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linux_kmap.c revision 1.4.6.2
      1  1.4.6.2  yamt /*	$NetBSD: linux_kmap.c,v 1.4.6.2 2014/05/22 11:40:56 yamt Exp $	*/
      2  1.4.6.2  yamt 
      3  1.4.6.2  yamt /*-
      4  1.4.6.2  yamt  * Copyright (c) 2013 The NetBSD Foundation, Inc.
      5  1.4.6.2  yamt  * All rights reserved.
      6  1.4.6.2  yamt  *
      7  1.4.6.2  yamt  * This code is derived from software contributed to The NetBSD Foundation
      8  1.4.6.2  yamt  * by Taylor R. Campbell.
      9  1.4.6.2  yamt  *
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     12  1.4.6.2  yamt  * are met:
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     24  1.4.6.2  yamt  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
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     26  1.4.6.2  yamt  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
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     28  1.4.6.2  yamt  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
     29  1.4.6.2  yamt  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
     30  1.4.6.2  yamt  */
     31  1.4.6.2  yamt 
     32  1.4.6.2  yamt #include <sys/cdefs.h>
     33  1.4.6.2  yamt __KERNEL_RCSID(0, "$NetBSD: linux_kmap.c,v 1.4.6.2 2014/05/22 11:40:56 yamt Exp $");
     34  1.4.6.2  yamt 
     35  1.4.6.2  yamt #include <sys/types.h>
     36  1.4.6.2  yamt #include <sys/kmem.h>
     37  1.4.6.2  yamt #include <sys/mutex.h>
     38  1.4.6.2  yamt #include <sys/rbtree.h>
     39  1.4.6.2  yamt 
     40  1.4.6.2  yamt #include <uvm/uvm_extern.h>
     41  1.4.6.2  yamt 
     42  1.4.6.2  yamt #include <linux/highmem.h>
     43  1.4.6.2  yamt 
     44  1.4.6.2  yamt /*
     45  1.4.6.2  yamt  * XXX Kludgerific implementation of Linux kmap_atomic, which is
     46  1.4.6.2  yamt  * required not to fail.  To accomodate this, we reserve one page of
     47  1.4.6.2  yamt  * kva at boot (or load) and limit the system to at most kmap_atomic in
     48  1.4.6.2  yamt  * use at a time.
     49  1.4.6.2  yamt  */
     50  1.4.6.2  yamt 
     51  1.4.6.2  yamt /*
     52  1.4.6.2  yamt  * XXX Use direct-mapped physical pages where available, e.g. amd64.
     53  1.4.6.2  yamt  *
     54  1.4.6.2  yamt  * XXX ...or add an abstraction to uvm for this.  (uvm_emap?)
     55  1.4.6.2  yamt  */
     56  1.4.6.2  yamt 
     57  1.4.6.2  yamt static kmutex_t linux_kmap_atomic_lock;
     58  1.4.6.2  yamt static vaddr_t linux_kmap_atomic_vaddr;
     59  1.4.6.2  yamt 
     60  1.4.6.2  yamt static kmutex_t linux_kmap_lock;
     61  1.4.6.2  yamt static rb_tree_t linux_kmap_entries;
     62  1.4.6.2  yamt 
     63  1.4.6.2  yamt struct linux_kmap_entry {
     64  1.4.6.2  yamt 	paddr_t		lke_paddr;
     65  1.4.6.2  yamt 	vaddr_t		lke_vaddr;
     66  1.4.6.2  yamt 	unsigned int	lke_refcnt;
     67  1.4.6.2  yamt 	rb_node_t	lke_node;
     68  1.4.6.2  yamt };
     69  1.4.6.2  yamt 
     70  1.4.6.2  yamt static int
     71  1.4.6.2  yamt lke_compare_nodes(void *ctx __unused, const void *an, const void *bn)
     72  1.4.6.2  yamt {
     73  1.4.6.2  yamt 	const struct linux_kmap_entry *const a = an;
     74  1.4.6.2  yamt 	const struct linux_kmap_entry *const b = bn;
     75  1.4.6.2  yamt 
     76  1.4.6.2  yamt 	if (a->lke_paddr < b->lke_paddr)
     77  1.4.6.2  yamt 		return -1;
     78  1.4.6.2  yamt 	else if (a->lke_paddr > b->lke_paddr)
     79  1.4.6.2  yamt 		return +1;
     80  1.4.6.2  yamt 	else
     81  1.4.6.2  yamt 		return 0;
     82  1.4.6.2  yamt }
     83  1.4.6.2  yamt 
     84  1.4.6.2  yamt static int
     85  1.4.6.2  yamt lke_compare_key(void *ctx __unused, const void *node, const void *key)
     86  1.4.6.2  yamt {
