Branch data Line data Source code
1 : : /*
2 : : * High memory handling common code and variables.
3 : : *
4 : : * (C) 1999 Andrea Arcangeli, SuSE GmbH, andrea@suse.de
5 : : * Gerhard Wichert, Siemens AG, Gerhard.Wichert@pdb.siemens.de
6 : : *
7 : : *
8 : : * Redesigned the x86 32-bit VM architecture to deal with
9 : : * 64-bit physical space. With current x86 CPUs this
10 : : * means up to 64 Gigabytes physical RAM.
11 : : *
12 : : * Rewrote high memory support to move the page cache into
13 : : * high memory. Implemented permanent (schedulable) kmaps
14 : : * based on Linus' idea.
15 : : *
16 : : * Copyright (C) 1999 Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
17 : : */
18 : :
19 : : #include <linux/mm.h>
20 : : #include <linux/export.h>
21 : : #include <linux/swap.h>
22 : : #include <linux/bio.h>
23 : : #include <linux/pagemap.h>
24 : : #include <linux/mempool.h>
25 : : #include <linux/blkdev.h>
26 : : #include <linux/init.h>
27 : : #include <linux/hash.h>
28 : : #include <linux/highmem.h>
29 : : #include <linux/kgdb.h>
30 : : #include <asm/tlbflush.h>
31 : :
32 : :
33 : : #if defined(CONFIG_HIGHMEM) || defined(CONFIG_X86_32)
34 : : DEFINE_PER_CPU(int, __kmap_atomic_idx);
35 : : #endif
36 : :
37 : : /*
38 : : * Virtual_count is not a pure "count".
39 : : * 0 means that it is not mapped, and has not been mapped
40 : : * since a TLB flush - it is usable.
41 : : * 1 means that there are no users, but it has been mapped
42 : : * since the last TLB flush - so we can't use it.
43 : : * n means that there are (n-1) current users of it.
44 : : */
45 : : #ifdef CONFIG_HIGHMEM
46 : :
47 : : unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
48 : : EXPORT_SYMBOL(totalhigh_pages);
49 : :
50 : :
51 : : EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(__kmap_atomic_idx);
52 : :
53 : 0 : unsigned int nr_free_highpages (void)
54 : : {
55 : : pg_data_t *pgdat;
56 : : unsigned int pages = 0;
57 : :
58 [ + + ]: 20146 : for_each_online_pgdat(pgdat) {
59 : 0 : pages += zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
60 : : NR_FREE_PAGES);
61 : : if (zone_movable_is_highmem())
62 : : pages += zone_page_state(
63 : : &pgdat->node_zones[ZONE_MOVABLE],
64 : : NR_FREE_PAGES);
65 : : }
66 : :
67 : 10073 : return pages;
68 : : }
69 : :
70 : : static int pkmap_count[LAST_PKMAP];
71 : : static unsigned int last_pkmap_nr;
72 : : static __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(kmap_lock);
73 : :
74 : : pte_t * pkmap_page_table;
75 : :
76 : : static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(pkmap_map_wait);
77 : :
78 : : /*
79 : : * Most architectures have no use for kmap_high_get(), so let's abstract
80 : : * the disabling of IRQ out of the locking in that case to save on a
81 : : * potential useless overhead.
