arch/x86/mm/pat.c

   1 /*
   2  * Handle caching attributes in page tables (PAT)
   3  *
   4  * Authors: Venkatesh Pallipadi <venkatesh.pallipadi@intel.com>
   5  *          Suresh B Siddha <suresh.b.siddha@intel.com>
   6  *
   7  * Loosely based on earlier PAT patchset from Eric Biederman and Andi Kleen.
   8  */
   9
  10 #include <linux/seq_file.h>
  11 #include <linux/bootmem.h>
  12 #include <linux/debugfs.h>
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/gfp.h>
  15 #include <linux/mm.h>
  16 #include <linux/fs.h>
  17
  18 #include <asm/cacheflush.h>
  19 #include <asm/processor.h>
  20 #include <asm/tlbflush.h>
  21 #include <asm/pgtable.h>
  22 #include <asm/fcntl.h>
  23 #include <asm/e820.h>
  24 #include <asm/mtrr.h>
  25 #include <asm/page.h>
  26 #include <asm/msr.h>
  27 #include <asm/pat.h>
  28 #include <asm/io.h>
  29
  30 #ifdef CONFIG_X86_PAT
  31 int __read_mostly pat_enabled = 1;
  32
  33 void __cpuinit pat_disable(const char *reason)
  34 {
  35         pat_enabled = 0;
  36         printk(KERN_INFO "%s\n", reason);
  37 }
  38
  39 static int __init nopat(char *str)
  40 {
  41         pat_disable("PAT support disabled.");
  42         return 0;
  43 }
  44 early_param("nopat", nopat);
  45 #else
  46 static inline void pat_disable(const char *reason)
  47 {
  48         (void)reason;
  49 }
  50 #endif
  51
  52
  53 static int debug_enable;
  54
  55 static int __init pat_debug_setup(char *str)
  56 {
  57         debug_enable = 1;
  58         return 0;
  59 }
  60 __setup("debugpat", pat_debug_setup);
  61
  62 #define dprintk(fmt, arg...) \
  63         do { if (debug_enable) printk(KERN_INFO fmt, ##arg); } while (0)
  64
  65
  66 static u64 __read_mostly boot_pat_state;
  67
  68 enum {
  69         PAT_UC = 0,             /* uncached */
  70         PAT_WC = 1,             /* Write combining */
  71         PAT_WT = 4,             /* Write Through */
  72         PAT_WP = 5,             /* Write Protected */
  73         PAT_WB = 6,             /* Write Back (default) */
  74         PAT_UC_MINUS = 7,       /* UC, but can be overriden by MTRR */
  75 };
  76
  77 #define PAT(x, y)       ((u64)PAT_ ## y << ((x)*8))
  78
  79 void pat_init(void)
  80 {
  81         u64 pat;
  82
  83         if (!pat_enabled)
  84                 return;
  85
  86         if (!cpu_has_pat) {
  87                 if (!boot_pat_state) {
  88                         pat_disable("PAT not supported by CPU.");
  89                         return;
  90                 } else {
  91                         /*
  92                          * If this happens we are on a secondary CPU, but
  93                          * switched to PAT on the boot CPU. We have no way to
  94                          * undo PAT.
  95                          */
  96                         printk(KERN_ERR "PAT enabled, "
  97                                "but not supported by secondary CPU\n");
  98                         BUG();
  99                 }
 100         }
 101
 102         /* Set PWT to Write-Combining. All other bits stay the same */
 103         /*
 104          * PTE encoding used in Linux:
 105          *      PAT
 106          *      |PCD
 107          *      ||PWT
 108          *      |||
 109          *      000 WB          _PAGE_CACHE_WB
 110          *      001 WC          _PAGE_CACHE_WC
 111          *      010 UC-         _PAGE_CACHE_UC_MINUS
 112          *      011 UC          _PAGE_CACHE_UC
 113          * PAT bit unused
 114          */
 115         pat = PAT(0, WB) | PAT(1, WC) | PAT(2, UC_MINUS) | PAT(3, UC) |
 116               PAT(4, WB) | PAT(5, WC) | PAT(6, UC_MINUS) | PAT(7, UC);
 117
 118         /* Boot CPU check */
 119         if (!boot_pat_state)
 120                 rdmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, boot_pat_state);
 121
 122         wrmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, pat);
 123         printk(KERN_INFO "x86 PAT enabled: cpu %d, old 0x%Lx, new 0x%Lx\n",
 124                smp_processor_id(), boot_pat_state, pat);
 125 }
 126
 127 #undef PAT
 128
 129 static char *cattr_name(unsigned long flags)
 130 {
 131         switch (flags & _PAGE_CACHE_MASK) {
 132         case _PAGE_CACHE_UC:            return "uncached";
 133         case _PAGE_CACHE_UC_MINUS:      return "uncached-minus";
 134         case _PAGE_CACHE_WB:            return "write-back";
 135         case _PAGE_CACHE_WC:            return "write-combining";
 136         default:                        return "broken";
 137         }
 138 }
 139
 140 /*
 141  * The global memtype list keeps track of memory type for specific
 142  * physical memory areas. Conflicting memory types in different
 143  * mappings can cause CPU cache corruption. To avoid this we keep track.
