err.no Git - linux-2.6/blob - 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 /*
  17  * The Linux memory management assumes a three-level page table setup. For
  18  * s390 31 bit we "fold" the mid level into the top-level page table, so
  19  * that we physically have the same two-level page table as the s390 mmu
  20  * expects in 31 bit mode. For s390 64 bit we use three of the five levels
  21  * the hardware provides (region first and region second tables are not
  22  * used).
  23  *
  24  * The "pgd_xxx()" functions are trivial for a folded two-level
  25  * setup: the pgd is never bad, and a pmd always exists (as it's folded
  26  * into the pgd entry)
  27  *
  28  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
  29  * the S390 page table tree.
  30  */
  31 #ifndef __ASSEMBLY__
  32 #include <linux/mm_types.h>
  33 #include <asm/bitops.h>
  34 #include <asm/bug.h>
  35 #include <asm/processor.h>
  36
  37 extern pgd_t swapper_pg_dir[] __attribute__ ((aligned (4096)));
  38 extern void paging_init(void);
  39 extern void vmem_map_init(void);
  40
  41 /*
  42  * The S390 doesn't have any external MMU info: the kernel page
  43  * tables contain all the necessary information.
  44  */
  45 #define update_mmu_cache(vma, address, pte)     do { } while (0)
  46
  47 /*
  48  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
  49  * for zero-mapped memory areas etc..
  50  */
  51 extern char empty_zero_page[PAGE_SIZE];
  52 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
  53 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
  54
  55 /*
  56  * PMD_SHIFT determines the size of the area a second-level page
  57  * table can map
  58  * PGDIR_SHIFT determines what a third-level page table entry can map
  59  */
  60 #ifndef __s390x__
  61 # define PMD_SHIFT      20
  62 # define PUD_SHIFT      20
  63 # define PGDIR_SHIFT    20
  64 #else /* __s390x__ */
  65 # define PMD_SHIFT      20
  66 # define PUD_SHIFT      31
  67 # define PGDIR_SHIFT    42
  68 #endif /* __s390x__ */
  69
  70 #define PMD_SIZE        (1UL << PMD_SHIFT)
  71 #define PMD_MASK        (~(PMD_SIZE-1))
  72 #define PUD_SIZE        (1UL << PUD_SHIFT)
  73 #define PUD_MASK        (~(PUD_SIZE-1))
  74 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
  75 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE-1))
  76
  77 /*
  78  * entries per page directory level: the S390 is two-level, so
  79  * we don't really have any PMD directory physically.
  80  * for S390 segment-table entries are combined to one PGD
  81  * that leads to 1024 pte per pgd
  82  */
  83 #define PTRS_PER_PTE    256
  84 #ifndef __s390x__
  85 #define PTRS_PER_PMD    1
  86 #define PTRS_PER_PUD    1
  87 #else /* __s390x__ */
  88 #define PTRS_PER_PMD    2048
  89 #define PTRS_PER_PUD    2048
  90 #endif /* __s390x__ */
  91 #define PTRS_PER_PGD    2048
  92
  93 #define FIRST_USER_ADDRESS  0
  94
  95 #define pte_ERROR(e) \
  96         printk("%s:%d: bad pte %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pte_val(e))
  97 #define pmd_ERROR(e) \
  98         printk("%s:%d: bad pmd %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pmd_val(e))
  99 #define pud_ERROR(e) \
 100         printk("%s:%d: bad pud %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pud_val(e))
 101 #define pgd_ERROR(e) \
 102         printk("%s:%d: bad pgd %p.\n", __FILE__, __LINE__, (void *) pgd_val(e))
 103
 104 #ifndef __ASSEMBLY__
 105 /*
 106  * The vmalloc area will always be on the topmost area of the kernel
 107  * mapping. We reserve 96MB (31bit) / 1GB (64bit) for vmalloc,
 108  * which should be enough for any sane case.
 109  * By putting vmalloc at the top, we maximise the gap between physical
 110  * memory and vmalloc to catch misplaced memory accesses. As a side
 111  * effect, this also makes sure that 64 bit module code cannot be used
 112  * as system call address.
 113  */
 114 #ifndef __s390x__
 115 #define VMALLOC_START   0x78000000UL
 116 #define VMALLOC_END     0x7e000000UL
 117 #define VMEM_MAP_END    0x80000000UL
 118 #else /* __s390x__ */
 119 #define VMALLOC_START   0x3e000000000UL
 120 #define VMALLOC_END     0x3e040000000UL
 121 #define VMEM_MAP_END    0x40000000000UL
 122 #endif /* __s390x__ */
 123
 124 /*
 125  * VMEM_MAX_PHYS is the highest physical address that can be added to the 1:1
 126  * mapping. This needs to be calculated at compile time since the size of the
 127  * VMEM_MAP is static but the size of struct page can change.
