include/asm-s390/pgtable.h

   1 /*
   2  *  include/asm-s390/pgtable.h
   3  *
   4  *  S390 version
   5  *    Copyright (C) 1999,2000 IBM Deutschland Entwicklung GmbH, IBM Corporation
   6  *    Author(s): Hartmut Penner (hp@de.ibm.com)
   7  *               Ulrich Weigand (weigand@de.ibm.com)
   8  *               Martin Schwidefsky (schwidefsky@de.ibm.com)
   9  *
  10  *  Derived from "include/asm-i386/pgtable.h"
  11  */
  12
  13 #ifndef _ASM_S390_PGTABLE_H
  14 #define _ASM_S390_PGTABLE_H
  15
  16 #include <asm-generic/4level-fixup.h>
  17
  18 /*
  19  * The Linux memory management assumes a three-level page table setup. For
  20  * s390 31 bit we "fold" the mid level into the top-level page table, so
  21  * that we physically have the same two-level page table as the s390 mmu
  22  * expects in 31 bit mode. For s390 64 bit we use three of the five levels
  23  * the hardware provides (region first and region second tables are not
  24  * used).
  25  *
  26  * The "pgd_xxx()" functions are trivial for a folded two-level
  27  * setup: the pgd is never bad, and a pmd always exists (as it's folded
  28  * into the pgd entry)
  29  *
  30  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
  31  * the S390 page table tree.
  32  */
  33 #ifndef __ASSEMBLY__
  34 #include <linux/mm_types.h>
  35 #include <asm/bug.h>
  36 #include <asm/processor.h>
  37
  38 extern pgd_t swapper_pg_dir[] __attribute__ ((aligned (4096)));
  39 extern void paging_init(void);
  40 extern void vmem_map_init(void);
  41
  42 /*
  43  * The S390 doesn't have any external MMU info: the kernel page
  44  * tables contain all the necessary information.
  45  */
  46 #define update_mmu_cache(vma, address, pte)     do { } while (0)
  47
  48 /*
  49  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
  50  * for zero-mapped memory areas etc..
  51  */
  52 extern char empty_zero_page[PAGE_SIZE];
  53 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
  54 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
  55
  56 /*
  57  * PMD_SHIFT determines the size of the area a second-level page
  58  * table can map
  59  * PGDIR_SHIFT determines what a third-level page table entry can map
  60  */
  61 #ifndef __s390x__
  62 # define PMD_SHIFT      22
  63 # define PGDIR_SHIFT    22
  64 #else /* __s390x__ */
  65 # define PMD_SHIFT      21
  66 # define PGDIR_SHIFT    31
  67 #endif /* __s390x__ */
  68
  69 #define PMD_SIZE        (1UL << PMD_SHIFT)
  70 #define PMD_MASK        (~(PMD_SIZE-1))
  71 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
  72 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE-1))
  73
  74 /*
  75  * entries per page directory level: the S390 is two-level, so
  76  * we don't really have any PMD directory physically.
  77  * for S390 segment-table entries are combined to one PGD
  78  * that leads to 1024 pte per pgd
  79  */
  80 #ifndef __s390x__
  81 # define PTRS_PER_PTE    1024
  82 # define PTRS_PER_PMD    1
  83 # define PTRS_PER_PGD    512
  84 #else /* __s390x__ */
  85 # define PTRS_PER_PTE    512
  86 # define PTRS_PER_PMD    1024
  87 # define PTRS_PER_PGD    2048
  88 #endif /* __s390x__ */
  89
  90 #define FIRST_USER_ADDRESS  0
  91
  92 #define pte_ERROR(e) \
  93         printk("%s:%d: bad pte %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pte_val(e))
  94 #define pmd_ERROR(e) \
  95         printk("%s:%d: bad pmd %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pmd_val(e))
  96 #define pgd_ERROR(e) \
  97         printk("%s:%d: bad pgd %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pgd_val(e))
  98
  99 #ifndef __ASSEMBLY__
 100 /*
 101  * Just any arbitrary offset to the start of the vmalloc VM area: the
 102  * current 8MB value just means that there will be a 8MB "hole" after the
 103  * physical memory until the kernel virtual memory starts.  That means that
 104  * any out-of-bounds memory accesses will hopefully be caught.
 105  * The vmalloc() routines leaves a hole of 4kB between each vmalloced
 106  * area for the same reason. ;)
 107  * vmalloc area starts at 4GB to prevent syscall table entry exchanging
 108  * from modules.
