arch/powerpc/mm/pgtable.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * This file contains common routines for dealing with free of page tables
   4  * Along with common page table handling code
   5  *
   6  *  Derived from arch/powerpc/mm/tlb_64.c:
   7  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   8  *
   9  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
  10  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
  11  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  12  *
  13  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  14  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  15  *
  16  *  Dave Engebretsen <engebret@us.ibm.com>
  17  *      Rework for PPC64 port.
  18  */
  19
  20 #include <linux/kernel.h>
  21 #include <linux/gfp.h>
  22 #include <linux/mm.h>
  23 #include <linux/percpu.h>
  24 #include <linux/hardirq.h>
  25 #include <linux/hugetlb.h>
  26 #include <asm/tlbflush.h>
  27 #include <asm/tlb.h>
  28 #include <asm/hugetlb.h>
  29 #include <asm/pte-walk.h>
  30
  31 #ifdef CONFIG_PPC64
  32 #define PGD_ALIGN (sizeof(pgd_t) * MAX_PTRS_PER_PGD)
  33 #else
  34 #define PGD_ALIGN PAGE_SIZE
  35 #endif
  36
  37 pgd_t swapper_pg_dir[MAX_PTRS_PER_PGD] __section(".bss..page_aligned") __aligned(PGD_ALIGN);
  38
  39 static inline int is_exec_fault(void)
  40 {
  41         return current->thread.regs && TRAP(current->thread.regs) == 0x400;
  42 }
  43
  44 /* We only try to do i/d cache coherency on stuff that looks like
  45  * reasonably "normal" PTEs. We currently require a PTE to be present
  46  * and we avoid _PAGE_SPECIAL and cache inhibited pte. We also only do that
  47  * on userspace PTEs
  48  */
  49 static inline int pte_looks_normal(pte_t pte)
  50 {
  51
  52         if (pte_present(pte) && !pte_special(pte)) {
  53                 if (pte_ci(pte))
  54                         return 0;
  55                 if (pte_user(pte))
  56                         return 1;
  57         }
  58         return 0;
  59 }
  60
  61 static struct page *maybe_pte_to_page(pte_t pte)
  62 {
  63         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
  64         struct page *page;
  65
  66         if (unlikely(!pfn_valid(pfn)))
  67                 return NULL;
  68         page = pfn_to_page(pfn);
  69         if (PageReserved(page))
  70                 return NULL;
  71         return page;
  72 }
  73
  74 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
  75
  76 /* Server-style MMU handles coherency when hashing if HW exec permission
  77  * is supposed per page (currently 64-bit only). If not, then, we always
  78  * flush the cache for valid PTEs in set_pte. Embedded CPU without HW exec
  79  * support falls into the same category.
  80  */
  81
  82 static pte_t set_pte_filter_hash(pte_t pte)
  83 {
  84         if (radix_enabled())
  85                 return pte;
  86
  87         pte = __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS);
  88         if (pte_looks_normal(pte) && !(cpu_has_feature(CPU_FTR_COHERENT_ICACHE) ||
  89                                        cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE))) {
  90                 struct page *pg = maybe_pte_to_page(pte);
  91                 if (!pg)
  92                         return pte;
  93                 if (!test_bit(PG_dcache_clean, &pg->flags)) {
  94                         flush_dcache_icache_page(pg);
  95                         set_bit(PG_dcache_clean, &pg->flags);
  96                 }
  97         }
  98         return pte;
  99 }
 100
 101 #else /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
 102
 103 static pte_t set_pte_filter_hash(pte_t pte) { return pte; }
 104
 105 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S */
 106
 107 /* Embedded type MMU with HW exec support. This is a bit more complicated
 108  * as we don't have two bits to spare for _PAGE_EXEC and _PAGE_HWEXEC so
 109  * instead we "filter out" the exec permission for non clean pages.
