Quelle  pgalloc.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 *  Page table allocation functions
 *
 *    Copyright IBM Corp. 2016
 *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
 */

#include <linux/sysctl.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/mm.h>
#include <asm/mmu_context.h>
#include <asm/page-states.h>
#include <asm/pgalloc.h>
#include <asm/tlbflush.h>

unsigned long *crst_table_alloc(struct mm_struct *mm)
{
 gfp_t gfp = GFP_KERNEL_ACCOUNT;
 struct ptdesc *ptdesc;
 unsigned long *table;

 if (mm == &init_mm)
  gfp &= ~__GFP_ACCOUNT;
 ptdesc = pagetable_alloc(gfp, CRST_ALLOC_ORDER);
 if (!ptdesc)
  return NULL;
 table = ptdesc_to_virt(ptdesc);
 __arch_set_page_dat(table, 1UL << CRST_ALLOC_ORDER);
 return table;
}

void crst_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
{
 if (!table)
  return;
 pagetable_free(virt_to_ptdesc(table));
}

static void __crst_table_upgrade(void *arg)
{
 struct mm_struct *mm = arg;
 struct ctlreg asce;

 /* change all active ASCEs to avoid the creation of new TLBs */
 if (current->active_mm == mm) {
  asce.val = mm->context.asce;
  get_lowcore()->user_asce = asce;
  local_ctl_load(7, &asce);
  if (!test_thread_flag(TIF_ASCE_PRIMARY))
   local_ctl_load(1, &asce);
 }
 __tlb_flush_local();
}

int crst_table_upgrade(struct mm_struct *mm, unsigned long end)
{
 unsigned long *pgd = NULL, *p4d = NULL, *__pgd;
 unsigned long asce_limit = mm->context.asce_limit;

 mmap_assert_write_locked(mm);

 /* upgrade should only happen from 3 to 4, 3 to 5, or 4 to 5 levels */
 VM_BUG_ON(asce_limit < _REGION2_SIZE);

 if (end <= asce_limit)
  return 0;

 if (asce_limit == _REGION2_SIZE) {
  p4d = crst_table_alloc(mm);
  if (unlikely(!p4d))
   goto err_p4d;
  crst_table_init(p4d, _REGION2_ENTRY_EMPTY);
  pagetable_p4d_ctor(virt_to_ptdesc(p4d));
 }
 if (end > _REGION1_SIZE) {
  pgd = crst_table_alloc(mm);
  if (unlikely(!pgd))
   goto err_pgd;
  crst_table_init(pgd, _REGION1_ENTRY_EMPTY);
  pagetable_pgd_ctor(virt_to_ptdesc(pgd));
 }

 spin_lock_bh(&mm->page_table_lock);

 if (p4d) {
  __pgd = (unsigned long *) mm->pgd;
  p4d_populate(mm, (p4d_t *) p4d, (pud_t *) __pgd);
  mm->pgd = (pgd_t *) p4d;
  mm->context.asce_limit = _REGION1_SIZE;
  mm->context.asce = __pa(mm->pgd) | _ASCE_TABLE_LENGTH |
   _ASCE_USER_BITS | _ASCE_TYPE_REGION2;
  mm_inc_nr_puds(mm);
 }
 if (pgd) {
  __pgd = (unsigned long *) mm->pgd;
  pgd_populate(mm, (pgd_t *) pgd, (p4d_t *) __pgd);
  mm->pgd = (pgd_t *) pgd;
  mm->context.asce_limit = TASK_SIZE_MAX;
  mm->context.asce = __pa(mm->pgd) | _ASCE_TABLE_LENGTH |
   _ASCE_USER_BITS | _ASCE_TYPE_REGION1;
 }

 spin_unlock_bh(&mm->page_table_lock);

 on_each_cpu(__crst_table_upgrade, mm, 0);

 return 0;

err_pgd:
 pagetable_dtor(virt_to_ptdesc(p4d));
 crst_table_free(mm, p4d);
err_p4d:
 return -ENOMEM;
}