 109  */
 110 extern unsigned long vmalloc_end;
 111
 112 #ifdef CONFIG_64BIT
 113 #define VMALLOC_ADDR    (max(0x100000000UL, (unsigned long) high_memory))
 114 #else
 115 #define VMALLOC_ADDR    ((unsigned long) high_memory)
 116 #endif
 117 #define VMALLOC_OFFSET  (8*1024*1024)
 118 #define VMALLOC_START   ((VMALLOC_ADDR + VMALLOC_OFFSET) & ~(VMALLOC_OFFSET-1))
 119 #define VMALLOC_END     vmalloc_end
 120
 121 /*
 122  * We need some free virtual space to be able to do vmalloc.
 123  * VMALLOC_MIN_SIZE defines the minimum size of the vmalloc
 124  * area. On a machine with 2GB memory we make sure that we
 125  * have at least 128MB free space for vmalloc. On a machine
 126  * with 4TB we make sure we have at least 128GB.
 127  */
 128 #ifndef __s390x__
 129 #define VMALLOC_MIN_SIZE        0x8000000UL
 130 #define VMALLOC_END_INIT        0x80000000UL
 131 #else /* __s390x__ */
 132 #define VMALLOC_MIN_SIZE        0x2000000000UL
 133 #define VMALLOC_END_INIT        0x40000000000UL
 134 #endif /* __s390x__ */
 135
 136 /*
 137  * A 31 bit pagetable entry of S390 has following format:
 138  *  |   PFRA          |    |  OS  |
 139  * 0                   0IP0
 140  * 00000000001111111111222222222233
 141  * 01234567890123456789012345678901
 142  *
 143  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
 144  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
 145  *
 146  * A 31 bit segmenttable entry of S390 has following format:
 147  *  |   P-table origin      |  |PTL
 148  * 0                         IC
 149  * 00000000001111111111222222222233
 150  * 01234567890123456789012345678901
 151  *
 152  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
 153  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
 154  * PTL Page-Table-Length:    Page-table length (PTL+1*16 entries -> up to 256)
 155  *
 156  * The 31 bit segmenttable origin of S390 has following format:
 157  *
 158  *  |S-table origin   |     | STL |
 159  * X                   **GPS
 160  * 00000000001111111111222222222233
 161  * 01234567890123456789012345678901
 162  *
 163  * X Space-Switch event:
 164  * G Segment-Invalid Bit:     *
 165  * P Private-Space Bit:       Segment is not private (PoP 3-30)
 166  * S Storage-Alteration:
 167  * STL Segment-Table-Length:  Segment-table length (STL+1*16 entries -> up to 2048)
 168  *
 169  * A 64 bit pagetable entry of S390 has following format:
 170  * |                     PFRA                         |0IP0|  OS  |
 171  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 172  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 173  *
 174  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
 175  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
 176  *
 177  * A 64 bit segmenttable entry of S390 has following format:
 178  * |        P-table origin                              |      TT
 179  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 180  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 181  *
 182  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
 183  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
 184  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
 185  * TT Type 00
 186  *
 187  * A 64 bit region table entry of S390 has following format:
 188  * |        S-table origin                             |   TF  TTTL
 189  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 190  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 191  *
 192  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
 193  * TT Type 01
 194  * TF
 195  * TL Table lenght
 196  *
 197  * The 64 bit regiontable origin of S390 has following format:
 198  * |      region table origon                          |       DTTL
 199  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 200  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 201  *
 202  * X Space-Switch event:
 203  * G Segment-Invalid Bit:
 204  * P Private-Space Bit:
 205  * S Storage-Alteration:
 206  * R Real space
 207  * TL Table-Length:
 208  *
 209  * A storage key has the following format:
 210  * | ACC |F|R|C|0|
 211  *  0   3 4 5 6 7
 212  * ACC: access key
 213  * F  : fetch protection bit
 214  * R  : referenced bit
 215  * C  : changed bit
 216  */
 217
 218 /* Hardware bits in the page table entry */
 219 #define _PAGE_RO        0x200           /* HW read-only bit  */
 220 #define _PAGE_INVALID   0x400           /* HW invalid bit    */
 221
 222 /* Software bits in the page table entry */
 223 #define _PAGE_SWT       0x001           /* SW pte type bit t */
 224 #define _PAGE_SWX       0x002           /* SW pte type bit x */
 225
 226 /* Six different types of pages. */
 227 #define _PAGE_TYPE_EMPTY        0x400
 228 #define _PAGE_TYPE_NONE         0x401
 229 #define _PAGE_TYPE_SWAP         0x403
 230 #define _PAGE_TYPE_FILE         0x601   /* bit 0x002 is used for offset !! */
 231 #define _PAGE_TYPE_RO           0x200
 232 #define _PAGE_TYPE_RW           0x000
 233 #define _PAGE_TYPE_EX_RO        0x202
 234 #define _PAGE_TYPE_EX_RW        0x002
 235
 236 /*
 237  * PTE type bits are rather complicated. handle_pte_fault uses pte_present,
 238  * pte_none and pte_file to find out the pte type WITHOUT holding the page
 239  * table lock. ptep_clear_flush on the other hand uses ptep_clear_flush to
 240  * invalidate a given pte. ipte sets the hw invalid bit and clears all tlbs
 241  * for the page. The page table entry is set to _PAGE_TYPE_EMPTY afterwards.
