arch/powerpc/mm/hugetlbpage.c

   1 /*
   2  * PPC Huge TLB Page Support for Kernel.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2003 David Gibson, IBM Corporation.
   5  * Copyright (C) 2011 Becky Bruce, Freescale Semiconductor
   6  *
   7  * Based on the IA-32 version:
   8  * Copyright (C) 2002, Rohit Seth <rohit.seth@intel.com>
   9  */
  10
  11 #include <linux/mm.h>
  12 #include <linux/io.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/hugetlb.h>
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/of_fdt.h>
  17 #include <linux/memblock.h>
  18 #include <linux/bootmem.h>
  19 #include <linux/moduleparam.h>
  20 #include <asm/pgtable.h>
  21 #include <asm/pgalloc.h>
  22 #include <asm/tlb.h>
  23 #include <asm/setup.h>
  24 #include <asm/hugetlb.h>
  25
  26 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
  27
  28 #define PAGE_SHIFT_64K  16
  29 #define PAGE_SHIFT_512K 19
  30 #define PAGE_SHIFT_8M   23
  31 #define PAGE_SHIFT_16M  24
  32 #define PAGE_SHIFT_16G  34
  33
  34 unsigned int HPAGE_SHIFT;
  35
  36 /*
  37  * Tracks gpages after the device tree is scanned and before the
  38  * huge_boot_pages list is ready.  On non-Freescale implementations, this is
  39  * just used to track 16G pages and so is a single array.  FSL-based
  40  * implementations may have more than one gpage size, so we need multiple
  41  * arrays
  42  */
  43 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) || defined(CONFIG_PPC_8xx)
  44 #define MAX_NUMBER_GPAGES       128
  45 struct psize_gpages {
  46         u64 gpage_list[MAX_NUMBER_GPAGES];
  47         unsigned int nr_gpages;
  48 };
  49 static struct psize_gpages gpage_freearray[MMU_PAGE_COUNT];
  50 #else
  51 #define MAX_NUMBER_GPAGES       1024
  52 static u64 gpage_freearray[MAX_NUMBER_GPAGES];
  53 static unsigned nr_gpages;
  54 #endif
  55
  56 #define hugepd_none(hpd)        (hpd_val(hpd) == 0)
  57
  58 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  59 {
  60         /* Only called for hugetlbfs pages, hence can ignore THP */
  61         return __find_linux_pte_or_hugepte(mm->pgd, addr, NULL, NULL);
  62 }
  63
  64 static int __hugepte_alloc(struct mm_struct *mm, hugepd_t *hpdp,
  65                            unsigned long address, unsigned pdshift, unsigned pshift)
  66 {
  67         struct kmem_cache *cachep;
  68         pte_t *new;
  69         int i;
  70         int num_hugepd;
  71
  72         if (pshift >= pdshift) {
  73                 cachep = hugepte_cache;
  74                 num_hugepd = 1 << (pshift - pdshift);
  75         } else {
  76                 cachep = PGT_CACHE(pdshift - pshift);
  77                 num_hugepd = 1;
  78         }
  79
  80         new = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL);
  81
  82         BUG_ON(pshift > HUGEPD_SHIFT_MASK);
  83         BUG_ON((unsigned long)new & HUGEPD_SHIFT_MASK);
  84
  85         if (! new)
  86                 return -ENOMEM;
  87
  88         /*
  89          * Make sure other cpus find the hugepd set only after a
  90          * properly initialized page table is visible to them.
  91          * For more details look for comment in __pte_alloc().
  92          */
  93         smp_wmb();
  94
  95         spin_lock(&mm->page_table_lock);
  96
  97         /*
  98          * We have multiple higher-level entries that point to the same
  99          * actual pte location.  Fill in each as we go and backtrack on error.
 100          * We need all of these so the DTLB pgtable walk code can find the
 101          * right higher-level entry without knowing if it's a hugepage or not.
 102          */
 103         for (i = 0; i < num_hugepd; i++, hpdp++) {
 104                 if (unlikely(!hugepd_none(*hpdp)))
 105                         break;
 106                 else {
 107 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 108                         *hpdp = __hugepd(__pa(new) |
 109                                          (shift_to_mmu_psize(pshift) << 2));
 110 #elif defined(CONFIG_PPC_8xx)
 111                         *hpdp = __hugepd(__pa(new) |
 112                                          (pshift == PAGE_SHIFT_8M ? _PMD_PAGE_8M :
 113                                           _PMD_PAGE_512K) | _PMD_PRESENT);
 114 #else
 115                         /* We use the old format for PPC_FSL_BOOK3E */
 116                         *hpdp = __hugepd(((unsigned long)new & ~PD_HUGE) | pshift);
 117 #endif
 118                 }
 119         }
 120         /* If we bailed from the for loop early, an error occurred, clean up */
 121         if (i < num_hugepd) {
 122                 for (i = i - 1 ; i >= 0; i--, hpdp--)
 123                         *hpdp = __hugepd(0);
 124                 kmem_cache_free(cachep, new);
 125         }
 126         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 127         return 0;
 128 }
 129
 130 /*
 131  * These macros define how to determine which level of the page table holds
 132  * the hpdp.
