Quelle  pmb.c   Sprache: C

/*
 * arch/sh/mm/pmb.c
 *
 * Privileged Space Mapping Buffer (PMB) Support.
 *
 * Copyright (C) 2005 - 2011  Paul Mundt
 * Copyright (C) 2010  Matt Fleming
 *
 * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General Public
 * License.  See the file "COPYING" in the main directory of this archive
 * for more details.
 */
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/syscore_ops.h>
#include <linux/cpu.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/bitops.h>
#include <linux/debugfs.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/vmalloc.h>
#include <linux/pgtable.h>
#include <asm/cacheflush.h>
#include <linux/sizes.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <asm/page.h>
#include <asm/mmu.h>
#include <asm/mmu_context.h>

struct pmb_entry;

struct pmb_entry {
 unsigned long vpn;
 unsigned long ppn;
 unsigned long flags;
 unsigned long size;

 raw_spinlock_t lock;

 /*
  * 0 .. NR_PMB_ENTRIES for specific entry selection, or
  * PMB_NO_ENTRY to search for a free one
 */
 int entry;

 /* Adjacent entry link for contiguous multi-entry mappings */
 struct pmb_entry *link;
};

static struct {
 unsigned long size;
 int flag;
} pmb_sizes[] = {
 { .size = SZ_512M, .flag = PMB_SZ_512M, },
 { .size = SZ_128M, .flag = PMB_SZ_128M, },
 { .size = SZ_64M,  .flag = PMB_SZ_64M,  },
 { .size = SZ_16M,  .flag = PMB_SZ_16M,  },
};

static void pmb_unmap_entry(struct pmb_entry *, int depth);

static DEFINE_RWLOCK(pmb_rwlock);
static struct pmb_entry pmb_entry_list[NR_PMB_ENTRIES];
static DECLARE_BITMAP(pmb_map, NR_PMB_ENTRIES);

static unsigned int pmb_iomapping_enabled;

static __always_inline unsigned long mk_pmb_entry(unsigned int entry)
{
 return (entry & PMB_E_MASK) << PMB_E_SHIFT;
}

static __always_inline unsigned long mk_pmb_addr(unsigned int entry)
{
 return mk_pmb_entry(entry) | PMB_ADDR;
}

static __always_inline unsigned long mk_pmb_data(unsigned int entry)
{
 return mk_pmb_entry(entry) | PMB_DATA;
}

static __always_inline unsigned int pmb_ppn_in_range(unsigned long ppn)
{
 return ppn >= __pa(memory_start) && ppn < __pa(memory_end);
}

/*
 * Ensure that the PMB entries match our cache configuration.
 *
 * When we are in 32-bit address extended mode, CCR.CB becomes
 * invalid, so care must be taken to manually adjust cacheable
 * translations.
 */
static __always_inline unsigned long pmb_cache_flags(void)
{
 unsigned long flags = 0;

#if defined(CONFIG_CACHE_OFF)
 flags |= PMB_WT | PMB_UB;
#elif defined(CONFIG_CACHE_WRITETHROUGH)
 flags |= PMB_C | PMB_WT | PMB_UB;
#elif defined(CONFIG_CACHE_WRITEBACK)
 flags |= PMB_C;
#endif

 return flags;
}

/*
 * Convert typical pgprot value to the PMB equivalent
 */
static inline unsigned long pgprot_to_pmb_flags(pgprot_t prot)
{
 unsigned long pmb_flags = 0;
 u64 flags = pgprot_val(prot);

 if (flags & _PAGE_CACHABLE)
  pmb_flags |= PMB_C;
 if (flags & _PAGE_WT)
  pmb_flags |= PMB_WT | PMB_UB;

 return pmb_flags;
}

static inline bool pmb_can_merge(struct pmb_entry *a, struct pmb_entry *b)
{
 return (b->vpn == (a->vpn + a->size)) &&
        (b->ppn == (a->ppn + a->size)) &&
        (b->flags == a->flags);
}

static bool pmb_mapping_exists(unsigned long vaddr, phys_addr_t phys,
          unsigned long size)
{
 int i;

 read_lock(&pmb_rwlock);