 242  * This change is done while holding the lock, but the intermediate step
 243  * of a previously valid pte with the hw invalid bit set can be observed by
 244  * handle_pte_fault. That makes it necessary that all valid pte types with
 245  * the hw invalid bit set must be distinguishable from the four pte types
 246  * empty, none, swap and file.
 247  *
 248  *                      irxt  ipte  irxt
 249  * _PAGE_TYPE_EMPTY     1000   ->   1000
 250  * _PAGE_TYPE_NONE      1001   ->   1001
 251  * _PAGE_TYPE_SWAP      1011   ->   1011
 252  * _PAGE_TYPE_FILE      11?1   ->   11?1
 253  * _PAGE_TYPE_RO        0100   ->   1100
 254  * _PAGE_TYPE_RW        0000   ->   1000
 255  * _PAGE_TYPE_EX_RO     0110   ->   1110
 256  * _PAGE_TYPE_EX_RW     0010   ->   1010
 257  *
 258  * pte_none is true for bits combinations 1000, 1010, 1100, 1110
 259  * pte_present is true for bits combinations 0000, 0010, 0100, 0110, 1001
 260  * pte_file is true for bits combinations 1101, 1111
 261  * swap pte is 1011 and 0001, 0011, 0101, 0111 are invalid.
 262  */
 263
 264 #ifndef __s390x__
 265
 266 /* Bits in the segment table address-space-control-element */
 267 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x80000000UL    /* space switch event       */
 268 #define _ASCE_ORIGIN_MASK       0x7ffff000UL    /* segment table origin     */
 269 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
 270 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
 271 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x7f    /* 128 x 64 entries = 8k            */
 272
 273 /* Bits in the segment table entry */
 274 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   0x7fffffc0UL    /* page table origin        */
 275 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
 276 #define _SEGMENT_ENTRY_COMMON   0x10    /* common segment bit               */
 277 #define _SEGMENT_ENTRY_PTL      0x0f    /* page table length                */
 278
 279 #define _SEGMENT_ENTRY          (_SEGMENT_ENTRY_PTL)
 280 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
 281
 282 #else /* __s390x__ */
 283
 284 /* Bits in the segment/region table address-space-control-element */
 285 #define _ASCE_ORIGIN            ~0xfffUL/* segment table origin             */
 286 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
 287 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
 288 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x40    /* space switch event               */
 289 #define _ASCE_REAL_SPACE        0x20    /* real space control               */
 290 #define _ASCE_TYPE_MASK         0x0c    /* asce table type mask             */
 291 #define _ASCE_TYPE_REGION1      0x0c    /* region first table type          */
 292 #define _ASCE_TYPE_REGION2      0x08    /* region second table type         */
 293 #define _ASCE_TYPE_REGION3      0x04    /* region third table type          */
 294 #define _ASCE_TYPE_SEGMENT      0x00    /* segment table type               */
 295 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x03    /* region table length              */
 296
 297 /* Bits in the region table entry */
 298 #define _REGION_ENTRY_ORIGIN    ~0xfffUL/* region/segment table origin      */
 299 #define _REGION_ENTRY_INV       0x20    /* invalid region table entry       */
 300 #define _REGION_ENTRY_TYPE_MASK 0x0c    /* region/segment table type mask   */
 301 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R1   0x0c    /* region first table type          */
 302 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R2   0x08    /* region second table type         */
 303 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R3   0x04    /* region third table type          */
 304 #define _REGION_ENTRY_LENGTH    0x03    /* region third length              */
 305
 306 #define _REGION1_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
 307 #define _REGION1_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INV)
 308 #define _REGION2_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
 309 #define _REGION2_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INV)
 310 #define _REGION3_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
 311 #define _REGION3_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INV)
 312
 313 /* Bits in the segment table entry */
 314 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   ~0x7ffUL/* segment table origin             */
 315 #define _SEGMENT_ENTRY_RO       0x200   /* page protection bit              */
 316 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
 317
 318 #define _SEGMENT_ENTRY          (0)
 319 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
 320
 321 #endif /* __s390x__ */
 322
 323 /*
 324  * A user page table pointer has the space-switch-event bit, the
 325  * private-space-control bit and the storage-alteration-event-control
 326  * bit set. A kernel page table pointer doesn't need them.