 128  */
 129 #define VMEM_MAX_PAGES  ((VMEM_MAP_END - VMALLOC_END) / sizeof(struct page))
 130 #define VMEM_MAX_PFN    min(VMALLOC_START >> PAGE_SHIFT, VMEM_MAX_PAGES)
 131 #define VMEM_MAX_PHYS   ((VMEM_MAX_PFN << PAGE_SHIFT) & ~((16 << 20) - 1))
 132 #define VMEM_MAP        ((struct page *) VMALLOC_END)
 133
 134 /*
 135  * A 31 bit pagetable entry of S390 has following format:
 136  *  |   PFRA          |    |  OS  |
 137  * 0                   0IP0
 138  * 00000000001111111111222222222233
 139  * 01234567890123456789012345678901
 140  *
 141  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
 142  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
 143  *
 144  * A 31 bit segmenttable entry of S390 has following format:
 145  *  |   P-table origin      |  |PTL
 146  * 0                         IC
 147  * 00000000001111111111222222222233
 148  * 01234567890123456789012345678901
 149  *
 150  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
 151  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
 152  * PTL Page-Table-Length:    Page-table length (PTL+1*16 entries -> up to 256)
 153  *
 154  * The 31 bit segmenttable origin of S390 has following format:
 155  *
 156  *  |S-table origin   |     | STL |
 157  * X                   **GPS
 158  * 00000000001111111111222222222233
 159  * 01234567890123456789012345678901
 160  *
 161  * X Space-Switch event:
 162  * G Segment-Invalid Bit:     *
 163  * P Private-Space Bit:       Segment is not private (PoP 3-30)
 164  * S Storage-Alteration:
 165  * STL Segment-Table-Length:  Segment-table length (STL+1*16 entries -> up to 2048)
 166  *
 167  * A 64 bit pagetable entry of S390 has following format:
 168  * |                     PFRA                         |0IP0|  OS  |
 169  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 170  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 171  *
 172  * I Page-Invalid Bit:    Page is not available for address-translation
 173  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
 174  *
 175  * A 64 bit segmenttable entry of S390 has following format:
 176  * |        P-table origin                              |      TT
 177  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 178  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 179  *
 180  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
 181  * C Common-Segment Bit:     Segment is not private (PoP 3-30)
 182  * P Page-Protection Bit: Store access not possible for page
 183  * TT Type 00
 184  *
 185  * A 64 bit region table entry of S390 has following format:
 186  * |        S-table origin                             |   TF  TTTL
 187  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 188  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 189  *
 190  * I Segment-Invalid Bit:    Segment is not available for address-translation
 191  * TT Type 01
 192  * TF
 193  * TL Table length
 194  *
 195  * The 64 bit regiontable origin of S390 has following format:
 196  * |      region table origon                          |       DTTL
 197  * 0000000000111111111122222222223333333333444444444455555555556666
 198  * 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
 199  *
 200  * X Space-Switch event:
 201  * G Segment-Invalid Bit:
 202  * P Private-Space Bit:
 203  * S Storage-Alteration:
 204  * R Real space
 205  * TL Table-Length:
 206  *
 207  * A storage key has the following format:
 208  * | ACC |F|R|C|0|
 209  *  0   3 4 5 6 7
 210  * ACC: access key
 211  * F  : fetch protection bit
 212  * R  : referenced bit
 213  * C  : changed bit
 214  */
 215
 216 /* Hardware bits in the page table entry */
 217 #define _PAGE_RO        0x200           /* HW read-only bit  */
 218 #define _PAGE_INVALID   0x400           /* HW invalid bit    */
 219
 220 /* Software bits in the page table entry */
 221 #define _PAGE_SWT       0x001           /* SW pte type bit t */
 222 #define _PAGE_SWX       0x002           /* SW pte type bit x */
 223
 224 /* Six different types of pages. */
 225 #define _PAGE_TYPE_EMPTY        0x400
 226 #define _PAGE_TYPE_NONE         0x401
 227 #define _PAGE_TYPE_SWAP         0x403
 228 #define _PAGE_TYPE_FILE         0x601   /* bit 0x002 is used for offset !! */
 229 #define _PAGE_TYPE_RO           0x200
 230 #define _PAGE_TYPE_RW           0x000
 231 #define _PAGE_TYPE_EX_RO        0x202
 232 #define _PAGE_TYPE_EX_RW        0x002
 233
 234 /*
 235  * PTE type bits are rather complicated. handle_pte_fault uses pte_present,
 236  * pte_none and pte_file to find out the pte type WITHOUT holding the page
 237  * table lock. ptep_clear_flush on the other hand uses ptep_clear_flush to
 238  * invalidate a given pte. ipte sets the hw invalid bit and clears all tlbs
 239  * for the page. The page table entry is set to _PAGE_TYPE_EMPTY afterwards.
 240  * This change is done while holding the lock, but the intermediate step
 241  * of a previously valid pte with the hw invalid bit set can be observed by
 242  * handle_pte_fault. That makes it necessary that all valid pte types with
 243  * the hw invalid bit set must be distinguishable from the four pte types
 244  * empty, none, swap and file.