 133  */
 134 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) || defined(CONFIG_PPC_8xx)
 135 #define HUGEPD_PGD_SHIFT PGDIR_SHIFT
 136 #define HUGEPD_PUD_SHIFT PUD_SHIFT
 137 #else
 138 #define HUGEPD_PGD_SHIFT PUD_SHIFT
 139 #define HUGEPD_PUD_SHIFT PMD_SHIFT
 140 #endif
 141
 142 /*
 143  * At this point we do the placement change only for BOOK3S 64. This would
 144  * possibly work on other subarchs.
 145  */
 146 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned long sz)
 147 {
 148         pgd_t *pg;
 149         pud_t *pu;
 150         pmd_t *pm;
 151         hugepd_t *hpdp = NULL;
 152         unsigned pshift = __ffs(sz);
 153         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 154
 155         addr &= ~(sz-1);
 156         pg = pgd_offset(mm, addr);
 157
 158 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 159         if (pshift == PGDIR_SHIFT)
 160                 /* 16GB huge page */
 161                 return (pte_t *) pg;
 162         else if (pshift > PUD_SHIFT)
 163                 /*
 164                  * We need to use hugepd table
 165                  */
 166                 hpdp = (hugepd_t *)pg;
 167         else {
 168                 pdshift = PUD_SHIFT;
 169                 pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 170                 if (pshift == PUD_SHIFT)
 171                         return (pte_t *)pu;
 172                 else if (pshift > PMD_SHIFT)
 173                         hpdp = (hugepd_t *)pu;
 174                 else {
 175                         pdshift = PMD_SHIFT;
 176                         pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 177                         if (pshift == PMD_SHIFT)
 178                                 /* 16MB hugepage */
 179                                 return (pte_t *)pm;
 180                         else
 181                                 hpdp = (hugepd_t *)pm;
 182                 }
 183         }
 184 #else
 185         if (pshift >= HUGEPD_PGD_SHIFT) {
 186                 hpdp = (hugepd_t *)pg;
 187         } else {
 188                 pdshift = PUD_SHIFT;
 189                 pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 190                 if (pshift >= HUGEPD_PUD_SHIFT) {
 191                         hpdp = (hugepd_t *)pu;
 192                 } else {
 193                         pdshift = PMD_SHIFT;
 194                         pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 195                         hpdp = (hugepd_t *)pm;
 196                 }
 197         }
 198 #endif
 199         if (!hpdp)
 200                 return NULL;
 201
 202         BUG_ON(!hugepd_none(*hpdp) && !hugepd_ok(*hpdp));
 203
 204         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr, pdshift, pshift))
 205                 return NULL;
 206
 207         return hugepte_offset(*hpdp, addr, pdshift);
 208 }
 209
 210 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) || defined(CONFIG_PPC_8xx)
 211 /* Build list of addresses of gigantic pages.  This function is used in early
 212  * boot before the buddy allocator is setup.
 213  */
 214 void add_gpage(u64 addr, u64 page_size, unsigned long number_of_pages)
 215 {
 216         unsigned int idx = shift_to_mmu_psize(__ffs(page_size));
 217         int i;
 218
 219         if (addr == 0)
 220                 return;
 221
 222         gpage_freearray[idx].nr_gpages = number_of_pages;
 223
 224         for (i = 0; i < number_of_pages; i++) {
 225                 gpage_freearray[idx].gpage_list[i] = addr;
 226                 addr += page_size;
 227         }
 228 }
 229
 230 /*
 231  * Moves the gigantic page addresses from the temporary list to the
 232  * huge_boot_pages list.
