arch/powerpc/mm/dump_hashpagetable.c

   1 /*
   2  * Copyright 2016, Rashmica Gupta, IBM Corp.
   3  *
   4  * This traverses the kernel virtual memory and dumps the pages that are in
   5  * the hash pagetable, along with their flags to
   6  * /sys/kernel/debug/kernel_hash_pagetable.
   7  *
   8  * If radix is enabled then there is no hash page table and so no debugfs file
   9  * is generated.
  10  *
  11  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; version 2
  14  * of the License.
  15  */
  16 #include <linux/debugfs.h>
  17 #include <linux/fs.h>
  18 #include <linux/io.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/sched.h>
  21 #include <linux/seq_file.h>
  22 #include <asm/fixmap.h>
  23 #include <asm/pgtable.h>
  24 #include <linux/const.h>
  25 #include <asm/page.h>
  26 #include <asm/pgalloc.h>
  27 #include <asm/plpar_wrappers.h>
  28 #include <linux/memblock.h>
  29 #include <asm/firmware.h>
  30
  31 struct pg_state {
  32         struct seq_file *seq;
  33         const struct addr_marker *marker;
  34         unsigned long start_address;
  35         unsigned int level;
  36         u64 current_flags;
  37 };
  38
  39 struct addr_marker {
  40         unsigned long start_address;
  41         const char *name;
  42 };
  43
  44 static struct addr_marker address_markers[] = {
  45         { 0,    "Start of kernel VM" },
  46         { 0,    "vmalloc() Area" },
  47         { 0,    "vmalloc() End" },
  48         { 0,    "isa I/O start" },
  49         { 0,    "isa I/O end" },
  50         { 0,    "phb I/O start" },
  51         { 0,    "phb I/O end" },
  52         { 0,    "I/O remap start" },
  53         { 0,    "I/O remap end" },
  54         { 0,    "vmemmap start" },
  55         { -1,   NULL },
  56 };
  57
  58 struct flag_info {
  59         u64             mask;
  60         u64             val;
  61         const char      *set;
  62         const char      *clear;
  63         bool            is_val;
  64         int             shift;
  65 };
  66
  67 static const struct flag_info v_flag_array[] = {
  68         {
  69                 .mask   = SLB_VSID_B,
  70                 .val    = SLB_VSID_B_256M,
  71                 .set    = "ssize: 256M",
  72                 .clear  = "ssize: 1T  ",
  73         }, {
  74                 .mask   = HPTE_V_SECONDARY,
  75                 .val    = HPTE_V_SECONDARY,
  76                 .set    = "secondary",
  77                 .clear  = "primary  ",
  78         }, {
  79                 .mask   = HPTE_V_VALID,
  80                 .val    = HPTE_V_VALID,
  81                 .set    = "valid  ",
  82                 .clear  = "invalid",
  83         }, {
  84                 .mask   = HPTE_V_BOLTED,
  85                 .val    = HPTE_V_BOLTED,
  86                 .set    = "bolted",
  87                 .clear  = "",
  88         }
  89 };
  90
  91 static const struct flag_info r_flag_array[] = {
  92         {
  93                 .mask   = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
  94                 .val    = PP_RWXX,
  95                 .set    = "prot:RW--",
  96         }, {
  97                 .mask   = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
  98                 .val    = PP_RWRX,
  99                 .set    = "prot:RWR-",
 100         }, {
 101                 .mask   = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
 102                 .val    = PP_RWRW,
 103                 .set    = "prot:RWRW",
 104         }, {
 105                 .mask   = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
 106                 .val    = PP_RXRX,
 107                 .set    = "prot:R-R-",
 108         }, {
 109                 .mask   = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
 110                 .val    = PP_RXXX,
 111                 .set    = "prot:R---",