 245  *
 246  *                      irxt  ipte  irxt
 247  * _PAGE_TYPE_EMPTY     1000   ->   1000
 248  * _PAGE_TYPE_NONE      1001   ->   1001
 249  * _PAGE_TYPE_SWAP      1011   ->   1011
 250  * _PAGE_TYPE_FILE      11?1   ->   11?1
 251  * _PAGE_TYPE_RO        0100   ->   1100
 252  * _PAGE_TYPE_RW        0000   ->   1000
 253  * _PAGE_TYPE_EX_RO     0110   ->   1110
 254  * _PAGE_TYPE_EX_RW     0010   ->   1010
 255  *
 256  * pte_none is true for bits combinations 1000, 1010, 1100, 1110
 257  * pte_present is true for bits combinations 0000, 0010, 0100, 0110, 1001
 258  * pte_file is true for bits combinations 1101, 1111
 259  * swap pte is 1011 and 0001, 0011, 0101, 0111 are invalid.
 260  */
 261
 262 /* Page status table bits for virtualization */
 263 #define RCP_PCL_BIT     55
 264 #define RCP_HR_BIT      54
 265 #define RCP_HC_BIT      53
 266 #define RCP_GR_BIT      50
 267 #define RCP_GC_BIT      49
 268
 269 #ifndef __s390x__
 270
 271 /* Bits in the segment table address-space-control-element */
 272 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x80000000UL    /* space switch event       */
 273 #define _ASCE_ORIGIN_MASK       0x7ffff000UL    /* segment table origin     */
 274 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
 275 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
 276 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x7f    /* 128 x 64 entries = 8k            */
 277
 278 /* Bits in the segment table entry */
 279 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   0x7fffffc0UL    /* page table origin        */
 280 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
 281 #define _SEGMENT_ENTRY_COMMON   0x10    /* common segment bit               */
 282 #define _SEGMENT_ENTRY_PTL      0x0f    /* page table length                */
 283
 284 #define _SEGMENT_ENTRY          (_SEGMENT_ENTRY_PTL)
 285 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
 286
 287 #else /* __s390x__ */
 288
 289 /* Bits in the segment/region table address-space-control-element */
 290 #define _ASCE_ORIGIN            ~0xfffUL/* segment table origin             */
 291 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
 292 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
 293 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x40    /* space switch event               */
 294 #define _ASCE_REAL_SPACE        0x20    /* real space control               */
 295 #define _ASCE_TYPE_MASK         0x0c    /* asce table type mask             */
 296 #define _ASCE_TYPE_REGION1      0x0c    /* region first table type          */
 297 #define _ASCE_TYPE_REGION2      0x08    /* region second table type         */
 298 #define _ASCE_TYPE_REGION3      0x04    /* region third table type          */
 299 #define _ASCE_TYPE_SEGMENT      0x00    /* segment table type               */
 300 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x03    /* region table length              */
 301
 302 /* Bits in the region table entry */
 303 #define _REGION_ENTRY_ORIGIN    ~0xfffUL/* region/segment table origin      */
 304 #define _REGION_ENTRY_INV       0x20    /* invalid region table entry       */
 305 #define _REGION_ENTRY_TYPE_MASK 0x0c    /* region/segment table type mask   */
 306 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R1   0x0c    /* region first table type          */
 307 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R2   0x08    /* region second table type         */
 308 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R3   0x04    /* region third table type          */
 309 #define _REGION_ENTRY_LENGTH    0x03    /* region third length              */
 310
 311 #define _REGION1_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
 312 #define _REGION1_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INV)
 313 #define _REGION2_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
 314 #define _REGION2_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INV)
 315 #define _REGION3_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
 316 #define _REGION3_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INV)
 317
 318 /* Bits in the segment table entry */
 319 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   ~0x7ffUL/* segment table origin             */
 320 #define _SEGMENT_ENTRY_RO       0x200   /* page protection bit              */
 321 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
 322
 323 #define _SEGMENT_ENTRY          (0)
 324 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
 325
 326 #endif /* __s390x__ */
 327
 328 /*
 329  * A user page table pointer has the space-switch-event bit, the
 330  * private-space-control bit and the storage-alteration-event-control
 331  * bit set. A kernel page table pointer doesn't need them.
 332  */
 333 #define _ASCE_USER_BITS         (_ASCE_SPACE_SWITCH | _ASCE_PRIVATE_SPACE | \
 334                                  _ASCE_ALT_EVENT)
 335
 336 /* Bits int the storage key */
 337 #define _PAGE_CHANGED    0x02          /* HW changed bit                   */
 338 #define _PAGE_REFERENCED 0x04          /* HW referenced bit                */
 339
 340 /*
 341  * Page protection definitions.
 342  */
 343 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_TYPE_NONE)
 344 #define PAGE_RO         __pgprot(_PAGE_TYPE_RO)
 345 #define PAGE_RW         __pgprot(_PAGE_TYPE_RW)
 346 #define PAGE_EX_RO      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RO)
 347 #define PAGE_EX_RW      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RW)
 348
 349 #define PAGE_KERNEL     PAGE_RW
 350 #define PAGE_COPY       PAGE_RO
 351
 352 /*
 353  * Dependent on the EXEC_PROTECT option s390 can do execute protection.
