Merge branch 'for-linus2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jmorris...
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / arch / powerpc / mm / mem.c
1 /*
2  *  PowerPC version
3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
4  *
5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
8  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
9  *
10  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
11  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
12  *
13  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
14  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
15  *  as published by the Free Software Foundation; either version
16  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
17  *
18  */
19
20 #include <linux/export.h>
21 #include <linux/sched.h>
22 #include <linux/kernel.h>
23 #include <linux/errno.h>
24 #include <linux/string.h>
25 #include <linux/gfp.h>
26 #include <linux/types.h>
27 #include <linux/mm.h>
28 #include <linux/stddef.h>
29 #include <linux/init.h>
30 #include <linux/bootmem.h>
31 #include <linux/highmem.h>
32 #include <linux/initrd.h>
33 #include <linux/pagemap.h>
34 #include <linux/suspend.h>
35 #include <linux/memblock.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/slab.h>
38
39 #include <asm/pgalloc.h>
40 #include <asm/prom.h>
41 #include <asm/io.h>
42 #include <asm/mmu_context.h>
43 #include <asm/pgtable.h>
44 #include <asm/mmu.h>
45 #include <asm/smp.h>
46 #include <asm/machdep.h>
47 #include <asm/btext.h>
48 #include <asm/tlb.h>
49 #include <asm/sections.h>
50 #include <asm/sparsemem.h>
51 #include <asm/vdso.h>
52 #include <asm/fixmap.h>
53 #include <asm/swiotlb.h>
54 #include <asm/rtas.h>
55
56 #include "mmu_decl.h"
57
58 #ifndef CPU_FTR_COHERENT_ICACHE
59 #define CPU_FTR_COHERENT_ICACHE 0       /* XXX for now */
60 #define CPU_FTR_NOEXECUTE       0
61 #endif
62
63 int init_bootmem_done;
64 int mem_init_done;
65 unsigned long long memory_limit;
66
67 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
68 pte_t *kmap_pte;
69 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
70 pgprot_t kmap_prot;
71 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
72
73 static inline pte_t *virt_to_kpte(unsigned long vaddr)
74 {
75         return pte_offset_kernel(pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(vaddr),
76                         vaddr), vaddr), vaddr);
77 }
78 #endif
79
80 int page_is_ram(unsigned long pfn)
81 {
82 #ifndef CONFIG_PPC64    /* XXX for now */
83         return pfn < max_pfn;
84 #else
85         unsigned long paddr = (pfn << PAGE_SHIFT);
86         struct memblock_region *reg;
87
88         for_each_memblock(memory, reg)
89                 if (paddr >= reg->base && paddr < (reg->base + reg->size))
90                         return 1;
91         return 0;
92 #endif
93 }
94
95 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
96                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
97 {
98         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
99                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
100
101         if (!page_is_ram(pfn))
102                 vma_prot = pgprot_noncached(vma_prot);
103
104         return vma_prot;
105 }
106 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);
107
108 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
109
110 #ifdef CONFIG_NUMA
111 int memory_add_physaddr_to_nid(u64 start)
112 {
113         return hot_add_scn_to_nid(start);
114 }
115 #endif
116
117 int arch_add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
118 {
119         struct pglist_data *pgdata;
120         struct zone *zone;
121         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
122         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
123
124         pgdata = NODE_DATA(nid);
125
126         start = (unsigned long)__va(start);
127         if (create_section_mapping(start, start + size))
128                 return -EINVAL;
129
130         /* this should work for most non-highmem platforms */
131         zone = pgdata->node_zones;
132
133         return __add_pages(nid, zone, start_pfn, nr_pages);
134 }
135
136 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
137 int arch_remove_memory(u64 start, u64 size)
138 {
139         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
140         unsigned long nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
141         struct zone *zone;
142
143         zone = page_zone(pfn_to_page(start_pfn));
144         return __remove_pages(zone, start_pfn, nr_pages);
145 }
146 #endif
147 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
148
149 /*
150  * walk_memory_resource() needs to make sure there is no holes in a given
151  * memory range.  PPC64 does not maintain the memory layout in /proc/iomem.
