arch/powerpc/include/asm/page.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later */
   2 #ifndef _ASM_POWERPC_PAGE_H
   3 #define _ASM_POWERPC_PAGE_H
   4
   5 /*
   6  * Copyright (C) 2001,2005 IBM Corporation.
   7  */
   8
   9 #ifndef __ASSEMBLY__
  10 #include <linux/types.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/bug.h>
  13 #else
  14 #include <asm/types.h>
  15 #endif
  16 #include <asm/asm-const.h>
  17
  18 /*
  19  * On regular PPC32 page size is 4K (but we support 4K/16K/64K/256K pages
  20  * on PPC44x and 4K/16K on 8xx). For PPC64 we support either 4K or 64K software
  21  * page size. When using 64K pages however, whether we are really supporting
  22  * 64K pages in HW or not is irrelevant to those definitions.
  23  */
  24 #define PAGE_SHIFT              CONFIG_PPC_PAGE_SHIFT
  25 #define PAGE_SIZE               (ASM_CONST(1) << PAGE_SHIFT)
  26
  27 #ifndef __ASSEMBLY__
  28 #ifndef CONFIG_HUGETLB_PAGE
  29 #define HPAGE_SHIFT PAGE_SHIFT
  30 #elif defined(CONFIG_PPC_BOOK3S_64)
  31 extern unsigned int hpage_shift;
  32 #define HPAGE_SHIFT hpage_shift
  33 #elif defined(CONFIG_PPC_8xx)
  34 #define HPAGE_SHIFT             19      /* 512k pages */
  35 #elif defined(CONFIG_PPC_E500)
  36 #define HPAGE_SHIFT             22      /* 4M pages */
  37 #endif
  38 #define HPAGE_SIZE              ((1UL) << HPAGE_SHIFT)
  39 #define HPAGE_MASK              (~(HPAGE_SIZE - 1))
  40 #define HUGETLB_PAGE_ORDER      (HPAGE_SHIFT - PAGE_SHIFT)
  41 #define HUGE_MAX_HSTATE         (MMU_PAGE_COUNT-1)
  42 #endif
  43
  44 /*
  45  * Subtle: (1 << PAGE_SHIFT) is an int, not an unsigned long. So if we
  46  * assign PAGE_MASK to a larger type it gets extended the way we want
  47  * (i.e. with 1s in the high bits)
  48  */
  49 #define PAGE_MASK      (~((1 << PAGE_SHIFT) - 1))
  50
  51 /*
  52  * KERNELBASE is the virtual address of the start of the kernel, it's often
  53  * the same as PAGE_OFFSET, but _might not be_.
  54  *
  55  * The kdump dump kernel is one example where KERNELBASE != PAGE_OFFSET.
  56  *
  57  * PAGE_OFFSET is the virtual address of the start of lowmem.
  58  *
  59  * PHYSICAL_START is the physical address of the start of the kernel.
  60  *
  61  * MEMORY_START is the physical address of the start of lowmem.
  62  *
  63  * KERNELBASE, PAGE_OFFSET, and PHYSICAL_START are all configurable on
  64  * ppc32 and based on how they are set we determine MEMORY_START.
  65  *
  66  * For the linear mapping the following equation should be true:
  67  * KERNELBASE - PAGE_OFFSET = PHYSICAL_START - MEMORY_START
  68  *
  69  * Also, KERNELBASE >= PAGE_OFFSET and PHYSICAL_START >= MEMORY_START
  70  *
  71  * There are two ways to determine a physical address from a virtual one:
  72  * va = pa + PAGE_OFFSET - MEMORY_START
  73  * va = pa + KERNELBASE - PHYSICAL_START
  74  *
  75  * If you want to know something's offset from the start of the kernel you
  76  * should subtract KERNELBASE.
  77  *
  78  * If you want to test if something's a kernel address, use is_kernel_addr().