 354  * Write permission always implies read permission. In theory with a
 355  * primary/secondary page table execute only can be implemented but
 356  * it would cost an additional bit in the pte to distinguish all the
 357  * different pte types. To avoid that execute permission currently
 358  * implies read permission as well.
 359  */
 360          /*xwr*/
 361 #define __P000  PAGE_NONE
 362 #define __P001  PAGE_RO
 363 #define __P010  PAGE_RO
 364 #define __P011  PAGE_RO
 365 #define __P100  PAGE_EX_RO
 366 #define __P101  PAGE_EX_RO
 367 #define __P110  PAGE_EX_RO
 368 #define __P111  PAGE_EX_RO
 369
 370 #define __S000  PAGE_NONE
 371 #define __S001  PAGE_RO
 372 #define __S010  PAGE_RW
 373 #define __S011  PAGE_RW
 374 #define __S100  PAGE_EX_RO
 375 #define __S101  PAGE_EX_RO
 376 #define __S110  PAGE_EX_RW
 377 #define __S111  PAGE_EX_RW
 378
 379 #ifndef __s390x__
 380 # define PxD_SHADOW_SHIFT       1
 381 #else /* __s390x__ */
 382 # define PxD_SHADOW_SHIFT       2
 383 #endif /* __s390x__ */
 384
 385 static inline void *get_shadow_table(void *table)
 386 {
 387         unsigned long addr, offset;
 388         struct page *page;
 389
 390         addr = (unsigned long) table;
 391         offset = addr & ((PAGE_SIZE << PxD_SHADOW_SHIFT) - 1);
 392         page = virt_to_page((void *)(addr ^ offset));
 393         return (void *)(addr_t)(page->index ? (page->index | offset) : 0UL);
 394 }
 395
 396 /*
 397  * Certain architectures need to do special things when PTEs
 398  * within a page table are directly modified.  Thus, the following
 399  * hook is made available.
 400  */
 401 static inline void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 402                               pte_t *ptep, pte_t entry)
 403 {
 404         *ptep = entry;
 405         if (mm->context.noexec) {
 406                 if (!(pte_val(entry) & _PAGE_INVALID) &&
 407                     (pte_val(entry) & _PAGE_SWX))
 408                         pte_val(entry) |= _PAGE_RO;
 409                 else
 410                         pte_val(entry) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 411                 ptep[PTRS_PER_PTE] = entry;
 412         }
 413 }
 414
 415 /*
 416  * pgd/pmd/pte query functions
 417  */
 418 #ifndef __s390x__
 419
 420 static inline int pgd_present(pgd_t pgd) { return 1; }
 421 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)    { return 0; }
 422 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)     { return 0; }
 423
 424 static inline int pud_present(pud_t pud) { return 1; }
 425 static inline int pud_none(pud_t pud)    { return 0; }
 426 static inline int pud_bad(pud_t pud)     { return 0; }
 427
 428 #else /* __s390x__ */
 429
 430 static inline int pgd_present(pgd_t pgd)
 431 {
 432         if ((pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
 433                 return 1;
 434         return (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
 435 }
 436
 437 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)
 438 {
 439         if ((pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
 440                 return 0;
 441         return (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
 442 }
 443
 444 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)
 445 {
 446         /*
 447          * With dynamic page table levels the pgd can be a region table
 448          * entry or a segment table entry. Check for the bit that are
 449          * invalid for either table entry.
 450          */
 451         unsigned long mask =
 452                 ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV &
 453                 ~_REGION_ENTRY_TYPE_MASK & ~_REGION_ENTRY_LENGTH;
 454         return (pgd_val(pgd) & mask) != 0;
 455 }
 456
 457 static inline int pud_present(pud_t pud)
 458 {
 459         if ((pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
 460                 return 1;
 461         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
 462 }
 463
 464 static inline int pud_none(pud_t pud)
 465 {
 466         if ((pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
 467                 return 0;
 468         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
 469 }
 470
 471 static inline int pud_bad(pud_t pud)
 472 {
 473         /*
 474          * With dynamic page table levels the pud can be a region table
 475          * entry or a segment table entry. Check for the bit that are
 476          * invalid for either table entry.