#ifdef CONFIG_PGSTE

struct ptdesc *page_table_alloc_pgste(struct mm_struct *mm)
{
 struct ptdesc *ptdesc;
 u64 *table;

 ptdesc = pagetable_alloc(GFP_KERNEL_ACCOUNT, 0);
 if (ptdesc) {
  table = (u64 *)ptdesc_to_virt(ptdesc);
  __arch_set_page_dat(table, 1);
  memset64(table, _PAGE_INVALID, PTRS_PER_PTE);
  memset64(table + PTRS_PER_PTE, 0, PTRS_PER_PTE);
 }
 return ptdesc;
}

void page_table_free_pgste(struct ptdesc *ptdesc)
{
 pagetable_free(ptdesc);
}

#endif /* CONFIG_PGSTE */

unsigned long *page_table_alloc(struct mm_struct *mm)
{
 gfp_t gfp = GFP_KERNEL_ACCOUNT;
 struct ptdesc *ptdesc;
 unsigned long *table;

 if (mm == &init_mm)
  gfp &= ~__GFP_ACCOUNT;
 ptdesc = pagetable_alloc(gfp, 0);
 if (!ptdesc)
  return NULL;
 if (!pagetable_pte_ctor(mm, ptdesc)) {
  pagetable_free(ptdesc);
  return NULL;
 }
 table = ptdesc_to_virt(ptdesc);
 __arch_set_page_dat(table, 1);
 memset64((u64 *)table, _PAGE_INVALID, PTRS_PER_PTE);
 memset64((u64 *)table + PTRS_PER_PTE, 0, PTRS_PER_PTE);
 return table;
}

void page_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
{
 struct ptdesc *ptdesc = virt_to_ptdesc(table);

 pagetable_dtor_free(ptdesc);
}

#ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
static void pte_free_now(struct rcu_head *head)
{
 struct ptdesc *ptdesc = container_of(head, struct ptdesc, pt_rcu_head);

 pagetable_dtor_free(ptdesc);
}

void pte_free_defer(struct mm_struct *mm, pgtable_t pgtable)
{
 struct ptdesc *ptdesc = virt_to_ptdesc(pgtable);

 call_rcu(&ptdesc->pt_rcu_head, pte_free_now);
}
#endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */

/*
 * Base infrastructure required to generate basic asces, region, segment,
 * and page tables that do not make use of enhanced features like EDAT1.
 */

static struct kmem_cache *base_pgt_cache;

static unsigned long *base_pgt_alloc(void)
{
 unsigned long *table;

 table = kmem_cache_alloc(base_pgt_cache, GFP_KERNEL);
 if (table)
  memset64((u64 *)table, _PAGE_INVALID, PTRS_PER_PTE);
 return table;
}

static void base_pgt_free(unsigned long *table)
{
 kmem_cache_free(base_pgt_cache, table);
}

static unsigned long *base_crst_alloc(unsigned long val)
{
 unsigned long *table;
 struct ptdesc *ptdesc;

 ptdesc = pagetable_alloc(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
 if (!ptdesc)
  return NULL;
 table = ptdesc_address(ptdesc);
 crst_table_init(table, val);
 return table;
}

static void base_crst_free(unsigned long *table)
{
 if (!table)
  return;
 pagetable_free(virt_to_ptdesc(table));
}

#define BASE_ADDR_END_FUNC(NAME, SIZE)     \
static inline unsigned long base_##NAME##_addr_end(unsigned long addr, \
         unsigned long end) \
{         \
 unsigned long next = (addr + (SIZE)) & ~((SIZE) - 1);  \
         \
 return (next - 1) < (end - 1) ? next : end;   \
}