 233  */
 234 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *hstate)
 235 {
 236         struct huge_bootmem_page *m;
 237         int idx = shift_to_mmu_psize(huge_page_shift(hstate));
 238         int nr_gpages = gpage_freearray[idx].nr_gpages;
 239
 240         if (nr_gpages == 0)
 241                 return 0;
 242
 243 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 244         /*
 245          * If gpages can be in highmem we can't use the trick of storing the
 246          * data structure in the page; allocate space for this
 247          */
 248         m = memblock_virt_alloc(sizeof(struct huge_bootmem_page), 0);
 249         m->phys = gpage_freearray[idx].gpage_list[--nr_gpages];
 250 #else
 251         m = phys_to_virt(gpage_freearray[idx].gpage_list[--nr_gpages]);
 252 #endif
 253
 254         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
 255         gpage_freearray[idx].nr_gpages = nr_gpages;
 256         gpage_freearray[idx].gpage_list[nr_gpages] = 0;
 257         m->hstate = hstate;
 258
 259         return 1;
 260 }
 261 /*
 262  * Scan the command line hugepagesz= options for gigantic pages; store those in
 263  * a list that we use to allocate the memory once all options are parsed.
 264  */
 265
 266 unsigned long gpage_npages[MMU_PAGE_COUNT];
 267
 268 static int __init do_gpage_early_setup(char *param, char *val,
 269                                        const char *unused, void *arg)
 270 {
 271         static phys_addr_t size;
 272         unsigned long npages;
 273
 274         /*
 275          * The hugepagesz and hugepages cmdline options are interleaved.  We
 276          * use the size variable to keep track of whether or not this was done
 277          * properly and skip over instances where it is incorrect.  Other
 278          * command-line parsing code will issue warnings, so we don't need to.
 279          *
 280          */
 281         if ((strcmp(param, "default_hugepagesz") == 0) ||
 282             (strcmp(param, "hugepagesz") == 0)) {
 283                 size = memparse(val, NULL);
 284         } else if (strcmp(param, "hugepages") == 0) {
 285                 if (size != 0) {
 286                         if (sscanf(val, "%lu", &npages) <= 0)
 287                                 npages = 0;
 288                         if (npages > MAX_NUMBER_GPAGES) {
 289                                 pr_warn("MMU: %lu pages requested for page "
 290 #ifdef CONFIG_PHYS_ADDR_T_64BIT
 291                                         "size %llu KB, limiting to "
 292 #else
 293                                         "size %u KB, limiting to "
 294 #endif
 295                                         __stringify(MAX_NUMBER_GPAGES) "\n",
 296                                         npages, size / 1024);
 297                                 npages = MAX_NUMBER_GPAGES;
 298                         }
 299                         gpage_npages[shift_to_mmu_psize(__ffs(size))] = npages;
 300                         size = 0;
 301                 }
 302         }
 303         return 0;
 304 }
 305
 306
 307 /*
 308  * This function allocates physical space for pages that are larger than the
 309  * buddy allocator can handle.  We want to allocate these in highmem because
 310  * the amount of lowmem is limited.  This means that this function MUST be
 311  * called before lowmem_end_addr is set up in MMU_init() in order for the lmb
 312  * allocate to grab highmem.
 313  */
 314 void __init reserve_hugetlb_gpages(void)
 315 {
 316         static __initdata char cmdline[COMMAND_LINE_SIZE];
 317         phys_addr_t size, base;
 318         int i;
 319
 320         strlcpy(cmdline, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);
 321         parse_args("hugetlb gpages", cmdline, NULL, 0, 0, 0,
 322                         NULL, &do_gpage_early_setup);
 323
 324         /*
 325          * Walk gpage list in reverse, allocating larger page sizes first.
 326          * Skip over unsupported sizes, or sizes that have 0 gpages allocated.
 327          * When we reach the point in the list where pages are no longer
 328          * considered gpages, we're done.
 329          */
 330         for (i = MMU_PAGE_COUNT-1; i >= 0; i--) {
 331                 if (mmu_psize_defs[i].shift == 0 || gpage_npages[i] == 0)
 332                         continue;
 333                 else if (mmu_psize_to_shift(i) < (MAX_ORDER + PAGE_SHIFT))
 334                         break;
 335
 336                 size = (phys_addr_t)(1ULL << mmu_psize_to_shift(i));
 337                 base = memblock_alloc_base(size * gpage_npages[i], size,
 338                                            MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE);
 339                 add_gpage(base, size, gpage_npages[i]);
 340         }
 341 }
 342
 343 #else /* !PPC_FSL_BOOK3E */
 344
 345 /* Build list of addresses of gigantic pages.  This function is used in early
 346  * boot before the buddy allocator is setup.