 112         }, {
 113                 .mask   = HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO,
 114                 .val    = HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO,
 115                 .set    = "key",
 116                 .clear  = "",
 117                 .is_val = true,
 118         }, {
 119                 .mask   = HPTE_R_R,
 120                 .val    = HPTE_R_R,
 121                 .set    = "ref",
 122                 .clear  = "   ",
 123         }, {
 124                 .mask   = HPTE_R_C,
 125                 .val    = HPTE_R_C,
 126                 .set    = "changed",
 127                 .clear  = "       ",
 128         }, {
 129                 .mask   = HPTE_R_N,
 130                 .val    = HPTE_R_N,
 131                 .set    = "no execute",
 132         }, {
 133                 .mask   = HPTE_R_WIMG,
 134                 .val    = HPTE_R_W,
 135                 .set    = "writethru",
 136         }, {
 137                 .mask   = HPTE_R_WIMG,
 138                 .val    = HPTE_R_I,
 139                 .set    = "no cache",
 140         }, {
 141                 .mask   = HPTE_R_WIMG,
 142                 .val    = HPTE_R_G,
 143                 .set    = "guarded",
 144         }
 145 };
 146
 147 static int calculate_pagesize(struct pg_state *st, int ps, char s[])
 148 {
 149         static const char units[] = "BKMGTPE";
 150         const char *unit = units;
 151
 152         while (ps > 9 && unit[1]) {
 153                 ps -= 10;
 154                 unit++;
 155         }
 156         seq_printf(st->seq, "  %s_ps: %i%c\t", s, 1<<ps, *unit);
 157         return ps;
 158 }
 159
 160 static void dump_flag_info(struct pg_state *st, const struct flag_info
 161                 *flag, u64 pte, int num)
 162 {
 163         unsigned int i;
 164
 165         for (i = 0; i < num; i++, flag++) {
 166                 const char *s = NULL;
 167                 u64 val;
 168
 169                 /* flag not defined so don't check it */
 170                 if (flag->mask == 0)
 171                         continue;
 172                 /* Some 'flags' are actually values */
 173                 if (flag->is_val) {
 174                         val = pte & flag->val;
 175                         if (flag->shift)
 176                                 val = val >> flag->shift;
 177                         seq_printf(st->seq, "  %s:%llx", flag->set, val);
 178                 } else {
 179                         if ((pte & flag->mask) == flag->val)
 180                                 s = flag->set;
 181                         else
 182                                 s = flag->clear;
 183                         if (s)
 184                                 seq_printf(st->seq, "  %s", s);
 185                 }
 186         }
 187 }
 188
 189 static void dump_hpte_info(struct pg_state *st, unsigned long ea, u64 v, u64 r,
 190                 unsigned long rpn, int bps, int aps, unsigned long lp)
 191 {
 192         int aps_index;
 193
 194         while (ea >= st->marker[1].start_address) {
 195                 st->marker++;
 196                 seq_printf(st->seq, "---[ %s ]---\n", st->marker->name);
 197         }
 198         seq_printf(st->seq, "0x%lx:\t", ea);
 199         seq_printf(st->seq, "AVPN:%llx\t", HPTE_V_AVPN_VAL(v));
 200         dump_flag_info(st, v_flag_array, v, ARRAY_SIZE(v_flag_array));
 201         seq_printf(st->seq, "  rpn: %lx\t", rpn);
 202         dump_flag_info(st, r_flag_array, r, ARRAY_SIZE(r_flag_array));
 203
 204         calculate_pagesize(st, bps, "base");
 205         aps_index = calculate_pagesize(st, aps, "actual");
 206         if (aps_index != 2)
 207                 seq_printf(st->seq, "LP enc: %lx", lp);
 208         seq_putc(st->seq, '\n');
 209 }
 210
 211
 212 static int native_find(unsigned long ea, int psize, bool primary, u64 *v, u64