 144  *
 145  * The list is sorted based on starting address and can contain multiple
 146  * entries for each address (this allows reference counting for overlapping
 147  * areas). All the aliases have the same cache attributes of course.
 148  * Zero attributes are represented as holes.
 149  *
 150  * Currently the data structure is a list because the number of mappings
 151  * are expected to be relatively small. If this should be a problem
 152  * it could be changed to a rbtree or similar.
 153  *
 154  * memtype_lock protects the whole list.
 155  */
 156
 157 struct memtype {
 158         u64                     start;
 159         u64                     end;
 160         unsigned long           type;
 161         struct list_head        nd;
 162 };
 163
 164 static LIST_HEAD(memtype_list);
 165 static DEFINE_SPINLOCK(memtype_lock);   /* protects memtype list */
 166
 167 /*
 168  * Does intersection of PAT memory type and MTRR memory type and returns
 169  * the resulting memory type as PAT understands it.
 170  * (Type in pat and mtrr will not have same value)
 171  * The intersection is based on "Effective Memory Type" tables in IA-32
 172  * SDM vol 3a
 173  */
 174 static unsigned long pat_x_mtrr_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type)
 175 {
 176         /*
 177          * Look for MTRR hint to get the effective type in case where PAT
 178          * request is for WB.
 179          */
 180         if (req_type == _PAGE_CACHE_WB) {
 181                 u8 mtrr_type;
 182
 183                 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
 184                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_UNCACHABLE)
 185                         return _PAGE_CACHE_UC;
 186                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_WRCOMB)
 187                         return _PAGE_CACHE_WC;
 188         }
 189
 190         return req_type;
 191 }
 192
 193 static int
 194 chk_conflict(struct memtype *new, struct memtype *entry, unsigned long *type)
 195 {
 196         if (new->type != entry->type) {
 197                 if (type) {
 198                         new->type = entry->type;
 199                         *type = entry->type;
 200                 } else
 201                         goto conflict;
 202         }
 203
 204          /* check overlaps with more than one entry in the list */
 205         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
 206                 if (new->end <= entry->start)
 207                         break;
 208                 else if (new->type != entry->type)
 209                         goto conflict;
 210         }
 211         return 0;
 212
 213  conflict:
 214         printk(KERN_INFO "%s:%d conflicting memory types "
 215                "%Lx-%Lx %s<->%s\n", current->comm, current->pid, new->start,
 216                new->end, cattr_name(new->type), cattr_name(entry->type));
 217         return -EBUSY;
 218 }
 219
 220 static struct memtype *cached_entry;
 221 static u64 cached_start;
 222
 223 static int pat_pagerange_is_ram(unsigned long start, unsigned long end)
 224 {
 225         int ram_page = 0, not_rampage = 0;
 226         unsigned long page_nr;
 227
 228         for (page_nr = (start >> PAGE_SHIFT); page_nr < (end >> PAGE_SHIFT);
 229              ++page_nr) {
 230                 /*
 231                  * For legacy reasons, physical address range in the legacy ISA
 232                  * region is tracked as non-RAM. This will allow users of
 233                  * /dev/mem to map portions of legacy ISA region, even when
 234                  * some of those portions are listed(or not even listed) with
 235                  * different e820 types(RAM/reserved/..)
 236                  */
 237                 if (page_nr >= (ISA_END_ADDRESS >> PAGE_SHIFT) &&
 238                     page_is_ram(page_nr))
 239                         ram_page = 1;
 240                 else
 241                         not_rampage = 1;
 242
 243                 if (ram_page == not_rampage)
 244                         return -1;
 245         }
 246
 247         return ram_page;
 248 }
 249
 250 /*
 251  * For RAM pages, mark the pages as non WB memory type using
 252  * PageNonWB (PG_arch_1). We allow only one set_memory_uc() or
 253  * set_memory_wc() on a RAM page at a time before marking it as WB again.
 254  * This is ok, because only one driver will be owning the page and
 255  * doing set_memory_*() calls.