 477          */
 478         unsigned long mask =
 479                 ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV &
 480                 ~_REGION_ENTRY_TYPE_MASK & ~_REGION_ENTRY_LENGTH;
 481         return (pud_val(pud) & mask) != 0;
 482 }
 483
 484 #endif /* __s390x__ */
 485
 486 static inline int pmd_present(pmd_t pmd)
 487 {
 488         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
 489 }
 490
 491 static inline int pmd_none(pmd_t pmd)
 492 {
 493         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INV) != 0UL;
 494 }
 495
 496 static inline int pmd_bad(pmd_t pmd)
 497 {
 498         unsigned long mask = ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_SEGMENT_ENTRY_INV;
 499         return (pmd_val(pmd) & mask) != _SEGMENT_ENTRY;
 500 }
 501
 502 static inline int pte_none(pte_t pte)
 503 {
 504         return (pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) && !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT);
 505 }
 506
 507 static inline int pte_present(pte_t pte)
 508 {
 509         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT | _PAGE_SWX;
 510         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_NONE ||
 511                 (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) &&
 512                  !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT));
 513 }
 514
 515 static inline int pte_file(pte_t pte)
 516 {
 517         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT;
 518         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_FILE;
 519 }
 520
 521 static inline int pte_special(pte_t pte)
 522 {
 523         return 0;
 524 }
 525
 526 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
 527 #define pte_same(a,b)  (pte_val(a) == pte_val(b))
 528
 529 static inline void rcp_lock(pte_t *ptep)
 530 {
 531 #ifdef CONFIG_PGSTE
 532         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
 533         preempt_disable();
 534         while (test_and_set_bit(RCP_PCL_BIT, pgste))
 535                 ;
 536 #endif
 537 }
 538
 539 static inline void rcp_unlock(pte_t *ptep)
 540 {
 541 #ifdef CONFIG_PGSTE
 542         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
 543         clear_bit(RCP_PCL_BIT, pgste);
 544         preempt_enable();
 545 #endif
 546 }
 547
 548 /* forward declaration for SetPageUptodate in page-flags.h*/
 549 static inline void page_clear_dirty(struct page *page);
 550 #include <linux/page-flags.h>
 551
 552 static inline void ptep_rcp_copy(pte_t *ptep)
 553 {
 554 #ifdef CONFIG_PGSTE
 555         struct page *page = virt_to_page(pte_val(*ptep));
 556         unsigned int skey;
 557         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
 558
 559         skey = page_get_storage_key(page_to_phys(page));
 560         if (skey & _PAGE_CHANGED)
 561                 set_bit_simple(RCP_GC_BIT, pgste);
 562         if (skey & _PAGE_REFERENCED)
 563                 set_bit_simple(RCP_GR_BIT, pgste);
 564         if (test_and_clear_bit_simple(RCP_HC_BIT, pgste))
 565                 SetPageDirty(page);
 566         if (test_and_clear_bit_simple(RCP_HR_BIT, pgste))
 567                 SetPageReferenced(page);
 568 #endif
 569 }
 570
 571 /*
 572  * query functions pte_write/pte_dirty/pte_young only work if
 573  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
 574  */
 575 static inline int pte_write(pte_t pte)
 576 {
 577         return (pte_val(pte) & _PAGE_RO) == 0;
 578 }
 579
 580 static inline int pte_dirty(pte_t pte)
 581 {
 582         /* A pte is neither clean nor dirty on s/390. The dirty bit
 583          * is in the storage key. See page_test_and_clear_dirty for
 584          * details.
 585          */
 586         return 0;
 587 }
 588
 589 static inline int pte_young(pte_t pte)
 590 {
 591         /* A pte is neither young nor old on s/390. The young bit
 592          * is in the storage key. See page_test_and_clear_young for
 593          * details.
 594          */
 595         return 0;
 596 }
 597
 598 /*
 599  * pgd/pmd/pte modification functions
 600  */
 601
 602 #ifndef __s390x__
 603
 604 #define pgd_clear(pgd)          do { } while (0)
 605 #define pud_clear(pud)          do { } while (0)
 606
 607 #else /* __s390x__ */
 608
 609 static inline void pgd_clear_kernel(pgd_t * pgd)
 610 {
 611         if ((pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
 612                 pgd_val(*pgd) = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
 613 }
 614
 615 static inline void pgd_clear(pgd_t * pgd)
 616 {
 617         pgd_t *shadow = get_shadow_table(pgd);
 618
 619         pgd_clear_kernel(pgd);
 620         if (shadow)
 621                 pgd_clear_kernel(shadow);
 622 }
 623
 624 static inline void pud_clear_kernel(pud_t *pud)
 625 {
 626         if ((pud_val(*pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
 627                 pud_val(*pud) = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
 628 }
 629
 630 static inline void pud_clear(pud_t *pud)
 631 {
 632         pud_t *shadow = get_shadow_table(pud);
 633
 634         pud_clear_kernel(pud);
 635         if (shadow)
 636                 pud_clear_kernel(shadow);
 637 }
 638
 639 #endif /* __s390x__ */
 640
 641 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
 642 {
 643         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 644 }
 645
 646 static inline void pmd_clear(pmd_t *pmd)
 647 {
 648         pmd_t *shadow = get_shadow_table(pmd);
 649
 650         pmd_clear_kernel(pmd);
 651         if (shadow)
 652                 pmd_clear_kernel(shadow);
 653 }
 654
 655 static inline void pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
 656 {
 657         if (mm->context.pgstes)
 658                 ptep_rcp_copy(ptep);
 659         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 660         if (mm->context.noexec)
 661                 pte_val(ptep[PTRS_PER_PTE]) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 662 }
 663
 664 /*
 665  * The following pte modification functions only work if
 666  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
 667  */
 668 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
 669 {
 670         pte_val(pte) &= PAGE_MASK;
 671         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
 672         return pte;
 673 }
 674
 675 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)
 676 {
 677         /* Do not clobber _PAGE_TYPE_NONE pages!  */
 678         if (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID))
 679                 pte_val(pte) |= _PAGE_RO;
 680         return pte;
 681 }
 682
 683 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)
 684 {
 685         pte_val(pte) &= ~_PAGE_RO;
 686         return pte;
 687 }
 688
 689 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)
 690 {
 691         /* The only user of pte_mkclean is the fork() code.