 213                 *r)
 214 {
 215         struct hash_pte *hptep;
 216         unsigned long hash, vsid, vpn, hpte_group, want_v, hpte_v;
 217         int i, ssize = mmu_kernel_ssize;
 218         unsigned long shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
 219
 220         /* calculate hash */
 221         vsid = get_kernel_vsid(ea, ssize);
 222         vpn  = hpt_vpn(ea, vsid, ssize);
 223         hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
 224         want_v = hpte_encode_avpn(vpn, psize, ssize);
 225
 226         /* to check in the secondary hash table, we invert the hash */
 227         if (!primary)
 228                 hash = ~hash;
 229         hpte_group = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 230         for (i = 0; i < HPTES_PER_GROUP; i++) {
 231                 hptep = htab_address + hpte_group;
 232                 hpte_v = be64_to_cpu(hptep->v);
 233
 234                 if (HPTE_V_COMPARE(hpte_v, want_v) && (hpte_v & HPTE_V_VALID)) {
 235                         /* HPTE matches */
 236                         *v = be64_to_cpu(hptep->v);
 237                         *r = be64_to_cpu(hptep->r);
 238                         return 0;
 239                 }
 240                 ++hpte_group;
 241         }
 242         return -1;
 243 }
 244
 245 #ifdef CONFIG_PPC_PSERIES
 246 static int pseries_find(unsigned long ea, int psize, bool primary, u64 *v, u64 *r)
 247 {
 248         struct hash_pte ptes[4];
 249         unsigned long vsid, vpn, hash, hpte_group, want_v;
 250         int i, j, ssize = mmu_kernel_ssize;
 251         long lpar_rc = 0;
 252         unsigned long shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
 253
 254         /* calculate hash */
 255         vsid = get_kernel_vsid(ea, ssize);
 256         vpn  = hpt_vpn(ea, vsid, ssize);
 257         hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
 258         want_v = hpte_encode_avpn(vpn, psize, ssize);
 259
 260         /* to check in the secondary hash table, we invert the hash */
 261         if (!primary)
 262                 hash = ~hash;
 263         hpte_group = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP) & ~0x7UL;
 264         /* see if we can find an entry in the hpte with this hash */
 265         for (i = 0; i < HPTES_PER_GROUP; i += 4, hpte_group += 4) {
 266                 lpar_rc = plpar_pte_read_4(0, hpte_group, (void *)ptes);
 267
 268                 if (lpar_rc != H_SUCCESS)
 269                         continue;
 270                 for (j = 0; j < 4; j++) {
 271                         if (HPTE_V_COMPARE(ptes[j].v, want_v) &&
 272                                         (ptes[j].v & HPTE_V_VALID)) {
 273                                 /* HPTE matches */
 274                                 *v = ptes[j].v;
 275                                 *r = ptes[j].r;
 276                                 return 0;
 277                         }
 278                 }
 279         }
 280         return -1;
 281 }
 282 #endif
 283
 284 static void decode_r(int bps, unsigned long r, unsigned long *rpn, int *aps,
 285                 unsigned long *lp_bits)
 286 {
 287         struct mmu_psize_def entry;
 288         unsigned long arpn, mask, lp;
 289         int penc = -2, idx = 0, shift;
 290
 291         /*.
 292          * The LP field has 8 bits. Depending on the actual page size, some of
 293          * these bits are concatenated with the APRN to get the RPN. The rest
 294          * of the bits in the LP field is the LP value and is an encoding for
 295          * the base page size and the actual page size.
 296          *
 297          *  -   find the mmu entry for our base page size
 298          *  -   go through all page encodings and use the associated mask to
 299          *      find an encoding that matches our encoding in the LP field.