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_entry_list); i++) {
  struct pmb_entry *pmbe, *iter;
  unsigned long span;

  if (!test_bit(i, pmb_map))
   continue;

  pmbe = &pmb_entry_list[i];

  /*
   * See if VPN and PPN are bounded by an existing mapping.
 */
  if ((vaddr < pmbe->vpn) || (vaddr >= (pmbe->vpn + pmbe->size)))
   continue;
  if ((phys < pmbe->ppn) || (phys >= (pmbe->ppn + pmbe->size)))
   continue;

  /*
   * Now see if we're in range of a simple mapping.
 */
  if (size <= pmbe->size) {
   read_unlock(&pmb_rwlock);
   return true;
  }

  span = pmbe->size;

  /*
   * Finally for sizes that involve compound mappings, walk
   * the chain.
 */
  for (iter = pmbe->link; iter; iter = iter->link)
   span += iter->size;

  /*
   * Nothing else to do if the range requirements are met.
 */
  if (size <= span) {
   read_unlock(&pmb_rwlock);
   return true;
  }
 }

 read_unlock(&pmb_rwlock);
 return false;
}

static bool pmb_size_valid(unsigned long size)
{
 int i;

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_sizes); i++)
  if (pmb_sizes[i].size == size)
   return true;

 return false;
}

static inline bool pmb_addr_valid(unsigned long addr, unsigned long size)
{
 return (addr >= P1SEG && (addr + size - 1) < P3SEG);
}

static inline bool pmb_prot_valid(pgprot_t prot)
{
 return (pgprot_val(prot) & _PAGE_USER) == 0;
}

static int pmb_size_to_flags(unsigned long size)
{
 int i;

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_sizes); i++)
  if (pmb_sizes[i].size == size)
   return pmb_sizes[i].flag;

 return 0;
}

static int pmb_alloc_entry(void)
{
 int pos;

 pos = find_first_zero_bit(pmb_map, NR_PMB_ENTRIES);
 if (pos >= 0 && pos < NR_PMB_ENTRIES)
  __set_bit(pos, pmb_map);
 else
  pos = -ENOSPC;

 return pos;
}

static struct pmb_entry *pmb_alloc(unsigned long vpn, unsigned long ppn,
       unsigned long flags, int entry)
{
 struct pmb_entry *pmbe;
 unsigned long irqflags;
 void *ret = NULL;
 int pos;

 write_lock_irqsave(&pmb_rwlock, irqflags);

 if (entry == PMB_NO_ENTRY) {
  pos = pmb_alloc_entry();
  if (unlikely(pos < 0)) {
   ret = ERR_PTR(pos);
   goto out;
  }
 } else {
  if (__test_and_set_bit(entry, pmb_map)) {
   ret = ERR_PTR(-ENOSPC);
   goto out;
  }

  pos = entry;
 }

 write_unlock_irqrestore(&pmb_rwlock, irqflags);

 pmbe = &pmb_entry_list[pos];

 memset(pmbe, 0, sizeof(struct pmb_entry));

 raw_spin_lock_init(&pmbe->lock);

 pmbe->vpn = vpn;
 pmbe->ppn = ppn;
 pmbe->flags = flags;
 pmbe->entry = pos;

 return pmbe;

out:
 write_unlock_irqrestore(&pmb_rwlock, irqflags);
 return ret;
}

static void pmb_free(struct pmb_entry *pmbe)
{
 __clear_bit(pmbe->entry, pmb_map);

 pmbe->entry = PMB_NO_ENTRY;
 pmbe->link = NULL;
}

/*
 * Must be run uncached.
 */
static void __set_pmb_entry(struct pmb_entry *pmbe)
{
 unsigned long addr, data;

 addr = mk_pmb_addr(pmbe->entry);
 data = mk_pmb_data(pmbe->entry);

 jump_to_uncached();