152  * Instead it maintains it in memblock.memory structures.  Walk through the
153  * memory regions, find holes and callback for contiguous regions.
154  */
155 int
156 walk_system_ram_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
157                 void *arg, int (*func)(unsigned long, unsigned long, void *))
158 {
159         struct memblock_region *reg;
160         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
161         unsigned long tstart, tend;
162         int ret = -1;
163
164         for_each_memblock(memory, reg) {
165                 tstart = max(start_pfn, memblock_region_memory_base_pfn(reg));
166                 tend = min(end_pfn, memblock_region_memory_end_pfn(reg));
167                 if (tstart >= tend)
168                         continue;
169                 ret = (*func)(tstart, tend - tstart, arg);
170                 if (ret)
171                         break;
172         }
173         return ret;
174 }
175 EXPORT_SYMBOL_GPL(walk_system_ram_range);
176
177 /*
178  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
179  * have available.  If we are using highmem, we only put the
180  * lowmem into the bootmem system.
181  */
182 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
183 void __init do_init_bootmem(void)
184 {
185         unsigned long start, bootmap_pages;
186         unsigned long total_pages;
187         struct memblock_region *reg;
188         int boot_mapsize;
189
190         max_low_pfn = max_pfn = memblock_end_of_DRAM() >> PAGE_SHIFT;
191         total_pages = (memblock_end_of_DRAM() - memstart_addr) >> PAGE_SHIFT;
192 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
193         total_pages = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
194         max_low_pfn = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
195 #endif
196
197         /*
198          * Find an area to use for the bootmem bitmap.  Calculate the size of
199          * bitmap required as (Total Memory) / PAGE_SIZE / BITS_PER_BYTE.
200          * Add 1 additional page in case the address isn't page-aligned.
201          */
202         bootmap_pages = bootmem_bootmap_pages(total_pages);
203
204         start = memblock_alloc(bootmap_pages << PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
205
206         min_low_pfn = MEMORY_START >> PAGE_SHIFT;
207         boot_mapsize = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), start >> PAGE_SHIFT, min_low_pfn, max_low_pfn);
208
209         /* Place all memblock_regions in the same node and merge contiguous
210          * memblock_regions
211          */
212         memblock_set_node(0, (phys_addr_t)ULLONG_MAX, 0);
213
214         /* Add all physical memory to the bootmem map, mark each area
215          * present.
216          */
217 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
218         free_bootmem_with_active_regions(0, lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT);
219
220         /* reserve the sections we're already using */
221         for_each_memblock(reserved, reg) {
222                 unsigned long top = reg->base + reg->size - 1;
223                 if (top < lowmem_end_addr)
224                         reserve_bootmem(reg->base, reg->size, BOOTMEM_DEFAULT);
225                 else if (reg->base < lowmem_end_addr) {
226                         unsigned long trunc_size = lowmem_end_addr - reg->base;
227                         reserve_bootmem(reg->base, trunc_size, BOOTMEM_DEFAULT);
228                 }
229         }
230 #else
231         free_bootmem_with_active_regions(0, max_pfn);
232
233         /* reserve the sections we're already using */
234         for_each_memblock(reserved, reg)
235                 reserve_bootmem(reg->base, reg->size, BOOTMEM_DEFAULT);
236 #endif
237         /* XXX need to clip this if using highmem? */
238         sparse_memory_present_with_active_regions(0);
239
240         init_bootmem_done = 1;
241 }
242
243 /* mark pages that don't exist as nosave */
244 static int __init mark_nonram_nosave(void)
245 {
246         struct memblock_region *reg, *prev = NULL;
247
248         for_each_memblock(memory, reg) {
249                 if (prev &&
250                     memblock_region_memory_end_pfn(prev) < memblock_region_memory_base_pfn(reg))
251                         register_nosave_region(memblock_region_memory_end_pfn(prev),
252                                                memblock_region_memory_base_pfn(reg));
253                 prev = reg;
254         }
255         return 0;
256 }
257
258 /*
259  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
260  */
261 void __init paging_init(void)
262 {
263         unsigned long long total_ram = memblock_phys_mem_size();
264         phys_addr_t top_of_ram = memblock_end_of_DRAM();
