libertas: unify various CF-related defines
[safe/jmp/linux-2.6] / 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 vmemmap         ((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 #define _PAGE_SPECIAL   0x004           /* SW associated with special page */
224 #define __HAVE_ARCH_PTE_SPECIAL
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  * Only four types for huge pages, using the invalid bit and protection bit
238  * of a segment table entry.
239  */
240 #define _HPAGE_TYPE_EMPTY       0x020   /* _SEGMENT_ENTRY_INV */
241 #define _HPAGE_TYPE_NONE        0x220
242 #define _HPAGE_TYPE_RO          0x200   /* _SEGMENT_ENTRY_RO  */
243 #define _HPAGE_TYPE_RW          0x000
244
245 /*
246  * PTE type bits are rather complicated. handle_pte_fault uses pte_present,
247  * pte_none and pte_file to find out the pte type WITHOUT holding the page
248  * table lock. ptep_clear_flush on the other hand uses ptep_clear_flush to
249  * invalidate a given pte. ipte sets the hw invalid bit and clears all tlbs
250  * for the page. The page table entry is set to _PAGE_TYPE_EMPTY afterwards.
251  * This change is done while holding the lock, but the intermediate step
252  * of a previously valid pte with the hw invalid bit set can be observed by
253  * handle_pte_fault. That makes it necessary that all valid pte types with
254  * the hw invalid bit set must be distinguishable from the four pte types
255  * empty, none, swap and file.
256  *
257  *                      irxt  ipte  irxt
258  * _PAGE_TYPE_EMPTY     1000   ->   1000
259  * _PAGE_TYPE_NONE      1001   ->   1001
260  * _PAGE_TYPE_SWAP      1011   ->   1011
261  * _PAGE_TYPE_FILE      11?1   ->   11?1
262  * _PAGE_TYPE_RO        0100   ->   1100
263  * _PAGE_TYPE_RW        0000   ->   1000
264  * _PAGE_TYPE_EX_RO     0110   ->   1110
265  * _PAGE_TYPE_EX_RW     0010   ->   1010
266  *
267  * pte_none is true for bits combinations 1000, 1010, 1100, 1110
268  * pte_present is true for bits combinations 0000, 0010, 0100, 0110, 1001
269  * pte_file is true for bits combinations 1101, 1111
270  * swap pte is 1011 and 0001, 0011, 0101, 0111 are invalid.
271  */
272
273 /* Page status table bits for virtualization */
274 #define RCP_PCL_BIT     55
275 #define RCP_HR_BIT      54
276 #define RCP_HC_BIT      53
277 #define RCP_GR_BIT      50
278 #define RCP_GC_BIT      49
279
280 #ifndef __s390x__
281
282 /* Bits in the segment table address-space-control-element */
283 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x80000000UL    /* space switch event       */
284 #define _ASCE_ORIGIN_MASK       0x7ffff000UL    /* segment table origin     */
285 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
286 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
287 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x7f    /* 128 x 64 entries = 8k            */
288
289 /* Bits in the segment table entry */
290 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   0x7fffffc0UL    /* page table origin        */
291 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
292 #define _SEGMENT_ENTRY_COMMON   0x10    /* common segment bit               */
293 #define _SEGMENT_ENTRY_PTL      0x0f    /* page table length                */
294
295 #define _SEGMENT_ENTRY          (_SEGMENT_ENTRY_PTL)
296 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
297
298 #else /* __s390x__ */
299
300 /* Bits in the segment/region table address-space-control-element */
301 #define _ASCE_ORIGIN            ~0xfffUL/* segment table origin             */
302 #define _ASCE_PRIVATE_SPACE     0x100   /* private space control            */
303 #define _ASCE_ALT_EVENT         0x80    /* storage alteration event control */
304 #define _ASCE_SPACE_SWITCH      0x40    /* space switch event               */