 327  */
 328 #define _ASCE_USER_BITS         (_ASCE_SPACE_SWITCH | _ASCE_PRIVATE_SPACE | \
 329                                  _ASCE_ALT_EVENT)
 330
 331 /* Bits int the storage key */
 332 #define _PAGE_CHANGED    0x02          /* HW changed bit                   */
 333 #define _PAGE_REFERENCED 0x04          /* HW referenced bit                */
 334
 335 /*
 336  * Page protection definitions.
 337  */
 338 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_TYPE_NONE)
 339 #define PAGE_RO         __pgprot(_PAGE_TYPE_RO)
 340 #define PAGE_RW         __pgprot(_PAGE_TYPE_RW)
 341 #define PAGE_EX_RO      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RO)
 342 #define PAGE_EX_RW      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RW)
 343
 344 #define PAGE_KERNEL     PAGE_RW
 345 #define PAGE_COPY       PAGE_RO
 346
 347 /*
 348  * Dependent on the EXEC_PROTECT option s390 can do execute protection.
 349  * Write permission always implies read permission. In theory with a
 350  * primary/secondary page table execute only can be implemented but
 351  * it would cost an additional bit in the pte to distinguish all the
 352  * different pte types. To avoid that execute permission currently
 353  * implies read permission as well.
 354  */
 355          /*xwr*/
 356 #define __P000  PAGE_NONE
 357 #define __P001  PAGE_RO
 358 #define __P010  PAGE_RO
 359 #define __P011  PAGE_RO
 360 #define __P100  PAGE_EX_RO
 361 #define __P101  PAGE_EX_RO
 362 #define __P110  PAGE_EX_RO
 363 #define __P111  PAGE_EX_RO
 364
 365 #define __S000  PAGE_NONE
 366 #define __S001  PAGE_RO
 367 #define __S010  PAGE_RW
 368 #define __S011  PAGE_RW
 369 #define __S100  PAGE_EX_RO
 370 #define __S101  PAGE_EX_RO
 371 #define __S110  PAGE_EX_RW
 372 #define __S111  PAGE_EX_RW
 373
 374 #ifndef __s390x__
 375 # define PxD_SHADOW_SHIFT       1
 376 #else /* __s390x__ */
 377 # define PxD_SHADOW_SHIFT       2
 378 #endif /* __s390x__ */
 379
 380 static inline struct page *get_shadow_page(struct page *page)
 381 {
 382         if (s390_noexec && page->index)
 383                 return virt_to_page((void *)(addr_t) page->index);
 384         return NULL;
 385 }
 386
 387 static inline void *get_shadow_pte(void *table)
 388 {
 389         unsigned long addr, offset;
 390         struct page *page;
 391
 392         addr = (unsigned long) table;
 393         offset = addr & (PAGE_SIZE - 1);
 394         page = virt_to_page((void *)(addr ^ offset));
 395         return (void *)(addr_t)(page->index ? (page->index | offset) : 0UL);
 396 }
 397
 398 static inline void *get_shadow_table(void *table)
 399 {
 400         unsigned long addr, offset;
 401         struct page *page;
 402
 403         addr = (unsigned long) table;
 404         offset = addr & ((PAGE_SIZE << PxD_SHADOW_SHIFT) - 1);
 405         page = virt_to_page((void *)(addr ^ offset));
 406         return (void *)(addr_t)(page->index ? (page->index | offset) : 0UL);
 407 }
 408
 409 /*
 410  * Certain architectures need to do special things when PTEs
 411  * within a page table are directly modified.  Thus, the following
 412  * hook is made available.
