arch/powerpc/mm/hugetlbpage.c

   1 /*
   2  * PPC64 (POWER4) Huge TLB Page Support for Kernel.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2003 David Gibson, IBM Corporation.
   5  *
   6  * Based on the IA-32 version:
   7  * Copyright (C) 2002, Rohit Seth <rohit.seth@intel.com>
   8  */
   9
  10 #include <linux/init.h>
  11 #include <linux/fs.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/hugetlb.h>
  14 #include <linux/pagemap.h>
  15 #include <linux/smp_lock.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/err.h>
  18 #include <linux/sysctl.h>
  19 #include <asm/mman.h>
  20 #include <asm/pgalloc.h>
  21 #include <asm/tlb.h>
  22 #include <asm/tlbflush.h>
  23 #include <asm/mmu_context.h>
  24 #include <asm/machdep.h>
  25 #include <asm/cputable.h>
  26 #include <asm/tlb.h>
  27
  28 #include <linux/sysctl.h>
  29
  30 #define NUM_LOW_AREAS   (0x100000000UL >> SID_SHIFT)
  31 #define NUM_HIGH_AREAS  (PGTABLE_RANGE >> HTLB_AREA_SHIFT)
  32
  33 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
  34 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PMD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
  35 #else
  36 #define HUGEPTE_INDEX_SIZE      (PUD_SHIFT-HPAGE_SHIFT)
  37 #endif
  38 #define PTRS_PER_HUGEPTE        (1 << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
  39 #define HUGEPTE_TABLE_SIZE      (sizeof(pte_t) << HUGEPTE_INDEX_SIZE)
  40
  41 #define HUGEPD_SHIFT            (HPAGE_SHIFT + HUGEPTE_INDEX_SIZE)
  42 #define HUGEPD_SIZE             (1UL << HUGEPD_SHIFT)
  43 #define HUGEPD_MASK             (~(HUGEPD_SIZE-1))
  44
  45 #define huge_pgtable_cache      (pgtable_cache[HUGEPTE_CACHE_NUM])
  46
  47 /* Flag to mark huge PD pointers.  This means pmd_bad() and pud_bad()
  48  * will choke on pointers to hugepte tables, which is handy for
  49  * catching screwups early. */
  50 #define HUGEPD_OK       0x1
  51
  52 typedef struct { unsigned long pd; } hugepd_t;
  53
  54 #define hugepd_none(hpd)        ((hpd).pd == 0)
  55
  56 static inline pte_t *hugepd_page(hugepd_t hpd)
  57 {
  58         BUG_ON(!(hpd.pd & HUGEPD_OK));
  59         return (pte_t *)(hpd.pd & ~HUGEPD_OK);
  60 }
  61
  62 static inline pte_t *hugepte_offset(hugepd_t *hpdp, unsigned long addr)
  63 {
  64         unsigned long idx = ((addr >> HPAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_HUGEPTE-1));
  65         pte_t *dir = hugepd_page(*hpdp);
  66
  67         return dir + idx;
  68 }
  69
  70 static int __hugepte_alloc(struct mm_struct *mm, hugepd_t *hpdp,
  71                            unsigned long address)
  72 {
  73         pte_t *new = kmem_cache_alloc(huge_pgtable_cache,
  74                                       GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
  75
  76         if (! new)
  77                 return -ENOMEM;
  78
  79         spin_lock(&mm->page_table_lock);
  80         if (!hugepd_none(*hpdp))
  81                 kmem_cache_free(huge_pgtable_cache, new);
  82         else
  83                 hpdp->pd = (unsigned long)new | HUGEPD_OK;
  84         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
  85         return 0;
  86 }
  87
  88 /* Modelled after find_linux_pte() */
  89 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  90 {
  91         pgd_t *pg;
  92         pud_t *pu;
  93
  94         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
  95
  96         addr &= HPAGE_MASK;
  97
  98         pg = pgd_offset(mm, addr);
  99         if (!pgd_none(*pg)) {
 100                 pu = pud_offset(pg, addr);
 101                 if (!pud_none(*pu)) {
 102 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 103                         pmd_t *pm;
 104                         pm = pmd_offset(pu, addr);
 105                         if (!pmd_none(*pm))
 106                                 return hugepte_offset((hugepd_t *)pm, addr);
 107 #else
 108                         return hugepte_offset((hugepd_t *)pu, addr);
 109 #endif
 110                 }
 111         }
 112
 113         return NULL;
 114 }
 115
 116 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 117 {
 118         pgd_t *pg;
 119         pud_t *pu;
 120         hugepd_t *hpdp = NULL;
 121
 122         BUG_ON(! in_hugepage_area(mm->context, addr));
 123
 124         addr &= HPAGE_MASK;
 125
 126         pg = pgd_offset(mm, addr);
 127         pu = pud_alloc(mm, pg, addr);
 128
 129         if (pu) {
 130 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 131                 pmd_t *pm;
 132                 pm = pmd_alloc(mm, pu, addr);
 133                 if (pm)
 134                         hpdp = (hugepd_t *)pm;
 135 #else
 136                 hpdp = (hugepd_t *)pu;
 137 #endif
 138         }
 139
 140         if (! hpdp)
 141                 return NULL;
 142
 143         if (hugepd_none(*hpdp) && __hugepte_alloc(mm, hpdp, addr))
 144                 return NULL;
 145
 146         return hugepte_offset(hpdp, addr);
 147 }
 148
 149 static void free_hugepte_range(struct mmu_gather *tlb, hugepd_t *hpdp)