305 #define _ASCE_REAL_SPACE        0x20    /* real space control               */
306 #define _ASCE_TYPE_MASK         0x0c    /* asce table type mask             */
307 #define _ASCE_TYPE_REGION1      0x0c    /* region first table type          */
308 #define _ASCE_TYPE_REGION2      0x08    /* region second table type         */
309 #define _ASCE_TYPE_REGION3      0x04    /* region third table type          */
310 #define _ASCE_TYPE_SEGMENT      0x00    /* segment table type               */
311 #define _ASCE_TABLE_LENGTH      0x03    /* region table length              */
312
313 /* Bits in the region table entry */
314 #define _REGION_ENTRY_ORIGIN    ~0xfffUL/* region/segment table origin      */
315 #define _REGION_ENTRY_INV       0x20    /* invalid region table entry       */
316 #define _REGION_ENTRY_TYPE_MASK 0x0c    /* region/segment table type mask   */
317 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R1   0x0c    /* region first table type          */
318 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R2   0x08    /* region second table type         */
319 #define _REGION_ENTRY_TYPE_R3   0x04    /* region third table type          */
320 #define _REGION_ENTRY_LENGTH    0x03    /* region third length              */
321
322 #define _REGION1_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
323 #define _REGION1_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INV)
324 #define _REGION2_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
325 #define _REGION2_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INV)
326 #define _REGION3_ENTRY          (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_LENGTH)
327 #define _REGION3_ENTRY_EMPTY    (_REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INV)
328
329 /* Bits in the segment table entry */
330 #define _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN   ~0x7ffUL/* segment table origin             */
331 #define _SEGMENT_ENTRY_RO       0x200   /* page protection bit              */
332 #define _SEGMENT_ENTRY_INV      0x20    /* invalid segment table entry      */
333
334 #define _SEGMENT_ENTRY          (0)
335 #define _SEGMENT_ENTRY_EMPTY    (_SEGMENT_ENTRY_INV)
336
337 #define _SEGMENT_ENTRY_LARGE    0x400   /* STE-format control, large page   */
338 #define _SEGMENT_ENTRY_CO       0x100   /* change-recording override   */
339
340 #endif /* __s390x__ */
341
342 /*
343  * A user page table pointer has the space-switch-event bit, the
344  * private-space-control bit and the storage-alteration-event-control
345  * bit set. A kernel page table pointer doesn't need them.
346  */
347 #define _ASCE_USER_BITS         (_ASCE_SPACE_SWITCH | _ASCE_PRIVATE_SPACE | \
348                                  _ASCE_ALT_EVENT)
349
350 /* Bits int the storage key */
351 #define _PAGE_CHANGED    0x02          /* HW changed bit                   */
352 #define _PAGE_REFERENCED 0x04          /* HW referenced bit                */
353
354 /*
355  * Page protection definitions.
356  */
357 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_TYPE_NONE)
358 #define PAGE_RO         __pgprot(_PAGE_TYPE_RO)
359 #define PAGE_RW         __pgprot(_PAGE_TYPE_RW)
360 #define PAGE_EX_RO      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RO)
361 #define PAGE_EX_RW      __pgprot(_PAGE_TYPE_EX_RW)
362
363 #define PAGE_KERNEL     PAGE_RW
364 #define PAGE_COPY       PAGE_RO
365
366 /*
367  * Dependent on the EXEC_PROTECT option s390 can do execute protection.
368  * Write permission always implies read permission. In theory with a
369  * primary/secondary page table execute only can be implemented but
370  * it would cost an additional bit in the pte to distinguish all the
371  * different pte types. To avoid that execute permission currently
372  * implies read permission as well.
