Quelle  hashpagetable.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Copyright 2016, Rashmica Gupta, IBM Corp.
 *
 * This traverses the kernel virtual memory and dumps the pages that are in
 * the hash pagetable, along with their flags to
 * /sys/kernel/debug/kernel_hash_pagetable.
 *
 * If radix is enabled then there is no hash page table and so no debugfs file
 * is generated.
 */
#include <linux/debugfs.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/const.h>
#include <asm/page.h>
#include <asm/plpar_wrappers.h>
#include <linux/memblock.h>
#include <asm/firmware.h>
#include <asm/pgalloc.h>

struct pg_state {
 struct seq_file *seq;
 const struct addr_marker *marker;
 unsigned long start_address;
 unsigned int level;
 u64 current_flags;
};

struct addr_marker {
 unsigned long start_address;
 const char *name;
};

static struct addr_marker address_markers[] = {
 { 0, "Start of kernel VM" },
 { 0, "vmalloc() Area" },
 { 0, "vmalloc() End" },
 { 0, "isa I/O start" },
 { 0, "isa I/O end" },
 { 0, "phb I/O start" },
 { 0, "phb I/O end" },
 { 0, "I/O remap start" },
 { 0, "I/O remap end" },
 { 0, "vmemmap start" },
 { -1, NULL },
};

struct flag_info {
 u64  mask;
 u64  val;
 const char *set;
 const char *clear;
 bool  is_val;
 int  shift;
};

static const struct flag_info v_flag_array[] = {
 {
  .mask   = SLB_VSID_B,
  .val    = SLB_VSID_B_256M,
  .set    = "ssize: 256M",
  .clear  = "ssize: 1T ",
 }, {
  .mask = HPTE_V_SECONDARY,
  .val = HPTE_V_SECONDARY,
  .set = "secondary",
  .clear = "primary ",
 }, {
  .mask = HPTE_V_VALID,
  .val = HPTE_V_VALID,
  .set = "valid ",
  .clear = "invalid",
 }, {
  .mask = HPTE_V_BOLTED,
  .val = HPTE_V_BOLTED,
  .set = "bolted",
  .clear = "",
 }
};

static const struct flag_info r_flag_array[] = {
 {
  .mask = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
  .val = PP_RWXX,
  .set = "prot:RW--",
 }, {
  .mask = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
  .val = PP_RWRX,
  .set = "prot:RWR-",
 }, {
  .mask = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
  .val = PP_RWRW,
  .set = "prot:RWRW",
 }, {
  .mask = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
  .val = PP_RXRX,
  .set = "prot:R-R-",
 }, {
  .mask = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP,
  .val = PP_RXXX,
  .set = "prot:R---",
 }, {
  .mask = HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO,
  .val = HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO,
  .set = "key",
  .clear = "",
  .is_val = true,
 }, {
  .mask = HPTE_R_R,
  .val = HPTE_R_R,
  .set = "ref",
  .clear = " ",
 }, {
  .mask = HPTE_R_C,
  .val = HPTE_R_C,
  .set = "changed",
  .clear = " ",
 }, {
  .mask = HPTE_R_N,
  .val = HPTE_R_N,
  .set = "no execute",
 }, {
  .mask = HPTE_R_WIMG,
  .val = HPTE_R_W,
  .set = "writethru",
 }, {
  .mask = HPTE_R_WIMG,
  .val = HPTE_R_I,
  .set = "no cache",
 }, {
  .mask = HPTE_R_WIMG,
  .val = HPTE_R_G,
  .set = "guarded",
 }
};

static int calculate_pagesize(struct pg_state *st, int ps, char s[])
{
 static const char units[] = "BKMGTPE";
 const char *unit = units;

 while (ps > 9 && unit[1]) {
  ps -= 10;
  unit++;
 }
 seq_printf(st->seq, " %s_ps: %i%c\t", s, 1<<ps, *unit);
 return ps;
}

static void dump_flag_info(struct pg_state *st, const struct flag_info
  *flag, u64 pte, int num)
{
 unsigned int i;

 for (i = 0; i < num; i++, flag++) {
  const char *s = NULL;
  u64 val;

