arch/ppc64/kernel/pSeries_htab.c

   1 /*
   2  * pSeries hashtable management.
   3  *
   4  * SMP scalability work:
   5  *    Copyright (C) 2001 Anton Blanchard <anton@au.ibm.com>, IBM
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   9  * as published by the Free Software Foundation; either version
  10  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
  11  */
  12 #include <linux/spinlock.h>
  13 #include <linux/bitops.h>
  14 #include <linux/threads.h>
  15 #include <linux/smp.h>
  16
  17 #include <asm/abs_addr.h>
  18 #include <asm/machdep.h>
  19 #include <asm/mmu.h>
  20 #include <asm/mmu_context.h>
  21 #include <asm/pgtable.h>
  22 #include <asm/tlbflush.h>
  23 #include <asm/tlb.h>
  24 #include <asm/cputable.h>
  25
  26 #define HPTE_LOCK_BIT 3
  27
  28 static inline void pSeries_lock_hpte(HPTE *hptep)
  29 {
  30         unsigned long *word = &hptep->dw0.dword0;
  31
  32         while (1) {
  33                 if (!test_and_set_bit(HPTE_LOCK_BIT, word))
  34                         break;
  35                 while(test_bit(HPTE_LOCK_BIT, word))
  36                         cpu_relax();
  37         }
  38 }
  39
  40 static inline void pSeries_unlock_hpte(HPTE *hptep)
  41 {
  42         unsigned long *word = &hptep->dw0.dword0;
  43
  44         asm volatile("lwsync":::"memory");
  45         clear_bit(HPTE_LOCK_BIT, word);
  46 }
  47
  48 static spinlock_t pSeries_tlbie_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
  49
  50 long pSeries_hpte_insert(unsigned long hpte_group, unsigned long va,
  51                          unsigned long prpn, int secondary,
  52                          unsigned long hpteflags, int bolted, int large)
  53 {
  54         unsigned long arpn = physRpn_to_absRpn(prpn);
  55         HPTE *hptep = htab_data.htab + hpte_group;
  56         Hpte_dword0 dw0;
  57         HPTE lhpte;
  58         int i;
  59
  60         for (i = 0; i < HPTES_PER_GROUP; i++) {
  61                 dw0 = hptep->dw0.dw0;
  62
  63                 if (!dw0.v) {
  64                         /* retry with lock held */
  65                         pSeries_lock_hpte(hptep);
  66                         dw0 = hptep->dw0.dw0;
  67                         if (!dw0.v)
  68                                 break;
  69                         pSeries_unlock_hpte(hptep);
  70                 }
  71
  72                 hptep++;
  73         }
  74
  75         if (i == HPTES_PER_GROUP)
  76                 return -1;
  77
  78         lhpte.dw1.dword1      = 0;
  79         lhpte.dw1.dw1.rpn     = arpn;
  80         lhpte.dw1.flags.flags = hpteflags;
  81
  82         lhpte.dw0.dword0      = 0;
  83         lhpte.dw0.dw0.avpn    = va >> 23;
  84         lhpte.dw0.dw0.h       = secondary;
  85         lhpte.dw0.dw0.bolted  = bolted;
  86         lhpte.dw0.dw0.v       = 1;
  87
  88         if (large) {
  89                 lhpte.dw0.dw0.l = 1;
  90                 lhpte.dw0.dw0.avpn &= ~0x1UL;
  91         }
  92
  93         hptep->dw1.dword1 = lhpte.dw1.dword1;
  94
  95         /* Guarantee the second dword is visible before the valid bit */
  96         __asm__ __volatile__ ("eieio" : : : "memory");
  97
  98         /*
  99          * Now set the first dword including the valid bit
 100          * NOTE: this also unlocks the hpte
 101          */
 102         hptep->dw0.dword0 = lhpte.dw0.dword0;
 103
 104         __asm__ __volatile__ ("ptesync" : : : "memory");
 105
 106         return i;
 107 }
 108
 109 static long pSeries_hpte_remove(unsigned long hpte_group)
 110 {
 111         HPTE *hptep;
 112         Hpte_dword0 dw0;
 113         int i;
 114         int slot_offset;
 115
 116         /* pick a random entry to start at */
 117         slot_offset = mftb() & 0x7;
 118
 119         for (i = 0; i < HPTES_PER_GROUP; i++) {
 120                 hptep = htab_data.htab + hpte_group + slot_offset;
 121                 dw0 = hptep->dw0.dw0;
 122
 123                 if (dw0.v && !dw0.bolted) {
 124                         /* retry with lock held */
 125                         pSeries_lock_hpte(hptep);
 126                         dw0 = hptep->dw0.dw0;
 127                         if (dw0.v && !dw0.bolted)
 128                                 break;
 129                         pSeries_unlock_hpte(hptep);
 130                 }
 131
 132                 slot_offset++;
 133                 slot_offset &= 0x7;
 134         }
 135
 136         if (i == HPTES_PER_GROUP)
 137                 return -1;
 138
 139         /* Invalidate the hpte. NOTE: this also unlocks it */
 140         hptep->dw0.dword0 = 0;
 141
 142         return i;
 143 }
 144
 145 static inline void set_pp_bit(unsigned long pp, HPTE *addr)
 146 {
 147         unsigned long old;
 148         unsigned long *p = &addr->dw1.dword1;
 149
 150         __asm__ __volatile__(
 151         "1:     ldarx   %0,0,%3\n\
 152                 rldimi  %0,%2,0,61\n\
 153                 stdcx.  %0,0,%3\n\
 154                 bne     1b"
 155         : "=&r" (old), "=m" (*p)
 156         : "r" (pp), "r" (p), "m" (*p)
 157         : "cc");
 158 }
 159
 160 /*
 161  * Only works on small pages. Yes its ugly to have to check each slot in
 162  * the group but we only use this during bootup.