  79  */
  80
  81 #define KERNELBASE      ASM_CONST(CONFIG_KERNEL_START)
  82 #define PAGE_OFFSET     ASM_CONST(CONFIG_PAGE_OFFSET)
  83 #define LOAD_OFFSET     ASM_CONST((CONFIG_KERNEL_START-CONFIG_PHYSICAL_START))
  84
  85 #if defined(CONFIG_NONSTATIC_KERNEL)
  86 #ifndef __ASSEMBLY__
  87
  88 extern phys_addr_t memstart_addr;
  89 extern phys_addr_t kernstart_addr;
  90
  91 #if defined(CONFIG_RELOCATABLE) && defined(CONFIG_PPC32)
  92 extern long long virt_phys_offset;
  93 #endif
  94
  95 #endif /* __ASSEMBLY__ */
  96 #define PHYSICAL_START  kernstart_addr
  97
  98 #else   /* !CONFIG_NONSTATIC_KERNEL */
  99 #define PHYSICAL_START  ASM_CONST(CONFIG_PHYSICAL_START)
 100 #endif
 101
 102 /* See Description below for VIRT_PHYS_OFFSET */
 103 #if defined(CONFIG_PPC32) && defined(CONFIG_BOOKE)
 104 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
 105 #define VIRT_PHYS_OFFSET virt_phys_offset
 106 #else
 107 #define VIRT_PHYS_OFFSET (KERNELBASE - PHYSICAL_START)
 108 #endif
 109 #endif
 110
 111 #ifdef CONFIG_PPC64
 112 #define MEMORY_START    0UL
 113 #elif defined(CONFIG_NONSTATIC_KERNEL)
 114 #define MEMORY_START    memstart_addr
 115 #else
 116 #define MEMORY_START    (PHYSICAL_START + PAGE_OFFSET - KERNELBASE)
 117 #endif
 118
 119 #ifdef CONFIG_FLATMEM
 120 #define ARCH_PFN_OFFSET         ((unsigned long)(MEMORY_START >> PAGE_SHIFT))
 121 #endif
 122
 123 /*
 124  * On Book-E parts we need __va to parse the device tree and we can't
 125  * determine MEMORY_START until then.  However we can determine PHYSICAL_START
 126  * from information at hand (program counter, TLB lookup).
 127  *
 128  * On BookE with RELOCATABLE && PPC32
 129  *
 130  *   With RELOCATABLE && PPC32,  we support loading the kernel at any physical
 131  *   address without any restriction on the page alignment.
 132  *
 133  *   We find the runtime address of _stext and relocate ourselves based on
 134  *   the following calculation:
 135  *
 136  *        virtual_base = ALIGN_DOWN(KERNELBASE,256M) +
 137  *                              MODULO(_stext.run,256M)
 138  *   and create the following mapping:
 139  *
 140  *        ALIGN_DOWN(_stext.run,256M) => ALIGN_DOWN(KERNELBASE,256M)
 141  *
 142  *   When we process relocations, we cannot depend on the
 143  *   existing equation for the __va()/__pa() translations:
 144  *
 145  *         __va(x) = (x)  - PHYSICAL_START + KERNELBASE
 146  *
 147  *   Where:
 148  *       PHYSICAL_START = kernstart_addr = Physical address of _stext
 149  *       KERNELBASE = Compiled virtual address of _stext.
 150  *
 151  *   This formula holds true iff, kernel load address is TLB page aligned.
 152  *
 153  *   In our case, we need to also account for the shift in the kernel Virtual
 154  *   address.
 155  *
 156  *   E.g.,
 157  *
 158  *   Let the kernel be loaded at 64MB and KERNELBASE be 0xc0000000 (same as PAGE_OFFSET).
 159  *   In this case, we would be mapping 0 to 0xc0000000, and kernstart_addr = 64M
 160  *
 161  *   Now __va(1MB) = (0x100000) - (0x4000000) + 0xc0000000
 162  *                 = 0xbc100000 , which is wrong.