BASE_ADDR_END_FUNC(page,    PAGE_SIZE)
BASE_ADDR_END_FUNC(segment, _SEGMENT_SIZE)
BASE_ADDR_END_FUNC(region3, _REGION3_SIZE)
BASE_ADDR_END_FUNC(region2, _REGION2_SIZE)
BASE_ADDR_END_FUNC(region1, _REGION1_SIZE)

static inline unsigned long base_lra(unsigned long address)
{
 unsigned long real;

 asm volatile(
  " lra %0,0(%1)\n"
  : "=d" (real) : "a" (address) : "cc");
 return real;
}

static int base_page_walk(unsigned long *origin, unsigned long addr,
     unsigned long end, int alloc)
{
 unsigned long *pte, next;

 if (!alloc)
  return 0;
 pte = origin;
 pte += (addr & _PAGE_INDEX) >> PAGE_SHIFT;
 do {
  next = base_page_addr_end(addr, end);
  *pte = base_lra(addr);
 } while (pte++, addr = next, addr < end);
 return 0;
}

static int base_segment_walk(unsigned long *origin, unsigned long addr,
        unsigned long end, int alloc)
{
 unsigned long *ste, next, *table;
 int rc;

 ste = origin;
 ste += (addr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 do {
  next = base_segment_addr_end(addr, end);
  if (*ste & _SEGMENT_ENTRY_INVALID) {
   if (!alloc)
    continue;
   table = base_pgt_alloc();
   if (!table)
    return -ENOMEM;
   *ste = __pa(table) | _SEGMENT_ENTRY;
  }
  table = __va(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
  rc = base_page_walk(table, addr, next, alloc);
  if (rc)
   return rc;
  if (!alloc)
   base_pgt_free(table);
  cond_resched();
 } while (ste++, addr = next, addr < end);
 return 0;
}

static int base_region3_walk(unsigned long *origin, unsigned long addr,
        unsigned long end, int alloc)
{
 unsigned long *rtte, next, *table;
 int rc;

 rtte = origin;
 rtte += (addr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 do {
  next = base_region3_addr_end(addr, end);
  if (*rtte & _REGION_ENTRY_INVALID) {
   if (!alloc)
    continue;
   table = base_crst_alloc(_SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
   if (!table)
    return -ENOMEM;
   *rtte = __pa(table) | _REGION3_ENTRY;
  }
  table = __va(*rtte & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
  rc = base_segment_walk(table, addr, next, alloc);
  if (rc)
   return rc;
  if (!alloc)
   base_crst_free(table);
 } while (rtte++, addr = next, addr < end);
 return 0;
}

static int base_region2_walk(unsigned long *origin, unsigned long addr,
        unsigned long end, int alloc)
{
 unsigned long *rste, next, *table;
 int rc;

 rste = origin;
 rste += (addr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 do {
  next = base_region2_addr_end(addr, end);
  if (*rste & _REGION_ENTRY_INVALID) {
   if (!alloc)
    continue;
   table = base_crst_alloc(_REGION3_ENTRY_EMPTY);
   if (!table)
    return -ENOMEM;
   *rste = __pa(table) | _REGION2_ENTRY;
  }
  table = __va(*rste & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
  rc = base_region3_walk(table, addr, next, alloc);
  if (rc)
   return rc;
  if (!alloc)
   base_crst_free(table);
 } while (rste++, addr = next, addr < end);
 return 0;
}

static int base_region1_walk(unsigned long *origin, unsigned long addr,
        unsigned long end, int alloc)
{
 unsigned long *rfte, next, *table;
 int rc;

 rfte = origin;
 rfte += (addr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 do {
  next = base_region1_addr_end(addr, end);
  if (*rfte & _REGION_ENTRY_INVALID) {
   if (!alloc)
    continue;
   table = base_crst_alloc(_REGION2_ENTRY_EMPTY);
   if (!table)
    return -ENOMEM;
   *rfte = __pa(table) | _REGION1_ENTRY;
  }
  table = __va(*rfte & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
  rc = base_region2_walk(table, addr, next, alloc);
  if (rc)
   return rc;
  if (!alloc)
   base_crst_free(table);
 } while (rfte++, addr = next, addr < end);
 return 0;
}

