arch/mips/mm/init.c

   1 /*
   2  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General Public
   3  * License.  See the file "COPYING" in the main directory of this archive
   4  * for more details.
   5  *
   6  * Copyright (C) 1994 - 2000 Ralf Baechle
   7  * Copyright (C) 1999, 2000 Silicon Graphics, Inc.
   8  * Kevin D. Kissell, kevink@mips.com and Carsten Langgaard, carstenl@mips.com
   9  * Copyright (C) 2000 MIPS Technologies, Inc.  All rights reserved.
  10  */
  11 #include <linux/bug.h>
  12 #include <linux/init.h>
  13 #include <linux/export.h>
  14 #include <linux/signal.h>
  15 #include <linux/sched.h>
  16 #include <linux/smp.h>
  17 #include <linux/kernel.h>
  18 #include <linux/errno.h>
  19 #include <linux/string.h>
  20 #include <linux/types.h>
  21 #include <linux/pagemap.h>
  22 #include <linux/ptrace.h>
  23 #include <linux/mman.h>
  24 #include <linux/mm.h>
  25 #include <linux/memblock.h>
  26 #include <linux/highmem.h>
  27 #include <linux/swap.h>
  28 #include <linux/proc_fs.h>
  29 #include <linux/pfn.h>
  30 #include <linux/hardirq.h>
  31 #include <linux/gfp.h>
  32 #include <linux/kcore.h>
  33 #include <linux/initrd.h>
  34
  35 #include <asm/bootinfo.h>
  36 #include <asm/cachectl.h>
  37 #include <asm/cpu.h>
  38 #include <asm/dma.h>
  39 #include <asm/maar.h>
  40 #include <asm/mmu_context.h>
  41 #include <asm/mmzone.h>
  42 #include <asm/sections.h>
  43 #include <asm/pgalloc.h>
  44 #include <asm/tlb.h>
  45 #include <asm/fixmap.h>
  46
  47 /*
  48  * We have up to 8 empty zeroed pages so we can map one of the right colour
  49  * when needed.  This is necessary only on R4000 / R4400 SC and MC versions
  50  * where we have to avoid VCED / VECI exceptions for good performance at
  51  * any price.  Since page is never written to after the initialization we
  52  * don't have to care about aliases on other CPUs.
  53  */
  54 unsigned long empty_zero_page, zero_page_mask;
  55 EXPORT_SYMBOL_GPL(empty_zero_page);
  56 EXPORT_SYMBOL(zero_page_mask);
  57
  58 /*
  59  * Not static inline because used by IP27 special magic initialization code
  60  */
  61 void setup_zero_pages(void)
  62 {
  63         unsigned int order, i;
  64         struct page *page;
  65
  66         if (cpu_has_vce)
  67                 order = 3;
  68         else
  69                 order = 0;
  70
  71         empty_zero_page = __get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, order);
  72         if (!empty_zero_page)
  73                 panic("Oh boy, that early out of memory?");
  74
  75         page = virt_to_page((void *)empty_zero_page);
  76         split_page(page, order);
  77         for (i = 0; i < (1 << order); i++, page++)
  78                 mark_page_reserved(page);
  79
  80         zero_page_mask = ((PAGE_SIZE << order) - 1) & PAGE_MASK;
  81 }
  82
  83 static void *__kmap_pgprot(struct page *page, unsigned long addr, pgprot_t prot)
  84 {
  85         enum fixed_addresses idx;
  86         unsigned int old_mmid;
  87         unsigned long vaddr, flags, entrylo;
  88         unsigned long old_ctx;
  89         pte_t pte;
  90         int tlbidx;
  91
  92         BUG_ON(folio_test_dcache_dirty(page_folio(page)));
  93
  94         preempt_disable();
  95         pagefault_disable();
  96         idx = (addr >> PAGE_SHIFT) & (FIX_N_COLOURS - 1);
  97         idx += in_interrupt() ? FIX_N_COLOURS : 0;