 150 {
 151         pte_t *hugepte = hugepd_page(*hpdp);
 152
 153         hpdp->pd = 0;
 154         tlb->need_flush = 1;
 155         pgtable_free_tlb(tlb, pgtable_free_cache(hugepte, HUGEPTE_CACHE_NUM,
 156                                                  PGF_CACHENUM_MASK));
 157 }
 158
 159 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 160 static void hugetlb_free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
 161                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 162                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 163 {
 164         pmd_t *pmd;
 165         unsigned long next;
 166         unsigned long start;
 167
 168         start = addr;
 169         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 170         do {
 171                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 172                 if (pmd_none(*pmd))
 173                         continue;
 174                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pmd);
 175         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 176
 177         start &= PUD_MASK;
 178         if (start < floor)
 179                 return;
 180         if (ceiling) {
 181                 ceiling &= PUD_MASK;
 182                 if (!ceiling)
 183                         return;
 184         }
 185         if (end - 1 > ceiling - 1)
 186                 return;
 187
 188         pmd = pmd_offset(pud, start);
 189         pud_clear(pud);
 190         pmd_free_tlb(tlb, pmd);
 191 }
 192 #endif
 193
 194 static void hugetlb_free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
 195                                    unsigned long addr, unsigned long end,
 196                                    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 197 {
 198         pud_t *pud;
 199         unsigned long next;
 200         unsigned long start;
 201
 202         start = addr;
 203         pud = pud_offset(pgd, addr);
 204         do {
 205                 next = pud_addr_end(addr, end);
 206 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 207                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 208                         continue;
 209                 hugetlb_free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
 210 #else
 211                 if (pud_none(*pud))
 212                         continue;
 213                 free_hugepte_range(tlb, (hugepd_t *)pud);
 214 #endif
 215         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 216
 217         start &= PGDIR_MASK;
 218         if (start < floor)
 219                 return;
 220         if (ceiling) {
 221                 ceiling &= PGDIR_MASK;
 222                 if (!ceiling)
 223                         return;
 224         }
 225         if (end - 1 > ceiling - 1)
 226                 return;
 227
 228         pud = pud_offset(pgd, start);
 229         pgd_clear(pgd);
 230         pud_free_tlb(tlb, pud);
 231 }
 232
 233 /*
 234  * This function frees user-level page tables of a process.
 235  *
 236  * Must be called with pagetable lock held.
 237  */
 238 void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather **tlb,
 239                             unsigned long addr, unsigned long end,
 240                             unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 241 {
 242         pgd_t *pgd;
 243         unsigned long next;
 244         unsigned long start;
 245
 246         /*
 247          * Comments below take from the normal free_pgd_range().  They
 248          * apply here too.  The tests against HUGEPD_MASK below are
 249          * essential, because we *don't* test for this at the bottom
 250          * level.  Without them we'll attempt to free a hugepte table
 251          * when we unmap just part of it, even if there are other
 252          * active mappings using it.
 253          *
 254          * The next few lines have given us lots of grief...
 255          *
 256          * Why are we testing HUGEPD* at this top level?  Because
 257          * often there will be no work to do at all, and we'd prefer
 258          * not to go all the way down to the bottom just to discover
 259          * that.
 260          *
 261          * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
 262          * of the address space and the top of it (using -1 for the
 263          * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
 264          * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
 265          * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
 266          * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
 267          * that end 0 case should be mythical).
 268          *
 269          * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we
 270          * must be careful to reject "the opposite 0" before it
 271          * confuses the subsequent tests.  But what about where end is
 272          * brought down by HUGEPD_SIZE below? no, end can't go down to
 273          * 0 there.