373  */
374          /*xwr*/
375 #define __P000  PAGE_NONE
376 #define __P001  PAGE_RO
377 #define __P010  PAGE_RO
378 #define __P011  PAGE_RO
379 #define __P100  PAGE_EX_RO
380 #define __P101  PAGE_EX_RO
381 #define __P110  PAGE_EX_RO
382 #define __P111  PAGE_EX_RO
383
384 #define __S000  PAGE_NONE
385 #define __S001  PAGE_RO
386 #define __S010  PAGE_RW
387 #define __S011  PAGE_RW
388 #define __S100  PAGE_EX_RO
389 #define __S101  PAGE_EX_RO
390 #define __S110  PAGE_EX_RW
391 #define __S111  PAGE_EX_RW
392
393 #ifndef __s390x__
394 # define PxD_SHADOW_SHIFT       1
395 #else /* __s390x__ */
396 # define PxD_SHADOW_SHIFT       2
397 #endif /* __s390x__ */
398
399 static inline void *get_shadow_table(void *table)
400 {
401         unsigned long addr, offset;
402         struct page *page;
403
404         addr = (unsigned long) table;
405         offset = addr & ((PAGE_SIZE << PxD_SHADOW_SHIFT) - 1);
406         page = virt_to_page((void *)(addr ^ offset));
407         return (void *)(addr_t)(page->index ? (page->index | offset) : 0UL);
408 }
409
410 /*
411  * Certain architectures need to do special things when PTEs
412  * within a page table are directly modified.  Thus, the following
413  * hook is made available.
414  */
415 static inline void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
416                               pte_t *ptep, pte_t entry)
417 {
418         *ptep = entry;
419         if (mm->context.noexec) {
420                 if (!(pte_val(entry) & _PAGE_INVALID) &&
421                     (pte_val(entry) & _PAGE_SWX))
422                         pte_val(entry) |= _PAGE_RO;
423                 else
424                         pte_val(entry) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
425                 ptep[PTRS_PER_PTE] = entry;
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 static inline int pud_present(pud_t pud) { return 1; }
439 static inline int pud_none(pud_t pud)    { return 0; }
440 static inline int pud_bad(pud_t pud)     { return 0; }
441
442 #else /* __s390x__ */
443
444 static inline int pgd_present(pgd_t pgd)
445 {
446         if ((pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
447                 return 1;
448         return (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
449 }
450
451 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)
452 {
453         if ((pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
454                 return 0;
455         return (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
456 }
457
458 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)
459 {
460         /*
461          * With dynamic page table levels the pgd can be a region table
462          * entry or a segment table entry. Check for the bit that are
463          * invalid for either table entry.
464          */
465         unsigned long mask =
466                 ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV &
467                 ~_REGION_ENTRY_TYPE_MASK & ~_REGION_ENTRY_LENGTH;
468         return (pgd_val(pgd) & mask) != 0;
469 }
470
471 static inline int pud_present(pud_t pud)
472 {
473         if ((pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
474                 return 1;
475         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
476 }
477
478 static inline int pud_none(pud_t pud)
479 {
480         if ((pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) < _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
481                 return 0;
482         return (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_INV) != 0UL;
483 }
484
485 static inline int pud_bad(pud_t pud)
486 {
487         /*
488          * With dynamic page table levels the pud can be a region table
489          * entry or a segment table entry. Check for the bit that are
490          * invalid for either table entry.
