clear_flush(struct vm_area_struct *vma,
833                                      unsigned long address, pte_t *ptep)
834 {
835         pte_t pte = *ptep;
836         ptep_invalidate(vma->vm_mm, address, ptep);
837         return pte;
838 }
839
840 /*
841  * The batched pte unmap code uses ptep_get_and_clear_full to clear the
842  * ptes. Here an optimization is possible. tlb_gather_mmu flushes all
843  * tlbs of an mm if it can guarantee that the ptes of the mm_struct
844  * cannot be accessed while the batched unmap is running. In this case
845  * full==1 and a simple pte_clear is enough. See tlb.h.
846  */
847 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR_FULL
848 static inline pte_t ptep_get_and_clear_full(struct mm_struct *mm,
849                                             unsigned long addr,
850                                             pte_t *ptep, int full)
851 {
852         pte_t pte = *ptep;
853
854         if (full)
855                 pte_clear(mm, addr, ptep);
856         else
857                 ptep_invalidate(mm, addr, ptep);
858         return pte;
859 }
860
861 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
862 #define ptep_set_wrprotect(__mm, __addr, __ptep)                        \
863 ({                                                                      \
864         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
865         if (pte_write(__pte)) {                                         \
866                 if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||               \
867                     (__mm) != current->active_mm)                       \
868                         ptep_invalidate(__mm, __addr, __ptep);          \
869                 set_pte_at(__mm, __addr, __ptep, pte_wrprotect(__pte)); \
870         }                                                               \
871 })
872
873 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
874 #define ptep_set_access_flags(__vma, __addr, __ptep, __entry, __dirty)  \
875 ({                                                                      \
876         int __changed = !pte_same(*(__ptep), __entry);                  \
877         if (__changed) {                                                \
878                 ptep_invalidate((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep);        \
879                 set_pte_at((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep, __entry);    \
880         }                                                               \
881         __changed;                                                      \
882 })
883
884 /*
885  * Test and clear dirty bit in storage key.
886  * We can't clear the changed bit atomically. This is a potential
887  * race against modification of the referenced bit. This function
888  * should therefore only be called if it is not mapped in any
889  * address space.
890  */
891 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_DIRTY
892 static inline int page_test_dirty(struct page *page)
893 {
894         return (page_get_storage_key(page_to_phys(page)) & _PAGE_CHANGED) != 0;
895 }
896
897 #define __HAVE_ARCH_PAGE_CLEAR_DIRTY
898 static inline void page_clear_dirty(struct page *page)
899 {
900         page_set_storage_key(page_to_phys(page), PAGE_DEFAULT_KEY);
901 }
902
903 /*
904  * Test and clear referenced bit in storage key.
905  */
906 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
907 static inline int page_test_and_clear_young(struct page *page)
908 {
909         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
910         int ccode;
911
912         asm volatile(
913                 "       rrbe    0,%1\n"
914                 "       ipm     %0\n"
915                 "       srl     %0,28\n"
916                 : "=d" (ccode) : "a" (physpage) : "cc" );
917         return ccode & 2;
918 }
919
920 /*
921  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
922  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
923  */
924 static inline pte_t mk_pte_phys(unsigned long physpage, pgprot_t pgprot)
925 {
926         pte_t __pte;
927         pte_val(__pte) = physpage + pgprot_val(pgprot);
928         return __pte;
929 }
930
931 static inline pte_t mk_pte(struct page *page, pgprot_t pgprot)
932 {
933         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
934
935         return mk_pte_phys(physpage, pgprot);
936 }
937
938 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
939 #define pud_index(address) (((address) >> PUD_SHIFT) & (PTRS_PER_PUD-1))
940 #define pmd_index(address) (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
941 #define pte_index(address) (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE-1))
942
943 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd + pgd_index(address))
944 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
945
946 #ifndef __s390x__
947
948 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
949 #define pud_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
950 #define pgd_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
951
952 #define pud_offset(pgd, address) ((pud_t *) pgd)
953 #define pmd_offset(pud, address) ((pmd_t *) pud + pmd_index(address))
954
955 #else /* __s390x__ */
956
957 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
958 #define pud_deref(pud) (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
959 #define pgd_deref(pgd) (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
960
961 static inline pud_t *pud_offset(pgd_t *pgd, unsigned long address)
962 {
963         pud_t *pud = (pud_t *) pgd;
964         if ((pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
965                 pud = (pud_t *) pgd_deref(*pgd);
966         return pud  + pud_index(address);
967 }
968
969 static inline pmd_t *pmd_offset(pud_t *pud, unsigned long address)
970 {
971         pmd_t *pmd = (pmd_t *) pud;
972         if ((pud_val(*pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
973                 pmd = (pmd_t *) pud_deref(*pud);
974         return pmd + pmd_index(address);
975 }
976
977 #endif /* __s390x__ */
978
979 #define pfn_pte(pfn,pgprot) mk_pte_phys(__pa((pfn) << PAGE_SHIFT),(pgprot))
980 #define pte_pfn(x) (pte_val(x) >> PAGE_SHIFT)
981 #define pte_page(x) pfn_to_page(pte_pfn(x))
982
983 #define pmd_page(pmd) pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT)
984
985 /* Find an entry in the lowest level page table.. */
986 #define pte_offset(pmd, addr) ((pte_t *) pmd_deref(*(pmd)) + pte_index(addr))
987 #define pte_offset_kernel(pmd, address) pte_offset(pmd,address)
988 #define pte_offset_map(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
989 #define pte_offset_map_nested(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
990 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
991 #define pte_unmap_nested(pte) do { } while (0)
992
993 /*
994  * 31 bit swap entry format:
995  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
996  * Bits 0, 20 and bit 23 have to be zero, otherwise an specification
997  * exception will occur instead of a page translation exception. The
998  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
999  * information in the lowcore.