  98         vaddr = __fix_to_virt(FIX_CMAP_END - idx);
  99         pte = mk_pte(page, prot);
 100 #if defined(CONFIG_XPA)
 101         entrylo = pte_to_entrylo(pte.pte_high);
 102 #elif defined(CONFIG_PHYS_ADDR_T_64BIT) && defined(CONFIG_CPU_MIPS32)
 103         entrylo = pte.pte_high;
 104 #else
 105         entrylo = pte_to_entrylo(pte_val(pte));
 106 #endif
 107
 108         local_irq_save(flags);
 109         old_ctx = read_c0_entryhi();
 110         write_c0_entryhi(vaddr & (PAGE_MASK << 1));
 111         write_c0_entrylo0(entrylo);
 112         write_c0_entrylo1(entrylo);
 113         if (cpu_has_mmid) {
 114                 old_mmid = read_c0_memorymapid();
 115                 write_c0_memorymapid(MMID_KERNEL_WIRED);
 116         }
 117 #ifdef CONFIG_XPA
 118         if (cpu_has_xpa) {
 119                 entrylo = (pte.pte_low & _PFNX_MASK);
 120                 writex_c0_entrylo0(entrylo);
 121                 writex_c0_entrylo1(entrylo);
 122         }
 123 #endif
 124         tlbidx = num_wired_entries();
 125         write_c0_wired(tlbidx + 1);
 126         write_c0_index(tlbidx);
 127         mtc0_tlbw_hazard();
 128         tlb_write_indexed();
 129         tlbw_use_hazard();
 130         write_c0_entryhi(old_ctx);
 131         if (cpu_has_mmid)
 132                 write_c0_memorymapid(old_mmid);
 133         local_irq_restore(flags);
 134
 135         return (void*) vaddr;
 136 }
 137
 138 void *kmap_coherent(struct page *page, unsigned long addr)
 139 {
 140         return __kmap_pgprot(page, addr, PAGE_KERNEL);
 141 }
 142
 143 void *kmap_noncoherent(struct page *page, unsigned long addr)
 144 {
 145         return __kmap_pgprot(page, addr, PAGE_KERNEL_NC);
 146 }
 147
 148 void kunmap_coherent(void)
 149 {
 150         unsigned int wired;
 151         unsigned long flags, old_ctx;
 152
 153         local_irq_save(flags);
 154         old_ctx = read_c0_entryhi();
 155         wired = num_wired_entries() - 1;
 156         write_c0_wired(wired);
 157         write_c0_index(wired);
 158         write_c0_entryhi(UNIQUE_ENTRYHI(wired));
 159         write_c0_entrylo0(0);
 160         write_c0_entrylo1(0);
 161         mtc0_tlbw_hazard();
 162         tlb_write_indexed();
 163         tlbw_use_hazard();
 164         write_c0_entryhi(old_ctx);
 165         local_irq_restore(flags);
 166         pagefault_enable();
 167         preempt_enable();
 168 }
 169
 170 void copy_user_highpage(struct page *to, struct page *from,
 171         unsigned long vaddr, struct vm_area_struct *vma)
 172 {
 173         struct folio *src = page_folio(from);
 174         void *vfrom, *vto;
 175
 176         vto = kmap_atomic(to);
 177         if (cpu_has_dc_aliases &&
 178             folio_mapped(src) && !folio_test_dcache_dirty(src)) {
 179                 vfrom = kmap_coherent(from, vaddr);
 180                 copy_page(vto, vfrom);
 181                 kunmap_coherent();
 182         } else {
 183                 vfrom = kmap_atomic(from);
 184                 copy_page(vto, vfrom);
 185                 kunmap_atomic(vfrom);
 186         }
 187         if ((!cpu_has_ic_fills_f_dc) ||
 188             pages_do_alias((unsigned long)vto, vaddr & PAGE_MASK))
 189                 flush_data_cache_page((unsigned long)vto);
 190         kunmap_atomic(vto);
 191         /* Make sure this page is cleared on other CPU's too before using it */
 192         smp_wmb();
 193 }
 194