 /* Set V-bit */
 __raw_writel(pmbe->vpn | PMB_V, addr);
 __raw_writel(pmbe->ppn | pmbe->flags | PMB_V, data);

 back_to_cached();
}

static void __clear_pmb_entry(struct pmb_entry *pmbe)
{
 unsigned long addr, data;
 unsigned long addr_val, data_val;

 addr = mk_pmb_addr(pmbe->entry);
 data = mk_pmb_data(pmbe->entry);

 addr_val = __raw_readl(addr);
 data_val = __raw_readl(data);

 /* Clear V-bit */
 writel_uncached(addr_val & ~PMB_V, addr);
 writel_uncached(data_val & ~PMB_V, data);
}

#ifdef CONFIG_PM
static void set_pmb_entry(struct pmb_entry *pmbe)
{
 unsigned long flags;

 raw_spin_lock_irqsave(&pmbe->lock, flags);
 __set_pmb_entry(pmbe);
 raw_spin_unlock_irqrestore(&pmbe->lock, flags);
}
#endif /* CONFIG_PM */

int pmb_bolt_mapping(unsigned long vaddr, phys_addr_t phys,
       unsigned long size, pgprot_t prot)
{
 struct pmb_entry *pmbp, *pmbe;
 unsigned long orig_addr, orig_size;
 unsigned long flags, pmb_flags;
 int i, mapped;

 if (size < SZ_16M)
  return -EINVAL;
 if (!pmb_addr_valid(vaddr, size))
  return -EFAULT;
 if (pmb_mapping_exists(vaddr, phys, size))
  return 0;

 orig_addr = vaddr;
 orig_size = size;

 flush_tlb_kernel_range(vaddr, vaddr + size);

 pmb_flags = pgprot_to_pmb_flags(prot);
 pmbp = NULL;

 do {
  for (i = mapped = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_sizes); i++) {
   if (size < pmb_sizes[i].size)
    continue;

   pmbe = pmb_alloc(vaddr, phys, pmb_flags |
      pmb_sizes[i].flag, PMB_NO_ENTRY);
   if (IS_ERR(pmbe)) {
    pmb_unmap_entry(pmbp, mapped);
    return PTR_ERR(pmbe);
   }

   raw_spin_lock_irqsave(&pmbe->lock, flags);

   pmbe->size = pmb_sizes[i].size;

   __set_pmb_entry(pmbe);

   phys += pmbe->size;
   vaddr += pmbe->size;
   size -= pmbe->size;

   /*
    * Link adjacent entries that span multiple PMB
    * entries for easier tear-down.
 */
   if (likely(pmbp)) {
    raw_spin_lock_nested(&pmbp->lock,
           SINGLE_DEPTH_NESTING);
    pmbp->link = pmbe;
    raw_spin_unlock(&pmbp->lock);
   }

   pmbp = pmbe;

   /*
    * Instead of trying smaller sizes on every
    * iteration (even if we succeed in allocating
    * space), try using pmb_sizes[i].size again.
 */
   i--;
   mapped++;

   raw_spin_unlock_irqrestore(&pmbe->lock, flags);
  }
 } while (size >= SZ_16M);

 flush_cache_vmap(orig_addr, orig_addr + orig_size);

 return 0;
}

void __iomem *pmb_remap_caller(phys_addr_t phys, unsigned long size,
          pgprot_t prot, void *caller)
{
 unsigned long vaddr;
 phys_addr_t offset, last_addr;
 phys_addr_t align_mask;
 unsigned long aligned;
 struct vm_struct *area;
 int i, ret;

 if (!pmb_iomapping_enabled)
  return NULL;

 /*
  * Small mappings need to go through the TLB.
 */
 if (size < SZ_16M)
  return ERR_PTR(-EINVAL);
 if (!pmb_prot_valid(prot))
  return ERR_PTR(-EINVAL);

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_sizes); i++)
  if (size >= pmb_sizes[i].size)
   break;

 last_addr = phys + size;
 align_mask = ~(pmb_sizes[i].size - 1);
 offset = phys & ~align_mask;
 phys &= align_mask;
 aligned = ALIGN(last_addr, pmb_sizes[i].size) - phys;