 274          *
 275          * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
 276          * masks at different levels, in order to test whether a table
 277          * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
 278          * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
 279          */
 280
 281         addr &= HUGEPD_MASK;
 282         if (addr < floor) {
 283                 addr += HUGEPD_SIZE;
 284                 if (!addr)
 285                         return;
 286         }
 287         if (ceiling) {
 288                 ceiling &= HUGEPD_MASK;
 289                 if (!ceiling)
 290                         return;
 291         }
 292         if (end - 1 > ceiling - 1)
 293                 end -= HUGEPD_SIZE;
 294         if (addr > end - 1)
 295                 return;
 296
 297         start = addr;
 298         pgd = pgd_offset((*tlb)->mm, addr);
 299         do {
 300                 BUG_ON(! in_hugepage_area((*tlb)->mm->context, addr));
 301                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 302                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 303                         continue;
 304                 hugetlb_free_pud_range(*tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
 305         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 306 }
 307
 308 void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 309                      pte_t *ptep, pte_t pte)
 310 {
 311         if (pte_present(*ptep)) {
 312                 /* We open-code pte_clear because we need to pass the right
 313                  * argument to hpte_update (huge / !huge)
 314                  */
 315                 unsigned long old = pte_update(ptep, ~0UL);
 316                 if (old & _PAGE_HASHPTE)
 317                         hpte_update(mm, addr & HPAGE_MASK, ptep, old, 1);
 318                 flush_tlb_pending();
 319         }
 320         *ptep = __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS);
 321 }
 322
 323 pte_t huge_ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 324                               pte_t *ptep)
 325 {
 326         unsigned long old = pte_update(ptep, ~0UL);
 327
 328         if (old & _PAGE_HASHPTE)
 329                 hpte_update(mm, addr & HPAGE_MASK, ptep, old, 1);
 330         *ptep = __pte(0);
 331
 332         return __pte(old);
 333 }
 334
 335 struct slb_flush_info {
 336         struct mm_struct *mm;
 337         u16 newareas;
 338 };
 339
 340 static void flush_low_segments(void *parm)
 341 {
 342         struct slb_flush_info *fi = parm;
 343         unsigned long i;
 344
 345         BUILD_BUG_ON((sizeof(fi->newareas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
 346
 347         if (current->active_mm != fi->mm)
 348                 return;
 349
 350         /* Only need to do anything if this CPU is working in the same
 351          * mm as the one which has changed */
 352
 353         /* update the paca copy of the context struct */
 354         get_paca()->context = current->active_mm->context;
 355
 356         asm volatile("isync" : : : "memory");
 357         for (i = 0; i < NUM_LOW_AREAS; i++) {
 358                 if (! (fi->newareas & (1U << i)))
 359                         continue;
 360                 asm volatile("slbie %0"
 361                              : : "r" ((i << SID_SHIFT) | SLBIE_C));
 362         }
 363         asm volatile("isync" : : : "memory");
 364 }
 365
 366 static void flush_high_segments(void *parm)
 367 {
 368         struct slb_flush_info *fi = parm;
 369         unsigned long i, j;
 370
 371
 372         BUILD_BUG_ON((sizeof(fi->newareas)*8) != NUM_HIGH_AREAS);
 373
 374         if (current->active_mm != fi->mm)
 375                 return;
 376
 377         /* Only need to do anything if this CPU is working in the same
 378          * mm as the one which has changed */
 379
 380         /* update the paca copy of the context struct */
 381         get_paca()->context = current->active_mm->context;
 382
 383         asm volatile("isync" : : : "memory");
 384         for (i = 0; i < NUM_HIGH_AREAS; i++) {
 385                 if (! (fi->newareas & (1U << i)))
 386                         continue;
 387                 for (j = 0; j < (1UL << (HTLB_AREA_SHIFT-SID_SHIFT)); j++)
 388                         asm volatile("slbie %0"
 389                                      :: "r" (((i << HTLB_AREA_SHIFT)
 390                                               + (j << SID_SHIFT)) | SLBIE_C));
 391         }
 392         asm volatile("isync" : : : "memory");
 393 }
 394
 395 static int prepare_low_area_for_htlb(struct mm_struct *mm, unsigned long area)
 396 {
 397         unsigned long start = area << SID_SHIFT;
 398         unsigned long end = (area+1) << SID_SHIFT;
 399         struct vm_area_struct *vma;
 400
 401         BUG_ON(area >= NUM_LOW_AREAS);
 402
 403         /* Check no VMAs are in the region */
 404         vma = find_vma(mm, start);
 405         if (vma && (vma->vm_start < end))
 406                 return -EBUSY;
 407
 408         return 0;
 409 }
 410
 411 static int prepare_high_area_for_htlb(struct mm_struct *mm, unsigned long area)
 412 {
 413         unsigned long start = area << HTLB_AREA_SHIFT;
 414         unsigned long end = (area+1) << HTLB_AREA_SHIFT;
 415         struct vm_area_struct *vma;
 416
 417         BUG_ON(area >= NUM_HIGH_AREAS);