 163  */
 164 static long pSeries_hpte_find(unsigned long vpn)
 165 {
 166         HPTE *hptep;
 167         unsigned long hash;
 168         unsigned long i, j;
 169         long slot;
 170         Hpte_dword0 dw0;
 171
 172         hash = hpt_hash(vpn, 0);
 173
 174         for (j = 0; j < 2; j++) {
 175                 slot = (hash & htab_data.htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 176                 for (i = 0; i < HPTES_PER_GROUP; i++) {
 177                         hptep = htab_data.htab + slot;
 178                         dw0 = hptep->dw0.dw0;
 179
 180                         if ((dw0.avpn == (vpn >> 11)) && dw0.v &&
 181                             (dw0.h == j)) {
 182                                 /* HPTE matches */
 183                                 if (j)
 184                                         slot = -slot;
 185                                 return slot;
 186                         }
 187                         ++slot;
 188                 }
 189                 hash = ~hash;
 190         }
 191
 192         return -1;
 193 }
 194
 195 static long pSeries_hpte_updatepp(unsigned long slot, unsigned long newpp,
 196                                   unsigned long va, int large, int local)
 197 {
 198         HPTE *hptep = htab_data.htab + slot;
 199         Hpte_dword0 dw0;
 200         unsigned long avpn = va >> 23;
 201         unsigned long flags;
 202         int ret = 0;
 203
 204         if (large)
 205                 avpn &= ~0x1UL;
 206
 207         pSeries_lock_hpte(hptep);
 208
 209         dw0 = hptep->dw0.dw0;
 210
 211         /* Even if we miss, we need to invalidate the TLB */
 212         if ((dw0.avpn != avpn) || !dw0.v) {
 213                 pSeries_unlock_hpte(hptep);
 214                 ret = -1;
 215         } else {
 216                 set_pp_bit(newpp, hptep);
 217                 pSeries_unlock_hpte(hptep);
 218         }
 219
 220         /* Ensure it is out of the tlb too */
 221         if ((cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_TLBIEL) && !large && local) {
 222                 _tlbiel(va);
 223         } else {
 224                 spin_lock_irqsave(&pSeries_tlbie_lock, flags);
 225                 _tlbie(va, large);
 226                 spin_unlock_irqrestore(&pSeries_tlbie_lock, flags);
 227         }
 228
 229         return ret;
 230 }
 231
 232 /*
 233  * Update the page protection bits. Intended to be used to create
 234  * guard pages for kernel data structures on pages which are bolted
 235  * in the HPT. Assumes pages being operated on will not be stolen.
 236  * Does not work on large pages.
 237  *
 238  * No need to lock here because we should be the only user.