  /* flag not defined so don't check it */
  if (flag->mask == 0)
   continue;
  /* Some 'flags' are actually values */
  if (flag->is_val) {
   val = pte & flag->val;
   if (flag->shift)
    val = val >> flag->shift;
   seq_printf(st->seq, " %s:%llx", flag->set, val);
  } else {
   if ((pte & flag->mask) == flag->val)
    s = flag->set;
   else
    s = flag->clear;
   if (s)
    seq_printf(st->seq, " %s", s);
  }
 }
}

static void dump_hpte_info(struct pg_state *st, unsigned long ea, u64 v, u64 r,
  unsigned long rpn, int bps, int aps, unsigned long lp)
{
 int aps_index;

 while (ea >= st->marker[1].start_address) {
  st->marker++;
  seq_printf(st->seq, "---[ %s ]---\n", st->marker->name);
 }
 seq_printf(st->seq, "0x%lx:\t", ea);
 seq_printf(st->seq, "AVPN:%llx\t", HPTE_V_AVPN_VAL(v));
 dump_flag_info(st, v_flag_array, v, ARRAY_SIZE(v_flag_array));
 seq_printf(st->seq, " rpn: %lx\t", rpn);
 dump_flag_info(st, r_flag_array, r, ARRAY_SIZE(r_flag_array));

 calculate_pagesize(st, bps, "base");
 aps_index = calculate_pagesize(st, aps, "actual");
 if (aps_index != 2)
  seq_printf(st->seq, "LP enc: %lx", lp);
 seq_putc(st->seq, '\n');
}


static int native_find(unsigned long ea, int psize, bool primary, u64 *v, u64
  *r)
{
 struct hash_pte *hptep;
 unsigned long hash, vsid, vpn, hpte_group, want_v, hpte_v;
 int i, ssize = mmu_kernel_ssize;
 unsigned long shift = mmu_psize_defs[psize].shift;

 /* calculate hash */
 vsid = get_kernel_vsid(ea, ssize);
 vpn  = hpt_vpn(ea, vsid, ssize);
 hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
 want_v = hpte_encode_avpn(vpn, psize, ssize);

 /* to check in the secondary hash table, we invert the hash */
 if (!primary)
  hash = ~hash;
 hpte_group = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 for (i = 0; i < HPTES_PER_GROUP; i++) {
  hptep = htab_address + hpte_group;
  hpte_v = be64_to_cpu(hptep->v);

  if (HPTE_V_COMPARE(hpte_v, want_v) && (hpte_v & HPTE_V_VALID)) {
   /* HPTE matches */
   *v = be64_to_cpu(hptep->v);
   *r = be64_to_cpu(hptep->r);
   return 0;
  }
  ++hpte_group;
 }
 return -1;
}

static int pseries_find(unsigned long ea, int psize, bool primary, u64 *v, u64 *r)
{
 struct {
  unsigned long v;
  unsigned long r;
 } ptes[4];
 unsigned long vsid, vpn, hash, hpte_group, want_v;
 int i, j, ssize = mmu_kernel_ssize;
 long lpar_rc = 0;
 unsigned long shift = mmu_psize_defs[psize].shift;

 /* calculate hash */
 vsid = get_kernel_vsid(ea, ssize);
 vpn  = hpt_vpn(ea, vsid, ssize);
 hash = hpt_hash(vpn, shift, ssize);
 want_v = hpte_encode_avpn(vpn, psize, ssize);

 /* to check in the secondary hash table, we invert the hash */
 if (!primary)
  hash = ~hash;
 hpte_group = (hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 /* see if we can find an entry in the hpte with this hash */
 for (i = 0; i < HPTES_PER_GROUP; i += 4, hpte_group += 4) {
  lpar_rc = plpar_pte_read_4(0, hpte_group, (void *)ptes);

  if (lpar_rc)
   continue;
  for (j = 0; j < 4; j++) {
   if (HPTE_V_COMPARE(ptes[j].v, want_v) &&
     (ptes[j].v & HPTE_V_VALID)) {
    /* HPTE matches */
    *v = ptes[j].v;
    *r = ptes[j].r;
    return 0;
   }
  }
 }
 return -1;
}

static void decode_r(int bps, unsigned long r, unsigned long *rpn, int *aps,
  unsigned long *lp_bits)
{
 struct mmu_psize_def entry;
 unsigned long arpn, mask, lp;
 int penc = -2, idx = 0, shift;