491          */
492         unsigned long mask =
493                 ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_REGION_ENTRY_INV &
494                 ~_REGION_ENTRY_TYPE_MASK & ~_REGION_ENTRY_LENGTH;
495         return (pud_val(pud) & mask) != 0;
496 }
497
498 #endif /* __s390x__ */
499
500 static inline int pmd_present(pmd_t pmd)
501 {
502         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) != 0UL;
503 }
504
505 static inline int pmd_none(pmd_t pmd)
506 {
507         return (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INV) != 0UL;
508 }
509
510 static inline int pmd_bad(pmd_t pmd)
511 {
512         unsigned long mask = ~_SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & ~_SEGMENT_ENTRY_INV;
513         return (pmd_val(pmd) & mask) != _SEGMENT_ENTRY;
514 }
515
516 static inline int pte_none(pte_t pte)
517 {
518         return (pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) && !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT);
519 }
520
521 static inline int pte_present(pte_t pte)
522 {
523         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT | _PAGE_SWX;
524         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_NONE ||
525                 (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID) &&
526                  !(pte_val(pte) & _PAGE_SWT));
527 }
528
529 static inline int pte_file(pte_t pte)
530 {
531         unsigned long mask = _PAGE_RO | _PAGE_INVALID | _PAGE_SWT;
532         return (pte_val(pte) & mask) == _PAGE_TYPE_FILE;
533 }
534
535 static inline int pte_special(pte_t pte)
536 {
537         return (pte_val(pte) & _PAGE_SPECIAL);
538 }
539
540 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
541 #define pte_same(a,b)  (pte_val(a) == pte_val(b))
542
543 static inline void rcp_lock(pte_t *ptep)
544 {
545 #ifdef CONFIG_PGSTE
546         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
547         preempt_disable();
548         while (test_and_set_bit(RCP_PCL_BIT, pgste))
549                 ;
550 #endif
551 }
552
553 static inline void rcp_unlock(pte_t *ptep)
554 {
555 #ifdef CONFIG_PGSTE
556         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
557         clear_bit(RCP_PCL_BIT, pgste);
558         preempt_enable();
559 #endif
560 }
561
562 /* forward declaration for SetPageUptodate in page-flags.h*/
563 static inline void page_clear_dirty(struct page *page);
564 #include <linux/page-flags.h>
565
566 static inline void ptep_rcp_copy(pte_t *ptep)
567 {
568 #ifdef CONFIG_PGSTE
569         struct page *page = virt_to_page(pte_val(*ptep));
570         unsigned int skey;
571         unsigned long *pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
572
573         skey = page_get_storage_key(page_to_phys(page));
574         if (skey & _PAGE_CHANGED)
575                 set_bit_simple(RCP_GC_BIT, pgste);
576         if (skey & _PAGE_REFERENCED)
577                 set_bit_simple(RCP_GR_BIT, pgste);
578         if (test_and_clear_bit_simple(RCP_HC_BIT, pgste))
579                 SetPageDirty(page);
580         if (test_and_clear_bit_simple(RCP_HR_BIT, pgste))
581                 SetPageReferenced(page);
582 #endif
583 }
584
585 /*
586  * query functions pte_write/pte_dirty/pte_young only work if
587  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
588  */
589 static inline int pte_write(pte_t pte)
590 {
591         return (pte_val(pte) & _PAGE_RO) == 0;
592 }
593
594 static inline int pte_dirty(pte_t pte)
595 {
596         /* A pte is neither clean nor dirty on s/390. The dirty bit
597          * is in the storage key. See page_test_and_clear_dirty for
598          * details.
599          */
600         return 0;
601 }
602
603 static inline int pte_young(pte_t pte)
604 {
605         /* A pte is neither young nor old on s/390. The young bit
606          * is in the storage key. See page_test_and_clear_young for
607          * details.
608          */
609         return 0;
610 }
611
612 /*
613  * pgd/pmd/pte modification functions
614  */
615
616 #ifndef __s390x__
617
618 #define pgd_clear(pgd)          do { } while (0)
619 #define pud_clear(pud)          do { } while (0)
620
621 #else /* __s390x__ */
622
623 static inline void pgd_clear_kernel(pgd_t * pgd)
624 {
625         if ((pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
626                 pgd_val(*pgd) = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
627 }
628
629 static inline void pgd_clear(pgd_t * pgd)
630 {
631         pgd_t *shadow = get_shadow_table(pgd);
632
633         pgd_clear_kernel(pgd);
634         if (shadow)
635                 pgd_clear_kernel(shadow);
636 }
637
638 static inline void pud_clear_kernel(pud_t *pud)
639 {
640         if ((pud_val(*pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
641                 pud_val(*pud) = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
642 }
643
644 static inline void pud_clear(pud_t *pud)
645 {
646         pud_t *shadow = get_shadow_table(pud);
647
648         pud_clear_kernel(pud);
649         if (shadow)
650                 pud_clear_kernel(shadow);
651 }
652
653 #endif /* __s390x__ */
654
655 static inline void pmd_clear_kernel(pmd_t * pmdp)
656 {
657         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
658 }
659
660 static inline void pmd_clear(pmd_t *pmd)
661 {
662         pmd_t *shadow = get_shadow_table(pmd);
663
664         pmd_clear_kernel(pmd);
665         if (shadow)
666                 pmd_clear_kernel(shadow);
667 }
668
669 static inline void pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
670 {
671         if (mm->context.pgstes)
672                 ptep_rcp_copy(ptep);
673         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
674         if (mm->context.noexec)
675                 pte_val(ptep[PTRS_PER_PTE]) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
676 }
677
678 /*
679  * The following pte modification functions only work if
680  * pte_present() is true. Undefined behaviour if not..