 347  */
 348 void add_gpage(u64 addr, u64 page_size, unsigned long number_of_pages)
 349 {
 350         if (!addr)
 351                 return;
 352         while (number_of_pages > 0) {
 353                 gpage_freearray[nr_gpages] = addr;
 354                 nr_gpages++;
 355                 number_of_pages--;
 356                 addr += page_size;
 357         }
 358 }
 359
 360 /* Moves the gigantic page addresses from the temporary list to the
 361  * huge_boot_pages list.
 362  */
 363 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *hstate)
 364 {
 365         struct huge_bootmem_page *m;
 366         if (nr_gpages == 0)
 367                 return 0;
 368         m = phys_to_virt(gpage_freearray[--nr_gpages]);
 369         gpage_freearray[nr_gpages] = 0;
 370         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
 371         m->hstate = hstate;
 372         return 1;
 373 }
 374 #endif
 375
 376 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) || defined(CONFIG_PPC_8xx)
 377 #define HUGEPD_FREELIST_SIZE \
 378         ((PAGE_SIZE - sizeof(struct hugepd_freelist)) / sizeof(pte_t))
 379
 380 struct hugepd_freelist {
 381         struct rcu_head rcu;
 382         unsigned int index;
 383         void *ptes[0];
 384 };
 385
 386 static DEFINE_PER_CPU(struct hugepd_freelist *, hugepd_freelist_cur);
 387
 388 static void hugepd_free_rcu_callback(struct rcu_head *head)
 389 {
 390         struct hugepd_freelist *batch =
 391                 container_of(head, struct hugepd_freelist, rcu);
 392         unsigned int i;
 393
 394         for (i = 0; i < batch->index; i++)
 395                 kmem_cache_free(hugepte_cache, batch->ptes[i]);
 396
 397         free_page((unsigned long)batch);
 398 }
 399
 400 static void hugepd_free(struct mmu_gather *tlb, void *hugepte)
 401 {
 402         struct hugepd_freelist **batchp;
 403
 404         batchp = &get_cpu_var(hugepd_freelist_cur);
 405
 406         if (atomic_read(&tlb->mm->mm_users) < 2 ||
 407             cpumask_equal(mm_cpumask(tlb->mm),
 408                           cpumask_of(smp_processor_id()))) {
 409                 kmem_cache_free(hugepte_cache, hugepte);
 410                 put_cpu_var(hugepd_freelist_cur);
 411                 return;
 412         }
 413
 414         if (*batchp == NULL) {
 415                 *batchp = (struct hugepd_freelist *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
 416                 (*batchp)->index = 0;
 417         }
 418
 419         (*batchp)->ptes[(*batchp)->index++] = hugepte;
 420         if ((*batchp)->index == HUGEPD_FREELIST_SIZE) {
 421                 call_rcu_sched(&(*batchp)->rcu, hugepd_free_rcu_callback);
 422                 *batchp = NULL;
 423         }
 424         put_cpu_var(hugepd_freelist_cur);
 425 }
 426 #else
 427 static inline void hugepd_free(struct mmu_gather *tlb, void *hugepte) {}
 428 #endif
 429
 430 static void free_hugepd_range(struct mmu_gather *tlb, hugepd_t *hpdp, int pdshift,
 431                               unsigned long start, unsigned long end,
 432                               unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 433 {
 434         pte_t *hugepte = hugepd_page(*hpdp);
 435         int i;
 436
 437         unsigned long pdmask = ~((1UL << pdshift) - 1);
 438         unsigned int num_hugepd = 1;
 439         unsigned int shift = hugepd_shift(*hpdp);
 440
 441         /* Note: On fsl the hpdp may be the first of several */
 442         if (shift > pdshift)
 443                 num_hugepd = 1 << (shift - pdshift);
 444
 445         start &= pdmask;
 446         if (start < floor)
 447                 return;
 448         if (ceiling) {
 449                 ceiling &= pdmask;
 450                 if (! ceiling)
 451                         return;
 452         }
 453         if (end - 1 > ceiling - 1)
 454                 return;
 455
 456         for (i = 0; i < num_hugepd; i++, hpdp++)
 457                 *hpdp = __hugepd(0);
 458
 459         if (shift >= pdshift)
 460                 hugepd_free(tlb, hugepte);
 461         else
 462                 pgtable_free_tlb(tlb, hugepte, pdshift - shift);
 463 }
 464
 465 static void hugetlb_free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
 466                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 467                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 468 {
 469         pmd_t *pmd;
 470         unsigned long next;
 471         unsigned long start;
 472
 473         start = addr;
 474         do {
 475                 unsigned long more;
 476
 477                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 478                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 479                 if (!is_hugepd(__hugepd(pmd_val(*pmd)))) {
 480                         /*
 481                          * if it is not hugepd pointer, we should already find
 482                          * it cleared.
