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 | (secondary << 3);
 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         int ret = 0;
 202
 203         if (large)
 204                 avpn &= ~0x1UL;
 205
 206         pSeries_lock_hpte(hptep);
 207
 208         dw0 = hptep->dw0.dw0;
 209
 210         /* Even if we miss, we need to invalidate the TLB */
 211         if ((dw0.avpn != avpn) || !dw0.v) {
 212                 pSeries_unlock_hpte(hptep);
 213                 ret = -1;
 214         } else {
 215                 set_pp_bit(newpp, hptep);
 216                 pSeries_unlock_hpte(hptep);
 217         }
 218
 219         /* Ensure it is out of the tlb too */
 220         if ((cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_TLBIEL) && !large && local) {
 221                 tlbiel(va);
 222         } else {
 223                 if (!(cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_LOCKLESS_TLBIE))
 224                         spin_lock(&pSeries_tlbie_lock);
 225                 tlbie(va, large);
 226                 if (!(cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_LOCKLESS_TLBIE))
 227                         spin_unlock(&pSeries_tlbie_lock);
 228         }
 229
 230         return ret;
 231 }
 232
 233 /*
 234  * Update the page protection bits. Intended to be used to create
 235  * guard pages for kernel data structures on pages which are bolted
 236  * in the HPT. Assumes pages being operated on will not be stolen.
 237  * Does not work on large pages.
 238  *
 239  * No need to lock here because we should be the only user.
 240  */
 241 static void pSeries_hpte_updateboltedpp(unsigned long newpp, unsigned long ea)
 242 {
 243         unsigned long vsid, va, vpn, flags;
 244         long slot;
 245         HPTE *hptep;
 246
 247         vsid = get_kernel_vsid(ea);
 248         va = (vsid << 28) | (ea & 0x0fffffff);
 249         vpn = va >> PAGE_SHIFT;
 250
 251         slot = pSeries_hpte_find(vpn);
 252         if (slot == -1)
 253                 panic("could not find page to bolt\n");
 254         hptep = htab_data.htab + slot;
 255
 256         set_pp_bit(newpp, hptep);
 257
 258         /* Ensure it is out of the tlb too */
 259         if (!(cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_LOCKLESS_TLBIE))
 260                 spin_lock_irqsave(&pSeries_tlbie_lock, flags);
 261         tlbie(va, 0);
 262         if (!(cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_LOCKLESS_TLBIE))
 263                 spin_unlock_irqrestore(&pSeries_tlbie_lock, flags);
 264 }
 265
 266 static void pSeries_hpte_invalidate(unsigned long slot, unsigned long va,
 267                                     int large, int local)
 268 {
 269         HPTE *hptep = htab_data.htab + slot;
 270         Hpte_dword0 dw0;
 271         unsigned long avpn = va >> 23;
 272         unsigned long flags;
 273
 274         if (large)
 275                 avpn &= ~0x1UL;
 276
 277         local_irq_save(flags);
 278         pSeries_lock_hpte(hptep);
 279
 280         dw0 = hptep->dw0.dw0;
 281
 282         /* Even if we miss, we need to invalidate the TLB */
 283         if ((dw0.avpn != avpn) || !dw0.v) {
 284                 pSeries_unlock_hpte(hptep);
 285         } else {
 286                 /* Invalidate the hpte. NOTE: this also unlocks it */
 287                 hptep->dw0.dword0 = 0;
 288         }
 289
 290         /* Invalidate the tlb */
 291         if ((cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_TLBIEL) && !large && local) {
 292                 tlbiel(va);
 293         } else {
 294                 if (!(cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_LOCKLESS_TLBIE))
 295                         spin_lock(&pSeries_tlbie_lock);
 296                 tlbie(va, large);
 297                 if (!(cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_LOCKLESS_TLBIE))
 298                         spin_unlock(&pSeries_tlbie_lock);
 299         }
 300         local_irq_restore(flags);
 301 }
 302
 303 static void pSeries_flush_hash_range(unsigned long context,
 304                                      unsigned long number, int local)