82 : : */
83 : : #ifdef ARCH_NEEDS_KMAP_HIGH_GET
84 : : #define lock_kmap() spin_lock_irq(&kmap_lock)
85 : : #define unlock_kmap() spin_unlock_irq(&kmap_lock)
86 : : #define lock_kmap_any(flags) spin_lock_irqsave(&kmap_lock, flags)
87 : : #define unlock_kmap_any(flags) spin_unlock_irqrestore(&kmap_lock, flags)
88 : : #else
89 : : #define lock_kmap() spin_lock(&kmap_lock)
90 : : #define unlock_kmap() spin_unlock(&kmap_lock)
91 : : #define lock_kmap_any(flags) \
92 : : do { spin_lock(&kmap_lock); (void)(flags); } while (0)
93 : : #define unlock_kmap_any(flags) \
94 : : do { spin_unlock(&kmap_lock); (void)(flags); } while (0)
95 : : #endif
96 : :
97 : 0 : struct page *kmap_to_page(void *vaddr)
98 : : {
99 : 0 : unsigned long addr = (unsigned long)vaddr;
100 : :
101 [ # # ]: 0 : if (addr >= PKMAP_ADDR(0) && addr < PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP)) {
102 : 0 : int i = PKMAP_NR(addr);
103 : 0 : return pte_page(pkmap_page_table[i]);
104 : : }
105 : :
106 : 0 : return virt_to_page(addr);
107 : : }
108 : : EXPORT_SYMBOL(kmap_to_page);
109 : :
110 : 0 : static void flush_all_zero_pkmaps(void)
111 : : {
112 : : int i;
113 : : int need_flush = 0;
114 : :
115 : : flush_cache_kmaps();
116 : :
117 [ + + ]: 1245564 : for (i = 0; i < LAST_PKMAP; i++) {
118 : : struct page *page;
119 : :
120 : : /*
121 : : * zero means we don't have anything to do,
122 : : * >1 means that it is still in use. Only
123 : : * a count of 1 means that it is free but
124 : : * needs to be unmapped
125 : : */
126 [ - + ]: 1243136 : if (pkmap_count[i] != 1)
127 : 0 : continue;
128 : 1243136 : pkmap_count[i] = 0;
129 : :
130 : : /* sanity check */
131 [ - + ]: 1243136 : BUG_ON(pte_none(pkmap_page_table[i]));
132 : :
133 : : /*
134 : : * Don't need an atomic fetch-and-clear op here;
135 : : * no-one has the page mapped, and cannot get at
136 : : * its virtual address (and hence PTE) without first
137 : : * getting the kmap_lock (which is held here).
138 : : * So no dangers, even with speculative execution.
139 : : */
140 : 1243136 : page = pte_page(pkmap_page_table[i]);
141 : 1243136 : pte_clear(&init_mm, PKMAP_ADDR(i), &pkmap_page_table[i]);
142 : :
143 : 1243136 : set_page_address(page, NULL);
144 : : need_flush = 1;
145 : : }
146 [ + - ]: 2428 : if (need_flush)
147 : 2428 : flush_tlb_kernel_range(PKMAP_ADDR(0), PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
148 : 2428 : }
149 : :
150 : : /**
151 : : * kmap_flush_unused - flush all unused kmap mappings in order to remove stray mappings
152 : : */
153 : 0 : void kmap_flush_unused(void)
154 : : {
155 : : lock_kmap();
156 : 0 : flush_all_zero_pkmaps();
157 : : unlock_kmap();
158 : 0 : }
159 : :
160 : : static inline unsigned long map_new_virtual(struct page *page)
161 : : {
162 : : unsigned long vaddr;
163 : : int count;
164 : :
165 : : start:
166 : : count = LAST_PKMAP;
167 : : /* Find an empty entry */
168 : : for (;;) {
169 : 1243557 : last_pkmap_nr = (last_pkmap_nr + 1) & LAST_PKMAP_MASK;
170 [ + + ]: 1243557 : if (!last_pkmap_nr) {
171 : 2428 : flush_all_zero_pkmaps();
172 : : count = LAST_PKMAP;
173 : : }
174 [ - + ]: 2607830 : if (!pkmap_count[last_pkmap_nr])
175 : : break; /* Found a usable entry */
176 [ # # ]: 0 : if (--count)
177 : 0 : continue;
178 : :
179 : : /*
180 : : * Sleep for somebody else to unmap their entries
181 : : */
182 : : {
183 : 0 : DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
184 : :
185 : 0 : __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
186 : 0 : add_wait_queue(&pkmap_map_wait, &wait);
187 : : unlock_kmap();
188 : 0 : schedule();
189 : 0 : remove_wait_queue(&pkmap_map_wait, &wait);
190 : : lock_kmap();
191 : :
192 : : /* Somebody else might have mapped it while we slept */
193 [ # # ]: 0 : if (page_address(page))
194 : 0 : return (unsigned long)page_address(page);
195 : :
196 : : /* Re-start */
197 : 0 : goto start;
198 : : }
199 : : }
200 : 1243557 : vaddr = PKMAP_ADDR(last_pkmap_nr);
201 : 3730671 : set_pte_at(&init_mm, vaddr,
202 : 2487114 : &(pkmap_page_table[last_pkmap_nr]), mk_pte(page, kmap_prot));
203 : :
204 : 1243557 : pkmap_count[last_pkmap_nr] = 1;
205 : 1243557 : set_page_address(page, (void *)vaddr);
206 : :
207 : : return vaddr;
208 : : }
209 : :
210 : : /**
211 : : * kmap_high - map a highmem page into memory
212 : : * @page: &struct page to map
213 : : *
214 : : * Returns the page's virtual memory address.