 483                          */
 484                         WARN_ON(!pmd_none_or_clear_bad(pmd));
 485                         continue;
 486                 }
 487                 /*
 488                  * Increment next by the size of the huge mapping since
 489                  * there may be more than one entry at this level for a
 490                  * single hugepage, but all of them point to
 491                  * the same kmem cache that holds the hugepte.
 492                  */
 493                 more = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pmd));
 494                 if (more > next)
 495                         next = more;
 496
 497                 free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pmd, PMD_SHIFT,
 498                                   addr, next, floor, ceiling);
 499         } while (addr = next, addr != end);
 500
 501         start &= PUD_MASK;
 502         if (start < floor)
 503                 return;
 504         if (ceiling) {
 505                 ceiling &= PUD_MASK;
 506                 if (!ceiling)
 507                         return;
 508         }
 509         if (end - 1 > ceiling - 1)
 510                 return;
 511
 512         pmd = pmd_offset(pud, start);
 513         pud_clear(pud);
 514         pmd_free_tlb(tlb, pmd, start);
 515         mm_dec_nr_pmds(tlb->mm);
 516 }
 517
 518 static void hugetlb_free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
 519                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 520                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 521 {
 522         pud_t *pud;
 523         unsigned long next;
 524         unsigned long start;
 525
 526         start = addr;
 527         do {
 528                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 529                 next = pud_addr_end(addr, end);
 530                 if (!is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
 531                         if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 532                                 continue;
 533                         hugetlb_free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor,
 534                                                ceiling);
 535                 } else {
 536                         unsigned long more;
 537                         /*
 538                          * Increment next by the size of the huge mapping since
 539                          * there may be more than one entry at this level for a
 540                          * single hugepage, but all of them point to
 541                          * the same kmem cache that holds the hugepte.
 542                          */
 543                         more = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pud));
 544                         if (more > next)
 545                                 next = more;
 546
 547                         free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pud, PUD_SHIFT,
 548                                           addr, next, floor, ceiling);
 549                 }
 550         } while (addr = next, addr != end);
 551
 552         start &= PGDIR_MASK;
 553         if (start < floor)
 554                 return;
 555         if (ceiling) {
 556                 ceiling &= PGDIR_MASK;
 557                 if (!ceiling)
 558                         return;
 559         }
 560         if (end - 1 > ceiling - 1)
 561                 return;
 562
 563         pud = pud_offset(pgd, start);
 564         pgd_clear(pgd);
 565         pud_free_tlb(tlb, pud, start);
 566 }
 567
 568 /*
 569  * This function frees user-level page tables of a process.
 570  */
 571 void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
 572                             unsigned long addr, unsigned long end,
 573                             unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 574 {
 575         pgd_t *pgd;
 576         unsigned long next;
 577
 578         /*
 579          * Because there are a number of different possible pagetable
 580          * layouts for hugepage ranges, we limit knowledge of how
 581          * things should be laid out to the allocation path
 582          * (huge_pte_alloc(), above).  Everything else works out the
 583          * structure as it goes from information in the hugepd
 584          * pointers.  That means that we can't here use the
 585          * optimization used in the normal page free_pgd_range(), of
 586          * checking whether we're actually covering a large enough
 587          * range to have to do anything at the top level of the walk
 588          * instead of at the bottom.
 589          *
 590          * To make sense of this, you should probably go read the big
 591          * block comment at the top of the normal free_pgd_range(),
 592          * too.
 593          */
 594
 595         do {
 596                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 597                 pgd = pgd_offset(tlb->mm, addr);
 598                 if (!is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
 599                         if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 600                                 continue;
 601                         hugetlb_free_pud_range(tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
 602                 } else {
 603                         unsigned long more;
 604                         /*
 605                          * Increment next by the size of the huge mapping since
 606                          * there may be more than one entry at the pgd level
 607                          * for a single hugepage, but all of them point to the
 608                          * same kmem cache that holds the hugepte.
 609                          */
 610                         more = addr + (1 << hugepd_shift(*(hugepd_t *)pgd));
 611                         if (more > next)
 612                                 next = more;
 613
 614                         free_hugepd_range(tlb, (hugepd_t *)pgd, PGDIR_SHIFT,
 615                                           addr, next, floor, ceiling);
 616                 }
 617         } while (addr = next, addr != end);
 618 }
 619
 620 /*
 621  * We are holding mmap_sem, so a parallel huge page collapse cannot run.