 /*.
 * The LP field has 8 bits. Depending on the actual page size, some of
 * these bits are concatenated with the APRN to get the RPN. The rest
 * of the bits in the LP field is the LP value and is an encoding for
 * the base page size and the actual page size.
 *
 *  - find the mmu entry for our base page size
 *  - go through all page encodings and use the associated mask to
 * find an encoding that matches our encoding in the LP field.
 */
 arpn = (r & HPTE_R_RPN) >> HPTE_R_RPN_SHIFT;
 lp = arpn & 0xff;

 entry = mmu_psize_defs[bps];
 while (idx < MMU_PAGE_COUNT) {
  penc = entry.penc[idx];
  if ((penc != -1) && (mmu_psize_defs[idx].shift)) {
   shift = mmu_psize_defs[idx].shift -  HPTE_R_RPN_SHIFT;
   mask = (0x1 << (shift)) - 1;
   if ((lp & mask) == penc) {
    *aps = mmu_psize_to_shift(idx);
    *lp_bits = lp & mask;
    *rpn = arpn >> shift;
    return;
   }
  }
  idx++;
 }
}

static int base_hpte_find(unsigned long ea, int psize, bool primary, u64 *v,
     u64 *r)
{
 if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC_PSERIES) && firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR))
  return pseries_find(ea, psize, primary, v, r);

 return native_find(ea, psize, primary, v, r);
}

static unsigned long hpte_find(struct pg_state *st, unsigned long ea, int psize)
{
 unsigned long slot;
 u64 v  = 0, r = 0;
 unsigned long rpn, lp_bits;
 int base_psize = 0, actual_psize = 0;

 if (ea < PAGE_OFFSET)
  return -1;

 /* Look in primary table */
 slot = base_hpte_find(ea, psize, true, &v, &r);

 /* Look in secondary table */
 if (slot == -1)
  slot = base_hpte_find(ea, psize, false, &v, &r);

 /* No entry found */
 if (slot == -1)
  return -1;

 /*
 * We found an entry in the hash page table:
 *  - check that this has the same base page
 *  - find the actual page size
 *  - find the RPN
 */
 base_psize = mmu_psize_to_shift(psize);

 if ((v & HPTE_V_LARGE) == HPTE_V_LARGE) {
  decode_r(psize, r, &rpn, &actual_psize, &lp_bits);
 } else {
  /* 4K actual page size */
  actual_psize = 12;
  rpn = (r & HPTE_R_RPN) >> HPTE_R_RPN_SHIFT;
  /* In this case there are no LP bits */
  lp_bits = -1;
 }
 /*
 * We didn't find a matching encoding, so the PTE we found isn't for
 * this address.
 */
 if (actual_psize == -1)
  return -1;

 dump_hpte_info(st, ea, v, r, rpn, base_psize, actual_psize, lp_bits);
 return 0;
}

static void walk_pte(struct pg_state *st, pmd_t *pmd, unsigned long start)
{
 pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, 0);
 unsigned long addr, pteval, psize;
 int i, status;

 for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pte++) {
  addr = start + i * PAGE_SIZE;
  pteval = pte_val(*pte);

  if (addr < VMALLOC_END)
   psize = mmu_vmalloc_psize;
  else
   psize = mmu_io_psize;

  /* check for secret 4K mappings */
  if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC_64K_PAGES) &&
      ((pteval & H_PAGE_COMBO) == H_PAGE_COMBO ||
       (pteval & H_PAGE_4K_PFN) == H_PAGE_4K_PFN))
   psize = mmu_io_psize;