 195 void copy_to_user_page(struct vm_area_struct *vma,
 196         struct page *page, unsigned long vaddr, void *dst, const void *src,
 197         unsigned long len)
 198 {
 199         struct folio *folio = page_folio(page);
 200
 201         if (cpu_has_dc_aliases &&
 202             folio_mapped(folio) && !folio_test_dcache_dirty(folio)) {
 203                 void *vto = kmap_coherent(page, vaddr) + (vaddr & ~PAGE_MASK);
 204                 memcpy(vto, src, len);
 205                 kunmap_coherent();
 206         } else {
 207                 memcpy(dst, src, len);
 208                 if (cpu_has_dc_aliases)
 209                         folio_set_dcache_dirty(folio);
 210         }
 211         if (vma->vm_flags & VM_EXEC)
 212                 flush_cache_page(vma, vaddr, page_to_pfn(page));
 213 }
 214
 215 void copy_from_user_page(struct vm_area_struct *vma,
 216         struct page *page, unsigned long vaddr, void *dst, const void *src,
 217         unsigned long len)
 218 {
 219         struct folio *folio = page_folio(page);
 220
 221         if (cpu_has_dc_aliases &&
 222             folio_mapped(folio) && !folio_test_dcache_dirty(folio)) {
 223                 void *vfrom = kmap_coherent(page, vaddr) + (vaddr & ~PAGE_MASK);
 224                 memcpy(dst, vfrom, len);
 225                 kunmap_coherent();
 226         } else {
 227                 memcpy(dst, src, len);
 228                 if (cpu_has_dc_aliases)
 229                         folio_set_dcache_dirty(folio);
 230         }
 231 }
 232 EXPORT_SYMBOL_GPL(copy_from_user_page);
 233
 234 void __init fixrange_init(unsigned long start, unsigned long end,
 235         pgd_t *pgd_base)
 236 {
 237 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 238         pgd_t *pgd;
 239         pud_t *pud;
 240         pmd_t *pmd;
 241         pte_t *pte;
 242         int i, j, k;
 243         unsigned long vaddr;
 244
 245         vaddr = start;
 246         i = pgd_index(vaddr);
 247         j = pud_index(vaddr);
 248         k = pmd_index(vaddr);
 249         pgd = pgd_base + i;
 250
 251         for ( ; (i < PTRS_PER_PGD) && (vaddr < end); pgd++, i++) {
 252                 pud = (pud_t *)pgd;
 253                 for ( ; (j < PTRS_PER_PUD) && (vaddr < end); pud++, j++) {
 254                         pmd = (pmd_t *)pud;
 255                         for (; (k < PTRS_PER_PMD) && (vaddr < end); pmd++, k++) {
 256                                 if (pmd_none(*pmd)) {
 257                                         pte = (pte_t *) memblock_alloc_low(PAGE_SIZE,
 258                                                                            PAGE_SIZE);
 259                                         if (!pte)
 260                                                 panic("%s: Failed to allocate %lu bytes align=%lx\n",
 261                                                       __func__, PAGE_SIZE,
 262                                                       PAGE_SIZE);
 263
 264                                         set_pmd(pmd, __pmd((unsigned long)pte));
 265                                         BUG_ON(pte != pte_offset_kernel(pmd, 0));
 266                                 }
 267                                 vaddr += PMD_SIZE;
 268                         }
 269                         k = 0;
 270                 }
 271                 j = 0;
 272         }
 273 #endif
 274 }
 275
 276 struct maar_walk_info {
