Quelle  hugetlbpage.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * arch/arm64/mm/hugetlbpage.c
 *
 * Copyright (C) 2013 Linaro Ltd.
 *
 * Based on arch/x86/mm/hugetlbpage.c.
 */

#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/hugetlb.h>
#include <linux/pagemap.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/sysctl.h>
#include <asm/mman.h>
#include <asm/tlb.h>
#include <asm/tlbflush.h>

/*
 * HugeTLB Support Matrix
 *
 * ---------------------------------------------------
 * | Page Size | CONT PTE |  PMD  | CONT PMD |  PUD  |
 * ---------------------------------------------------
 * |     4K    |   64K    |   2M  |    32M   |   1G  |
 * |    16K    |    2M    |  32M  |     1G   |       |
 * |    64K    |    2M    | 512M  |    16G   |       |
 * ---------------------------------------------------
 */

/*
 * Reserve CMA areas for the largest supported gigantic
 * huge page when requested. Any other smaller gigantic
 * huge pages could still be served from those areas.
 */
#ifdef CONFIG_CMA
void __init arm64_hugetlb_cma_reserve(void)
{
 int order;

 if (pud_sect_supported())
  order = PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT;
 else
  order = CONT_PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT;

 hugetlb_cma_reserve(order);
}
#endif /* CONFIG_CMA */

static bool __hugetlb_valid_size(unsigned long size)
{
 switch (size) {
#ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 case PUD_SIZE:
  return pud_sect_supported();
#endif
 case CONT_PMD_SIZE:
 case PMD_SIZE:
 case CONT_PTE_SIZE:
  return true;
 }

 return false;
}

#ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_HUGEPAGE_MIGRATION
bool arch_hugetlb_migration_supported(struct hstate *h)
{
 size_t pagesize = huge_page_size(h);

 if (!__hugetlb_valid_size(pagesize)) {
  pr_warn("%s: unrecognized huge page size 0x%lx\n",
   __func__, pagesize);
  return false;
 }
 return true;
}
#endif

static int find_num_contig(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
      pte_t *ptep, size_t *pgsize)
{
 pgd_t *pgdp = pgd_offset(mm, addr);
 p4d_t *p4dp;
 pud_t *pudp;
 pmd_t *pmdp;

 *pgsize = PAGE_SIZE;
 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 if ((pte_t *)pmdp == ptep) {
  *pgsize = PMD_SIZE;
  return CONT_PMDS;
 }
 return CONT_PTES;
}

static inline int num_contig_ptes(unsigned long size, size_t *pgsize)
{
 int contig_ptes = 1;

 *pgsize = size;

 switch (size) {
 case CONT_PMD_SIZE:
  *pgsize = PMD_SIZE;
  contig_ptes = CONT_PMDS;
  break;
 case CONT_PTE_SIZE:
  *pgsize = PAGE_SIZE;
  contig_ptes = CONT_PTES;
  break;
 default:
  WARN_ON(!__hugetlb_valid_size(size));
 }

 return contig_ptes;
}

pte_t huge_ptep_get(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
{
 int ncontig, i;
 size_t pgsize;
 pte_t orig_pte = __ptep_get(ptep);

 if (!pte_present(orig_pte) || !pte_cont(orig_pte))
  return orig_pte;

 ncontig = find_num_contig(mm, addr, ptep, &pgsize);
 for (i = 0; i < ncontig; i++, ptep++) {
  pte_t pte = __ptep_get(ptep);

  if (pte_dirty(pte))
   orig_pte = pte_mkdirty(orig_pte);

  if (pte_young(pte))
   orig_pte = pte_mkyoung(orig_pte);
 }
 return orig_pte;
}

/*
 * Changing some bits of contiguous entries requires us to follow a
 * Break-Before-Make approach, breaking the whole contiguous set
 * before we can change any entries. See ARM DDI 0487A.k_iss10775,
 * "Misprogramming of the Contiguous bit", page D4-1762.
 *
 * This helper performs the break step.
 */
static pte_t get_clear_contig(struct mm_struct *mm,
        unsigned long addr,
        pte_t *ptep,
        unsigned long pgsize,
        unsigned long ncontig)
{
 pte_t pte, tmp_pte;
 bool present;