265         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
266
267 #ifdef CONFIG_PPC32
268         unsigned long v = __fix_to_virt(__end_of_fixed_addresses - 1);
269         unsigned long end = __fix_to_virt(FIX_HOLE);
270
271         for (; v < end; v += PAGE_SIZE)
272                 map_page(v, 0, 0); /* XXX gross */
273 #endif
274
275 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
276         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
277         pkmap_page_table = virt_to_kpte(PKMAP_BASE);
278
279         kmap_pte = virt_to_kpte(__fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN));
280         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
281 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
282
283         printk(KERN_DEBUG "Top of RAM: 0x%llx, Total RAM: 0x%llx\n",
284                (unsigned long long)top_of_ram, total_ram);
285         printk(KERN_DEBUG "Memory hole size: %ldMB\n",
286                (long int)((top_of_ram - total_ram) >> 20));
287         memset(max_zone_pfns, 0, sizeof(max_zone_pfns));
288 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
289         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
290         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
291 #else
292         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = top_of_ram >> PAGE_SHIFT;
293 #endif
294         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
295
296         mark_nonram_nosave();
297 }
298 #endif /* ! CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
299
300 static void __init register_page_bootmem_info(void)
301 {
302         int i;
303
304         for_each_online_node(i)
305                 register_page_bootmem_info_node(NODE_DATA(i));
306 }
307
308 void __init mem_init(void)
309 {
310 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
311         swiotlb_init(0);
312 #endif
313
314         register_page_bootmem_info();
315         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
316         set_max_mapnr(max_pfn);
317         free_all_bootmem();
318
319 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
320         {
321                 unsigned long pfn, highmem_mapnr;
322
323                 highmem_mapnr = lowmem_end_addr >> PAGE_SHIFT;
324                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
325                         phys_addr_t paddr = (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT;
326                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
327                         if (!memblock_is_reserved(paddr))
328                                 free_highmem_page(page);
329                 }
330         }
331 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
332
333 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_SMP)
334         /*
335          * If smp is enabled, next_tlbcam_idx is initialized in the cpu up
336          * functions.... do it here for the non-smp case.
337          */
338         per_cpu(next_tlbcam_idx, smp_processor_id()) =
339                 (mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY) - 1;
340 #endif
341
342         mem_init_print_info(NULL);
343 #ifdef CONFIG_PPC32
344         pr_info("Kernel virtual memory layout:\n");
345         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : fixmap\n", FIXADDR_START, FIXADDR_TOP);
346 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
347         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : highmem PTEs\n",
348                 PKMAP_BASE, PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
349 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
350 #ifdef CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE
351         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : consistent mem\n",
352                 IOREMAP_TOP, IOREMAP_TOP + CONFIG_CONSISTENT_SIZE);
353 #endif /* CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE */
354         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : early ioremap\n",
355                 ioremap_bot, IOREMAP_TOP);
356         pr_info("  * 0x%08lx..0x%08lx  : vmalloc & ioremap\n",
357                 VMALLOC_START, VMALLOC_END);
358 #endif /* CONFIG_PPC32 */
359
360         mem_init_done = 1;
361 }
362
363 void free_initmem(void)
364 {
365         ppc_md.progress = ppc_printk_progress;
366         free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
367 }
368
369 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
370 void __init free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
371 {
372         free_reserved_area((void *)start, (void *)end, -1, "initrd");
373 }
374 #endif
375
376 /*
377  * This is called when a page has been modified by the kernel.