 300          */
 301         arpn = (r & HPTE_R_RPN) >> HPTE_R_RPN_SHIFT;
 302         lp = arpn & 0xff;
 303
 304         entry = mmu_psize_defs[bps];
 305         while (idx < MMU_PAGE_COUNT) {
 306                 penc = entry.penc[idx];
 307                 if ((penc != -1) && (mmu_psize_defs[idx].shift)) {
 308                         shift = mmu_psize_defs[idx].shift -  HPTE_R_RPN_SHIFT;
 309                         mask = (0x1 << (shift)) - 1;
 310                         if ((lp & mask) == penc) {
 311                                 *aps = mmu_psize_to_shift(idx);
 312                                 *lp_bits = lp & mask;
 313                                 *rpn = arpn >> shift;
 314                                 return;
 315                         }
 316                 }
 317                 idx++;
 318         }
 319 }
 320
 321 static int base_hpte_find(unsigned long ea, int psize, bool primary, u64 *v,
 322                           u64 *r)
 323 {
 324 #ifdef CONFIG_PPC_PSERIES
 325         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR))
 326                 return pseries_find(ea, psize, primary, v, r);
 327 #endif
 328         return native_find(ea, psize, primary, v, r);
 329 }
 330
 331 static unsigned long hpte_find(struct pg_state *st, unsigned long ea, int psize)
 332 {
 333         unsigned long slot;
 334         u64 v  = 0, r = 0;
 335         unsigned long rpn, lp_bits;
 336         int base_psize = 0, actual_psize = 0;
 337
 338         if (ea < PAGE_OFFSET)
 339                 return -1;
 340
 341         /* Look in primary table */
 342         slot = base_hpte_find(ea, psize, true, &v, &r);
 343
 344         /* Look in secondary table */
 345         if (slot == -1)
 346                 slot = base_hpte_find(ea, psize, false, &v, &r);
 347
 348         /* No entry found */
 349         if (slot == -1)
 350                 return -1;
 351
 352         /*
 353          * We found an entry in the hash page table:
 354          *  - check that this has the same base page
 355          *  - find the actual page size
 356          *  - find the RPN
 357          */
 358         base_psize = mmu_psize_to_shift(psize);
 359
 360         if ((v & HPTE_V_LARGE) == HPTE_V_LARGE) {
 361                 decode_r(psize, r, &rpn, &actual_psize, &lp_bits);
 362         } else {
 363                 /* 4K actual page size */
 364                 actual_psize = 12;
 365                 rpn = (r & HPTE_R_RPN) >> HPTE_R_RPN_SHIFT;
 366                 /* In this case there are no LP bits */
 367                 lp_bits = -1;
 368         }
 369         /*
 370          * We didn't find a matching encoding, so the PTE we found isn't for
 371          * this address.
 372          */
 373         if (actual_psize == -1)
 374                 return -1;
 375
 376         dump_hpte_info(st, ea, v, r, rpn, base_psize, actual_psize, lp_bits);
 377         return 0;
 378 }
 379
 380 static void walk_pte(struct pg_state *st, pmd_t *pmd, unsigned long start)
 381 {
 382         pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, 0);
 383         unsigned long addr, pteval, psize;
 384         int i, status;
 385
 386         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pte++) {
 387                 addr = start + i * PAGE_SIZE;
 388                 pteval = pte_val(*pte);
 389
 390                 if (addr < VMALLOC_END)
 391                         psize = mmu_vmalloc_psize;
 392                 else
 393                         psize = mmu_io_psize;
 394 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 395                 /* check for secret 4K mappings */
 396                 if (((pteval & H_PAGE_COMBO) == H_PAGE_COMBO) ||
 397                         ((pteval & H_PAGE_4K_PFN) == H_PAGE_4K_PFN))
 398                         psize = mmu_io_psize;
 399 #endif
 400                 /* check for hashpte */
 401                 status = hpte_find(st, addr, psize);
 402
 403                 if (((pteval & H_PAGE_HASHPTE) != H_PAGE_HASHPTE)
 404                                 && (status != -1)) {
 405                 /* found a hpte that is not in the linux page tables */
 406                         seq_printf(st->seq, "page probably bolted before linux"
 407                                 " pagetables were set: addr:%lx, pteval:%lx\n",
 408                                 addr, pteval);
 409                 }
 410         }
 411 }
 412
 413 static void walk_pmd(struct pg_state *st, pud_t *pud, unsigned long start)
 414 {
 415         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, 0);
 416         unsigned long addr;
 417         unsigned int i;
 418
 419         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++, pmd++) {
 420                 addr = start + i * PMD_SIZE;
 421                 if (!pmd_none(*pmd))
 422                         /* pmd exists */
 423                         walk_pte(st, pmd, addr);
 424         }
 425 }
 426
 427 static void walk_pud(struct pg_state *st, pgd_t *pgd, unsigned long start)
 428 {
 429         pud_t *pud = pud_offset(pgd, 0);
 430         unsigned long addr;
 431         unsigned int i;
 432
 433         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++, pud++) {
 434                 addr = start + i * PUD_SIZE;
 435                 if (!pud_none(*pud))
 436                         /* pud exists */
 437                         walk_pmd(st, pud, addr);
 438         }
 439 }
 440
 441 static void walk_pagetables(struct pg_state *st)
 442 {
 443         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(0UL);
 444         unsigned int i;
 445         unsigned long addr;
 446
 447         /*
 448          * Traverse the linux pagetable structure and dump pages that are in
 449          * the hash pagetable.