 pte = __ptep_get_and_clear_anysz(mm, ptep, pgsize);
 present = pte_present(pte);
 while (--ncontig) {
  ptep++;
  tmp_pte = __ptep_get_and_clear_anysz(mm, ptep, pgsize);
  if (present) {
   if (pte_dirty(tmp_pte))
    pte = pte_mkdirty(pte);
   if (pte_young(tmp_pte))
    pte = pte_mkyoung(pte);
  }
 }
 return pte;
}

static pte_t get_clear_contig_flush(struct mm_struct *mm,
        unsigned long addr,
        pte_t *ptep,
        unsigned long pgsize,
        unsigned long ncontig)
{
 pte_t orig_pte = get_clear_contig(mm, addr, ptep, pgsize, ncontig);
 struct vm_area_struct vma = TLB_FLUSH_VMA(mm, 0);
 unsigned long end = addr + (pgsize * ncontig);

 __flush_hugetlb_tlb_range(&vma, addr, end, pgsize, true);
 return orig_pte;
}

/*
 * Changing some bits of contiguous entries requires us to follow a
 * Break-Before-Make approach, breaking the whole contiguous set
 * before we can change any entries. See ARM DDI 0487A.k_iss10775,
 * "Misprogramming of the Contiguous bit", page D4-1762.
 *
 * This helper performs the break step for use cases where the
 * original pte is not needed.
 */
static void clear_flush(struct mm_struct *mm,
        unsigned long addr,
        pte_t *ptep,
        unsigned long pgsize,
        unsigned long ncontig)
{
 struct vm_area_struct vma = TLB_FLUSH_VMA(mm, 0);
 unsigned long i, saddr = addr;

 for (i = 0; i < ncontig; i++, addr += pgsize, ptep++)
  __ptep_get_and_clear_anysz(mm, ptep, pgsize);

 if (mm == &init_mm)
  flush_tlb_kernel_range(saddr, addr);
 else
  __flush_hugetlb_tlb_range(&vma, saddr, addr, pgsize, true);
}

void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
       pte_t *ptep, pte_t pte, unsigned long sz)
{
 size_t pgsize;
 int i;
 int ncontig;

 ncontig = num_contig_ptes(sz, &pgsize);

 if (!pte_present(pte)) {
  for (i = 0; i < ncontig; i++, ptep++)
   __set_ptes_anysz(mm, ptep, pte, 1, pgsize);
  return;
 }

 /* Only need to "break" if transitioning valid -> valid. */
 if (pte_cont(pte) && pte_valid(__ptep_get(ptep)))
  clear_flush(mm, addr, ptep, pgsize, ncontig);

 __set_ptes_anysz(mm, ptep, pte, ncontig, pgsize);
}

pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
        unsigned long addr, unsigned long sz)
{
 pgd_t *pgdp;
 p4d_t *p4dp;
 pud_t *pudp;
 pmd_t *pmdp;
 pte_t *ptep = NULL;

 pgdp = pgd_offset(mm, addr);
 p4dp = p4d_alloc(mm, pgdp, addr);
 if (!p4dp)
  return NULL;

 pudp = pud_alloc(mm, p4dp, addr);
 if (!pudp)
  return NULL;

 if (sz == PUD_SIZE) {
  ptep = (pte_t *)pudp;
 } else if (sz == (CONT_PTE_SIZE)) {
  pmdp = pmd_alloc(mm, pudp, addr);
  if (!pmdp)
   return NULL;

  WARN_ON(addr & (sz - 1));
  ptep = pte_alloc_huge(mm, pmdp, addr);
 } else if (sz == PMD_SIZE) {
  if (want_pmd_share(vma, addr) && pud_none(READ_ONCE(*pudp)))
   ptep = huge_pmd_share(mm, vma, addr, pudp);
  else
   ptep = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pudp, addr);
 } else if (sz == (CONT_PMD_SIZE)) {
  pmdp = pmd_alloc(mm, pudp, addr);
  WARN_ON(addr & (sz - 1));
  return (pte_t *)pmdp;
 }

 return ptep;
}

pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm,
         unsigned long addr, unsigned long sz)
{
 pgd_t *pgdp;
 p4d_t *p4dp;
 pud_t *pudp, pud;
 pmd_t *pmdp, pmd;

 pgdp = pgd_offset(mm, addr);
 if (!pgd_present(READ_ONCE(*pgdp)))
  return NULL;