681  */
682 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
683 {
684         pte_val(pte) &= PAGE_MASK;
685         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
686         return pte;
687 }
688
689 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)
690 {
691         /* Do not clobber _PAGE_TYPE_NONE pages!  */
692         if (!(pte_val(pte) & _PAGE_INVALID))
693                 pte_val(pte) |= _PAGE_RO;
694         return pte;
695 }
696
697 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)
698 {
699         pte_val(pte) &= ~_PAGE_RO;
700         return pte;
701 }
702
703 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)
704 {
705         /* The only user of pte_mkclean is the fork() code.
706            We must *not* clear the *physical* page dirty bit
707            just because fork() wants to clear the dirty bit in
708            *one* of the page's mappings.  So we just do nothing. */
709         return pte;
710 }
711
712 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)
713 {
714         /* We do not explicitly set the dirty bit because the
715          * sske instruction is slow. It is faster to let the
716          * next instruction set the dirty bit.
717          */
718         return pte;
719 }
720
721 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)
722 {
723         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
724          * There is no point in clearing the real referenced bit.
725          */
726         return pte;
727 }
728
729 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)
730 {
731         /* S/390 doesn't keep its dirty/referenced bit in the pte.
732          * There is no point in setting the real referenced bit.
733          */
734         return pte;
735 }
736
737 static inline pte_t pte_mkspecial(pte_t pte)
738 {
739         pte_val(pte) |= _PAGE_SPECIAL;
740         return pte;
741 }
742
743 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
744 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
745                                             unsigned long addr, pte_t *ptep)
746 {
747 #ifdef CONFIG_PGSTE
748         unsigned long physpage;
749         int young;
750         unsigned long *pgste;
751
752         if (!vma->vm_mm->context.pgstes)
753                 return 0;
754         physpage = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
755         pgste = (unsigned long *) (ptep + PTRS_PER_PTE);
756
757         young = ((page_get_storage_key(physpage) & _PAGE_REFERENCED) != 0);
758         rcp_lock(ptep);
759         if (young)
760                 set_bit_simple(RCP_GR_BIT, pgste);
761         young |= test_and_clear_bit_simple(RCP_HR_BIT, pgste);
762         rcp_unlock(ptep);
763         return young;
764 #endif
765         return 0;
766 }
767
768 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
769 static inline int ptep_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
770                                          unsigned long address, pte_t *ptep)
771 {
772         /* No need to flush TLB
773          * On s390 reference bits are in storage key and never in TLB
774          * With virtualization we handle the reference bit, without we
775          * we can simply return */
776 #ifdef CONFIG_PGSTE
777         return ptep_test_and_clear_young(vma, address, ptep);
778 #endif
779         return 0;
780 }
781
782 static inline void __ptep_ipte(unsigned long address, pte_t *ptep)
783 {
784         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
785 #ifndef __s390x__
786                 /* pto must point to the start of the segment table */
787                 pte_t *pto = (pte_t *) (((unsigned long) ptep) & 0x7ffffc00);
788 #else
789                 /* ipte in zarch mode can do the math */
790                 pte_t *pto = ptep;
791 #endif
792                 asm volatile(
793                         "       ipte    %2,%3"
794                         : "=m" (*ptep) : "m" (*ptep),
795                           "a" (pto), "a" (address));
796         }
797 }
798
799 static inline void ptep_invalidate(struct mm_struct *mm,
800                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
801 {
802         if (mm->context.pgstes) {
803                 rcp_lock(ptep);
804                 __ptep_ipte(address, ptep);
805                 ptep_rcp_copy(ptep);
806                 pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
807                 rcp_unlock(ptep);
808                 return;