 692            We must *not* clear the *physical* page dirty bit
 693            just because fork() wants to clear the dirty bit in
 694            *one* of the page's mappings.  So we just do nothing. */
 695         return pte;
 696 }
 697
 698 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)
 699 {
 700         /* We do not explicitly set the dirty bit because the
 701          * sske instruction is slow. It is faster to let the
 702          * next instruction set the dirty bit.
 703          */
 704         return pte;
 705 }
 706
 707 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)
 708 {
 709         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
 710          * There is no point in clearing the real referenced bit.
 711          */
 712         return pte;
 713 }
 714
 715 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)
 716 {
 717         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
 718          * There is no point in setting the real referenced bit.
 719          */
 720         return pte;
 721 }
 722
 723 static inline pte_t pte_mkspecial(pte_t pte)
 724 {
 725         return pte;
 726 }
 727
 728 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
 729 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
 730                                             unsigned long addr, pte_t *ptep)
 731 {
 732 #ifdef CONFIG_PGSTE
 733         unsigned long physpage;
 734         int young;
 735         unsigned long *pgste;
 736
 737         if (!vma->vm_mm->context.pgstes)
 738                 return 0;
 739         physpage = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
 740         pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
 741
 742         young = ((page_get_storage_key(physpage) & _PAGE_REFERENCED) != 0);
 743         rcp_lock(ptep);
 744         if (young)
 745                 set_bit_simple(RCP_GR_BIT, pgste);
 746         young |= test_and_clear_bit_simple(RCP_HR_BIT, pgste);
 747         rcp_unlock(ptep);
 748         return young;
 749 #endif
 750         return 0;
 751 }
 752
 753 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
 754 static inline int ptep_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
 755                                          unsigned long address, pte_t *ptep)
 756 {
 757         /* No need to flush TLB
 758          * On s390 reference bits are in storage key and never in TLB
 759          * With virtualization we handle the reference bit, without we
 760          * we can simply return */
 761 #ifdef CONFIG_PGSTE
 762         return ptep_test_and_clear_young(vma, address, ptep);
 763 #endif
 764         return 0;
 765 }
 766
 767 static inline void __ptep_ipte(unsigned long address, pte_t *ptep)
 768 {
 769         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
 770 #ifndef __s390x__
 771                 /* pto must point to the start of the segment table */
 772                 pte_t *pto = (pte_t *) (((unsigned long) ptep) & 0x7ffffc00);
 773 #else
 774                 /* ipte in zarch mode can do the math */
 775                 pte_t *pto = ptep;
 776 #endif
 777                 asm volatile(
 778                         "       ipte    %2,%3"
 779                         : "=m" (*ptep) : "m" (*ptep),
 780                           "a" (pto), "a" (address));
 781         }
 782 }
 783
 784 static inline void ptep_invalidate(struct mm_struct *mm,
 785                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
 786 {
 787         if (mm->context.pgstes) {
 788                 rcp_lock(ptep);
 789                 __ptep_ipte(address, ptep);
 790                 ptep_rcp_copy(ptep);
 791                 pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 792                 rcp_unlock(ptep);
 793                 return;
 794         }
 795         __ptep_ipte(address, ptep);
 796         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 797         if (mm->context.noexec) {
 798                 __ptep_ipte(address, ptep + PTRS_PER_PTE);
 799                 pte_val(*(ptep + PTRS_PER_PTE)) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
 800         }
 801 }
 802
 803 /*
 804  * This is hard to understand. ptep_get_and_clear and ptep_clear_flush
 805  * both clear the TLB for the unmapped pte. The reason is that
 806  * ptep_get_and_clear is used in common code (e.g. change_pte_range)
 807  * to modify an active pte. The sequence is
 808  *   1) ptep_get_and_clear
 809  *   2) set_pte_at
 810  *   3) flush_tlb_range
 811  * On s390 the tlb needs to get flushed with the modification of the pte
 812  * if the pte is active. The only way how this can be implemented is to
 813  * have ptep_get_and_clear do the tlb flush. In exchange flush_tlb_range
 814  * is a nop.