  /* check for hashpte */
  status = hpte_find(st, addr, psize);

  if (((pteval & H_PAGE_HASHPTE) != H_PAGE_HASHPTE)
    && (status != -1)) {
  /* found a hpte that is not in the linux page tables */
   seq_printf(st->seq, "page probably bolted before linux"
    " pagetables were set: addr:%lx, pteval:%lx\n",
    addr, pteval);
  }
 }
}

static void walk_pmd(struct pg_state *st, pud_t *pud, unsigned long start)
{
 pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, 0);
 unsigned long addr;
 unsigned int i;

 for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++, pmd++) {
  addr = start + i * PMD_SIZE;
  if (!pmd_none(*pmd))
   /* pmd exists */
   walk_pte(st, pmd, addr);
 }
}

static void walk_pud(struct pg_state *st, p4d_t *p4d, unsigned long start)
{
 pud_t *pud = pud_offset(p4d, 0);
 unsigned long addr;
 unsigned int i;

 for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++, pud++) {
  addr = start + i * PUD_SIZE;
  if (!pud_none(*pud))
   /* pud exists */
   walk_pmd(st, pud, addr);
 }
}

static void walk_p4d(struct pg_state *st, pgd_t *pgd, unsigned long start)
{
 p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, 0);
 unsigned long addr;
 unsigned int i;

 for (i = 0; i < PTRS_PER_P4D; i++, p4d++) {
  addr = start + i * P4D_SIZE;
  if (!p4d_none(*p4d))
   /* p4d exists */
   walk_pud(st, p4d, addr);
 }
}

static void walk_pagetables(struct pg_state *st)
{
 pgd_t *pgd = pgd_offset_k(0UL);
 unsigned int i;
 unsigned long addr;

 /*
 * Traverse the linux pagetable structure and dump pages that are in
 * the hash pagetable.
 */
 for (i = 0; i < PTRS_PER_PGD; i++, pgd++) {
  addr = KERN_VIRT_START + i * PGDIR_SIZE;
  if (!pgd_none(*pgd))
   /* pgd exists */
   walk_p4d(st, pgd, addr);
 }
}


static void walk_linearmapping(struct pg_state *st)
{
 unsigned long addr;

 /*
 * Traverse the linear mapping section of virtual memory and dump pages
 * that are in the hash pagetable.
 */
 unsigned long psize = 1 << mmu_psize_defs[mmu_linear_psize].shift;

 for (addr = PAGE_OFFSET; addr < PAGE_OFFSET +
   memblock_end_of_DRAM(); addr += psize)
  hpte_find(st, addr, mmu_linear_psize);
}

static void walk_vmemmap(struct pg_state *st)
{
 struct vmemmap_backing *ptr = vmemmap_list;

 if (!IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP))
  return;
 /*
 * Traverse the vmemmaped memory and dump pages that are in the hash
 * pagetable.
 */
 while (ptr) {
  hpte_find(st, ptr->virt_addr, mmu_vmemmap_psize);
  ptr = ptr->list;
 }
 seq_puts(st->seq, "---[ vmemmap end ]---\n");
}

static void populate_markers(void)
{
 address_markers[0].start_address = PAGE_OFFSET;
 address_markers[1].start_address = VMALLOC_START;
 address_markers[2].start_address = VMALLOC_END;
 address_markers[3].start_address = ISA_IO_BASE;
 address_markers[4].start_address = ISA_IO_END;
 address_markers[5].start_address = PHB_IO_BASE;
 address_markers[6].start_address = PHB_IO_END;
 address_markers[7].start_address = IOREMAP_BASE;
 address_markers[8].start_address = IOREMAP_END;
 address_markers[9].start_address =  H_VMEMMAP_START;
}

static int ptdump_show(struct seq_file *m, void *v)
{
 struct pg_state st = {
  .seq = m,
  .start_address = PAGE_OFFSET,
  .marker = address_markers,
 };
 /*
 * Traverse the 0xc, 0xd and 0xf areas of the kernel virtual memory and
 * dump pages that are in the hash pagetable.
 */
 walk_linearmapping(&st);
 walk_pagetables(&st);
 walk_vmemmap(&st);
 return 0;
}

DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(ptdump);

static int ptdump_init(void)
{
 if (!radix_enabled()) {
  populate_markers();
  debugfs_create_file("kernel_hash_pagetable", 0400, NULL, NULL,
        &ptdump_fops);
 }
 return 0;
}
device_initcall(ptdump_init);