 413  */
 414 static inline void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 415                               pte_t *pteptr, pte_t pteval)
 416 {
 417         pte_t *shadow_pte = get_shadow_pte(pteptr);
 418
 419         *pteptr = pteval;
 420         if (shadow_pte) {
 421                 if (!(pte_val(pteval) & _PAGE_INVALID) &&
 422                     (pte_val(pteval) & _PAGE_SWX))
 423                         pte_val(*shadow_pte) = pte_val(pteval) | _PAGE_RO;
 424                 else
 425                         pte_val(*shadow_pte) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 426         }
 427 }
 428
 429 /*
 430  * pgd/pmd/pte query functions
 431  */
 432 #ifndef __s390x__
 433
 434 static inline int pgd_present(pgd_t pgd) { return 1; }
 435 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)    { return 0; }
 436 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)     { return 0; }
 437
 438 #else /* __s390x__ */
 439
 440 static inline int pgd_present(pgd_t pgd)
 441 {
 442         return pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
 443 }
 444
 445 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)
 446 {
 447         return pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_INV;
 448 }
 449
 450 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)
 451 {
 452         unsigned long mask = ~_REGION_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV;
 453         return (pgd_val(pgd) & mask) != _REGION3_ENTRY;
 454 }
 455
 456 #endif /* __s390x__ */
 457
 458 static inline int pmd_present(pmd_t pmd)
 459 {
 460         return pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
 461 }
 462
 463 static inline int pmd_none(pmd_t pmd)
 464 {
 465         return pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INV;
 466 }
 467
 468 static inline int pmd_bad(pmd_t pmd)
 469 {
 470         unsigned long mask = ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_SEGMENT_ENTRY_INV;
 471         return (pmd_val(pmd) & mask) != _SEGMENT_ENTRY;
 472 }
 473
 474 static inline int pte_none(pte_t pte)
 475 {
 476         return (pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) && !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT);
 477 }
 478
 479 static inline int pte_present(pte_t pte)
 480 {
 481         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT | _PAGE_SWX;
 482         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_NONE ||
 483                 (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) &&
 484                  !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT));
 485 }
 486
 487 static inline int pte_file(pte_t pte)
 488 {
 489         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT;
 490         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_FILE;
 491 }
 492
 493 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
 494 #define pte_same(a,b)  (pte_val(a) == pte_val(b))
 495
 496 /*
 497  * query functions pte_write/pte_dirty/pte_young only work if
 498  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
 499  */
 500 static inline int pte_write(pte_t pte)
 501 {
 502         return (pte_val(pte) & _PAGE_RO) == 0;
 503 }
 504
 505 static inline int pte_dirty(pte_t pte)
 506 {
 507         /* A pte is neither clean nor dirty on s/390. The dirty bit
 508          * is in the storage key. See page_test_and_clear_dirty for
 509          * details.
 510          */
 511         return 0;
 512 }
 513
 514 static inline int pte_young(pte_t pte)
 515 {
 516         /* A pte is neither young nor old on s/390. The young bit
 517          * is in the storage key. See page_test_and_clear_young for
 518          * details.
 519          */
 520         return 0;
 521 }
 522
 523 /*
 524  * pgd/pmd/pte modification functions
 525  */
 526
 527 #ifndef __s390x__
 528
 529 static inline void pgd_clear(pgd_t * pgdp)      { }
 530
 531 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
 532 {
 533         pmd_val(pmdp[0]) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 534         pmd_val(pmdp[1]) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 535         pmd_val(pmdp[2]) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 536         pmd_val(pmdp[3]) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 537 }
 538
 539 #else /* __s390x__ */
 540
 541 static inline void pgd_clear_kernel(pgd_t * pgdp)
 542 {
 543         pgd_val(*pgdp) = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
 544 }
 545
 546 static inline void pgd_clear(pgd_t * pgdp)
 547 {
 548         pgd_t *shadow_pgd = get_shadow_table(pgdp);
 549
 550         pgd_clear_kernel(pgdp);
 551         if (shadow_pgd)
 552                 pgd_clear_kernel(shadow_pgd);
 553 }
 554
 555 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
 556 {
 557         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 558         pmd_val1(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 559 }
 560
 561 #endif /* __s390x__ */
 562
 563 static inline void pmd_clear(pmd_t * pmdp)
 564 {
 565         pmd_t *shadow_pmd = get_shadow_table(pmdp);
 566
 567         pmd_clear_kernel(pmdp);
 568         if (shadow_pmd)
 569                 pmd_clear_kernel(shadow_pmd);
 570 }
 571
 572 static inline void pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
 573 {
 574         pte_t *shadow_pte = get_shadow_pte(ptep);
 575
 576         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 577         if (shadow_pte)
 578                 pte_val(*shadow_pte) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 579 }
 580
 581 /*
 582  * The following pte modification functions only work if
 583  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
 584  */
 585 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
 586 {
 587         pte_val(pte) &= PAGE_MASK;
 588         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
 589         return pte;
 590 }
 591
 592 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)
 593 {
 594         /* Do not clobber _PAGE_TYPE_NONE pages!  */
 595         if (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID))
 596                 pte_val(pte) |= _PAGE_RO;
 597         return pte;
 598 }
 599
 600 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)
 601 {
 602         pte_val(pte) &= ~_PAGE_RO;
 603         return pte;
 604 }
 605
 606 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)
 607 {
 608         /* The only user of pte_mkclean is the fork() code.