215 : : *
216 : : * We cannot call this from interrupts, as it may block.
217 : : */
218 : 0 : void *kmap_high(struct page *page)
219 : : {
220 : : unsigned long vaddr;
221 : :
222 : : /*
223 : : * For highmem pages, we can't trust "virtual" until
224 : : * after we have the lock.
225 : : */
226 : : lock_kmap();
227 : 1364274 : vaddr = (unsigned long)page_address(page);
228 [ + + ]: 1364274 : if (!vaddr)
229 : : vaddr = map_new_virtual(page);
230 : 1364274 : pkmap_count[PKMAP_NR(vaddr)]++;
231 [ - + ]: 1364274 : BUG_ON(pkmap_count[PKMAP_NR(vaddr)] < 2);
232 : : unlock_kmap();
233 : 1364274 : return (void*) vaddr;
234 : : }
235 : :
236 : : EXPORT_SYMBOL(kmap_high);
237 : :
238 : : #ifdef ARCH_NEEDS_KMAP_HIGH_GET
239 : : /**
240 : : * kmap_high_get - pin a highmem page into memory
241 : : * @page: &struct page to pin
242 : : *
243 : : * Returns the page's current virtual memory address, or NULL if no mapping
244 : : * exists. If and only if a non null address is returned then a
245 : : * matching call to kunmap_high() is necessary.
246 : : *
247 : : * This can be called from any context.
248 : : */
249 : 0 : void *kmap_high_get(struct page *page)
250 : : {
251 : : unsigned long vaddr, flags;
252 : :
253 : 202587517 : lock_kmap_any(flags);
254 : 202758698 : vaddr = (unsigned long)page_address(page);
255 [ + + ]: 202758698 : if (vaddr) {
256 [ - + ]: 12290584 : BUG_ON(pkmap_count[PKMAP_NR(vaddr)] < 1);
257 : 12290584 : pkmap_count[PKMAP_NR(vaddr)]++;
258 : : }
259 : : unlock_kmap_any(flags);
260 : 202758652 : return (void*) vaddr;
261 : : }
262 : : #endif
263 : :
264 : : /**
265 : : * kunmap_high - unmap a highmem page into memory
266 : : * @page: &struct page to unmap
267 : : *
268 : : * If ARCH_NEEDS_KMAP_HIGH_GET is not defined then this may be called
269 : : * only from user context.
270 : : */
271 : 0 : void kunmap_high(struct page *page)
272 : : {
273 : : unsigned long vaddr;
274 : : unsigned long nr;
275 : : unsigned long flags;
276 : : int need_wakeup;
277 : :
278 : 13654257 : lock_kmap_any(flags);
279 : 13654858 : vaddr = (unsigned long)page_address(page);
280 [ - + ]: 13654858 : BUG_ON(!vaddr);
281 : 13654858 : nr = PKMAP_NR(vaddr);
282 : :
283 : : /*
284 : : * A count must never go down to zero
285 : : * without a TLB flush!
286 : : */
287 : : need_wakeup = 0;
288 [ - + + ]: 13654858 : switch (--pkmap_count[nr]) {
289 : : case 0:
290 : 0 : BUG();
291 : : case 1:
292 : : /*
293 : : * Avoid an unnecessary wake_up() function call.
294 : : * The common case is pkmap_count[] == 1, but
295 : : * no waiters.
296 : : * The tasks queued in the wait-queue are guarded
297 : : * by both the lock in the wait-queue-head and by
298 : : * the kmap_lock. As the kmap_lock is held here,
299 : : * no need for the wait-queue-head's lock. Simply
300 : : * test if the queue is empty.