 277         struct maar_config cfg[16];
 278         unsigned int num_cfg;
 279 };
 280
 281 static int maar_res_walk(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
 282                          void *data)
 283 {
 284         struct maar_walk_info *wi = data;
 285         struct maar_config *cfg = &wi->cfg[wi->num_cfg];
 286         unsigned int maar_align;
 287
 288         /* MAAR registers hold physical addresses right shifted by 4 bits */
 289         maar_align = BIT(MIPS_MAAR_ADDR_SHIFT + 4);
 290
 291         /* Fill in the MAAR config entry */
 292         cfg->lower = ALIGN(PFN_PHYS(start_pfn), maar_align);
 293         cfg->upper = ALIGN_DOWN(PFN_PHYS(start_pfn + nr_pages), maar_align) - 1;
 294         cfg->attrs = MIPS_MAAR_S;
 295
 296         /* Ensure we don't overflow the cfg array */
 297         if (!WARN_ON(wi->num_cfg >= ARRAY_SIZE(wi->cfg)))
 298                 wi->num_cfg++;
 299
 300         return 0;
 301 }
 302
 303
 304 unsigned __weak platform_maar_init(unsigned num_pairs)
 305 {
 306         unsigned int num_configured;
 307         struct maar_walk_info wi;
 308
 309         wi.num_cfg = 0;
 310         walk_system_ram_range(0, max_pfn, &wi, maar_res_walk);
 311
 312         num_configured = maar_config(wi.cfg, wi.num_cfg, num_pairs);
 313         if (num_configured < wi.num_cfg)
 314                 pr_warn("Not enough MAAR pairs (%u) for all memory regions (%u)\n",
 315                         num_pairs, wi.num_cfg);
 316
 317         return num_configured;
 318 }
 319
 320 void maar_init(void)
 321 {
 322         unsigned num_maars, used, i;
 323         phys_addr_t lower, upper, attr;
 324         static struct {
 325                 struct maar_config cfgs[3];
 326                 unsigned used;
 327         } recorded = { { { 0 } }, 0 };
 328
 329         if (!cpu_has_maar)
 330                 return;
 331
 332         /* Detect the number of MAARs */
 333         write_c0_maari(~0);
 334         back_to_back_c0_hazard();
 335         num_maars = read_c0_maari() + 1;
 336
 337         /* MAARs should be in pairs */
 338         WARN_ON(num_maars % 2);
 339
 340         /* Set MAARs using values we recorded already */
 341         if (recorded.used) {
 342                 used = maar_config(recorded.cfgs, recorded.used, num_maars / 2);
 343                 BUG_ON(used != recorded.used);
 344         } else {
 345                 /* Configure the required MAARs */
 346                 used = platform_maar_init(num_maars / 2);
 347         }
 348
 349         /* Disable any further MAARs */
 350         for (i = (used * 2); i < num_maars; i++) {
 351                 write_c0_maari(i);
 352                 back_to_back_c0_hazard();
 353                 write_c0_maar(0);
 354                 back_to_back_c0_hazard();
 355         }
 356
 357         if (recorded.used)
 358                 return;
 359
 360         pr_info("MAAR configuration:\n");
 361         for (i = 0; i < num_maars; i += 2) {
 362                 write_c0_maari(i);
 363                 back_to_back_c0_hazard();
 364                 upper = read_c0_maar();
 365 #ifdef CONFIG_XPA
 366                 upper |= (phys_addr_t)readx_c0_maar() << MIPS_MAARX_ADDR_SHIFT;
 367 #endif
 368
 369                 write_c0_maari(i + 1);
 370                 back_to_back_c0_hazard();
 371                 lower = read_c0_maar();
 372 #ifdef CONFIG_XPA