 815  */
 816 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
 817 #define ptep_get_and_clear(__mm, __address, __ptep)                     \
 818 ({                                                                      \
 819         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
 820         if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||                       \
 821             (__mm) != current->active_mm)                               \
 822                 ptep_invalidate(__mm, __address, __ptep);               \
 823         else                                                            \
 824                 pte_clear((__mm), (__address), (__ptep));               \
 825         __pte;                                                          \
 826 })
 827
 828 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_FLUSH
 829 static inline pte_t ptep_clear_flush(struct vm_area_struct *vma,
 830                                      unsigned long address, pte_t *ptep)
 831 {
 832         pte_t pte = *ptep;
 833         ptep_invalidate(vma->vm_mm, address, ptep);
 834         return pte;
 835 }
 836
 837 /*
 838  * The batched pte unmap code uses ptep_get_and_clear_full to clear the
 839  * ptes. Here an optimization is possible. tlb_gather_mmu flushes all
 840  * tlbs of an mm if it can guarantee that the ptes of the mm_struct
 841  * cannot be accessed while the batched unmap is running. In this case
 842  * full==1 and a simple pte_clear is enough. See tlb.h.
 843  */
 844 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR_FULL
 845 static inline pte_t ptep_get_and_clear_full(struct mm_struct *mm,
 846                                             unsigned long addr,
 847                                             pte_t *ptep, int full)
 848 {
 849         pte_t pte = *ptep;
 850
 851         if (full)
 852                 pte_clear(mm, addr, ptep);
 853         else
 854                 ptep_invalidate(mm, addr, ptep);
 855         return pte;
 856 }
 857
 858 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
 859 #define ptep_set_wrprotect(__mm, __addr, __ptep)                        \
 860 ({                                                                      \
 861         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
 862         if (pte_write(__pte)) {                                         \
 863                 if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||               \
 864                     (__mm) != current->active_mm)                       \
 865                         ptep_invalidate(__mm, __addr, __ptep);          \
 866                 set_pte_at(__mm, __addr, __ptep, pte_wrprotect(__pte)); \
 867         }                                                               \
 868 })
 869
 870 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
 871 #define ptep_set_access_flags(__vma, __addr, __ptep, __entry, __dirty)  \
 872 ({                                                                      \
 873         int __changed = !pte_same(*(__ptep), __entry);                  \
 874         if (__changed) {                                                \
 875                 ptep_invalidate((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep);        \
 876                 set_pte_at((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep, __entry);    \
 877         }                                                               \
 878         __changed;                                                      \
 879 })
 880
 881 /*
 882  * Test and clear dirty bit in storage key.
 883  * We can't clear the changed bit atomically. This is a potential
 884  * race against modification of the referenced bit. This function
 885  * should therefore only be called if it is not mapped in any
 886  * address space.
 887  */
 888 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_DIRTY
 889 static inline int page_test_dirty(struct page *page)
 890 {
 891         return (page_get_storage_key(page_to_phys(page)) & _PAGE_CHANGED) != 0;
 892 }
 893
 894 #define __HAVE_ARCH_PAGE_CLEAR_DIRTY
 895 static inline void page_clear_dirty(struct page *page)
 896 {
 897         page_set_storage_key(page_to_phys(page), PAGE_DEFAULT_KEY);
 898 }
 899
 900 /*
 901  * Test and clear referenced bit in storage key.
 902  */
 903 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
 904 static inline int page_test_and_clear_young(struct page *page)
 905 {
 906         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
 907         int ccode;
 908
 909         asm volatile(
 910                 "       rrbe    0,%1\n"
 911                 "       ipm     %0\n"
 912                 "       srl     %0,28\n"
 913                 : "=d" (ccode) : "a" (physpage) : "cc" );
 914         return ccode & 2;
 915 }
 916
 917 /*
 918  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
 919  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
 920  */
 921 static inline pte_t mk_pte_phys(unsigned long physpage, pgprot_t pgprot)
 922 {
 923         pte_t __pte;
 924         pte_val(__pte) = physpage + pgprot_val(pgprot);
 925         return __pte;
 926 }
 927
 928 static inline pte_t mk_pte(struct page *page, pgprot_t pgprot)
 929 {
 930         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
 931
 932         return mk_pte_phys(physpage, pgprot);
 933 }
 934
 935 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
 936 #define pud_index(address) (((address) >> PUD_SHIFT) & (PTRS_PER_PUD-1))
 937 #define pmd_index(address) (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
 938 #define pte_index(address) (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE-1))
 939
 940 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd + pgd_index(address))
 941 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
 942
 943 #ifndef __s390x__
 944
 945 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
 946 #define pud_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
 947 #define pgd_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
 948
 949 #define pud_offset(pgd, address) ((pud_t *) pgd)
 950 #define pmd_offset(pud, address) ((pmd_t *) pud + pmd_index(address))
 951
 952 #else /* __s390x__ */
 953
 954 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
 955 #define pud_deref(pud) (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
 956 #define pgd_deref(pgd) (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
 957
 958 static inline pud_t *pud_offset(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 959 {
 960         pud_t *pud = (pud_t *) pgd;
 961         if ((pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
 962                 pud = (pud_t *) pgd_deref(*pgd);
 963         return pud  + pud_index(address);
 964 }
 965
 966 static inline pmd_t *pmd_offset(pud_t *pud, unsigned long address)
 967 {
 968         pmd_t *pmd = (pmd_t *) pud;
 969         if ((pud_val(*pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
 970                 pmd = (pmd_t *) pud_deref(*pud);
 971         return pmd + pmd_index(address);
 972 }
 973
 974 #endif /* __s390x__ */
 975
 976 #define pfn_pte(pfn,pgprot) mk_pte_phys(__pa((pfn) << PAGE_SHIFT),(pgprot))
 977 #define pte_pfn(x) (pte_val(x) >> PAGE_SHIFT)
 978 #define pte_page(x) pfn_to_page(pte_pfn(x))
 979
 980 #define pmd_page(pmd) pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT)
 981
 982 /* Find an entry in the lowest level page table.. */
 983 #define pte_offset(pmd, addr) ((pte_t *) pmd_deref(*(pmd)) + pte_index(addr))
 984 #define pte_offset_kernel(pmd, address) pte_offset(pmd,address)
 985 #define pte_offset_map(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
 986 #define pte_offset_map_nested(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
 987 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
 988 #define pte_unmap_nested(pte) do { } while (0)
 989
 990 /*
 991  * 31 bit swap entry format:
 992  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
 993  * Bits 0, 20 and bit 23 have to be zero, otherwise an specification
 994  * exception will occur instead of a page translation exception. The
 995  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
 996  * information in the lowcore.