 163  *
 164  *   Rather, it should be : 0xc0000000 + 0x100000 = 0xc0100000
 165  *              according to our mapping.
 166  *
 167  *   Hence we use the following formula to get the translations right:
 168  *
 169  *        __va(x) = (x) - [ PHYSICAL_START - Effective KERNELBASE ]
 170  *
 171  *        Where :
 172  *              PHYSICAL_START = dynamic load address.(kernstart_addr variable)
 173  *              Effective KERNELBASE = virtual_base =
 174  *                                   = ALIGN_DOWN(KERNELBASE,256M) +
 175  *                                              MODULO(PHYSICAL_START,256M)
 176  *
 177  *      To make the cost of __va() / __pa() more light weight, we introduce
 178  *      a new variable virt_phys_offset, which will hold :
 179  *
 180  *      virt_phys_offset = Effective KERNELBASE - PHYSICAL_START
 181  *                       = ALIGN_DOWN(KERNELBASE,256M) -
 182  *                              ALIGN_DOWN(PHYSICALSTART,256M)
 183  *
 184  *      Hence :
 185  *
 186  *      __va(x) = x - PHYSICAL_START + Effective KERNELBASE
 187  *              = x + virt_phys_offset
 188  *
 189  *              and
 190  *      __pa(x) = x + PHYSICAL_START - Effective KERNELBASE
 191  *              = x - virt_phys_offset
 192  *
 193  * On non-Book-E PPC64 PAGE_OFFSET and MEMORY_START are constants so use
 194  * the other definitions for __va & __pa.
 195  */
 196 #if defined(CONFIG_PPC32) && defined(CONFIG_BOOKE)
 197 #define __va(x) ((void *)(unsigned long)((phys_addr_t)(x) + VIRT_PHYS_OFFSET))
 198 #define __pa(x) ((phys_addr_t)(unsigned long)(x) - VIRT_PHYS_OFFSET)
 199 #else
 200 #ifdef CONFIG_PPC64
 201
 202 #define VIRTUAL_WARN_ON(x)      WARN_ON(IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VIRTUAL) && (x))
 203
 204 /*
 205  * gcc miscompiles (unsigned long)(&static_var) - PAGE_OFFSET
 206  * with -mcmodel=medium, so we use & and | instead of - and + on 64-bit.
 207  * This also results in better code generation.
 208  */
 209 #define __va(x)                                                         \
 210 ({                                                                      \
 211         VIRTUAL_WARN_ON((unsigned long)(x) >= PAGE_OFFSET);             \
 212         (void *)(unsigned long)((phys_addr_t)(x) | PAGE_OFFSET);        \
 213 })
 214
 215 #define __pa(x)                                                         \
 216 ({                                                                      \
 217         VIRTUAL_WARN_ON((unsigned long)(x) < PAGE_OFFSET);              \
 218         (unsigned long)(x) & 0x0fffffffffffffffUL;                      \
 219 })
 220
 221 #else /* 32-bit, non book E */
 222 #define __va(x) ((void *)(unsigned long)((phys_addr_t)(x) + PAGE_OFFSET - MEMORY_START))
 223 #define __pa(x) ((unsigned long)(x) - PAGE_OFFSET + MEMORY_START)
 224 #endif
 225 #endif
 226
 227 #ifndef __ASSEMBLY__
 228 static inline unsigned long virt_to_pfn(const void *kaddr)
 229 {
 230         return __pa(kaddr) >> PAGE_SHIFT;
 231 }
 232
 233 static inline const void *pfn_to_kaddr(unsigned long pfn)
 234 {
 235         return __va(pfn << PAGE_SHIFT);
 236 }
 237 #endif
 238
 239 #define virt_to_page(kaddr)     pfn_to_page(virt_to_pfn(kaddr))
 240 #define virt_addr_valid(vaddr)  ({                                      \
 241         unsigned long _addr = (unsigned long)vaddr;                     \
 242         _addr >= PAGE_OFFSET && _addr < (unsigned long)high_memory &&   \
 243         pfn_valid(virt_to_pfn((void *)_addr));                          \
 244 })
 245
 246 /*
 247  * Unfortunately the PLT is in the BSS in the PPC32 ELF ABI,
 248  * and needs to be executable.  This means the whole heap ends
 249  * up being executable.