1000  * Bit 21 and bit 22 are the page invalid bit and the page protection
1001  * bit. We set both to indicate a swapped page.
1002  * Bit 30 and 31 are used to distinguish the different page types. For
1003  * a swapped page these bits need to be zero.
1004  * This leaves the bits 1-19 and bits 24-29 to store type and offset.
1005  * We use the 5 bits from 25-29 for the type and the 20 bits from 1-19
1006  * plus 24 for the offset.
1007  * 0|     offset        |0110|o|type |00|
1008  * 0 0000000001111111111 2222 2 22222 33
1009  * 0 1234567890123456789 0123 4 56789 01
1010  *
1011  * 64 bit swap entry format:
1012  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
1013  * Bits 52 and bit 55 have to be zero, otherwise an specification
1014  * exception will occur instead of a page translation exception. The
1015  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
1016  * information in the lowcore.
1017  * Bit 53 and bit 54 are the page invalid bit and the page protection
1018  * bit. We set both to indicate a swapped page.
1019  * Bit 62 and 63 are used to distinguish the different page types. For
1020  * a swapped page these bits need to be zero.
1021  * This leaves the bits 0-51 and bits 56-61 to store type and offset.
1022  * We use the 5 bits from 57-61 for the type and the 53 bits from 0-51
1023  * plus 56 for the offset.
1024  * |                      offset                        |0110|o|type |00|
1025  *  0000000000111111111122222222223333333333444444444455 5555 5 55566 66
1026  *  0123456789012345678901234567890123456789012345678901 2345 6 78901 23
1027  */
1028 #ifndef __s390x__
1029 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 12)
1030 #else
1031 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 11)
1032 #endif
1033 static inline pte_t mk_swap_pte(unsigned long type, unsigned long offset)
1034 {
1035         pte_t pte;
1036         offset &= __SWP_OFFSET_MASK;
1037         pte_val(pte) = _PAGE_TYPE_SWAP | ((type & 0x1f) << 2) |
1038                 ((offset & 1UL) << 7) | ((offset & ~1UL) << 11);
1039         return pte;
1040 }
1041
1042 #define __swp_type(entry)       (((entry).val >> 2) & 0x1f)
1043 #define __swp_offset(entry)     (((entry).val >> 11) | (((entry).val >> 7) & 1))
1044 #define __swp_entry(type,offset) ((swp_entry_t) { pte_val(mk_swap_pte((type),(offset))) })
1045
1046 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
1047 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val })
1048
1049 #ifndef __s390x__
1050 # define PTE_FILE_MAX_BITS      26
1051 #else /* __s390x__ */
1052 # define PTE_FILE_MAX_BITS      59
1053 #endif /* __s390x__ */
1054
1055 #define pte_to_pgoff(__pte) \
1056         ((((__pte).pte >> 12) << 7) + (((__pte).pte >> 1) & 0x7f))
1057
1058 #define pgoff_to_pte(__off) \
1059         ((pte_t) { ((((__off) & 0x7f) << 1) + (((__off) >> 7) << 12)) \
1060                    | _PAGE_TYPE_FILE })
1061
1062 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1063
1064 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
1065
1066 extern int add_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
1067 extern int remove_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
1068 extern int s390_enable_sie(void);
1069
1070 /*
1071  * No page table caches to initialise
1072  */
1073 #define pgtable_cache_init()    do { } while (0)
1074
1075 #define __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1076 extern void memmap_init(unsigned long, int, unsigned long, unsigned long);
1077
1078 #include <asm-generic/pgtable.h>
1079
1080 #endif /* _S390_PAGE_H */