 609            We must *not* clear the *physical* page dirty bit
 610            just because fork() wants to clear the dirty bit in
 611            *one* of the page's mappings.  So we just do nothing. */
 612         return pte;
 613 }
 614
 615 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)
 616 {
 617         /* We do not explicitly set the dirty bit because the
 618          * sske instruction is slow. It is faster to let the
 619          * next instruction set the dirty bit.
 620          */
 621         return pte;
 622 }
 623
 624 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)
 625 {
 626         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
 627          * There is no point in clearing the real referenced bit.
 628          */
 629         return pte;
 630 }
 631
 632 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)
 633 {
 634         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
 635          * There is no point in setting the real referenced bit.
 636          */
 637         return pte;
 638 }
 639
 640 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
 641 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
 642                                             unsigned long addr, pte_t *ptep)
 643 {
 644         return 0;
 645 }
 646
 647 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
 648 static inline int ptep_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
 649                                          unsigned long address, pte_t *ptep)
 650 {
 651         /* No need to flush TLB; bits are in storage key */
 652         return 0;
 653 }
 654
 655 static inline void __ptep_ipte(unsigned long address, pte_t *ptep)
 656 {
 657         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
 658 #ifndef __s390x__
 659                 /* S390 has 1mb segments, we are emulating 4MB segments */
 660                 pte_t *pto = (pte_t *) (((unsigned long) ptep) & 0x7ffffc00);
 661 #else
 662                 /* ipte in zarch mode can do the math */
 663                 pte_t *pto = ptep;
 664 #endif
 665                 asm volatile(
 666                         "       ipte    %2,%3"
 667                         : "=m" (*ptep) : "m" (*ptep),
 668                           "a" (pto), "a" (address));
 669         }
 670         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 671 }
 672
 673 static inline void ptep_invalidate(unsigned long address, pte_t *ptep)
 674 {
 675         __ptep_ipte(address, ptep);
 676         ptep = get_shadow_pte(ptep);
 677         if (ptep)
 678                 __ptep_ipte(address, ptep);
 679 }
 680
 681 /*
 682  * This is hard to understand. ptep_get_and_clear and ptep_clear_flush
 683  * both clear the TLB for the unmapped pte. The reason is that
 684  * ptep_get_and_clear is used in common code (e.g. change_pte_range)
 685  * to modify an active pte. The sequence is
 686  *   1) ptep_get_and_clear
 687  *   2) set_pte_at
 688  *   3) flush_tlb_range
 689  * On s390 the tlb needs to get flushed with the modification of the pte
 690  * if the pte is active. The only way how this can be implemented is to
 691  * have ptep_get_and_clear do the tlb flush. In exchange flush_tlb_range
 692  * is a nop.
 693  */
 694 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
 695 #define ptep_get_and_clear(__mm, __address, __ptep)                     \
 696 ({                                                                      \
 697         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
 698         if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||                       \
 699             (__mm) != current->active_mm)                               \
 700                 ptep_invalidate(__address, __ptep);                     \
 701         else                                                            \
 702                 pte_clear((__mm), (__address), (__ptep));               \
 703         __pte;                                                          \
 704 })
 705
 706 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_FLUSH
 707 static inline pte_t ptep_clear_flush(struct vm_area_struct *vma,
 708                                      unsigned long address, pte_t *ptep)
 709 {
 710         pte_t pte = *ptep;
 711         ptep_invalidate(address, ptep);
 712         return pte;
 713 }
 714
 715 /*
 716  * The batched pte unmap code uses ptep_get_and_clear_full to clear the
 717  * ptes. Here an optimization is possible. tlb_gather_mmu flushes all
 718  * tlbs of an mm if it can guarantee that the ptes of the mm_struct
 719  * cannot be accessed while the batched unmap is running. In this case
 720  * full==1 and a simple pte_clear is enough. See tlb.h.