 418
 419         /* Hack, so that each addresses is controlled by exactly one
 420          * of the high or low area bitmaps, the first high area starts
 421          * at 4GB, not 0 */
 422         if (start == 0)
 423                 start = 0x100000000UL;
 424
 425         /* Check no VMAs are in the region */
 426         vma = find_vma(mm, start);
 427         if (vma && (vma->vm_start < end))
 428                 return -EBUSY;
 429
 430         return 0;
 431 }
 432
 433 static int open_low_hpage_areas(struct mm_struct *mm, u16 newareas)
 434 {
 435         unsigned long i;
 436         struct slb_flush_info fi;
 437
 438         BUILD_BUG_ON((sizeof(newareas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
 439         BUILD_BUG_ON((sizeof(mm->context.low_htlb_areas)*8) != NUM_LOW_AREAS);
 440
 441         newareas &= ~(mm->context.low_htlb_areas);
 442         if (! newareas)
 443                 return 0; /* The segments we want are already open */
 444
 445         for (i = 0; i < NUM_LOW_AREAS; i++)
 446                 if ((1 << i) & newareas)
 447                         if (prepare_low_area_for_htlb(mm, i) != 0)
 448                                 return -EBUSY;
 449
 450         mm->context.low_htlb_areas |= newareas;
 451
 452         /* the context change must make it to memory before the flush,
 453          * so that further SLB misses do the right thing. */
 454         mb();
 455
 456         fi.mm = mm;
 457         fi.newareas = newareas;
 458         on_each_cpu(flush_low_segments, &fi, 0, 1);
 459
 460         return 0;
 461 }
 462
 463 static int open_high_hpage_areas(struct mm_struct *mm, u16 newareas)
 464 {
 465         struct slb_flush_info fi;
 466         unsigned long i;
 467
 468         BUILD_BUG_ON((sizeof(newareas)*8) != NUM_HIGH_AREAS);
 469         BUILD_BUG_ON((sizeof(mm->context.high_htlb_areas)*8)
 470                      != NUM_HIGH_AREAS);
 471
 472         newareas &= ~(mm->context.high_htlb_areas);
 473         if (! newareas)
 474                 return 0; /* The areas we want are already open */
 475
 476         for (i = 0; i < NUM_HIGH_AREAS; i++)
 477                 if ((1 << i) & newareas)
 478                         if (prepare_high_area_for_htlb(mm, i) != 0)
 479                                 return -EBUSY;
 480
 481         mm->context.high_htlb_areas |= newareas;
 482
 483         /* the context change must make it to memory before the flush,
 484          * so that further SLB misses do the right thing. */
 485         mb();
 486
 487         fi.mm = mm;
 488         fi.newareas = newareas;
 489         on_each_cpu(flush_high_segments, &fi, 0, 1);
 490
 491         return 0;
 492 }
 493
 494 int prepare_hugepage_range(unsigned long addr, unsigned long len, pgoff_t pgoff)
 495 {
 496         int err = 0;
 497
 498         if (pgoff & (~HPAGE_MASK >> PAGE_SHIFT))
 499                 return -EINVAL;
 500         if (len & ~HPAGE_MASK)
 501                 return -EINVAL;
 502         if (addr & ~HPAGE_MASK)
 503                 return -EINVAL;
 504
 505         if (addr < 0x100000000UL)
 506                 err = open_low_hpage_areas(current->mm,
 507                                           LOW_ESID_MASK(addr, len));
 508         if ((addr + len) > 0x100000000UL)
 509                 err = open_high_hpage_areas(current->mm,
 510                                             HTLB_AREA_MASK(addr, len));
 511         if (err) {
 512                 printk(KERN_DEBUG "prepare_hugepage_range(%lx, %lx)"
 513                        " failed (lowmask: 0x%04hx, highmask: 0x%04hx)\n",
 514                        addr, len,
 515                        LOW_ESID_MASK(addr, len), HTLB_AREA_MASK(addr, len));
 516                 return err;
 517         }
 518
 519         return 0;
 520 }
 521
 522 struct page *
 523 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address, int write)
 524 {
 525         pte_t *ptep;
 526         struct page *page;
 527
 528         if (! in_hugepage_area(mm->context, address))
 529                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 530
 531         ptep = huge_pte_offset(mm, address);
 532         page = pte_page(*ptep);
 533         if (page)
 534                 page += (address % HPAGE_SIZE) / PAGE_SIZE;
 535
 536         return page;
 537 }
 538
 539 int pmd_huge(pmd_t pmd)
 540 {
 541         return 0;
 542 }
 543
 544 struct page *
 545 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 546                 pmd_t *pmd, int write)
 547 {
 548         BUG();
 549         return NULL;
 550 }
 551
 552 /* Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
 553  * normal user address space, we have to take special measures to make
 554  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions. */
 555 unsigned long arch_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr,
 556                                      unsigned long len, unsigned long pgoff,
 557                                      unsigned long flags)
 558 {
 559         struct mm_struct *mm = current->mm;
 560         struct vm_area_struct *vma;
 561         unsigned long start_addr;
 562
 563         if (len > TASK_SIZE)
 564                 return -ENOMEM;
 565
 566         if (addr) {
 567                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 568                 vma = find_vma(mm, addr);