 /*
  * XXX: This should really start from uncached_end, but this
  * causes the MMU to reset, so for now we restrict it to the
  * 0xb000...0xc000 range.
 */
 area = __get_vm_area_caller(aligned, VM_IOREMAP, 0xb0000000,
        P3SEG, caller);
 if (!area)
  return NULL;

 area->phys_addr = phys;
 vaddr = (unsigned long)area->addr;

 ret = pmb_bolt_mapping(vaddr, phys, size, prot);
 if (unlikely(ret != 0))
  return ERR_PTR(ret);

 return (void __iomem *)(offset + (char *)vaddr);
}

int pmb_unmap(void __iomem *addr)
{
 struct pmb_entry *pmbe = NULL;
 unsigned long vaddr = (unsigned long __force)addr;
 int i, found = 0;

 read_lock(&pmb_rwlock);

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_entry_list); i++) {
  if (test_bit(i, pmb_map)) {
   pmbe = &pmb_entry_list[i];
   if (pmbe->vpn == vaddr) {
    found = 1;
    break;
   }
  }
 }

 read_unlock(&pmb_rwlock);

 if (found) {
  pmb_unmap_entry(pmbe, NR_PMB_ENTRIES);
  return 0;
 }

 return -EINVAL;
}

static void __pmb_unmap_entry(struct pmb_entry *pmbe, int depth)
{
 do {
  struct pmb_entry *pmblink = pmbe;

  /*
   * We may be called before this pmb_entry has been
   * entered into the PMB table via set_pmb_entry(), but
   * that's OK because we've allocated a unique slot for
   * this entry in pmb_alloc() (even if we haven't filled
   * it yet).
   *
   * Therefore, calling __clear_pmb_entry() is safe as no
   * other mapping can be using that slot.
 */
  __clear_pmb_entry(pmbe);

  flush_cache_vunmap(pmbe->vpn, pmbe->vpn + pmbe->size);

  pmbe = pmblink->link;

  pmb_free(pmblink);
 } while (pmbe && --depth);
}

static void pmb_unmap_entry(struct pmb_entry *pmbe, int depth)
{
 unsigned long flags;

 if (unlikely(!pmbe))
  return;

 write_lock_irqsave(&pmb_rwlock, flags);
 __pmb_unmap_entry(pmbe, depth);
 write_unlock_irqrestore(&pmb_rwlock, flags);
}

static void __init pmb_notify(void)
{
 int i;

 pr_info("PMB: boot mappings:\n");

 read_lock(&pmb_rwlock);

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_entry_list); i++) {
  struct pmb_entry *pmbe;

  if (!test_bit(i, pmb_map))
   continue;

  pmbe = &pmb_entry_list[i];

  pr_info("       0x%08lx -> 0x%08lx [ %4ldMB %2scached ]\n",
   pmbe->vpn >> PAGE_SHIFT, pmbe->ppn >> PAGE_SHIFT,
   pmbe->size >> 20, (pmbe->flags & PMB_C) ? "" : "un");
 }

 read_unlock(&pmb_rwlock);
}

/*
 * Sync our software copy of the PMB mappings with those in hardware. The
 * mappings in the hardware PMB were either set up by the bootloader or
 * very early on by the kernel.
 */
static void __init pmb_synchronize(void)
{
 struct pmb_entry *pmbp = NULL;
 int i, j;

 /*
  * Run through the initial boot mappings, log the established
  * ones, and blow away anything that falls outside of the valid
  * PPN range. Specifically, we only care about existing mappings
  * that impact the cached/uncached sections.
  *
  * Note that touching these can be a bit of a minefield; the boot
  * loader can establish multi-page mappings with the same caching
  * attributes, so we need to ensure that we aren't modifying a
  * mapping that we're presently executing from, or may execute
  * from in the case of straddling page boundaries.
  *
  * In the future we will have to tidy up after the boot loader by
  * jumping between the cached and uncached mappings and tearing
  * down alternating mappings while executing from the other.
 */
 for (i = 0; i < NR_PMB_ENTRIES; i++) {
  unsigned long addr, data;
  unsigned long addr_val, data_val;
  unsigned long ppn, vpn, flags;
  unsigned long irqflags;
  unsigned int size;
  struct pmb_entry *pmbe;

  addr = mk_pmb_addr(i);
  data = mk_pmb_data(i);

  addr_val = __raw_readl(addr);
  data_val = __raw_readl(data);