 721  */
 722 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR_FULL
 723 static inline pte_t ptep_get_and_clear_full(struct mm_struct *mm,
 724                                             unsigned long addr,
 725                                             pte_t *ptep, int full)
 726 {
 727         pte_t pte = *ptep;
 728
 729         if (full)
 730                 pte_clear(mm, addr, ptep);
 731         else
 732                 ptep_invalidate(addr, ptep);
 733         return pte;
 734 }
 735
 736 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
 737 #define ptep_set_wrprotect(__mm, __addr, __ptep)                        \
 738 ({                                                                      \
 739         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
 740         if (pte_write(__pte)) {                                         \
 741                 if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||               \
 742                     (__mm) != current->active_mm)                       \
 743                         ptep_invalidate(__addr, __ptep);                \
 744                 set_pte_at(__mm, __addr, __ptep, pte_wrprotect(__pte)); \
 745         }                                                               \
 746 })
 747
 748 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
 749 #define ptep_set_access_flags(__vma, __addr, __ptep, __entry, __dirty)  \
 750 ({                                                                      \
 751         int __changed = !pte_same(*(__ptep), __entry);                  \
 752         if (__changed) {                                                \
 753                 ptep_invalidate(__addr, __ptep);                        \
 754                 set_pte_at((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep, __entry);    \
 755         }                                                               \
 756         __changed;                                                      \
 757 })
 758
 759 /*
 760  * Test and clear dirty bit in storage key.
 761  * We can't clear the changed bit atomically. This is a potential
 762  * race against modification of the referenced bit. This function
 763  * should therefore only be called if it is not mapped in any
 764  * address space.
 765  */
 766 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_DIRTY
 767 static inline int page_test_dirty(struct page *page)
 768 {
 769         return (page_get_storage_key(page_to_phys(page)) & _PAGE_CHANGED) != 0;
 770 }
 771
 772 #define __HAVE_ARCH_PAGE_CLEAR_DIRTY
 773 static inline void page_clear_dirty(struct page *page)
 774 {
 775         page_set_storage_key(page_to_phys(page), PAGE_DEFAULT_KEY);
 776 }
 777
 778 /*
 779  * Test and clear referenced bit in storage key.
 780  */
 781 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
 782 static inline int page_test_and_clear_young(struct page *page)
 783 {
 784         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
 785         int ccode;
 786
 787         asm volatile(
 788                 "       rrbe    0,%1\n"
 789                 "       ipm     %0\n"
 790                 "       srl     %0,28\n"
 791                 : "=d" (ccode) : "a" (physpage) : "cc" );
 792         return ccode & 2;
 793 }
 794
 795 /*
 796  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
 797  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
 798  */
 799 static inline pte_t mk_pte_phys(unsigned long physpage, pgprot_t pgprot)
 800 {
 801         pte_t __pte;
 802         pte_val(__pte) = physpage + pgprot_val(pgprot);
 803         return __pte;
 804 }
 805
 806 static inline pte_t mk_pte(struct page *page, pgprot_t pgprot)
 807 {
 808         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
 809
 810         return mk_pte_phys(physpage, pgprot);
 811 }
 812
 813 static inline pte_t pfn_pte(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
 814 {
 815         unsigned long physpage = __pa((pfn) << PAGE_SHIFT);
 816
 817         return mk_pte_phys(physpage, pgprot);
 818 }
 819
 820 #ifdef __s390x__
 821
 822 static inline pmd_t pfn_pmd(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
 823 {
 824         unsigned long physpage = __pa((pfn) << PAGE_SHIFT);
 825
 826         return __pmd(physpage + pgprot_val(pgprot));
 827 }
 828
 829 #endif /* __s390x__ */
 830
 831 #define pte_pfn(x) (pte_val(x) >> PAGE_SHIFT)
 832 #define pte_page(x) pfn_to_page(pte_pfn(x))
 833
 834 #define pmd_page_vaddr(pmd) (pmd_val(pmd) & PAGE_MASK)
 835
 836 #define pmd_page(pmd) pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT)
 837
 838 #define pgd_page_vaddr(pgd) (pgd_val(pgd) & PAGE_MASK)
 839
 840 #define pgd_page(pgd) pfn_to_page(pgd_val(pgd) >> PAGE_SHIFT)
 841
 842 /* to find an entry in a page-table-directory */
 843 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
 844 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd+pgd_index(address))
 845
 846 /* to find an entry in a kernel page-table-directory */
 847 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
 848
 849 #ifndef __s390x__
 850
 851 /* Find an entry in the second-level page table.. */
 852 static inline pmd_t * pmd_offset(pgd_t * dir, unsigned long address)
 853 {
 854         return (pmd_t *) dir;
 855 }
 856
 857 #else /* __s390x__ */
 858
 859 /* Find an entry in the second-level page table.. */
 860 #define pmd_index(address) (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
 861 #define pmd_offset(dir,addr) \
 862         ((pmd_t *) pgd_page_vaddr(*(dir)) + pmd_index(addr))
 863
 864 #endif /* __s390x__ */
 865
 866 /* Find an entry in the third-level page table.. */
 867 #define pte_index(address) (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE-1))
 868 #define pte_offset_kernel(pmd, address) \
 869         ((pte_t *) pmd_page_vaddr(*(pmd)) + pte_index(address))
 870 #define pte_offset_map(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
 871 #define pte_offset_map_nested(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
 872 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
 873 #define pte_unmap_nested(pte) do { } while (0)
 874
 875 /*
 876  * 31 bit swap entry format:
 877  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
 878  * Bits 0, 20 and bit 23 have to be zero, otherwise an specification
 879  * exception will occur instead of a page translation exception. The
 880  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
 881  * information in the lowcore.