809         }
810         __ptep_ipte(address, ptep);
811         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
812         if (mm->context.noexec) {
813                 __ptep_ipte(address, ptep + PTRS_PER_PTE);
814                 pte_val(*(ptep + PTRS_PER_PTE)) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
815         }
816 }
817
818 /*
819  * This is hard to understand. ptep_get_and_clear and ptep_clear_flush
820  * both clear the TLB for the unmapped pte. The reason is that
821  * ptep_get_and_clear is used in common code (e.g. change_pte_range)
822  * to modify an active pte. The sequence is
823  *   1) ptep_get_and_clear
824  *   2) set_pte_at
825  *   3) flush_tlb_range
826  * On s390 the tlb needs to get flushed with the modification of the pte
827  * if the pte is active. The only way how this can be implemented is to
828  * have ptep_get_and_clear do the tlb flush. In exchange flush_tlb_range
829  * is a nop.
830  */
831 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
832 #define ptep_get_and_clear(__mm, __address, __ptep)                     \
833 ({                                                                      \
834         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
835         if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||                       \
836             (__mm) != current->active_mm)                               \
837                 ptep_invalidate(__mm, __address, __ptep);               \
838         else                                                            \
839                 pte_clear((__mm), (__address), (__ptep));               \
840         __pte;                                                          \
841 })
842
843 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_FLUSH
844 static inline pte_t ptep_clear_flush(struct vm_area_struct *vma,
845                                      unsigned long address, pte_t *ptep)
846 {
847         pte_t pte = *ptep;
848         ptep_invalidate(vma->vm_mm, address, ptep);
849         return pte;
850 }
851
852 /*
853  * The batched pte unmap code uses ptep_get_and_clear_full to clear the
854  * ptes. Here an optimization is possible. tlb_gather_mmu flushes all
855  * tlbs of an mm if it can guarantee that the ptes of the mm_struct
856  * cannot be accessed while the batched unmap is running. In this case
857  * full==1 and a simple pte_clear is enough. See tlb.h.
858  */
859 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR_FULL
860 static inline pte_t ptep_get_and_clear_full(struct mm_struct *mm,
861                                             unsigned long addr,
862                                             pte_t *ptep, int full)
863 {
864         pte_t pte = *ptep;
865
866         if (full)
867                 pte_clear(mm, addr, ptep);
868         else
869                 ptep_invalidate(mm, addr, ptep);
870         return pte;
871 }
872
873 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
874 #define ptep_set_wrprotect(__mm, __addr, __ptep)                        \
875 ({                                                                      \
876         pte_t __pte = *(__ptep);                                        \
877         if (pte_write(__pte)) {                                         \
878                 if (atomic_read(&(__mm)->mm_users) > 1 ||               \
879                     (__mm) != current->active_mm)                       \
880                         ptep_invalidate(__mm, __addr, __ptep);          \
881                 set_pte_at(__mm, __addr, __ptep, pte_wrprotect(__pte)); \
882         }                                                               \
883 })
884
885 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
886 #define ptep_set_access_flags(__vma, __addr, __ptep, __entry, __dirty)  \
887 ({                                                                      \
888         int __changed = !pte_same(*(__ptep), __entry);                  \
889         if (__changed) {                                                \
890                 ptep_invalidate((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep);        \
891                 set_pte_at((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep, __entry);    \
892         }                                                               \
893         __changed;                                                      \
894 })
895
896 /*
897  * Test and clear dirty bit in storage key.