301 : : */
302 : : need_wakeup = waitqueue_active(&pkmap_map_wait);
303 : : }
304 : : unlock_kmap_any(flags);
305 : :
306 : : /* do wake-up, if needed, race-free outside of the spin lock */
307 [ - + ]: 13654857 : if (need_wakeup)
308 : 0 : wake_up(&pkmap_map_wait);
309 : 13654857 : }
310 : :
311 : : EXPORT_SYMBOL(kunmap_high);
312 : : #endif
313 : :
314 : : #if defined(HASHED_PAGE_VIRTUAL)
315 : :
316 : : #define PA_HASH_ORDER 7
317 : :
318 : : /*
319 : : * Describes one page->virtual association
320 : : */
321 : : struct page_address_map {
322 : : struct page *page;
323 : : void *virtual;
324 : : struct list_head list;
325 : : };
326 : :
327 : : static struct page_address_map page_address_maps[LAST_PKMAP];
328 : :
329 : : /*
330 : : * Hash table bucket
331 : : */
332 : : static struct page_address_slot {
333 : : struct list_head lh; /* List of page_address_maps */
334 : : spinlock_t lock; /* Protect this bucket's list */
335 : : } ____cacheline_aligned_in_smp page_address_htable[1<<PA_HASH_ORDER];
336 : :
337 : : static struct page_address_slot *page_slot(const struct page *page)
338 : : {
339 : : return &page_address_htable[hash_ptr(page, PA_HASH_ORDER)];
340 : : }
341 : :
342 : : /**
343 : : * page_address - get the mapped virtual address of a page
344 : : * @page: &struct page to get the virtual address of
345 : : *
346 : : * Returns the page's virtual address.
347 : : */
348 : 0 : void *page_address(const struct page *page)
349 : : {
350 : : unsigned long flags;
351 : : void *ret;
352 : : struct page_address_slot *pas;
353 : :
354 [ + + ]: 348849705 : if (!PageHighMem(page))
355 : 131071875 : return lowmem_page_address(page);
356 : :
357 : 217777830 : pas = page_slot(page);
358 : : ret = NULL;
359 : 217777830 : spin_lock_irqsave(&pas->lock, flags);
360 [ + + ]: 217777830 : if (!list_empty(&pas->lh)) {
361 : : struct page_address_map *pam;
362 : :
363 [ + + ]: 843092631 : list_for_each_entry(pam, &pas->lh, list) {
364 [ + + ]: 667233613 : if (pam->page == page) {
365 : 26066159 : ret = pam->virtual;
366 : 26066159 : goto done;
367 : : }
368 : : }
369 : : }
370 : : done:
371 : : spin_unlock_irqrestore(&pas->lock, flags);
372 : 217777830 : return ret;
373 : : }
374 : :
375 : : EXPORT_SYMBOL(page_address);
376 : :
377 : : /**
378 : : * set_page_address - set a page's virtual address
379 : : * @page: &struct page to set
380 : : * @virtual: virtual address to use
381 : : */
382 : 0 : void set_page_address(struct page *page, void *virtual)
383 : : {
384 : : unsigned long flags;
385 : : struct page_address_slot *pas;
386 : : struct page_address_map *pam;
387 : :
388 [ - + ]: 2486693 : BUG_ON(!PageHighMem(page));
389 : :
390 : 2486693 : pas = page_slot(page);
391 [ + + ]: 2486693 : if (virtual) { /* Add */
392 : 1243557 : pam = &page_address_maps[PKMAP_NR((unsigned long)virtual)];
393 : 1243557 : pam->page = page;
394 : 1243557 : pam->virtual = virtual;
395 : :
396 : 1243557 : spin_lock_irqsave(&pas->lock, flags);
397 : 1243557 : list_add_tail(&pam->list, &pas->lh);
398 : : spin_unlock_irqrestore(&pas->lock, flags);
399 : : } else { /* Remove */
400 : 1243136 : spin_lock_irqsave(&pas->lock, flags);
401 [ + - ]: 3729829 : list_for_each_entry(pam, &pas->lh, list) {
402 [ + - ]: 1243136 : if (pam->page == page) {
403 : : list_del(&pam->list);
404 : : spin_unlock_irqrestore(&pas->lock, flags);
405 : : goto done;
406 : : }
407 : : }
408 : : spin_unlock_irqrestore(&pas->lock, flags);
409 : : }
410 : : done:
411 : 2486693 : return;
412 : : }
413 : :
414 : 0 : void __init page_address_init(void)
415 : : {
416 : : int i;
417 : :
418 [ # # ]: 0 : for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(page_address_htable); i++) {
419 : 0 : INIT_LIST_HEAD(&page_address_htable[i].lh);
420 : 0 : spin_lock_init(&page_address_htable[i].lock);
421 : : }
422 : 0 : }
423 : :
424 : : #endif /* defined(CONFIG_HIGHMEM) && !defined(WANT_PAGE_VIRTUAL) */
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