 305 {
 306         unsigned long vsid, vpn, va, hash, secondary, slot, flags, avpn;
 307         int i, j;
 308         HPTE *hptep;
 309         Hpte_dword0 dw0;
 310         struct ppc64_tlb_batch *batch = &__get_cpu_var(ppc64_tlb_batch);
 311
 312         /* XXX fix for large ptes */
 313         unsigned long large = 0;
 314
 315         local_irq_save(flags);
 316
 317         j = 0;
 318         for (i = 0; i < number; i++) {
 319                 if ((batch->addr[i] >= USER_START) &&
 320                     (batch->addr[i] <= USER_END))
 321                         vsid = get_vsid(context, batch->addr[i]);
 322                 else
 323                         vsid = get_kernel_vsid(batch->addr[i]);
 324
 325                 va = (vsid << 28) | (batch->addr[i] & 0x0fffffff);
 326                 batch->vaddr[j] = va;
 327                 if (large)
 328                         vpn = va >> LARGE_PAGE_SHIFT;
 329                 else
 330                         vpn = va >> PAGE_SHIFT;
 331                 hash = hpt_hash(vpn, large);
 332                 secondary = (pte_val(batch->pte[i]) & _PAGE_SECONDARY) >> 15;
 333                 if (secondary)
 334                         hash = ~hash;
 335                 slot = (hash & htab_data.htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP;
 336                 slot += (pte_val(batch->pte[i]) & _PAGE_GROUP_IX) >> 12;
 337
 338                 hptep = htab_data.htab + slot;
 339
 340                 avpn = va >> 23;
 341                 if (large)
 342                         avpn &= ~0x1UL;
 343
 344                 pSeries_lock_hpte(hptep);
 345
 346                 dw0 = hptep->dw0.dw0;
 347
 348                 /* Even if we miss, we need to invalidate the TLB */
 349                 if ((dw0.avpn != avpn) || !dw0.v) {
 350                         pSeries_unlock_hpte(hptep);
 351                 } else {
 352                         /* Invalidate the hpte. NOTE: this also unlocks it */
 353                         hptep->dw0.dword0 = 0;
 354                 }
 355
 356                 j++;
 357         }
 358
 359         if ((cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_TLBIEL) && !large && local) {
 360                 asm volatile("ptesync":::"memory");
 361
 362                 for (i = 0; i < j; i++)
 363                         __tlbiel(batch->vaddr[i]);
 364
 365                 asm volatile("ptesync":::"memory");
 366         } else {
 367                 /* XXX double check that it is safe to take this late */
 368                 if (!(cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_LOCKLESS_TLBIE))
 369                         spin_lock(&pSeries_tlbie_lock);
 370
 371                 asm volatile("ptesync":::"memory");
 372
 373                 for (i = 0; i < j; i++)
 374                         __tlbie(batch->vaddr[i], 0);
 375
 376                 asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync":::"memory");
 377
 378                 if (!(cur_cpu_spec->cpu_features & CPU_FTR_LOCKLESS_TLBIE))
 379                         spin_unlock(&pSeries_tlbie_lock);
 380         }
 381
 382         local_irq_restore(flags);
 383 }
 384
 385 void hpte_init_pSeries(void)
 386 {
 387         struct device_node *root;
 388         const char *model;
 389
 390         ppc_md.hpte_invalidate  = pSeries_hpte_invalidate;
 391         ppc_md.hpte_updatepp    = pSeries_hpte_updatepp;
 392         ppc_md.hpte_updateboltedpp = pSeries_hpte_updateboltedpp;
 393         ppc_md.hpte_insert      = pSeries_hpte_insert;
 394         ppc_md.hpte_remove      = pSeries_hpte_remove;
 395
 396         /* Disable TLB batching on nighthawk */
 397         root = of_find_node_by_path("/");
 398         if (root) {
 399                 model = get_property(root, "model", NULL);
 400                 if (!strcmp(model, "CHRP IBM,9076-N81")) {
 401                         of_node_put(root);
 402                         return;
 403                 }
 404                 of_node_put(root);
 405         }
 406
 407         ppc_md.flush_hash_range = pSeries_flush_hash_range;
 408 }