 622  * To prevent hugepage split, disable irq.
 623  */
 624 struct page *
 625 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
 626 {
 627         bool is_thp;
 628         pte_t *ptep, pte;
 629         unsigned shift;
 630         unsigned long mask, flags;
 631         struct page *page = ERR_PTR(-EINVAL);
 632
 633         local_irq_save(flags);
 634         ptep = find_linux_pte_or_hugepte(mm->pgd, address, &is_thp, &shift);
 635         if (!ptep)
 636                 goto no_page;
 637         pte = READ_ONCE(*ptep);
 638         /*
 639          * Verify it is a huge page else bail.
 640          * Transparent hugepages are handled by generic code. We can skip them
 641          * here.
 642          */
 643         if (!shift || is_thp)
 644                 goto no_page;
 645
 646         if (!pte_present(pte)) {
 647                 page = NULL;
 648                 goto no_page;
 649         }
 650         mask = (1UL << shift) - 1;
 651         page = pte_page(pte);
 652         if (page)
 653                 page += (address & mask) / PAGE_SIZE;
 654
 655 no_page:
 656         local_irq_restore(flags);
 657         return page;
 658 }
 659
 660 struct page *
 661 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 662                 pmd_t *pmd, int write)
 663 {
 664         BUG();
 665         return NULL;
 666 }
 667
 668 struct page *
 669 follow_huge_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 670                 pud_t *pud, int write)
 671 {
 672         BUG();
 673         return NULL;
 674 }
 675
 676 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
 677                                       unsigned long sz)
 678 {
 679         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
 680         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
 681 }
 682
 683 int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr, unsigned pdshift,
 684                 unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
 685 {
 686         pte_t *ptep;
 687         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
 688         unsigned long next;
 689
 690         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
 691         do {
 692                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
 693                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, write, pages, nr))
 694                         return 0;
 695         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
 696
 697         return 1;
 698 }
 699
 700 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
 701 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
 702                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
 703                                         unsigned long flags)
 704 {
 705         struct hstate *hstate = hstate_file(file);
 706         int mmu_psize = shift_to_mmu_psize(huge_page_shift(hstate));
 707
 708         if (radix_enabled())
 709                 return radix__hugetlb_get_unmapped_area(file, addr, len,
 710                                                        pgoff, flags);
 711         return slice_get_unmapped_area(addr, len, flags, mmu_psize, 1);
 712 }
 713 #endif
 714
 715 unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
 716 {
 717 #ifdef CONFIG_PPC_MM_SLICES
 718         unsigned int psize = get_slice_psize(vma->vm_mm, vma->vm_start);
 719         /* With radix we don't use slice, so derive it from vma*/
 720         if (!radix_enabled())
 721                 return 1UL << mmu_psize_to_shift(psize);
 722 #endif
 723         if (!is_vm_hugetlb_page(vma))
 724                 return PAGE_SIZE;
 725
 726         return huge_page_size(hstate_vma(vma));
 727 }
 728
 729 static inline bool is_power_of_4(unsigned long x)
 730 {
 731         if (is_power_of_2(x))
 732                 return (__ilog2(x) % 2) ? false : true;
 733         return false;
 734 }
 735
 736 static int __init add_huge_page_size(unsigned long long size)
 737 {
 738         int shift = __ffs(size);
 739         int mmu_psize;
 740
 741         /* Check that it is a page size supported by the hardware and
 742          * that it fits within pagetable and slice limits. */
 743         if (size <= PAGE_SIZE)
 744                 return -EINVAL;
 745 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E)
 746         if (!is_power_of_4(size))
 747                 return -EINVAL;
 748 #elif !defined(CONFIG_PPC_8xx)
 749         if (!is_power_of_2(size) || (shift > SLICE_HIGH_SHIFT))
 750                 return -EINVAL;
 751 #endif
 752
 753         if ((mmu_psize = shift_to_mmu_psize(shift)) < 0)
 754                 return -EINVAL;
 755
 756         BUG_ON(mmu_psize_defs[mmu_psize].shift != shift);
 757
 758         /* Return if huge page size has already been setup */
 759         if (size_to_hstate(size))
 760                 return 0;
 761
 762         hugetlb_add_hstate(shift - PAGE_SHIFT);
 763
 764         return 0;
 765 }
 766
 767 static int __init hugepage_setup_sz(char *str)
 768 {
 769         unsigned long long size;
 770
 771         size = memparse(str, &str);
 772
 773         if (add_huge_page_size(size) != 0) {
 774                 hugetlb_bad_size();
 775                 pr_err("Invalid huge page size specified(%llu)\n", size);
 776         }
 777
 778         return 1;
 779 }
 780 __setup("hugepagesz=", hugepage_setup_sz);
 781
 782 struct kmem_cache *hugepte_cache;
 783 static int __init hugetlbpage_init(void)
 784 {
 785         int psize;
 786
 787 #if !defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) && !defined(CONFIG_PPC_8xx)
 788         if (!radix_enabled() && !mmu_has_feature(MMU_FTR_16M_PAGE))
 789                 return -ENODEV;
 790 #endif
 791         for (psize = 0; psize < MMU_PAGE_COUNT; ++psize) {
 792                 unsigned shift;
 793                 unsigned pdshift;
 794
 795                 if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
 796                         continue;
 797
 798                 shift = mmu_psize_to_shift(psize);
 799
 800                 if (add_huge_page_size(1ULL << shift) < 0)
 801                         continue;
 802
 803                 if (shift < HUGEPD_PUD_SHIFT)
 804                         pdshift = PMD_SHIFT;
 805                 else if (shift < HUGEPD_PGD_SHIFT)
 806                         pdshift = PUD_SHIFT;
 807                 else
 808                         pdshift = PGDIR_SHIFT;
 809                 /*
 810                  * if we have pdshift and shift value same, we don't
 811                  * use pgt cache for hugepd.