 882  * Bit 21 and bit 22 are the page invalid bit and the page protection
 883  * bit. We set both to indicate a swapped page.
 884  * Bit 30 and 31 are used to distinguish the different page types. For
 885  * a swapped page these bits need to be zero.
 886  * This leaves the bits 1-19 and bits 24-29 to store type and offset.
 887  * We use the 5 bits from 25-29 for the type and the 20 bits from 1-19
 888  * plus 24 for the offset.
 889  * 0|     offset        |0110|o|type |00|
 890  * 0 0000000001111111111 2222 2 22222 33
 891  * 0 1234567890123456789 0123 4 56789 01
 892  *
 893  * 64 bit swap entry format:
 894  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
 895  * Bits 52 and bit 55 have to be zero, otherwise an specification
 896  * exception will occur instead of a page translation exception. The
 897  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
 898  * information in the lowcore.
 899  * Bit 53 and bit 54 are the page invalid bit and the page protection
 900  * bit. We set both to indicate a swapped page.
 901  * Bit 62 and 63 are used to distinguish the different page types. For
 902  * a swapped page these bits need to be zero.
 903  * This leaves the bits 0-51 and bits 56-61 to store type and offset.
 904  * We use the 5 bits from 57-61 for the type and the 53 bits from 0-51
 905  * plus 56 for the offset.
 906  * |                      offset                        |0110|o|type |00|
 907  *  0000000000111111111122222222223333333333444444444455 5555 5 55566 66
 908  *  0123456789012345678901234567890123456789012345678901 2345 6 78901 23
 909  */
 910 #ifndef __s390x__
 911 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 12)
 912 #else
 913 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 11)
 914 #endif
 915 static inline pte_t mk_swap_pte(unsigned long type, unsigned long offset)
 916 {
 917         pte_t pte;
 918         offset &= __SWP_OFFSET_MASK;
 919         pte_val(pte) = _PAGE_TYPE_SWAP | ((type & 0x1f) << 2) |
 920                 ((offset & 1UL) << 7) | ((offset & ~1UL) << 11);
 921         return pte;
 922 }
 923
 924 #define __swp_type(entry)       (((entry).val >> 2) & 0x1f)
 925 #define __swp_offset(entry)     (((entry).val >> 11) | (((entry).val >> 7) & 1))
 926 #define __swp_entry(type,offset) ((swp_entry_t) { pte_val(mk_swap_pte((type),(offset))) })
 927
 928 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
 929 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val })
 930
 931 #ifndef __s390x__
 932 # define PTE_FILE_MAX_BITS      26
 933 #else /* __s390x__ */
 934 # define PTE_FILE_MAX_BITS      59
 935 #endif /* __s390x__ */
 936
 937 #define pte_to_pgoff(__pte) \
 938         ((((__pte).pte >> 12) << 7) + (((__pte).pte >> 1) & 0x7f))
 939
 940 #define pgoff_to_pte(__off) \
 941         ((pte_t) { ((((__off) & 0x7f) << 1) + (((__off) >> 7) << 12)) \
 942                    | _PAGE_TYPE_FILE })
 943
 944 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
 945
 946 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
 947
 948 extern int add_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
 949 extern int remove_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
 950
 951 /*
 952  * No page table caches to initialise
 953  */
 954 #define pgtable_cache_init()    do { } while (0)
 955
 956 #define __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
 957 extern void memmap_init(unsigned long, int, unsigned long, unsigned long);
 958
 959 #include <asm-generic/pgtable.h>
 960
 961 #endif /* _S390_PAGE_H */
 962