898  * We can't clear the changed bit atomically. This is a potential
899  * race against modification of the referenced bit. This function
900  * should therefore only be called if it is not mapped in any
901  * address space.
902  */
903 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_DIRTY
904 static inline int page_test_dirty(struct page *page)
905 {
906         return (page_get_storage_key(page_to_phys(page)) & _PAGE_CHANGED) != 0;
907 }
908
909 #define __HAVE_ARCH_PAGE_CLEAR_DIRTY
910 static inline void page_clear_dirty(struct page *page)
911 {
912         page_set_storage_key(page_to_phys(page), PAGE_DEFAULT_KEY);
913 }
914
915 /*
916  * Test and clear referenced bit in storage key.
917  */
918 #define __HAVE_ARCH_PAGE_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
919 static inline int page_test_and_clear_young(struct page *page)
920 {
921         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
922         int ccode;
923
924         asm volatile(
925                 "       rrbe    0,%1\n"
926                 "       ipm     %0\n"
927                 "       srl     %0,28\n"
928                 : "=d" (ccode) : "a" (physpage) : "cc" );
929         return ccode & 2;
930 }
931
932 /*
933  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
934  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
935  */
936 static inline pte_t mk_pte_phys(unsigned long physpage, pgprot_t pgprot)
937 {
938         pte_t __pte;
939         pte_val(__pte) = physpage + pgprot_val(pgprot);
940         return __pte;
941 }
942
943 static inline pte_t mk_pte(struct page *page, pgprot_t pgprot)
944 {
945         unsigned long physpage = page_to_phys(page);
946
947         return mk_pte_phys(physpage, pgprot);
948 }
949
950 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
951 #define pud_index(address) (((address) >> PUD_SHIFT) & (PTRS_PER_PUD-1))
952 #define pmd_index(address) (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
953 #define pte_index(address) (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE-1))
954
955 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd + pgd_index(address))
956 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
957
958 #ifndef __s390x__
959
960 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
961 #define pud_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
962 #define pgd_deref(pmd) ({ BUG(); 0UL; })
963
964 #define pud_offset(pgd, address) ((pud_t *) pgd)
965 #define pmd_offset(pud, address) ((pmd_t *) pud + pmd_index(address))
966
967 #else /* __s390x__ */
968
969 #define pmd_deref(pmd) (pmd_val(pmd) & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN)
970 #define pud_deref(pud) (pud_val(pud) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
971 #define pgd_deref(pgd) (pgd_val(pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN)
972
973 static inline pud_t *pud_offset(pgd_t *pgd, unsigned long address)
974 {
975         pud_t *pud = (pud_t *) pgd;
976         if ((pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R2)
977                 pud = (pud_t *) pgd_deref(*pgd);
978         return pud  + pud_index(address);
979 }
980
981 static inline pmd_t *pmd_offset(pud_t *pud, unsigned long address)
982 {
983         pmd_t *pmd = (pmd_t *) pud;
984         if ((pud_val(*pud) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == _REGION_ENTRY_TYPE_R3)
985                 pmd = (pmd_t *) pud_deref(*pud);
986         return pmd + pmd_index(address);
987 }
988
989 #endif /* __s390x__ */
990
991 #define pfn_pte(pfn,pgprot) mk_pte_phys(__pa((pfn) << PAGE_SHIFT),(pgprot))
992 #define pte_pfn(x) (pte_val(x) >> PAGE_SHIFT)
993 #define pte_page(x) pfn_to_page(pte_pfn(x))
994
995 #define pmd_page(pmd) pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT)
996
997 /* Find an entry in the lowest level page table.. */
998 #define pte_offset(pmd, addr) ((pte_t *) pmd_deref(*(pmd)) + pte_index(addr))
999 #define pte_offset_kernel(pmd, address) pte_offset(pmd,address)
1000 #define pte_offset_map(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
1001 #define pte_offset_map_nested(pmd, address) pte_offset_kernel(pmd, address)
1002 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
1003 #define pte_unmap_nested(pte) do { } while (0)
1004
1005 /*
1006  * 31 bit swap entry format:
1007  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
1008  * Bits 0, 20 and bit 23 have to be zero, otherwise an specification
1009  * exception will occur instead of a page translation exception. The
1010  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
1011  * information in the lowcore.