 239  */
 240 static void pSeries_hpte_updateboltedpp(unsigned long newpp, unsigned long ea)
 241 {
 242         unsigned long vsid, va, vpn, flags;
 243         long slot;
 244         HPTE *hptep;
 245
 246         vsid = get_kernel_vsid(ea);
 247         va = (vsid << 28) | (ea & 0x0fffffff);
 248         vpn = va >> PAGE_SHIFT;
 249
 250         slot = pSeries_hpte_find(vpn);
 251         if (slot == -1)
 252                 panic("could not find page to bolt\n");
 253         hptep = htab_data.htab + slot;
 254
 255         set_pp_bit(newpp, hptep);
 256
 257         /* Ensure it is out of the tlb too */
 258         spin_lock_irqsave(&pSeries_tlbie_lock, flags);
 259         _tlbie(va, 0);
 260         spin_unlock_irqrestore(&pSeries_tlbie_lock, flags);
 261 }
 262
 263 static void pSeries_hpte_invalidate(unsigned long slot, unsigned long va,
 264                                     int large, int local)
 265 {
 266         HPTE *hptep = htab_data.htab + slot;
 267         Hpte_dword0 dw0;
 268         unsigned long avpn = va >> 23;
 269         unsigned long flags;
 270
 271         if (large)
 272                 avpn &= ~0x1UL;
 273
 274         pSeries_lock_hpte(hptep);
 275
 276         dw0 = hptep->dw0.dw0;
 277
 278         /* Even if we miss, we need to invalidate the TLB */
 279         if ((dw0.avpn != avpn) || !dw0.v) {
 280                 pSeries_unlock_hpte(hptep);
 281         } else {
 282                 /* Invalidate the hpte. NOTE: this also unlocks it */
 283                 hptep->dw0.dword0 = 0;
 284         }
 285
 286         /* Invalidate the tlb */
 287         if ((cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_TLBIEL) && !large && local) {
 288                 _tlbiel(va);
 289         } else {
 290                 spin_lock_irqsave(&pSeries_tlbie_lock, flags);
 291                 _tlbie(va, large);
 292                 spin_unlock_irqrestore(&pSeries_tlbie_lock, flags);
 293         }
 294 }
 295
 296 static void pSeries_flush_hash_range(unsigned long context,
 297                                      unsigned long number, int local)
 298 {
 299         unsigned long vsid, vpn, va, hash, secondary, slot, flags, avpn;
 300         int i, j;
 301         HPTE *hptep;
 302         Hpte_dword0 dw0;
 303         struct ppc64_tlb_batch *batch = &ppc64_tlb_batch[smp_processor_id()];
 304
 305         /* XXX fix for large ptes */
 306         unsigned long large = 0;
 307
 308         j = 0;
 309         for (i = 0; i < number; i++) {
 310                 if ((batch->addr[i] >= USER_START) &&
 311                     (batch->addr[i] <= USER_END))
 312                         vsid = get_vsid(context, batch->addr[i]);
 313                 else
 314                         vsid = get_kernel_vsid(batch->addr[i]);
 315
 316                 va = (vsid << 28) | (batch->addr[i] & 0x0fffffff);
 317                 batch->vaddr[j] = va;
 318                 if (large)
 319                         vpn = va >> LARGE_PAGE_SHIFT;
 320                 else
 321                         vpn = va >> PAGE_SHIFT;
 322                 hash = hpt_hash(vpn, large);
 323                 secondary = (pte_val(batch->pte[i]) & _PAGE_SECONDARY) >> 15;
 324                 if (secondary)
 325                         hash = ~hash;
 326                 slot = (hash & htab_data.htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 327                 slot += (pte_val(batch->pte[i]) & _PAGE_GROUP_IX) >> 12;
 328
 329                 hptep = htab_data.htab + slot;
 330
 331                 avpn = va >> 23;
 332                 if (large)
 333                         avpn &= ~0x1UL;
 334
 335                 pSeries_lock_hpte(hptep);
 336
 337                 dw0 = hptep->dw0.dw0;
 338
 339                 /* Even if we miss, we need to invalidate the TLB */
 340                 if ((dw0.avpn != avpn) || !dw0.v) {
 341                         pSeries_unlock_hpte(hptep);
 342                 } else {
 343                         /* Invalidate the hpte. NOTE: this also unlocks it */
 344                         hptep->dw0.dword0 = 0;
 345                 }
 346
 347                 j++;
 348         }
 349
 350         if ((cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_TLBIEL) && !large && local) {
 351                 asm volatile("ptesync":::"memory");
 352
 353                 for (i = 0; i < j; i++) {
 354                         asm volatile("\n\
 355                         clrldi  %0,%0,16\n\
 356                         tlbiel   %0"
 357                         : : "r" (batch->vaddr[i]) : "memory" );
 358                 }
 359
 360                 asm volatile("ptesync":::"memory");
 361         } else {
 362                 /* XXX double check that it is safe to take this late */
 363                 spin_lock_irqsave(&pSeries_tlbie_lock, flags);
 364
 365                 asm volatile("ptesync":::"memory");
 366
 367                 for (i = 0; i < j; i++) {
 368                         asm volatile("\n\
 369                         clrldi  %0,%0,16\n\
 370                         tlbie   %0"
 371                         : : "r" (batch->vaddr[i]) : "memory" );
 372                 }
 373
 374                 asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync":::"memory");
 375
 376                 spin_unlock_irqrestore(&pSeries_tlbie_lock, flags);
 377         }
 378 }
 379
 380 void hpte_init_pSeries(void)
 381 {
 382         struct device_node *root;
 383         const char *model;
 384
 385         ppc_md.hpte_invalidate  = pSeries_hpte_invalidate;
 386         ppc_md.hpte_updatepp    = pSeries_hpte_updatepp;
 387         ppc_md.hpte_updateboltedpp = pSeries_hpte_updateboltedpp;
 388         ppc_md.hpte_insert      = pSeries_hpte_insert;
 389         ppc_md.hpte_remove      = pSeries_hpte_remove;
 390
 391         /* Disable TLB batching on nighthawk */
 392         root = find_path_device("/");
 393         if (root) {
 394                 model = get_property(root, "model", NULL);
 395                 if (strcmp(model, "CHRP IBM,9076-N81"))
 396                         ppc_md.flush_hash_range = pSeries_flush_hash_range;
 397         }
 398 }