  /*
   * Skip over any bogus entries
 */
  if (!(data_val & PMB_V) || !(addr_val & PMB_V))
   continue;

  ppn = data_val & PMB_PFN_MASK;
  vpn = addr_val & PMB_PFN_MASK;

  /*
   * Only preserve in-range mappings.
 */
  if (!pmb_ppn_in_range(ppn)) {
   /*
    * Invalidate anything out of bounds.
 */
   writel_uncached(addr_val & ~PMB_V, addr);
   writel_uncached(data_val & ~PMB_V, data);
   continue;
  }

  /*
   * Update the caching attributes if necessary
 */
  if (data_val & PMB_C) {
   data_val &= ~PMB_CACHE_MASK;
   data_val |= pmb_cache_flags();

   writel_uncached(data_val, data);
  }

  size = data_val & PMB_SZ_MASK;
  flags = size | (data_val & PMB_CACHE_MASK);

  pmbe = pmb_alloc(vpn, ppn, flags, i);
  if (IS_ERR(pmbe)) {
   WARN_ON_ONCE(1);
   continue;
  }

  raw_spin_lock_irqsave(&pmbe->lock, irqflags);

  for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pmb_sizes); j++)
   if (pmb_sizes[j].flag == size)
    pmbe->size = pmb_sizes[j].size;

  if (pmbp) {
   raw_spin_lock_nested(&pmbp->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
   /*
    * Compare the previous entry against the current one to
    * see if the entries span a contiguous mapping. If so,
    * setup the entry links accordingly. Compound mappings
    * are later coalesced.
 */
   if (pmb_can_merge(pmbp, pmbe))
    pmbp->link = pmbe;
   raw_spin_unlock(&pmbp->lock);
  }

  pmbp = pmbe;

  raw_spin_unlock_irqrestore(&pmbe->lock, irqflags);
 }
}

static void __init pmb_merge(struct pmb_entry *head)
{
 unsigned long span, newsize;
 struct pmb_entry *tail;
 int i = 1, depth = 0;

 span = newsize = head->size;

 tail = head->link;
 while (tail) {
  span += tail->size;

  if (pmb_size_valid(span)) {
   newsize = span;
   depth = i;
  }

  /* This is the end of the line.. */
  if (!tail->link)
   break;

  tail = tail->link;
  i++;
 }

 /*
  * The merged page size must be valid.
 */
 if (!depth || !pmb_size_valid(newsize))
  return;

 head->flags &= ~PMB_SZ_MASK;
 head->flags |= pmb_size_to_flags(newsize);

 head->size = newsize;

 __pmb_unmap_entry(head->link, depth);
 __set_pmb_entry(head);
}

static void __init pmb_coalesce(void)
{
 unsigned long flags;
 int i;

 write_lock_irqsave(&pmb_rwlock, flags);

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_entry_list); i++) {
  struct pmb_entry *pmbe;

  if (!test_bit(i, pmb_map))
   continue;

  pmbe = &pmb_entry_list[i];

  /*
   * We're only interested in compound mappings
 */
  if (!pmbe->link)
   continue;

  /*
   * Nothing to do if it already uses the largest possible
   * page size.
 */
  if (pmbe->size == SZ_512M)
   continue;

  pmb_merge(pmbe);
 }

 write_unlock_irqrestore(&pmb_rwlock, flags);
}

#ifdef CONFIG_UNCACHED_MAPPING
static void __init pmb_resize(void)
{
 int i;

 /*
  * If the uncached mapping was constructed by the kernel, it will
  * already be a reasonable size.
 */
 if (uncached_size == SZ_16M)
  return;

 read_lock(&pmb_rwlock);