 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 if (!p4d_present(READ_ONCE(*p4dp)))
  return NULL;

 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 pud = READ_ONCE(*pudp);
 if (sz != PUD_SIZE && pud_none(pud))
  return NULL;
 /* hugepage or swap? */
 if (pud_leaf(pud) || !pud_present(pud))
  return (pte_t *)pudp;
 /* table; check the next level */

 if (sz == CONT_PMD_SIZE)
  addr &= CONT_PMD_MASK;

 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
 if (!(sz == PMD_SIZE || sz == CONT_PMD_SIZE) &&
     pmd_none(pmd))
  return NULL;
 if (pmd_leaf(pmd) || !pmd_present(pmd))
  return (pte_t *)pmdp;

 if (sz == CONT_PTE_SIZE)
  return pte_offset_huge(pmdp, (addr & CONT_PTE_MASK));

 return NULL;
}

unsigned long hugetlb_mask_last_page(struct hstate *h)
{
 unsigned long hp_size = huge_page_size(h);

 switch (hp_size) {
#ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 case PUD_SIZE:
  if (pud_sect_supported())
   return PGDIR_SIZE - PUD_SIZE;
  break;
#endif
 case CONT_PMD_SIZE:
  return PUD_SIZE - CONT_PMD_SIZE;
 case PMD_SIZE:
  return PUD_SIZE - PMD_SIZE;
 case CONT_PTE_SIZE:
  return PMD_SIZE - CONT_PTE_SIZE;
 default:
  break;
 }

 return 0UL;
}

pte_t arch_make_huge_pte(pte_t entry, unsigned int shift, vm_flags_t flags)
{
 size_t pagesize = 1UL << shift;

 switch (pagesize) {
#ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
 case PUD_SIZE:
  if (pud_sect_supported())
   return pud_pte(pud_mkhuge(pte_pud(entry)));
  break;
#endif
 case CONT_PMD_SIZE:
  return pmd_pte(pmd_mkhuge(pmd_mkcont(pte_pmd(entry))));
 case PMD_SIZE:
  return pmd_pte(pmd_mkhuge(pte_pmd(entry)));
 case CONT_PTE_SIZE:
  return pte_mkcont(entry);
 default:
  break;
 }
 pr_warn("%s: unrecognized huge page size 0x%lx\n",
  __func__, pagesize);
 return entry;
}

void huge_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
      pte_t *ptep, unsigned long sz)
{
 int i, ncontig;
 size_t pgsize;

 ncontig = num_contig_ptes(sz, &pgsize);

 for (i = 0; i < ncontig; i++, addr += pgsize, ptep++)
  __pte_clear(mm, addr, ptep);
}

pte_t huge_ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
         pte_t *ptep, unsigned long sz)
{
 int ncontig;
 size_t pgsize;

 ncontig = num_contig_ptes(sz, &pgsize);
 return get_clear_contig(mm, addr, ptep, pgsize, ncontig);
}

/*
 * huge_ptep_set_access_flags will update access flags (dirty, accesssed)
 * and write permission.
 *
 * For a contiguous huge pte range we need to check whether or not write
 * permission has to change only on the first pte in the set. Then for
 * all the contiguous ptes we need to check whether or not there is a
 * discrepancy between dirty or young.
 */
static int __cont_access_flags_changed(pte_t *ptep, pte_t pte, int ncontig)
{
 int i;

 if (pte_write(pte) != pte_write(__ptep_get(ptep)))
  return 1;

 for (i = 0; i < ncontig; i++) {
  pte_t orig_pte = __ptep_get(ptep + i);

  if (pte_dirty(pte) != pte_dirty(orig_pte))
   return 1;

  if (pte_young(pte) != pte_young(orig_pte))
   return 1;
 }

 return 0;
}

int huge_ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
          unsigned long addr, pte_t *ptep,
          pte_t pte, int dirty)
{
 int ncontig;
 size_t pgsize = 0;
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 pte_t orig_pte;