     87  1.4.6.2  yamt 	const struct linux_kmap_entry *const lke = node;
     88  1.4.6.2  yamt 	const paddr_t *const paddrp = key;
     89  1.4.6.2  yamt 
     90  1.4.6.2  yamt 	if (lke->lke_paddr < *paddrp)
     91  1.4.6.2  yamt 		return -1;
     92  1.4.6.2  yamt 	else if (lke->lke_paddr > *paddrp)
     93  1.4.6.2  yamt 		return +1;
     94  1.4.6.2  yamt 	else
     95  1.4.6.2  yamt 		return 0;
     96  1.4.6.2  yamt }
     97  1.4.6.2  yamt 
     98  1.4.6.2  yamt static const rb_tree_ops_t linux_kmap_entry_ops = {
     99  1.4.6.2  yamt 	.rbto_compare_nodes = &lke_compare_nodes,
    100  1.4.6.2  yamt 	.rbto_compare_key = &lke_compare_key,
    101  1.4.6.2  yamt 	.rbto_node_offset = offsetof(struct linux_kmap_entry, lke_node),
    102  1.4.6.2  yamt 	.rbto_context = NULL,
    103  1.4.6.2  yamt };
    104  1.4.6.2  yamt 
    105  1.4.6.2  yamt int
    106  1.4.6.2  yamt linux_kmap_init(void)
    107  1.4.6.2  yamt {
    108  1.4.6.2  yamt 
    109  1.4.6.2  yamt 	/* IPL_VM is needed to block pmap_kenter_pa.  */
    110  1.4.6.2  yamt 	mutex_init(&linux_kmap_atomic_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_VM);
    111  1.4.6.2  yamt 
    112  1.4.6.2  yamt 	linux_kmap_atomic_vaddr = uvm_km_alloc(kernel_map, PAGE_SIZE, 0,
    113  1.4.6.2  yamt 	    (UVM_KMF_VAONLY | UVM_KMF_WAITVA));
    114  1.4.6.2  yamt 
    115  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(linux_kmap_atomic_vaddr != 0);
    116  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(!pmap_extract(pmap_kernel(), linux_kmap_atomic_vaddr, NULL));
    117  1.4.6.2  yamt 
    118  1.4.6.2  yamt 	mutex_init(&linux_kmap_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_VM);
    119  1.4.6.2  yamt 	rb_tree_init(&linux_kmap_entries, &linux_kmap_entry_ops);
    120  1.4.6.2  yamt 
    121  1.4.6.2  yamt 	return 0;
    122  1.4.6.2  yamt }
    123  1.4.6.2  yamt 
    124  1.4.6.2  yamt void
    125  1.4.6.2  yamt linux_kmap_fini(void)
    126  1.4.6.2  yamt {
    127  1.4.6.2  yamt 
    128  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(rb_tree_iterate(&linux_kmap_entries, NULL, RB_DIR_RIGHT) ==
    129  1.4.6.2  yamt 	    NULL);
    130  1.4.6.2  yamt #if 0				/* XXX no rb_tree_destroy*/
    131  1.4.6.2  yamt 	rb_tree_destroy(&linux_kmap_entries);
    132  1.4.6.2  yamt #endif
    133  1.4.6.2  yamt 	mutex_destroy(&linux_kmap_lock);
    134  1.4.6.2  yamt 
    135  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(linux_kmap_atomic_vaddr != 0);
    136  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(!pmap_extract(pmap_kernel(), linux_kmap_atomic_vaddr, NULL));
    137  1.4.6.2  yamt 
    138  1.4.6.2  yamt 	uvm_km_free(kernel_map, linux_kmap_atomic_vaddr, PAGE_SIZE,
    139  1.4.6.2  yamt 	    (UVM_KMF_VAONLY | UVM_KMF_WAITVA));
    140  1.4.6.2  yamt 
    141  1.4.6.2  yamt 	mutex_destroy(&linux_kmap_atomic_lock);
    142  1.4.6.2  yamt }
    143  1.4.6.2  yamt 
    144  1.4.6.2  yamt void *
    145  1.4.6.2  yamt kmap_atomic(struct page *page)
    146  1.4.6.2  yamt {
    147  1.4.6.2  yamt 	const paddr_t paddr = uvm_vm_page_to_phys(&page->p_vmp);
    148  1.4.6.2  yamt 
    149  1.4.6.2  yamt 	mutex_spin_enter(&linux_kmap_atomic_lock);
    150  1.4.6.2  yamt 
    151  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(linux_kmap_atomic_vaddr != 0);
    152  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(!pmap_extract(pmap_kernel(), linux_kmap_atomic_vaddr, NULL));
    153  1.4.6.2  yamt 
    154  1.4.6.2  yamt 	const vaddr_t vaddr = linux_kmap_atomic_vaddr;
    155  1.4.6.2  yamt 	const int prot = (VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
    156  1.4.6.2  yamt 	const int flags = 0;