 450          */
 451         for (i = 0; i < PTRS_PER_PGD; i++, pgd++) {
 452                 addr = KERN_VIRT_START + i * PGDIR_SIZE;
 453                 if (!pgd_none(*pgd))
 454                         /* pgd exists */
 455                         walk_pud(st, pgd, addr);
 456         }
 457 }
 458
 459
 460 static void walk_linearmapping(struct pg_state *st)
 461 {
 462         unsigned long addr;
 463
 464         /*
 465          * Traverse the linear mapping section of virtual memory and dump pages
 466          * that are in the hash pagetable.
 467          */
 468         unsigned long psize = 1 << mmu_psize_defs[mmu_linear_psize].shift;
 469
 470         for (addr = PAGE_OFFSET; addr < PAGE_OFFSET +
 471                         memblock_end_of_DRAM(); addr += psize)
 472                 hpte_find(st, addr, mmu_linear_psize);
 473 }
 474
 475 static void walk_vmemmap(struct pg_state *st)
 476 {
 477 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 478         struct vmemmap_backing *ptr = vmemmap_list;
 479
 480         /*
 481          * Traverse the vmemmaped memory and dump pages that are in the hash
 482          * pagetable.
 483          */
 484         while (ptr->list) {
 485                 hpte_find(st, ptr->virt_addr, mmu_vmemmap_psize);
 486                 ptr = ptr->list;
 487         }
 488         seq_puts(st->seq, "---[ vmemmap end ]---\n");
 489 #endif
 490 }
 491
 492 static void populate_markers(void)
 493 {
 494         address_markers[0].start_address = PAGE_OFFSET;
 495         address_markers[1].start_address = VMALLOC_START;
 496         address_markers[2].start_address = VMALLOC_END;
 497         address_markers[3].start_address = ISA_IO_BASE;
 498         address_markers[4].start_address = ISA_IO_END;
 499         address_markers[5].start_address = PHB_IO_BASE;
 500         address_markers[6].start_address = PHB_IO_END;
 501         address_markers[7].start_address = IOREMAP_BASE;
 502         address_markers[8].start_address = IOREMAP_END;
 503 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU_64
 504         address_markers[9].start_address =  H_VMEMMAP_BASE;
 505 #else
 506         address_markers[9].start_address =  VMEMMAP_BASE;
 507 #endif
 508 }
 509
 510 static int ptdump_show(struct seq_file *m, void *v)
 511 {
 512         struct pg_state st = {
 513                 .seq = m,
 514                 .start_address = PAGE_OFFSET,
 515                 .marker = address_markers,
 516         };
 517         /*
 518          * Traverse the 0xc, 0xd and 0xf areas of the kernel virtual memory and
 519          * dump pages that are in the hash pagetable.
 520          */
 521         walk_linearmapping(&st);
 522         walk_pagetables(&st);
 523         walk_vmemmap(&st);
 524         return 0;
 525 }
 526
 527 static int ptdump_open(struct inode *inode, struct file *file)
 528 {
 529         return single_open(file, ptdump_show, NULL);
 530 }
 531
 532 static const struct file_operations ptdump_fops = {
 533         .open           = ptdump_open,
 534         .read           = seq_read,
 535         .llseek         = seq_lseek,
 536         .release        = single_release,
 537 };
 538
 539 static int ptdump_init(void)
 540 {
 541         struct dentry *debugfs_file;
 542
 543         if (!radix_enabled()) {
 544                 populate_markers();
 545                 debugfs_file = debugfs_create_file("kernel_hash_pagetable",
 546                                 0400, NULL, NULL, &ptdump_fops);
 547                 return debugfs_file ? 0 : -ENOMEM;
 548         }
 549         return 0;
 550 }
 551 device_initcall(ptdump_init);