 997  * Bit 21 and bit 22 are the page invalid bit and the page protection
 998  * bit. We set both to indicate a swapped page.
 999  * Bit 30 and 31 are used to distinguish the different page types. For
1000  * a swapped page these bits need to be zero.
1001  * This leaves the bits 1-19 and bits 24-29 to store type and offset.
1002  * We use the 5 bits from 25-29 for the type and the 20 bits from 1-19
1003  * plus 24 for the offset.
1004  * 0|     offset        |0110|o|type |00|
1005  * 0 0000000001111111111 2222 2 22222 33
1006  * 0 1234567890123456789 0123 4 56789 01
1007  *
1008  * 64 bit swap entry format:
1009  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
1010  * Bits 52 and bit 55 have to be zero, otherwise an specification
1011  * exception will occur instead of a page translation exception. The
1012  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
1013  * information in the lowcore.
1014  * Bit 53 and bit 54 are the page invalid bit and the page protection
1015  * bit. We set both to indicate a swapped page.
1016  * Bit 62 and 63 are used to distinguish the different page types. For
1017  * a swapped page these bits need to be zero.
1018  * This leaves the bits 0-51 and bits 56-61 to store type and offset.
1019  * We use the 5 bits from 57-61 for the type and the 53 bits from 0-51
1020  * plus 56 for the offset.
1021  * |                      offset                        |0110|o|type |00|
1022  *  0000000000111111111122222222223333333333444444444455 5555 5 55566 66
1023  *  0123456789012345678901234567890123456789012345678901 2345 6 78901 23
1024  */
1025 #ifndef __s390x__
1026 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 12)
1027 #else
1028 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 11)
1029 #endif
1030 static inline pte_t mk_swap_pte(unsigned long type, unsigned long offset)
1031 {
1032         pte_t pte;
1033         offset &= __SWP_OFFSET_MASK;
1034         pte_val(pte) = _PAGE_TYPE_SWAP | ((type & 0x1f) << 2) |
1035                 ((offset & 1UL) << 7) | ((offset & ~1UL) << 11);
1036         return pte;
1037 }
1038
1039 #define __swp_type(entry)       (((entry).val >> 2) & 0x1f)
1040 #define __swp_offset(entry)     (((entry).val >> 11) | (((entry).val >> 7) & 1))
1041 #define __swp_entry(type,offset) ((swp_entry_t) { pte_val(mk_swap_pte((type),(offset))) })
1042
1043 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
1044 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val })
1045
1046 #ifndef __s390x__
1047 # define PTE_FILE_MAX_BITS      26
1048 #else /* __s390x__ */
1049 # define PTE_FILE_MAX_BITS      59
1050 #endif /* __s390x__ */
1051
1052 #define pte_to_pgoff(__pte) \
1053         ((((__pte).pte >> 12) << 7) + (((__pte).pte >> 1) & 0x7f))
1054
1055 #define pgoff_to_pte(__off) \
1056         ((pte_t) { ((((__off) & 0x7f) << 1) + (((__off) >> 7) << 12)) \
1057                    | _PAGE_TYPE_FILE })
1058
1059 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1060
1061 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
1062
1063 extern int add_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
1064 extern int remove_shared_memory(unsigned long start, unsigned long size);
1065 extern int s390_enable_sie(void);
1066
1067 /*
1068  * No page table caches to initialise
1069  */
1070 #define pgtable_cache_init()    do { } while (0)
1071
1072 #define __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1073 extern void memmap_init(unsigned long, int, unsigned long, unsigned long);
1074
1075 #include <asm-generic/pgtable.h>
1076
1077 #endif /* _S390_PAGE_H */