 110  */
 111 static inline pte_t set_pte_filter(pte_t pte)
 112 {
 113         struct page *pg;
 114
 115         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_HPTE_TABLE))
 116                 return set_pte_filter_hash(pte);
 117
 118         /* No exec permission in the first place, move on */
 119         if (!pte_exec(pte) || !pte_looks_normal(pte))
 120                 return pte;
 121
 122         /* If you set _PAGE_EXEC on weird pages you're on your own */
 123         pg = maybe_pte_to_page(pte);
 124         if (unlikely(!pg))
 125                 return pte;
 126
 127         /* If the page clean, we move on */
 128         if (test_bit(PG_dcache_clean, &pg->flags))
 129                 return pte;
 130
 131         /* If it's an exec fault, we flush the cache and make it clean */
 132         if (is_exec_fault()) {
 133                 flush_dcache_icache_page(pg);
 134                 set_bit(PG_dcache_clean, &pg->flags);
 135                 return pte;
 136         }
 137
 138         /* Else, we filter out _PAGE_EXEC */
 139         return pte_exprotect(pte);
 140 }
 141
 142 static pte_t set_access_flags_filter(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma,
 143                                      int dirty)
 144 {
 145         struct page *pg;
 146
 147         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_HPTE_TABLE))
 148                 return pte;
 149
 150         /* So here, we only care about exec faults, as we use them
 151          * to recover lost _PAGE_EXEC and perform I$/D$ coherency
 152          * if necessary. Also if _PAGE_EXEC is already set, same deal,
 153          * we just bail out
 154          */
 155         if (dirty || pte_exec(pte) || !is_exec_fault())
 156                 return pte;
 157
 158 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 159         /* So this is an exec fault, _PAGE_EXEC is not set. If it was
 160          * an error we would have bailed out earlier in do_page_fault()
 161          * but let's make sure of it
 162          */
 163         if (WARN_ON(!(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
 164                 return pte;
 165 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 166
 167         /* If you set _PAGE_EXEC on weird pages you're on your own */
 168         pg = maybe_pte_to_page(pte);
 169         if (unlikely(!pg))
 170                 goto bail;
 171
 172         /* If the page is already clean, we move on */
 173         if (test_bit(PG_dcache_clean, &pg->flags))
 174                 goto bail;
 175
 176         /* Clean the page and set PG_dcache_clean */
 177         flush_dcache_icache_page(pg);
 178         set_bit(PG_dcache_clean, &pg->flags);
 179
 180  bail:
 181         return pte_mkexec(pte);
 182 }
 183
 184 /*
 185  * set_pte stores a linux PTE into the linux page table.
 186  */
 187 void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep,
 188                 pte_t pte)
 189 {
 190         /*
 191          * Make sure hardware valid bit is not set. We don't do
 192          * tlb flush for this update.
 193          */
 194         VM_WARN_ON(pte_hw_valid(*ptep) && !pte_protnone(*ptep));
 195
 196         /* Note: mm->context.id might not yet have been assigned as
 197          * this context might not have been activated yet when this
 198          * is called.
 199          */
 200         pte = set_pte_filter(pte);
 201
 202         /* Perform the setting of the PTE */
 203         __set_pte_at(mm, addr, ptep, pte, 0);
 204 }
 205
 206 void unmap_kernel_page(unsigned long va)
 207 {
 208         pmd_t *pmdp = pmd_off_k(va);
 209         pte_t *ptep = pte_offset_kernel(pmdp, va);
 210
 211         pte_clear(&init_mm, va, ptep);
 212         flush_tlb_kernel_range(va, va + PAGE_SIZE);
 213 }
 214
 215 /*
 216  * This is called when relaxing access to a PTE. It's also called in the page
 217  * fault path when we don't hit any of the major fault cases, ie, a minor
 218  * update of _PAGE_ACCESSED, _PAGE_DIRTY, etc... The generic code will have
 219  * handled those two for us, we additionally deal with missing execute
 220  * permission here on some processors
 221  */
 222 int ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 223                           pte_t *ptep, pte_t entry, int dirty)
 224 {
 225         int changed;
 226         entry = set_access_flags_filter(entry, vma, dirty);
 227         changed = !pte_same(*(ptep), entry);
 228         if (changed) {
 229                 assert_pte_locked(vma->vm_mm, address);
 230                 __ptep_set_access_flags(vma, ptep, entry,
 231                                         address, mmu_virtual_psize);
 232         }
 233         return changed;
 234 }
 235
 236 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 237 int huge_ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
 238                                unsigned long addr, pte_t *ptep,
 239                                pte_t pte, int dirty)
 240 {
 241 #ifdef HUGETLB_NEED_PRELOAD
 242         /*
 243          * The "return 1" forces a call of update_mmu_cache, which will write a
 244          * TLB entry.  Without this, platforms that don't do a write of the TLB
 245          * entry in the TLB miss handler asm will fault ad infinitum.