 812                  */
 813                 if (pdshift > shift)
 814                         pgtable_cache_add(pdshift - shift, NULL);
 815 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) || defined(CONFIG_PPC_8xx)
 816                 else if (!hugepte_cache) {
 817                         /*
 818                          * Create a kmem cache for hugeptes.  The bottom bits in
 819                          * the pte have size information encoded in them, so
 820                          * align them to allow this
 821                          */
 822                         hugepte_cache = kmem_cache_create("hugepte-cache",
 823                                                           sizeof(pte_t),
 824                                                           HUGEPD_SHIFT_MASK + 1,
 825                                                           0, NULL);
 826                         if (hugepte_cache == NULL)
 827                                 panic("%s: Unable to create kmem cache "
 828                                       "for hugeptes\n", __func__);
 829
 830                 }
 831 #endif
 832         }
 833
 834 #if defined(CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E) || defined(CONFIG_PPC_8xx)
 835         /* Default hpage size = 4M on FSL_BOOK3E and 512k on 8xx */
 836         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4M].shift)
 837                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_4M].shift;
 838         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_512K].shift)
 839                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_512K].shift;
 840 #else
 841         /* Set default large page size. Currently, we pick 16M or 1M
 842          * depending on what is available
 843          */
 844         if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift)
 845                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_16M].shift;
 846         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift)
 847                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_1M].shift;
 848         else if (mmu_psize_defs[MMU_PAGE_2M].shift)
 849                 HPAGE_SHIFT = mmu_psize_defs[MMU_PAGE_2M].shift;
 850 #endif
 851         return 0;
 852 }
 853
 854 arch_initcall(hugetlbpage_init);
 855
 856 void flush_dcache_icache_hugepage(struct page *page)
 857 {
 858         int i;
 859         void *start;
 860
 861         BUG_ON(!PageCompound(page));
 862
 863         for (i = 0; i < (1UL << compound_order(page)); i++) {
 864                 if (!PageHighMem(page)) {
 865                         __flush_dcache_icache(page_address(page+i));
 866                 } else {
 867                         start = kmap_atomic(page+i);
 868                         __flush_dcache_icache(start);
 869                         kunmap_atomic(start);
 870                 }
 871         }
 872 }
 873
 874 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 875
 876 /*
 877  * We have 4 cases for pgds and pmds:
 878  * (1) invalid (all zeroes)
 879  * (2) pointer to next table, as normal; bottom 6 bits == 0
 880  * (3) leaf pte for huge page _PAGE_PTE set
 881  * (4) hugepd pointer, _PAGE_PTE = 0 and bits [2..6] indicate size of table
 882  *
 883  * So long as we atomically load page table pointers we are safe against teardown,
 884  * we can follow the address down to the the page and take a ref on it.