 569                 if (((TASK_SIZE - len) >= addr)
 570                     && (!vma || (addr+len) <= vma->vm_start)
 571                     && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
 572                         return addr;
 573         }
 574         if (len > mm->cached_hole_size) {
 575                 start_addr = addr = mm->free_area_cache;
 576         } else {
 577                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
 578                 mm->cached_hole_size = 0;
 579         }
 580
 581 full_search:
 582         vma = find_vma(mm, addr);
 583         while (TASK_SIZE - len >= addr) {
 584                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end));
 585
 586                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
 587                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
 588                         vma = find_vma(mm, addr);
 589                         continue;
 590                 }
 591                 if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
 592                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
 593                         vma = find_vma(mm, addr);
 594                         continue;
 595                 }
 596                 if (!vma || addr + len <= vma->vm_start) {
 597                         /*
 598                          * Remember the place where we stopped the search:
 599                          */
 600                         mm->free_area_cache = addr + len;
 601                         return addr;
 602                 }
 603                 if (addr + mm->cached_hole_size < vma->vm_start)
 604                         mm->cached_hole_size = vma->vm_start - addr;
 605                 addr = vma->vm_end;
 606                 vma = vma->vm_next;
 607         }
 608
 609         /* Make sure we didn't miss any holes */
 610         if (start_addr != TASK_UNMAPPED_BASE) {
 611                 start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;
 612                 mm->cached_hole_size = 0;
 613                 goto full_search;
 614         }
 615         return -ENOMEM;
 616 }
 617
 618 /*
 619  * This mmap-allocator allocates new areas top-down from below the
 620  * stack's low limit (the base):
 621  *
 622  * Because we have an exclusive hugepage region which lies within the
 623  * normal user address space, we have to take special measures to make
 624  * non-huge mmap()s evade the hugepage reserved regions.
 625  */
 626 unsigned long
 627 arch_get_unmapped_area_topdown(struct file *filp, const unsigned long addr0,
 628                           const unsigned long len, const unsigned long pgoff,
 629                           const unsigned long flags)
 630 {
 631         struct vm_area_struct *vma, *prev_vma;
 632         struct mm_struct *mm = current->mm;
 633         unsigned long base = mm->mmap_base, addr = addr0;
 634         unsigned long largest_hole = mm->cached_hole_size;
 635         int first_time = 1;
 636
 637         /* requested length too big for entire address space */
 638         if (len > TASK_SIZE)
 639                 return -ENOMEM;
 640
 641         /* dont allow allocations above current base */
 642         if (mm->free_area_cache > base)
 643                 mm->free_area_cache = base;
 644
 645         /* requesting a specific address */
 646         if (addr) {
 647                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 648                 vma = find_vma(mm, addr);
 649                 if (TASK_SIZE - len >= addr &&
 650                                 (!vma || addr + len <= vma->vm_start)
 651                                 && !is_hugepage_only_range(mm, addr,len))
 652                         return addr;
 653         }
 654
 655         if (len <= largest_hole) {
 656                 largest_hole = 0;
 657                 mm->free_area_cache = base;
 658         }
 659 try_again:
 660         /* make sure it can fit in the remaining address space */
 661         if (mm->free_area_cache < len)
 662                 goto fail;
 663
 664         /* either no address requested or cant fit in requested address hole */
 665         addr = (mm->free_area_cache - len) & PAGE_MASK;
 666         do {
 667 hugepage_recheck:
 668                 if (touches_hugepage_low_range(mm, addr, len)) {
 669                         addr = (addr & ((~0) << SID_SHIFT)) - len;
 670                         goto hugepage_recheck;
 671                 } else if (touches_hugepage_high_range(mm, addr, len)) {
 672                         addr = (addr & ((~0UL) << HTLB_AREA_SHIFT)) - len;
 673                         goto hugepage_recheck;
 674                 }
 675
 676                 /*
 677                  * Lookup failure means no vma is above this address,
 678                  * i.e. return with success:
 679                  */
 680                 if (!(vma = find_vma_prev(mm, addr, &prev_vma)))
 681                         return addr;
 682
 683                 /*
 684                  * new region fits between prev_vma->vm_end and
 685                  * vma->vm_start, use it:
 686                  */
 687                 if (addr+len <= vma->vm_start &&
 688                           (!prev_vma || (addr >= prev_vma->vm_end))) {
 689                         /* remember the address as a hint for next time */
 690                         mm->cached_hole_size = largest_hole;
 691                         return (mm->free_area_cache = addr);
 692                 } else {
 693                         /* pull free_area_cache down to the first hole */
 694                         if (mm->free_area_cache == vma->vm_end) {
 695                                 mm->free_area_cache = vma->vm_start;
 696                                 mm->cached_hole_size = largest_hole;
 697                         }
 698                 }
 699
 700                 /* remember the largest hole we saw so far */
 701                 if (addr + largest_hole < vma->vm_start)
 702                         largest_hole = vma->vm_start - addr;
 703
 704                 /* try just below the current vma->vm_start */
 705                 addr = vma->vm_start-len;
 706         } while (len <= vma->vm_start);
 707
 708 fail:
 709         /*
 710          * if hint left us with no space for the requested
 711          * mapping then try again:
 712          */
 713         if (first_time) {
 714                 mm->free_area_cache = base;
 715                 largest_hole = 0;
 716                 first_time = 0;
 717                 goto try_again;
 718         }
 719         /*
 720          * A failed mmap() very likely causes application failure,
 721          * so fall back to the bottom-up function here. This scenario
 722          * can happen with large stack limits and large mmap()
 723          * allocations.
 724          */
 725         mm->free_area_cache = TASK_UNMAPPED_BASE;
 726         mm->cached_hole_size = ~0UL;
 727         addr = arch_get_unmapped_area(filp, addr0, len, pgoff, flags);
 728         /*
 729          * Restore the topdown base:
 730          */
 731         mm->free_area_cache = base;
 732         mm->cached_hole_size = ~0UL;
 733
 734         return addr;
 735 }
 736
 737 static int htlb_check_hinted_area(unsigned long addr, unsigned long len)
 738 {
 739         struct vm_area_struct *vma;
 740
 741         vma = find_vma(current->mm, addr);
 742         if (!vma || ((addr + len) <= vma->vm_start))
 743                 return 0;
 744
 745         return -ENOMEM;
 746 }
 747
 748 static unsigned long htlb_get_low_area(unsigned long len, u16 segmask)
 749 {
 750         unsigned long addr = 0;
 751         struct vm_area_struct *vma;
 752
 753         vma = find_vma(current->mm, addr);
 754         while (addr + len <= 0x100000000UL) {
 755                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
 756
 757                 if (! __within_hugepage_low_range(addr, len, segmask)) {
 758                         addr = ALIGN(addr+1, 1<<SID_SHIFT);
 759                         vma = find_vma(current->mm, addr);
 760                         continue;
 761                 }
 762
 763                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
 764                         return addr;
 765                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
 766                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
 767                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
 768                  * some VMAs */
 769                 vma = find_vma(current->mm, addr);
 770         }
 771
 772         return -ENOMEM;
 773 }
 774
 775 static unsigned long htlb_get_high_area(unsigned long len, u16 areamask)
 776 {
 777         unsigned long addr = 0x100000000UL;
 778         struct vm_area_struct *vma;
 779
 780         vma = find_vma(current->mm, addr);
 781         while (addr + len <= TASK_SIZE_USER64) {
 782                 BUG_ON(vma && (addr >= vma->vm_end)); /* invariant */
 783
 784                 if (! __within_hugepage_high_range(addr, len, areamask)) {
 785                         addr = ALIGN(addr+1, 1UL<<HTLB_AREA_SHIFT);
 786                         vma = find_vma(current->mm, addr);
 787                         continue;
 788                 }
 789
 790                 if (!vma || (addr + len) <= vma->vm_start)
 791                         return addr;
 792                 addr = ALIGN(vma->vm_end, HPAGE_SIZE);
 793                 /* Depending on segmask this might not be a confirmed
 794                  * hugepage region, so the ALIGN could have skipped
 795                  * some VMAs */
 796                 vma = find_vma(current->mm, addr);
 797         }
 798
 799         return -ENOMEM;
 800 }
 801
 802 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
 803                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
 804                                         unsigned long flags)
 805 {
 806         int lastshift;
 807         u16 areamask, curareas;
 808
 809         if (HPAGE_SHIFT == 0)
 810                 return -EINVAL;
 811         if (len & ~HPAGE_MASK)
 812                 return -EINVAL;
 813
 814         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
 815                 return -EINVAL;
 816
 817         /* Paranoia, caller should have dealt with this */
 818         BUG_ON((addr + len)  < addr);
 819
 820         if (test_thread_flag(TIF_32BIT)) {
 821                 /* Paranoia, caller should have dealt with this */
 822                 BUG_ON((addr + len) > 0x100000000UL);
 823
 824                 curareas = current->mm->context.low_htlb_areas;
 825
 826                 /* First see if we can use the hint address */
 827                 if (addr && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
 828                         areamask = LOW_ESID_MASK(addr, len);
 829                         if (open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 830                                 return addr;
 831                 }
 832
 833                 /* Next see if we can map in the existing low areas */
 834                 addr = htlb_get_low_area(len, curareas);
 835                 if (addr != -ENOMEM)
 836                         return addr;
 837
 838                 /* Finally go looking for areas to open */
 839                 lastshift = 0;
 840                 for (areamask = LOW_ESID_MASK(0x100000000UL-len, len);
 841                      ! lastshift; areamask >>=1) {
 842                         if (areamask & 1)
 843                                 lastshift = 1;
 844
 845                         addr = htlb_get_low_area(len, curareas | areamask);
 846                         if ((addr != -ENOMEM)
 847                             && open_low_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 848                                 return addr;
 849                 }
 850         } else {
 851                 curareas = current->mm->context.high_htlb_areas;
 852
 853                 /* First see if we can use the hint address */
 854                 /* We discourage 64-bit processes from doing hugepage
 855                  * mappings below 4GB (must use MAP_FIXED) */
 856                 if ((addr >= 0x100000000UL)
 857                     && (htlb_check_hinted_area(addr, len) == 0)) {
 858                         areamask = HTLB_AREA_MASK(addr, len);
 859                         if (open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 860                                 return addr;
 861                 }
 862
 863                 /* Next see if we can map in the existing high areas */
 864                 addr = htlb_get_high_area(len, curareas);
 865                 if (addr != -ENOMEM)
 866                         return addr;
 867
 868                 /* Finally go looking for areas to open */
 869                 lastshift = 0;
 870                 for (areamask = HTLB_AREA_MASK(TASK_SIZE_USER64-len, len);
 871                      ! lastshift; areamask >>=1) {
 872                         if (areamask & 1)
 873                                 lastshift = 1;
 874
 875                         addr = htlb_get_high_area(len, curareas | areamask);
 876                         if ((addr != -ENOMEM)
 877                             && open_high_hpage_areas(current->mm, areamask) == 0)
 878                                 return addr;
 879                 }
 880         }
 881         printk(KERN_DEBUG "hugetlb_get_unmapped_area() unable to open"
 882                " enough areas\n");
 883         return -ENOMEM;
 884 }
 885
 886 /*
 887  * Called by asm hashtable.S for doing lazy icache flush
 888  */
 889 static unsigned int hash_huge_page_do_lazy_icache(unsigned long rflags,
 890                                                   pte_t pte, int trap)
 891 {
 892         struct page *page;
 893         int i;
 894
 895         if (!pfn_valid(pte_pfn(pte)))
 896                 return rflags;
 897
 898         page = pte_page(pte);
 899
 900         /* page is dirty */
 901         if (!test_bit(PG_arch_1, &page->flags) && !PageReserved(page)) {
 902                 if (trap == 0x400) {
 903                         for (i = 0; i < (HPAGE_SIZE / PAGE_SIZE); i++)
 904                                 __flush_dcache_icache(page_address(page+i));
 905                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 906                 } else {
 907                         rflags |= HPTE_R_N;
 908                 }
 909         }
 910         return rflags;
 911 }
 912
 913 int hash_huge_page(struct mm_struct *mm, unsigned long access,
 914                    unsigned long ea, unsigned long vsid, int local,
 915                    unsigned long trap)
 916 {
 917         pte_t *ptep;
 918         unsigned long old_pte, new_pte;
 919         unsigned long va, rflags, pa;
 920         long slot;
 921         int err = 1;
 922
 923         ptep = huge_pte_offset(mm, ea);
 924
 925         /* Search the Linux page table for a match with va */
 926         va = (vsid << 28) | (ea & 0x0fffffff);
 927
 928         /*
 929          * If no pte found or not present, send the problem up to
 930          * do_page_fault
 931          */
 932         if (unlikely(!ptep || pte_none(*ptep)))
 933                 goto out;
 934
 935         /*
 936          * Check the user's access rights to the page.  If access should be
 937          * prevented then send the problem up to do_page_fault.
 938          */
 939         if (unlikely(access & ~pte_val(*ptep)))
 940                 goto out;
 941         /*
 942          * At this point, we have a pte (old_pte) which can be used to build
 943          * or update an HPTE. There are 2 cases:
 944          *
 945          * 1. There is a valid (present) pte with no associated HPTE (this is
 946          *      the most common case)
 947          * 2. There is a valid (present) pte with an associated HPTE. The
 948          *      current values of the pp bits in the HPTE prevent access
 949          *      because we are doing software DIRTY bit management and the
 950          *      page is currently not DIRTY.
 951          */
 952
 953
 954         do {
 955                 old_pte = pte_val(*ptep);
 956                 if (old_pte & _PAGE_BUSY)
 957                         goto out;
 958                 new_pte = old_pte | _PAGE_BUSY |
 959                         _PAGE_ACCESSED | _PAGE_HASHPTE;
 960         } while(old_pte != __cmpxchg_u64((unsigned long *)ptep,
 961                                          old_pte, new_pte));
 962
 963         rflags = 0x2 | (!(new_pte & _PAGE_RW));
 964         /* _PAGE_EXEC -> HW_NO_EXEC since it's inverted */
 965         rflags |= ((new_pte & _PAGE_EXEC) ? 0 : HPTE_R_N);
 966         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE))
 967                 /* No CPU has hugepages but lacks no execute, so we
 968                  * don't need to worry about that case */
 969                 rflags = hash_huge_page_do_lazy_icache(rflags, __pte(old_pte),
 970                                                        trap);
 971
 972         /* Check if pte already has an hpte (case 2) */
 973         if (unlikely(old_pte & _PAGE_HASHPTE)) {
 974                 /* There MIGHT be an HPTE for this pte */
 975                 unsigned long hash, slot;
 976
 977                 hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
 978                 if (old_pte & _PAGE_F_SECOND)
 979                         hash = ~hash;
 980                 slot = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 981                 slot += (old_pte & _PAGE_F_GIX) >> 12;
 982
 983                 if (ppc_md.hpte_updatepp(slot, rflags, va, mmu_huge_psize,
 984                                          local) == -1)
 985                         old_pte &= ~_PAGE_HPTEFLAGS;
 986         }
 987
 988         if (likely(!(old_pte & _PAGE_HASHPTE))) {
 989                 unsigned long hash = hpt_hash(va, HPAGE_SHIFT);
 990                 unsigned long hpte_group;
 991
 992                 pa = pte_pfn(__pte(old_pte)) << PAGE_SHIFT;
 993
 994 repeat:
 995                 hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
 996                               HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
 997
 998                 /* clear HPTE slot informations in new PTE */
 999                 new_pte = (new_pte & ~_PAGE_HPTEFLAGS) | _PAGE_HASHPTE;
1000
1001                 /* Add in WIMG bits */
1002                 /* XXX We should store these in the pte */
1003                 /* --BenH: I think they are ... */
1004                 rflags |= _PAGE_COHERENT;
1005
1006                 /* Insert into the hash table, primary slot */
1007                 slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags, 0,
1008                                           mmu_huge_psize);
1009
1010                 /* Primary is full, try the secondary */
1011                 if (unlikely(slot == -1)) {
1012                         new_pte |= _PAGE_F_SECOND;
1013                         hpte_group = ((~hash & htab_hash_mask) *
1014                                       HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
1015                         slot = ppc_md.hpte_insert(hpte_group, va, pa, rflags,
1016                                                   HPTE_V_SECONDARY,
1017                                                   mmu_huge_psize);
1018                         if (slot == -1) {
1019                                 if (mftb() & 0x1)
1020                                         hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) *
1021                                                       HPTES_PER_GROUP)&~0x7UL;
1022
1023                                 ppc_md.hpte_remove(hpte_group);
1024                                 goto repeat;
1025                         }
1026                 }
1027
1028                 if (unlikely(slot == -2))
1029                         panic("hash_huge_page: pte_insert failed\n");
1030
1031                 new_pte |= (slot << 12) & _PAGE_F_GIX;
1032         }
1033
1034         /*
1035          * No need to use ldarx/stdcx here
1036          */
1037         *ptep = __pte(new_pte & ~_PAGE_BUSY);
1038
1039         err = 0;
1040
1041  out:
1042         return err;
1043 }
1044
1045 static void zero_ctor(void *addr, kmem_cache_t *cache, unsigned long flags)
1046 {
1047         memset(addr, 0, kmem_cache_size(cache));
1048 }
1049
1050 static int __init hugetlbpage_init(void)
1051 {
1052         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_16M_PAGE))
1053                 return -ENODEV;
1054
1055         huge_pgtable_cache = kmem_cache_create("hugepte_cache",
1056                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1057                                                HUGEPTE_TABLE_SIZE,
1058                                                SLAB_HWCACHE_ALIGN |
1059                                                SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN,
1060                                                zero_ctor, NULL);
1061         if (! huge_pgtable_cache)
1062                 panic("hugetlbpage_init(): could not create hugepte cache\n");
1063
1064         return 0;
1065 }
1066
1067 module_init(hugetlbpage_init);