 373                 lower |= (phys_addr_t)readx_c0_maar() << MIPS_MAARX_ADDR_SHIFT;
 374 #endif
 375
 376                 attr = lower & upper;
 377                 lower = (lower & MIPS_MAAR_ADDR) << 4;
 378                 upper = ((upper & MIPS_MAAR_ADDR) << 4) | 0xffff;
 379
 380                 pr_info("  [%d]: ", i / 2);
 381                 if ((attr & MIPS_MAAR_V) != MIPS_MAAR_V) {
 382                         pr_cont("disabled\n");
 383                         continue;
 384                 }
 385
 386                 pr_cont("%pa-%pa", &lower, &upper);
 387
 388                 if (attr & MIPS_MAAR_S)
 389                         pr_cont(" speculate");
 390
 391                 pr_cont("\n");
 392
 393                 /* Record the setup for use on secondary CPUs */
 394                 if (used <= ARRAY_SIZE(recorded.cfgs)) {
 395                         recorded.cfgs[recorded.used].lower = lower;
 396                         recorded.cfgs[recorded.used].upper = upper;
 397                         recorded.cfgs[recorded.used].attrs = attr;
 398                         recorded.used++;
 399                 }
 400         }
 401 }
 402
 403 #ifndef CONFIG_NUMA
 404 void __init paging_init(void)
 405 {
 406         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
 407
 408         pagetable_init();
 409
 410 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 411         max_zone_pfns[ZONE_DMA] = MAX_DMA_PFN;
 412 #endif
 413 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
 414         max_zone_pfns[ZONE_DMA32] = MAX_DMA32_PFN;
 415 #endif
 416         max_zone_pfns[ZONE_NORMAL] = max_low_pfn;
 417 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 418         max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = highend_pfn;
 419
 420         if (cpu_has_dc_aliases && max_low_pfn != highend_pfn) {
 421                 printk(KERN_WARNING "This processor doesn't support highmem."
 422                        " %ldk highmem ignored\n",
 423                        (highend_pfn - max_low_pfn) << (PAGE_SHIFT - 10));
 424                 max_zone_pfns[ZONE_HIGHMEM] = max_low_pfn;
 425
 426                 max_mapnr = max_low_pfn;
 427         } else if (highend_pfn) {
 428                 max_mapnr = highend_pfn;
 429         } else {
 430                 max_mapnr = max_low_pfn;
 431         }
 432 #else
 433         max_mapnr = max_low_pfn;
 434 #endif
 435         high_memory = (void *) __va(max_low_pfn << PAGE_SHIFT);
 436
 437         free_area_init(max_zone_pfns);
 438 }
 439
 440 #ifdef CONFIG_64BIT
 441 static struct kcore_list kcore_kseg0;
 442 #endif
 443
 444 static inline void __init mem_init_free_highmem(void)
 445 {
 446 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 447         unsigned long tmp;
 448
 449         if (cpu_has_dc_aliases)
 450                 return;
 451
 452         for (tmp = highstart_pfn; tmp < highend_pfn; tmp++) {
 453                 struct page *page = pfn_to_page(tmp);
 454
 455                 if (!memblock_is_memory(PFN_PHYS(tmp)))
 456                         SetPageReserved(page);
 457                 else
 458                         free_highmem_page(page);
 459         }
 460 #endif
 461 }
 462
 463 void __init mem_init(void)
 464 {
 465         /*
 466          * When PFN_PTE_SHIFT is greater than PAGE_SHIFT we won't have enough PTE
 467          * bits to hold a full 32b physical address on MIPS32 systems.