 246          */
 247         ptep_set_access_flags(vma, addr, ptep, pte, dirty);
 248         return 1;
 249 #else
 250         int changed, psize;
 251
 252         pte = set_access_flags_filter(pte, vma, dirty);
 253         changed = !pte_same(*(ptep), pte);
 254         if (changed) {
 255
 256 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 257                 struct hstate *h = hstate_vma(vma);
 258
 259                 psize = hstate_get_psize(h);
 260 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 261                 assert_spin_locked(huge_pte_lockptr(h, vma->vm_mm, ptep));
 262 #endif
 263
 264 #else
 265                 /*
 266                  * Not used on non book3s64 platforms.
 267                  * 8xx compares it with mmu_virtual_psize to
 268                  * know if it is a huge page or not.
 269                  */
 270                 psize = MMU_PAGE_COUNT;
 271 #endif
 272                 __ptep_set_access_flags(vma, ptep, pte, addr, psize);
 273         }
 274         return changed;
 275 #endif
 276 }
 277
 278 #if defined(CONFIG_PPC_8xx)
 279 void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep, pte_t pte)
 280 {
 281         pmd_t *pmd = pmd_off(mm, addr);
 282         pte_basic_t val;
 283         pte_basic_t *entry = &ptep->pte;
 284         int num, i;
 285
 286         /*
 287          * Make sure hardware valid bit is not set. We don't do
 288          * tlb flush for this update.
 289          */
 290         VM_WARN_ON(pte_hw_valid(*ptep) && !pte_protnone(*ptep));
 291
 292         pte = set_pte_filter(pte);
 293
 294         val = pte_val(pte);
 295
 296         num = number_of_cells_per_pte(pmd, val, 1);
 297
 298         for (i = 0; i < num; i++, entry++, val += SZ_4K)
 299                 *entry = val;
 300 }
 301 #endif
 302 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 303
 304 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 305 void assert_pte_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 306 {
 307         pgd_t *pgd;
 308         p4d_t *p4d;
 309         pud_t *pud;
 310         pmd_t *pmd;
 311
 312         if (mm == &init_mm)
 313                 return;
 314         pgd = mm->pgd + pgd_index(addr);
 315         BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 316         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 317         BUG_ON(p4d_none(*p4d));
 318         pud = pud_offset(p4d, addr);
 319         BUG_ON(pud_none(*pud));
 320         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 321         /*
 322          * khugepaged to collapse normal pages to hugepage, first set
 323          * pmd to none to force page fault/gup to take mmap_lock. After
 324          * pmd is set to none, we do a pte_clear which does this assertion
 325          * so if we find pmd none, return.
 326          */
 327         if (pmd_none(*pmd))
 328                 return;
 329         BUG_ON(!pmd_present(*pmd));
 330         assert_spin_locked(pte_lockptr(mm, pmd));
 331 }
 332 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
 333
 334 unsigned long vmalloc_to_phys(void *va)
 335 {
 336         unsigned long pfn = vmalloc_to_pfn(va);
 337
 338         BUG_ON(!pfn);
 339         return __pa(pfn_to_kaddr(pfn)) + offset_in_page(va);
 340 }
 341 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_to_phys);
 342
 343 /*
 344  * We have 4 cases for pgds and pmds:
 345  * (1) invalid (all zeroes)
 346  * (2) pointer to next table, as normal; bottom 6 bits == 0
 347  * (3) leaf pte for huge page _PAGE_PTE set
 348  * (4) hugepd pointer, _PAGE_PTE = 0 and bits [2..6] indicate size of table
 349  *
 350  * So long as we atomically load page table pointers we are safe against teardown,
 351  * we can follow the address down to the the page and take a ref on it.