378  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
379  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
380  */
381 void flush_dcache_page(struct page *page)
382 {
383         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
384                 return;
385         /* avoid an atomic op if possible */
386         if (test_bit(PG_arch_1, &page->flags))
387                 clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
388 }
389 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
390
391 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
392 {
393 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
394         if (PageCompound(page)) {
395                 flush_dcache_icache_hugepage(page);
396                 return;
397         }
398 #endif
399 #ifdef CONFIG_BOOKE
400         {
401                 void *start = kmap_atomic(page);
402                 __flush_dcache_icache(start);
403                 kunmap_atomic(start);
404         }
405 #elif defined(CONFIG_8xx) || defined(CONFIG_PPC64)
406         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
407         __flush_dcache_icache(page_address(page)); 
408 #else
409         __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
410 #endif
411 }
412 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_icache_page);
413
414 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
415 {
416         clear_page(page);
417
418         /*
419          * We shouldn't have to do this, but some versions of glibc
420          * require it (ld.so assumes zero filled pages are icache clean)
421          * - Anton
422          */
423         flush_dcache_page(pg);
424 }
425 EXPORT_SYMBOL(clear_user_page);
426
427 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
428                     struct page *pg)
429 {
430         copy_page(vto, vfrom);
431
432         /*
433          * We should be able to use the following optimisation, however
434          * there are two problems.
435          * Firstly a bug in some versions of binutils meant PLT sections
436          * were not marked executable.
437          * Secondly the first word in the GOT section is blrl, used
438          * to establish the GOT address. Until recently the GOT was
439          * not marked executable.
440          * - Anton
441          */
442 #if 0
443         if (!vma->vm_file && ((vma->vm_flags & VM_EXEC) == 0))
444                 return;
445 #endif
446
447         flush_dcache_page(pg);
448 }
449
450 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
451                              unsigned long addr, int len)
452 {
453         unsigned long maddr;
454
455         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
456         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
457         kunmap(page);
458 }
459 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_user_range);
460
461 /*
462  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
463  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
464  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
465  * the updated linux PTE.
466  * 
467  * This must always be called with the pte lock held.
468  */
469 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
470                       pte_t *ptep)
471 {
472 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
473         /*
474          * We don't need to worry about _PAGE_PRESENT here because we are
475          * called with either mm->page_table_lock held or ptl lock held
476          */
477         unsigned long access = 0, trap;
478
479         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
480         if (!pte_young(*ptep) || address >= TASK_SIZE)
481                 return;
482
483         /* We try to figure out if we are coming from an instruction
484          * access fault and pass that down to __hash_page so we avoid
485          * double-faulting on execution of fresh text. We have to test
486          * for regs NULL since init will get here first thing at boot
487          *
488          * We also avoid filling the hash if not coming from a fault
489          */
490         if (current->thread.regs == NULL)
491                 return;
492         trap = TRAP(current->thread.regs);
493         if (trap == 0x400)
494                 access |= _PAGE_EXEC;
495         else if (trap != 0x300)
496                 return;
497         hash_preload(vma->vm_mm, address, access, trap);
498 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
499 #if (defined(CONFIG_PPC_BOOK3E_64) || defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E)) \
500         && defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE)
501         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
502                 book3e_hugetlb_preload(vma, address, *ptep);
503 #endif
504 }
505
506 /*
507  * System memory should not be in /proc/iomem but various tools expect it
508  * (eg kdump).
509  */
510 static int add_system_ram_resources(void)
511 {
512         struct memblock_region *reg;
513
514         for_each_memblock(memory, reg) {
515                 struct resource *res;
516                 unsigned long base = reg->base;
517                 unsigned long size = reg->size;
518
519                 res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
520                 WARN_ON(!res);
521
522                 if (res) {
523                         res->name = "System RAM";
524                         res->start = base;
525                         res->end = base + size - 1;
526                         res->flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
527                         WARN_ON(request_resource(&iomem_resource, res) < 0);
528                 }
529         }
530
531         return 0;
532 }
533 subsys_initcall(add_system_ram_resources);
534
535 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
536 /*
537  * devmem_is_allowed(): check to see if /dev/mem access to a certain address
538  * is valid. The argument is a physical page number.
539  *
540  * Access has to be given to non-kernel-ram areas as well, these contain the
541  * PCI mmio resources as well as potential bios/acpi data regions.
542  */
543 int devmem_is_allowed(unsigned long pfn)
544 {
545         if (iomem_is_exclusive(pfn << PAGE_SHIFT))
546                 return 0;
547         if (!page_is_ram(pfn))
548                 return 1;
549         if (page_is_rtas_user_buf(pfn))
550                 return 1;
551         return 0;
552 }
553 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */