arch/sparc64/mm/tsb.c

   1 /* arch/sparc64/mm/tsb.c
   2  *
   3  * Copyright (C) 2006 David S. Miller <davem@davemloft.net>
   4  */
   5
   6 #include <linux/kernel.h>
   7 #include <asm/system.h>
   8 #include <asm/page.h>
   9 #include <asm/tlbflush.h>
  10 #include <asm/tlb.h>
  11 #include <asm/mmu_context.h>
  12 #include <asm/pgtable.h>
  13 #include <asm/tsb.h>
  14
  15 extern struct tsb swapper_tsb[KERNEL_TSB_NENTRIES];
  16
  17 static inline unsigned long tsb_hash(unsigned long vaddr, unsigned long nentries)
  18 {
  19         vaddr >>= PAGE_SHIFT;
  20         return vaddr & (nentries - 1);
  21 }
  22
  23 static inline int tag_compare(struct tsb *entry, unsigned long vaddr, unsigned long context)
  24 {
  25         if (context == ~0UL)
  26                 return 1;
  27
  28         return (entry->tag == ((vaddr >> 22) | (context << 48)));
  29 }
  30
  31 /* TSB flushes need only occur on the processor initiating the address
  32  * space modification, not on each cpu the address space has run on.
  33  * Only the TLB flush needs that treatment.
  34  */
  35
  36 void flush_tsb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
  37 {
  38         unsigned long v;
  39
  40         for (v = start; v < end; v += PAGE_SIZE) {
  41                 unsigned long hash = tsb_hash(v, KERNEL_TSB_NENTRIES);
  42                 struct tsb *ent = &swapper_tsb[hash];
  43
  44                 if (tag_compare(ent, v, 0)) {
  45                         ent->tag = 0UL;
  46                         membar_storeload_storestore();
  47                 }
  48         }
  49 }
  50
  51 void flush_tsb_user(struct mmu_gather *mp)
  52 {
  53         struct mm_struct *mm = mp->mm;
  54         struct tsb *tsb = mm->context.tsb;
  55         unsigned long ctx = ~0UL;
  56         unsigned long nentries = mm->context.tsb_nentries;
  57         int i;
  58
  59         if (CTX_VALID(mm->context))
  60                 ctx = CTX_HWBITS(mm->context);
  61
  62         for (i = 0; i < mp->tlb_nr; i++) {
  63                 unsigned long v = mp->vaddrs[i];
  64                 struct tsb *ent;
  65
  66                 v &= ~0x1UL;
  67
  68                 ent = &tsb[tsb_hash(v, nentries)];
  69                 if (tag_compare(ent, v, ctx)) {
  70                         ent->tag = 0UL;
  71                         membar_storeload_storestore();
  72                 }
  73         }
  74 }
  75
  76 static void setup_tsb_params(struct mm_struct *mm, unsigned long tsb_bytes)
  77 {
  78         unsigned long tsb_reg, base, tsb_paddr;
  79         unsigned long page_sz, tte;
  80
  81         mm->context.tsb_nentries = tsb_bytes / sizeof(struct tsb);
  82
  83         base = TSBMAP_BASE;
  84         tte = (_PAGE_VALID | _PAGE_L | _PAGE_CP |
  85                _PAGE_CV    | _PAGE_P | _PAGE_W);
  86         tsb_paddr = __pa(mm->context.tsb);
  87
  88         /* Use the smallest page size that can map the whole TSB
  89          * in one TLB entry.
  90          */
  91         switch (tsb_bytes) {
  92         case 8192 << 0:
  93                 tsb_reg = 0x0UL;
  94 #ifdef DCACHE_ALIASING_POSSIBLE
  95                 base += (tsb_paddr & 8192);
  96 #endif
  97                 tte |= _PAGE_SZ8K;
  98                 page_sz = 8192;
  99                 break;
 100
 101         case 8192 << 1:
 102                 tsb_reg = 0x1UL;
 103                 tte |= _PAGE_SZ64K;
 104                 page_sz = 64 * 1024;
 105                 break;
 106
 107         case 8192 << 2:
 108                 tsb_reg = 0x2UL;
 109                 tte |= _PAGE_SZ64K;
 110                 page_sz = 64 * 1024;
 111                 break;
 112
 113         case 8192 << 3:
 114                 tsb_reg = 0x3UL;
 115                 tte |= _PAGE_SZ64K;
 116                 page_sz = 64 * 1024;
 117                 break;
 118
 119         case 8192 << 4:
 120                 tsb_reg = 0x4UL;
 121                 tte |= _PAGE_SZ512K;
 122                 page_sz = 512 * 1024;
 123                 break;
 124
 125         case 8192 << 5:
 126                 tsb_reg = 0x5UL;
 127                 tte |= _PAGE_SZ512K;
 128                 page_sz = 512 * 1024;
 129                 break;
 130
 131         case 8192 << 6:
 132                 tsb_reg = 0x6UL;
 133                 tte |= _PAGE_SZ512K;
 134                 page_sz = 512 * 1024;
 135                 break;
 136
 137         case 8192 << 7:
 138                 tsb_reg = 0x7UL;
 139                 tte |= _PAGE_SZ4MB;
 140                 page_sz = 4 * 1024 * 1024;
 141                 break;
 142
 143         default:
 144                 BUG();
 145         };
 146
 147         tsb_reg |= base;
 148         tsb_reg |= (tsb_paddr & (page_sz - 1UL));
 149         tte |= (tsb_paddr & ~(page_sz - 1UL));
 150
 151         mm->context.tsb_reg_val = tsb_reg;
 152         mm->context.tsb_map_vaddr = base;
 153         mm->context.tsb_map_pte = tte;
 154 }
 155
 156 /* The page tables are locked against modifications while this
 157  * runs.
 158  *
 159  * XXX do some prefetching...
 160  */
 161 static void copy_tsb(struct tsb *old_tsb, unsigned long old_size,
 162                      struct tsb *new_tsb, unsigned long new_size)
 163 {
 164         unsigned long old_nentries = old_size / sizeof(struct tsb);
 165         unsigned long new_nentries = new_size / sizeof(struct tsb);
 166         unsigned long i;
 167
 168         for (i = 0; i < old_nentries; i++) {
 169                 register unsigned long tag asm("o4");
 170                 register unsigned long pte asm("o5");
 171                 unsigned long v;
 172                 unsigned int hash;
 173
 174                 __asm__ __volatile__(
 175                         "ldda [%2] %3, %0"
 176                         : "=r" (tag), "=r" (pte)
 177                         : "r" (&old_tsb[i]), "i" (ASI_NUCLEUS_QUAD_LDD));
 178
 179                 if (!tag || (tag & (1UL << TSB_TAG_LOCK_BIT)))
 180                         continue;
 181
 182                 /* We only put base page size PTEs into the TSB,
 183                  * but that might change in the future.  This code
 184                  * would need to be changed if we start putting larger
 185                  * page size PTEs into there.
 186                  */
 187                 WARN_ON((pte & _PAGE_ALL_SZ_BITS) != _PAGE_SZBITS);
 188
 189                 /* The tag holds bits 22 to 63 of the virtual address
 190                  * and the context.  Clear out the context, and shift
 191                  * up to make a virtual address.
 192                  */
 193                 v = (tag & ((1UL << 42UL) - 1UL)) << 22UL;
 194
 195                 /* The implied bits of the tag (bits 13 to 21) are
 196                  * determined by the TSB entry index, so fill that in.
 197                  */
 198                 v |= (i & (512UL - 1UL)) << 13UL;
 199
 200                 hash = tsb_hash(v, new_nentries);
 201                 new_tsb[hash].tag = tag;
 202                 new_tsb[hash].pte = pte;
 203         }
 204 }
 205
 206 /* When the RSS of an address space exceeds mm->context.tsb_rss_limit,
 207  * update_mmu_cache() invokes this routine to try and grow the TSB.
 208  * When we reach the maximum TSB size supported, we stick ~0UL into
 209  * mm->context.tsb_rss_limit so the grow checks in update_mmu_cache()
 210  * will not trigger any longer.
 211  *
 212  * The TSB can be anywhere from 8K to 1MB in size, in increasing powers
 213  * of two.  The TSB must be aligned to it's size, so f.e. a 512K TSB
 214  * must be 512K aligned.
 215  *
 216  * The idea here is to grow the TSB when the RSS of the process approaches
 217  * the number of entries that the current TSB can hold at once.  Currently,
 218  * we trigger when the RSS hits 3/4 of the TSB capacity.
 219  */
 220 void tsb_grow(struct mm_struct *mm, unsigned long rss, gfp_t gfp_flags)
 221 {
 222         unsigned long max_tsb_size = 1 * 1024 * 1024;
 223         unsigned long size, old_size;
 224         struct page *page;
 225         struct tsb *old_tsb;
 226
 227         if (max_tsb_size > (PAGE_SIZE << MAX_ORDER))
 228                 max_tsb_size = (PAGE_SIZE << MAX_ORDER);
 229
 230         for (size = PAGE_SIZE; size < max_tsb_size; size <<= 1UL) {
 231                 unsigned long n_entries = size / sizeof(struct tsb);
 232
 233                 n_entries = (n_entries * 3) / 4;
 234                 if (n_entries > rss)
 235                         break;
 236         }
 237
 238         page = alloc_pages(gfp_flags | __GFP_ZERO, get_order(size));
 239         if (unlikely(!page))
 240                 return;
 241
 242         if (size == max_tsb_size)
 243                 mm->context.tsb_rss_limit = ~0UL;
 244         else
 245                 mm->context.tsb_rss_limit =
 246                         ((size / sizeof(struct tsb)) * 3) / 4;
 247
 248         old_tsb = mm->context.tsb;
 249         old_size = mm->context.tsb_nentries * sizeof(struct tsb);
 250
 251         if (old_tsb)
 252                 copy_tsb(old_tsb, old_size, page_address(page), size);
 253
 254         mm->context.tsb = page_address(page);
 255         setup_tsb_params(mm, size);
 256
 257         /* If old_tsb is NULL, we're being invoked for the first time
 258          * from init_new_context().
 259          */
 260         if (old_tsb) {
 261                 /* Now force all other processors to reload the new
 262                  * TSB state.
 263                  */
 264                 smp_tsb_sync(mm);
 265
 266                 /* Finally reload it on the local cpu.  No further
 267                  * references will remain to the old TSB and we can
 268                  * thus free it up.
 269                  */
 270                 tsb_context_switch(mm);
 271
 272                 free_pages((unsigned long) old_tsb, get_order(old_size));
 273         }
 274 }
 275
 276 int init_new_context(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm)
 277 {
 278         unsigned long initial_rss;
 279
 280         mm->context.sparc64_ctx_val = 0UL;
 281
 282         /* copy_mm() copies over the parent's mm_struct before calling
 283          * us, so we need to zero out the TSB pointer or else tsb_grow()
 284          * will be confused and think there is an older TSB to free up.
 285          */
 286         mm->context.tsb = NULL;
 287
 288         /* If this is fork, inherit the parent's TSB size.  We would
 289          * grow it to that size on the first page fault anyways.
 290          */
 291         initial_rss = mm->context.tsb_nentries;
 292         if (initial_rss)
 293                 initial_rss -= 1;
 294
 295         tsb_grow(mm, initial_rss, GFP_KERNEL);
 296
 297         if (unlikely(!mm->context.tsb))
 298                 return -ENOMEM;
 299
 300         return 0;
 301 }
 302
 303 void destroy_context(struct mm_struct *mm)
 304 {
 305         unsigned long size = mm->context.tsb_nentries * sizeof(struct tsb);
 306
 307         free_pages((unsigned long) mm->context.tsb, get_order(size));
 308
 309         /* We can remove these later, but for now it's useful
 310          * to catch any bogus post-destroy_context() references
 311          * to the TSB.
 312          */
 313         mm->context.tsb = NULL;
 314         mm->context.tsb_reg_val = 0UL;
 315
 316         spin_lock(&ctx_alloc_lock);
 317
 318         if (CTX_VALID(mm->context)) {
 319                 unsigned long nr = CTX_NRBITS(mm->context);
 320                 mmu_context_bmap[nr>>6] &= ~(1UL << (nr & 63));
 321         }
 322
 323         spin_unlock(&ctx_alloc_lock);
 324 }