 VM_WARN_ON(!pte_present(pte));

 if (!pte_cont(pte))
  return __ptep_set_access_flags(vma, addr, ptep, pte, dirty);

 ncontig = num_contig_ptes(huge_page_size(hstate_vma(vma)), &pgsize);

 if (!__cont_access_flags_changed(ptep, pte, ncontig))
  return 0;

 orig_pte = get_clear_contig_flush(mm, addr, ptep, pgsize, ncontig);
 VM_WARN_ON(!pte_present(orig_pte));

 /* Make sure we don't lose the dirty or young state */
 if (pte_dirty(orig_pte))
  pte = pte_mkdirty(pte);

 if (pte_young(orig_pte))
  pte = pte_mkyoung(pte);

 __set_ptes_anysz(mm, ptep, pte, ncontig, pgsize);
 return 1;
}

void huge_ptep_set_wrprotect(struct mm_struct *mm,
        unsigned long addr, pte_t *ptep)
{
 int ncontig;
 size_t pgsize;
 pte_t pte;

 pte = __ptep_get(ptep);
 VM_WARN_ON(!pte_present(pte));

 if (!pte_cont(pte)) {
  __ptep_set_wrprotect(mm, addr, ptep);
  return;
 }

 ncontig = find_num_contig(mm, addr, ptep, &pgsize);

 pte = get_clear_contig_flush(mm, addr, ptep, pgsize, ncontig);
 pte = pte_wrprotect(pte);

 __set_ptes_anysz(mm, ptep, pte, ncontig, pgsize);
}

pte_t huge_ptep_clear_flush(struct vm_area_struct *vma,
       unsigned long addr, pte_t *ptep)
{
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 size_t pgsize;
 int ncontig;

 ncontig = num_contig_ptes(huge_page_size(hstate_vma(vma)), &pgsize);
 return get_clear_contig_flush(mm, addr, ptep, pgsize, ncontig);
}

static int __init hugetlbpage_init(void)
{
 /*
 * HugeTLB pages are supported on maximum four page table
 * levels (PUD, CONT PMD, PMD, CONT PTE) for a given base
 * page size, corresponding to hugetlb_add_hstate() calls
 * here.
 *
 * HUGE_MAX_HSTATE should at least match maximum supported
 * HugeTLB page sizes on the platform. Any new addition to
 * supported HugeTLB page sizes will also require changing
 * HUGE_MAX_HSTATE as well.
 */
 BUILD_BUG_ON(HUGE_MAX_HSTATE < 4);
 if (pud_sect_supported())
  hugetlb_add_hstate(PUD_SHIFT - PAGE_SHIFT);

 hugetlb_add_hstate(CONT_PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 hugetlb_add_hstate(PMD_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 hugetlb_add_hstate(CONT_PTE_SHIFT - PAGE_SHIFT);

 return 0;
}
arch_initcall(hugetlbpage_init);

bool __init arch_hugetlb_valid_size(unsigned long size)
{
 return __hugetlb_valid_size(size);
}

pte_t huge_ptep_modify_prot_start(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep)
{
 unsigned long psize = huge_page_size(hstate_vma(vma));

 if (alternative_has_cap_unlikely(ARM64_WORKAROUND_2645198)) {
  /*
 * Break-before-make (BBM) is required for all user space mappings
 * when the permission changes from executable to non-executable
 * in cases where cpu is affected with errata #2645198.
 */
  if (pte_user_exec(__ptep_get(ptep)))
   return huge_ptep_clear_flush(vma, addr, ptep);
 }
 return huge_ptep_get_and_clear(vma->vm_mm, addr, ptep, psize);
}

void huge_ptep_modify_prot_commit(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep,
      pte_t old_pte, pte_t pte)
{
 unsigned long psize = huge_page_size(hstate_vma(vma));

 set_huge_pte_at(vma->vm_mm, addr, ptep, pte, psize);
}