 250  */
 251 #define VM_DATA_DEFAULT_FLAGS32 VM_DATA_FLAGS_TSK_EXEC
 252 #define VM_DATA_DEFAULT_FLAGS64 VM_DATA_FLAGS_NON_EXEC
 253
 254 #ifdef __powerpc64__
 255 #include <asm/page_64.h>
 256 #else
 257 #include <asm/page_32.h>
 258 #endif
 259
 260 /*
 261  * Don't compare things with KERNELBASE or PAGE_OFFSET to test for
 262  * "kernelness", use is_kernel_addr() - it should do what you want.
 263  */
 264 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3E_64
 265 #define is_kernel_addr(x)       ((x) >= 0x8000000000000000ul)
 266 #elif defined(CONFIG_PPC_BOOK3S_64)
 267 #define is_kernel_addr(x)       ((x) >= PAGE_OFFSET)
 268 #else
 269 #define is_kernel_addr(x)       ((x) >= TASK_SIZE)
 270 #endif
 271
 272 #ifndef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 273 /*
 274  * Use the top bit of the higher-level page table entries to indicate whether
 275  * the entries we point to contain hugepages.  This works because we know that
 276  * the page tables live in kernel space.  If we ever decide to support having
 277  * page tables at arbitrary addresses, this breaks and will have to change.
 278  */
 279 #ifdef CONFIG_PPC64
 280 #define PD_HUGE 0x8000000000000000UL
 281 #else
 282 #define PD_HUGE 0x80000000
 283 #endif
 284
 285 #else   /* CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */
 286 /*
 287  * Book3S 64 stores real addresses in the hugepd entries to
 288  * avoid overlaps with _PAGE_PRESENT and _PAGE_PTE.
 289  */
 290 #define HUGEPD_ADDR_MASK        (0x0ffffffffffffffful & ~HUGEPD_SHIFT_MASK)
 291 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */
 292
 293 /*
 294  * Some number of bits at the level of the page table that points to
 295  * a hugepte are used to encode the size.  This masks those bits.
 296  * On 8xx, HW assistance requires 4k alignment for the hugepte.
 297  */
 298 #ifdef CONFIG_PPC_8xx
 299 #define HUGEPD_SHIFT_MASK     0xfff
 300 #else
 301 #define HUGEPD_SHIFT_MASK     0x3f
 302 #endif
 303
 304 #ifndef __ASSEMBLY__
 305
 306 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 307 #include <asm/pgtable-be-types.h>
 308 #else
 309 #include <asm/pgtable-types.h>
 310 #endif
 311
 312 struct page;
 313 extern void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg);
 314 extern void copy_user_page(void *to, void *from, unsigned long vaddr,
 315                 struct page *p);
 316 extern int devmem_is_allowed(unsigned long pfn);
 317
 318 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
 319 void arch_free_page(struct page *page, int order);
 320 #define HAVE_ARCH_FREE_PAGE
 321 #endif
 322
 323 struct vm_area_struct;
 324
 325 extern unsigned long kernstart_virt_addr;
 326
 327 static inline unsigned long kaslr_offset(void)
 328 {
 329         return kernstart_virt_addr - KERNELBASE;
 330 }
 331
 332 #include <asm-generic/memory_model.h>
 333 #endif /* __ASSEMBLY__ */
 334
 335 #endif /* _ASM_POWERPC_PAGE_H */