 468          */
 469         BUILD_BUG_ON(IS_ENABLED(CONFIG_32BIT) && (PFN_PTE_SHIFT > PAGE_SHIFT));
 470
 471         maar_init();
 472         memblock_free_all();
 473         setup_zero_pages();     /* Setup zeroed pages.  */
 474         mem_init_free_highmem();
 475
 476 #ifdef CONFIG_64BIT
 477         if ((unsigned long) &_text > (unsigned long) CKSEG0)
 478                 /* The -4 is a hack so that user tools don't have to handle
 479                    the overflow.  */
 480                 kclist_add(&kcore_kseg0, (void *) CKSEG0,
 481                                 0x80000000 - 4, KCORE_TEXT);
 482 #endif
 483 }
 484 #endif /* !CONFIG_NUMA */
 485
 486 void free_init_pages(const char *what, unsigned long begin, unsigned long end)
 487 {
 488         unsigned long pfn;
 489
 490         for (pfn = PFN_UP(begin); pfn < PFN_DOWN(end); pfn++) {
 491                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 492                 void *addr = phys_to_virt(PFN_PHYS(pfn));
 493
 494                 memset(addr, POISON_FREE_INITMEM, PAGE_SIZE);
 495                 free_reserved_page(page);
 496         }
 497         printk(KERN_INFO "Freeing %s: %ldk freed\n", what, (end - begin) >> 10);
 498 }
 499
 500 void (*free_init_pages_eva)(void *begin, void *end) = NULL;
 501
 502 void __weak __init prom_free_prom_memory(void)
 503 {
 504         /* nothing to do */
 505 }
 506
 507 void __ref free_initmem(void)
 508 {
 509         prom_free_prom_memory();
 510         /*
 511          * Let the platform define a specific function to free the
 512          * init section since EVA may have used any possible mapping
 513          * between virtual and physical addresses.
 514          */
 515         if (free_init_pages_eva)
 516                 free_init_pages_eva((void *)&__init_begin, (void *)&__init_end);
 517         else
 518                 free_initmem_default(POISON_FREE_INITMEM);
 519 }
 520
 521 #ifdef CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA
 522 unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS] __read_mostly;
 523 EXPORT_SYMBOL(__per_cpu_offset);
 524
 525 static int __init pcpu_cpu_distance(unsigned int from, unsigned int to)
 526 {
 527         return node_distance(cpu_to_node(from), cpu_to_node(to));
 528 }
 529
 530 static int __init pcpu_cpu_to_node(int cpu)
 531 {
 532         return cpu_to_node(cpu);
 533 }
 534
 535 void __init setup_per_cpu_areas(void)
 536 {
 537         unsigned long delta;
 538         unsigned int cpu;
 539         int rc;
 540
 541         /*
 542          * Always reserve area for module percpu variables.  That's
 543          * what the legacy allocator did.
 544          */
 545         rc = pcpu_embed_first_chunk(PERCPU_MODULE_RESERVE,
 546                                     PERCPU_DYNAMIC_RESERVE, PAGE_SIZE,
 547                                     pcpu_cpu_distance,
 548                                     pcpu_cpu_to_node);
 549         if (rc < 0)
 550                 panic("Failed to initialize percpu areas.");
 551
 552         delta = (unsigned long)pcpu_base_addr - (unsigned long)__per_cpu_start;
 553         for_each_possible_cpu(cpu)
 554                 __per_cpu_offset[cpu] = delta + pcpu_unit_offsets[cpu];
 555 }
 556 #endif
 557
 558 #ifndef CONFIG_MIPS_PGD_C0_CONTEXT
 559 unsigned long pgd_current[NR_CPUS];
 560 #endif
 561
 562 /*
 563  * Align swapper_pg_dir in to 64K, allows its address to be loaded
 564  * with a single LUI instruction in the TLB handlers.  If we used
 565  * __aligned(64K), its size would get rounded up to the alignment
 566  * size, and waste space.  So we place it in its own section and align
 567  * it in the linker script.
 568  */
 569 pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD] __section(".bss..swapper_pg_dir");
 570 #ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
 571 pud_t invalid_pud_table[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 572 #endif
 573 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 574 pmd_t invalid_pmd_table[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
 575 EXPORT_SYMBOL_GPL(invalid_pmd_table);
 576 #endif
 577 pte_t invalid_pte_table[PTRS_PER_PTE] __page_aligned_bss;
 578 EXPORT_SYMBOL(invalid_pte_table);