/**
 * base_asce_free - free asce and tables returned from base_asce_alloc()
 * @asce: asce to be freed
 *
 * Frees all region, segment, and page tables that were allocated with a
 * corresponding base_asce_alloc() call.
 */
void base_asce_free(unsigned long asce)
{
 unsigned long *table = __va(asce & _ASCE_ORIGIN);

 if (!asce)
  return;
 switch (asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
 case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
  base_segment_walk(table, 0, _REGION3_SIZE, 0);
  break;
 case _ASCE_TYPE_REGION3:
  base_region3_walk(table, 0, _REGION2_SIZE, 0);
  break;
 case _ASCE_TYPE_REGION2:
  base_region2_walk(table, 0, _REGION1_SIZE, 0);
  break;
 case _ASCE_TYPE_REGION1:
  base_region1_walk(table, 0, TASK_SIZE_MAX, 0);
  break;
 }
 base_crst_free(table);
}

static int base_pgt_cache_init(void)
{
 static DEFINE_MUTEX(base_pgt_cache_mutex);
 unsigned long sz = _PAGE_TABLE_SIZE;

 if (base_pgt_cache)
  return 0;
 mutex_lock(&base_pgt_cache_mutex);
 if (!base_pgt_cache)
  base_pgt_cache = kmem_cache_create("base_pgt", sz, sz, 0, NULL);
 mutex_unlock(&base_pgt_cache_mutex);
 return base_pgt_cache ? 0 : -ENOMEM;
}

/**
 * base_asce_alloc - create kernel mapping without enhanced DAT features
 * @addr: virtual start address of kernel mapping
 * @num_pages: number of consecutive pages
 *
 * Generate an asce, including all required region, segment and page tables,
 * that can be used to access the virtual kernel mapping. The difference is
 * that the returned asce does not make use of any enhanced DAT features like
 * e.g. large pages. This is required for some I/O functions that pass an
 * asce, like e.g. some service call requests.
 *
 * Note: the returned asce may NEVER be attached to any cpu. It may only be
 *  used for I/O requests. tlb entries that might result because the
 *  asce was attached to a cpu won't be cleared.
 */
unsigned long base_asce_alloc(unsigned long addr, unsigned long num_pages)
{
 unsigned long asce, *table, end;
 int rc;

 if (base_pgt_cache_init())
  return 0;
 end = addr + num_pages * PAGE_SIZE;
 if (end <= _REGION3_SIZE) {
  table = base_crst_alloc(_SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
  if (!table)
   return 0;
  rc = base_segment_walk(table, addr, end, 1);
  asce = __pa(table) | _ASCE_TYPE_SEGMENT | _ASCE_TABLE_LENGTH;
 } else if (end <= _REGION2_SIZE) {
  table = base_crst_alloc(_REGION3_ENTRY_EMPTY);
  if (!table)
   return 0;
  rc = base_region3_walk(table, addr, end, 1);
  asce = __pa(table) | _ASCE_TYPE_REGION3 | _ASCE_TABLE_LENGTH;
 } else if (end <= _REGION1_SIZE) {
  table = base_crst_alloc(_REGION2_ENTRY_EMPTY);
  if (!table)
   return 0;
  rc = base_region2_walk(table, addr, end, 1);
  asce = __pa(table) | _ASCE_TYPE_REGION2 | _ASCE_TABLE_LENGTH;
 } else {
  table = base_crst_alloc(_REGION1_ENTRY_EMPTY);
  if (!table)
   return 0;
  rc = base_region1_walk(table, addr, end, 1);
  asce = __pa(table) | _ASCE_TYPE_REGION1 | _ASCE_TABLE_LENGTH;
 }
 if (rc) {
  base_asce_free(asce);
  asce = 0;
 }
 return asce;
}