1012  * Bit 21 and bit 22 are the page invalid bit and the page protection
1013  * bit. We set both to indicate a swapped page.
1014  * Bit 30 and 31 are used to distinguish the different page types. For
1015  * a swapped page these bits need to be zero.
1016  * This leaves the bits 1-19 and bits 24-29 to store type and offset.
1017  * We use the 5 bits from 25-29 for the type and the 20 bits from 1-19
1018  * plus 24 for the offset.
1019  * 0|     offset        |0110|o|type |00|
1020  * 0 0000000001111111111 2222 2 22222 33
1021  * 0 1234567890123456789 0123 4 56789 01
1022  *
1023  * 64 bit swap entry format:
1024  * A page-table entry has some bits we have to treat in a special way.
1025  * Bits 52 and bit 55 have to be zero, otherwise an specification
1026  * exception will occur instead of a page translation exception. The
1027  * specifiation exception has the bad habit not to store necessary
1028  * information in the lowcore.
1029  * Bit 53 and bit 54 are the page invalid bit and the page protection
1030  * bit. We set both to indicate a swapped page.
1031  * Bit 62 and 63 are used to distinguish the different page types. For
1032  * a swapped page these bits need to be zero.
1033  * This leaves the bits 0-51 and bits 56-61 to store type and offset.
1034  * We use the 5 bits from 57-61 for the type and the 53 bits from 0-51
1035  * plus 56 for the offset.
1036  * |                      offset                        |0110|o|type |00|
1037  *  0000000000111111111122222222223333333333444444444455 5555 5 55566 66
1038  *  0123456789012345678901234567890123456789012345678901 2345 6 78901 23
1039  */
1040 #ifndef __s390x__
1041 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 12)
1042 #else
1043 #define __SWP_OFFSET_MASK (~0UL >> 11)
1044 #endif
1045 static inline pte_t mk_swap_pte(unsigned long type, unsigned long offset)
1046 {
1047         pte_t pte;
1048         offset &= __SWP_OFFSET_MASK;
1049         pte_val(pte) = _PAGE_TYPE_SWAP | ((type & 0x1f) << 2) |
1050                 ((offset & 1UL) << 7) | ((offset & ~1UL) << 11);
1051         return pte;
1052 }
1053
1054 #define __swp_type(entry)       (((entry).val >> 2) & 0x1f)
1055 #define __swp_offset(entry)     (((entry).val >> 11) | (((entry).val >> 7) & 1))
1056 #define __swp_entry(type,offset) ((swp_entry_t) { pte_val(mk_swap_pte((type),(offset))) })
1057
1058 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
1059 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val })
1060
1061 #ifndef __s390x__
1062 # define PTE_FILE_MAX_BITS      26
1063 #else /* __s390x__ */
1064 # define PTE_FILE_MAX_BITS      59
1065 #endif /* __s390x__ */
1066
1067 #define pte_to_pgoff(__pte) \
1068         ((((__pte).pte >> 12) << 7) + (((__pte).pte >> 1) & 0x7f))
1069
1070 #define pgoff_to_pte(__off) \
1071         ((pte_t) { ((((__off) & 0x7f) << 1) + (((__off) >> 7) << 12)) \
1072                    | _PAGE_TYPE_FILE })
1073
1074 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1075
1076 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
1077
1078 extern int vmem_add_mapping(unsigned long start, unsigned long size);
1079 extern int vmem_remove_mapping(unsigned long start, unsigned long size);
1080 extern int s390_enable_sie(void);
1081
1082 /*
1083  * No page table caches to initialise
1084  */
1085 #define pgtable_cache_init()    do { } while (0)
1086
1087 #include <asm-generic/pgtable.h>
1088
1089 #endif /* _S390_PAGE_H */