    157  1.4.6.2  yamt 	pmap_kenter_pa(vaddr, paddr, prot, flags);
    158  1.4.6.2  yamt 	pmap_update(pmap_kernel());
    159  1.4.6.2  yamt 
    160  1.4.6.2  yamt 	return (void *)vaddr;
    161  1.4.6.2  yamt }
    162  1.4.6.2  yamt 
    163  1.4.6.2  yamt void
    164  1.4.6.2  yamt kunmap_atomic(void *addr)
    165  1.4.6.2  yamt {
    166  1.4.6.2  yamt 	const vaddr_t vaddr = (vaddr_t)addr;
    167  1.4.6.2  yamt 
    168  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(mutex_owned(&linux_kmap_atomic_lock));
    169  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(linux_kmap_atomic_vaddr == vaddr);
    170  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(pmap_extract(pmap_kernel(), vaddr, NULL));
    171  1.4.6.2  yamt 
    172  1.4.6.2  yamt 	pmap_kremove(vaddr, PAGE_SIZE);
    173  1.4.6.2  yamt 	pmap_update(pmap_kernel());
    174  1.4.6.2  yamt 
    175  1.4.6.2  yamt 	mutex_spin_exit(&linux_kmap_atomic_lock);
    176  1.4.6.2  yamt }
    177  1.4.6.2  yamt 
    178  1.4.6.2  yamt void *
    179  1.4.6.2  yamt kmap(struct page *page)
    180  1.4.6.2  yamt {
    181  1.4.6.2  yamt 	const paddr_t paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(&page->p_vmp);
    182  1.4.6.2  yamt 	const vaddr_t vaddr = uvm_km_alloc(kernel_map, PAGE_SIZE, 0,
    183  1.4.6.2  yamt 	    (UVM_KMF_VAONLY | UVM_KMF_WAITVA));
    184  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(vaddr != 0);
    185  1.4.6.2  yamt 
    186  1.4.6.2  yamt 	struct linux_kmap_entry *const lke = kmem_alloc(sizeof(*lke),
    187  1.4.6.2  yamt 	    KM_SLEEP);
    188  1.4.6.2  yamt 	lke->lke_paddr = paddr;
    189  1.4.6.2  yamt 	lke->lke_vaddr = vaddr;
    190  1.4.6.2  yamt 
    191  1.4.6.2  yamt 	mutex_spin_enter(&linux_kmap_lock);
    192  1.4.6.2  yamt 	struct linux_kmap_entry *const collision __unused =
    193  1.4.6.2  yamt 	    rb_tree_insert_node(&linux_kmap_entries, lke);
    194  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(collision == lke);
    195  1.4.6.2  yamt 	mutex_spin_exit(&linux_kmap_lock);
    196  1.4.6.2  yamt 
    197  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(!pmap_extract(pmap_kernel(), vaddr, NULL));
    198  1.4.6.2  yamt 	const int prot = (VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
    199  1.4.6.2  yamt 	const int flags = 0;
    200  1.4.6.2  yamt 	pmap_kenter_pa(vaddr, paddr, prot, flags);
    201  1.4.6.2  yamt 	pmap_update(pmap_kernel());
    202  1.4.6.2  yamt 
    203  1.4.6.2  yamt 	return (void *)vaddr;
    204  1.4.6.2  yamt }
    205  1.4.6.2  yamt 
    206  1.4.6.2  yamt void
    207  1.4.6.2  yamt kunmap(struct page *page)
    208  1.4.6.2  yamt {
    209  1.4.6.2  yamt 	const paddr_t paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(&page->p_vmp);
    210  1.4.6.2  yamt 
    211  1.4.6.2  yamt 	mutex_spin_enter(&linux_kmap_lock);
    212  1.4.6.2  yamt 	struct linux_kmap_entry *const lke =
    213  1.4.6.2  yamt 	    rb_tree_find_node(&linux_kmap_entries, &paddr);
    214  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(lke != NULL);
    215  1.4.6.2  yamt 	rb_tree_remove_node(&linux_kmap_entries, lke);
    216  1.4.6.2  yamt 	mutex_spin_exit(&linux_kmap_lock);
    217  1.4.6.2  yamt 
    218  1.4.6.2  yamt 	const vaddr_t vaddr = lke->lke_vaddr;
    219  1.4.6.2  yamt 	kmem_free(lke, sizeof(*lke));
    220  1.4.6.2  yamt 
    221  1.4.6.2  yamt 	KASSERT(pmap_extract(pmap_kernel(), vaddr, NULL));
    222  1.4.6.2  yamt 
    223  1.4.6.2  yamt 	pmap_kremove(vaddr, PAGE_SIZE);
    224  1.4.6.2  yamt 	pmap_update(pmap_kernel());
    225  1.4.6.2  yamt 
    226  1.4.6.2  yamt 	uvm_km_free(kernel_map, vaddr, PAGE_SIZE, UVM_KMF_VAONLY);
    227  1.4.6.2  yamt }
    228