 885  * This function need to be called with interrupts disabled. We use this variant
 886  * when we have MSR[EE] = 0 but the paca->soft_enabled = 1
 887  */
 888
 889 pte_t *__find_linux_pte_or_hugepte(pgd_t *pgdir, unsigned long ea,
 890                                    bool *is_thp, unsigned *shift)
 891 {
 892         pgd_t pgd, *pgdp;
 893         pud_t pud, *pudp;
 894         pmd_t pmd, *pmdp;
 895         pte_t *ret_pte;
 896         hugepd_t *hpdp = NULL;
 897         unsigned pdshift = PGDIR_SHIFT;
 898
 899         if (shift)
 900                 *shift = 0;
 901
 902         if (is_thp)
 903                 *is_thp = false;
 904
 905         pgdp = pgdir + pgd_index(ea);
 906         pgd  = READ_ONCE(*pgdp);
 907         /*
 908          * Always operate on the local stack value. This make sure the
 909          * value don't get updated by a parallel THP split/collapse,
 910          * page fault or a page unmap. The return pte_t * is still not
 911          * stable. So should be checked there for above conditions.
 912          */
 913         if (pgd_none(pgd))
 914                 return NULL;
 915         else if (pgd_huge(pgd)) {
 916                 ret_pte = (pte_t *) pgdp;
 917                 goto out;
 918         } else if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))
 919                 hpdp = (hugepd_t *)&pgd;
 920         else {
 921                 /*
 922                  * Even if we end up with an unmap, the pgtable will not
 923                  * be freed, because we do an rcu free and here we are
 924                  * irq disabled
 925                  */
 926                 pdshift = PUD_SHIFT;
 927                 pudp = pud_offset(&pgd, ea);
 928                 pud  = READ_ONCE(*pudp);
 929
 930                 if (pud_none(pud))
 931                         return NULL;
 932                 else if (pud_huge(pud)) {
 933                         ret_pte = (pte_t *) pudp;
 934                         goto out;
 935                 } else if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))
 936                         hpdp = (hugepd_t *)&pud;
 937                 else {
 938                         pdshift = PMD_SHIFT;
 939                         pmdp = pmd_offset(&pud, ea);
 940                         pmd  = READ_ONCE(*pmdp);
 941                         /*
 942                          * A hugepage collapse is captured by pmd_none, because
 943                          * it mark the pmd none and do a hpte invalidate.
 944                          */
 945                         if (pmd_none(pmd))
 946                                 return NULL;
 947
 948                         if (pmd_trans_huge(pmd)) {
 949                                 if (is_thp)
 950                                         *is_thp = true;
 951                                 ret_pte = (pte_t *) pmdp;
 952                                 goto out;
 953                         }
 954
 955                         if (pmd_huge(pmd)) {
 956                                 ret_pte = (pte_t *) pmdp;
 957                                 goto out;
 958                         } else if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))
 959                                 hpdp = (hugepd_t *)&pmd;
 960                         else
 961                                 return pte_offset_kernel(&pmd, ea);
 962                 }
 963         }
 964         if (!hpdp)
 965                 return NULL;
 966
 967         ret_pte = hugepte_offset(*hpdp, ea, pdshift);
 968         pdshift = hugepd_shift(*hpdp);
 969 out:
 970         if (shift)
 971                 *shift = pdshift;
 972         return ret_pte;
 973 }
 974 EXPORT_SYMBOL_GPL(__find_linux_pte_or_hugepte);
 975
 976 int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
 977                 unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
 978 {
 979         unsigned long mask;
 980         unsigned long pte_end;
 981         struct page *head, *page;
 982         pte_t pte;
 983         int refs;
 984
 985         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
 986         if (pte_end < end)
 987                 end = pte_end;
 988
 989         pte = READ_ONCE(*ptep);
 990         mask = _PAGE_PRESENT | _PAGE_READ;
 991
 992         /*
 993          * On some CPUs like the 8xx, _PAGE_RW hence _PAGE_WRITE is defined
 994          * as 0 and _PAGE_RO has to be set when a page is not writable
 995          */
 996         if (write)
 997                 mask |= _PAGE_WRITE;
 998         else
 999                 mask |= _PAGE_RO;
1000
1001         if ((pte_val(pte) & mask) != mask)
1002                 return 0;
1003
1004         /* hugepages are never "special" */
1005         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1006
1007         refs = 0;
1008         head = pte_page(pte);
1009
1010         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
1011         do {
1012                 VM_BUG_ON(compound_head(page) != head);
1013                 pages[*nr] = page;
1014                 (*nr)++;
1015                 page++;
1016                 refs++;
1017         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1018
1019         if (!page_cache_add_speculative(head, refs)) {
1020                 *nr -= refs;
1021                 return 0;
1022         }
1023
1024         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1025                 /* Could be optimized better */
1026                 *nr -= refs;
1027                 while (refs--)
1028                         put_page(head);
1029                 return 0;
1030         }
1031
1032         return 1;
1033 }