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_entry_list); i++) {
  struct pmb_entry *pmbe;
  unsigned long flags;

  if (!test_bit(i, pmb_map))
   continue;

  pmbe = &pmb_entry_list[i];

  if (pmbe->vpn != uncached_start)
   continue;

  /*
   * Found it, now resize it.
 */
  raw_spin_lock_irqsave(&pmbe->lock, flags);

  pmbe->size = SZ_16M;
  pmbe->flags &= ~PMB_SZ_MASK;
  pmbe->flags |= pmb_size_to_flags(pmbe->size);

  uncached_resize(pmbe->size);

  __set_pmb_entry(pmbe);

  raw_spin_unlock_irqrestore(&pmbe->lock, flags);
 }

 read_unlock(&pmb_rwlock);
}
#endif

static int __init early_pmb(char *p)
{
 if (!p)
  return 0;

 if (strstr(p, "iomap"))
  pmb_iomapping_enabled = 1;

 return 0;
}
early_param("pmb", early_pmb);

void __init pmb_init(void)
{
 /* Synchronize software state */
 pmb_synchronize();

 /* Attempt to combine compound mappings */
 pmb_coalesce();

#ifdef CONFIG_UNCACHED_MAPPING
 /* Resize initial mappings, if necessary */
 pmb_resize();
#endif

 /* Log them */
 pmb_notify();

 writel_uncached(0, PMB_IRMCR);

 /* Flush out the TLB */
 local_flush_tlb_all();
 ctrl_barrier();
}

bool __in_29bit_mode(void)
{
        return (__raw_readl(PMB_PASCR) & PASCR_SE) == 0;
}

static int pmb_debugfs_show(struct seq_file *file, void *iter)
{
 int i;

 seq_printf(file, "V: Valid, C: Cacheable, WT: Write-Through\n"
    "CB: Copy-Back, B: Buffered, UB: Unbuffered\n");
 seq_printf(file, "ety   vpn  ppn  size   flags\n");

 for (i = 0; i < NR_PMB_ENTRIES; i++) {
  unsigned long addr, data;
  unsigned int size;
  char *sz_str = NULL;

  addr = __raw_readl(mk_pmb_addr(i));
  data = __raw_readl(mk_pmb_data(i));

  size = data & PMB_SZ_MASK;
  sz_str = (size == PMB_SZ_16M)  ? " 16MB":
    (size == PMB_SZ_64M)  ? " 64MB":
    (size == PMB_SZ_128M) ? "128MB":
              "512MB";

  /* 02: V 0x88 0x08 128MB C CB  B */
  seq_printf(file, "%02d: %c 0x%02lx 0x%02lx %s %c %s %s\n",
      i, ((addr & PMB_V) && (data & PMB_V)) ? 'V' : ' ',
      (addr >> 24) & 0xff, (data >> 24) & 0xff,
      sz_str, (data & PMB_C) ? 'C' : ' ',
      (data & PMB_WT) ? "WT" : "CB",
      (data & PMB_UB) ? "UB" : " B");
 }

 return 0;
}

DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(pmb_debugfs);

static int __init pmb_debugfs_init(void)
{
 debugfs_create_file("pmb", S_IFREG | S_IRUGO, arch_debugfs_dir, NULL,
       &pmb_debugfs_fops);
 return 0;
}
subsys_initcall(pmb_debugfs_init);

#ifdef CONFIG_PM
static void pmb_syscore_resume(void)
{
 struct pmb_entry *pmbe;
 int i;

 read_lock(&pmb_rwlock);

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_entry_list); i++) {
  if (test_bit(i, pmb_map)) {
   pmbe = &pmb_entry_list[i];
   set_pmb_entry(pmbe);
  }
 }

 read_unlock(&pmb_rwlock);
}

static struct syscore_ops pmb_syscore_ops = {
 .resume = pmb_syscore_resume,
};

static int __init pmb_sysdev_init(void)
{
 register_syscore_ops(&pmb_syscore_ops);
 return 0;
}
subsys_initcall(pmb_sysdev_init);
#endif