 352  * This function need to be called with interrupts disabled. We use this variant
 353  * when we have MSR[EE] = 0 but the paca->irq_soft_mask = IRQS_ENABLED
 354  */
 355 pte_t *__find_linux_pte(pgd_t *pgdir, unsigned long ea,
 356                         bool *is_thp, unsigned *hpage_shift)
 357 {
 358         pgd_t *pgdp;
 359         p4d_t p4d, *p4dp;
 360         pud_t pud, *pudp;
 361         pmd_t pmd, *pmdp;
 362         pte_t *ret_pte;
 363         hugepd_t *hpdp = NULL;
 364         unsigned pdshift;
 365
 366         if (hpage_shift)
 367                 *hpage_shift = 0;
 368
 369         if (is_thp)
 370                 *is_thp = false;
 371
 372         /*
 373          * Always operate on the local stack value. This make sure the
 374          * value don't get updated by a parallel THP split/collapse,
 375          * page fault or a page unmap. The return pte_t * is still not
 376          * stable. So should be checked there for above conditions.
 377          * Top level is an exception because it is folded into p4d.
 378          */
 379         pgdp = pgdir + pgd_index(ea);
 380         p4dp = p4d_offset(pgdp, ea);
 381         p4d  = READ_ONCE(*p4dp);
 382         pdshift = P4D_SHIFT;
 383
 384         if (p4d_none(p4d))
 385                 return NULL;
 386
 387         if (p4d_is_leaf(p4d)) {
 388                 ret_pte = (pte_t *)p4dp;
 389                 goto out;
 390         }
 391
 392         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d)))) {
 393                 hpdp = (hugepd_t *)&p4d;
 394                 goto out_huge;
 395         }
 396
 397         /*
 398          * Even if we end up with an unmap, the pgtable will not
 399          * be freed, because we do an rcu free and here we are
 400          * irq disabled
 401          */
 402         pdshift = PUD_SHIFT;
 403         pudp = pud_offset(&p4d, ea);
 404         pud  = READ_ONCE(*pudp);
 405
 406         if (pud_none(pud))
 407                 return NULL;
 408
 409         if (pud_is_leaf(pud)) {
 410                 ret_pte = (pte_t *)pudp;
 411                 goto out;
 412         }
 413
 414         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud)))) {
 415                 hpdp = (hugepd_t *)&pud;
 416                 goto out_huge;
 417         }
 418
 419         pdshift = PMD_SHIFT;
 420         pmdp = pmd_offset(&pud, ea);
 421         pmd  = READ_ONCE(*pmdp);
 422
 423         /*
 424          * A hugepage collapse is captured by this condition, see
 425          * pmdp_collapse_flush.
 426          */
 427         if (pmd_none(pmd))
 428                 return NULL;
 429
 430 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 431         /*
 432          * A hugepage split is captured by this condition, see
 433          * pmdp_invalidate.
 434          *
 435          * Huge page modification can be caught here too.
 436          */
 437         if (pmd_is_serializing(pmd))
 438                 return NULL;
 439 #endif
 440
 441         if (pmd_trans_huge(pmd) || pmd_devmap(pmd)) {
 442                 if (is_thp)
 443                         *is_thp = true;
 444                 ret_pte = (pte_t *)pmdp;
 445                 goto out;
 446         }
 447
 448         if (pmd_is_leaf(pmd)) {
 449                 ret_pte = (pte_t *)pmdp;
 450                 goto out;
 451         }
 452
 453         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd)))) {
 454                 hpdp = (hugepd_t *)&pmd;
 455                 goto out_huge;
 456         }
 457
 458         return pte_offset_kernel(&pmd, ea);
 459
 460 out_huge:
 461         if (!hpdp)
 462                 return NULL;
 463
 464         ret_pte = hugepte_offset(*hpdp, ea, pdshift);
 465         pdshift = hugepd_shift(*hpdp);
 466 out:
 467         if (hpage_shift)
 468                 *hpage_shift = pdshift;
 469         return ret_pte;
 470 }
 471 EXPORT_SYMBOL_GPL(__find_linux_pte);