 256  *
 257  * For now, we use PageNonWB to track that the RAM page is being mapped
 258  * as non WB. In future, we will have to use one more flag
 259  * (or some other mechanism in page_struct) to distinguish between
 260  * UC and WC mapping.
 261  */
 262 static int reserve_ram_pages_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
 263                                   unsigned long *new_type)
 264 {
 265         struct page *page;
 266         u64 pfn, end_pfn;
 267
 268         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 269                 page = pfn_to_page(pfn);
 270                 if (page_mapped(page) || PageNonWB(page))
 271                         goto out;
 272
 273                 SetPageNonWB(page);
 274         }
 275         return 0;
 276
 277 out:
 278         end_pfn = pfn;
 279         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < end_pfn; ++pfn) {
 280                 page = pfn_to_page(pfn);
 281                 ClearPageNonWB(page);
 282         }
 283
 284         return -EINVAL;
 285 }
 286
 287 static int free_ram_pages_type(u64 start, u64 end)
 288 {
 289         struct page *page;
 290         u64 pfn, end_pfn;
 291
 292         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 293                 page = pfn_to_page(pfn);
 294                 if (page_mapped(page) || !PageNonWB(page))
 295                         goto out;
 296
 297                 ClearPageNonWB(page);
 298         }
 299         return 0;
 300
 301 out:
 302         end_pfn = pfn;
 303         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < end_pfn; ++pfn) {
 304                 page = pfn_to_page(pfn);
 305                 SetPageNonWB(page);
 306         }
 307         return -EINVAL;
 308 }
 309
 310 /*
 311  * req_type typically has one of the:
 312  * - _PAGE_CACHE_WB
 313  * - _PAGE_CACHE_WC
 314  * - _PAGE_CACHE_UC_MINUS
 315  * - _PAGE_CACHE_UC
 316  *
 317  * req_type will have a special case value '-1', when requester want to inherit
 318  * the memory type from mtrr (if WB), existing PAT, defaulting to UC_MINUS.
 319  *
 320  * If new_type is NULL, function will return an error if it cannot reserve the
 321  * region with req_type. If new_type is non-NULL, function will return
 322  * available type in new_type in case of no error. In case of any error
 323  * it will return a negative return value.
 324  */
 325 int reserve_memtype(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
 326                     unsigned long *new_type)
 327 {
 328         struct memtype *new, *entry;
 329         unsigned long actual_type;
 330         struct list_head *where;
 331         int is_range_ram;
 332         int err = 0;
 333
 334         BUG_ON(start >= end); /* end is exclusive */
 335
 336         if (!pat_enabled) {
 337                 /* This is identical to page table setting without PAT */
 338                 if (new_type) {
 339                         if (req_type == -1)
 340                                 *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
 341                         else
 342                                 *new_type = req_type & _PAGE_CACHE_MASK;
 343                 }
 344                 return 0;
 345         }
 346
 347         /* Low ISA region is always mapped WB in page table. No need to track */
 348         if (is_ISA_range(start, end - 1)) {
 349                 if (new_type)
 350                         *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
 351                 return 0;
 352         }
 353
 354         if (req_type == -1) {
 355                 /*
 356                  * Call mtrr_lookup to get the type hint. This is an
 357                  * optimization for /dev/mem mmap'ers into WB memory (BIOS
 358                  * tools and ACPI tools). Use WB request for WB memory and use
 359                  * UC_MINUS otherwise.
 360                  */
 361                 u8 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
 362
 363                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_WRBACK)
 364                         actual_type = _PAGE_CACHE_WB;
 365                 else
 366                         actual_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 367         } else {
 368                 actual_type = pat_x_mtrr_type(start, end,
 369                                               req_type & _PAGE_CACHE_MASK);
 370         }
 371
 372         if (new_type)
 373                 *new_type = actual_type;
 374
 375         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
 376         if (is_range_ram == 1)
 377                 return reserve_ram_pages_type(start, end, req_type,
 378                                               new_type);
 379         else if (is_range_ram < 0)
 380                 return -EINVAL;
 381
 382         new  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
 383         if (!new)
 384                 return -ENOMEM;
 385
 386         new->start      = start;
 387         new->end        = end;
 388         new->type       = actual_type;
 389
 390         spin_lock(&memtype_lock);
 391
 392         if (cached_entry && start >= cached_start)
 393                 entry = cached_entry;
 394         else
 395                 entry = list_entry(&memtype_list, struct memtype, nd);
 396
 397         /* Search for existing mapping that overlaps the current range */
 398         where = NULL;
 399         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
 400                 if (end <= entry->start) {
 401                         where = entry->nd.prev;
 402                         cached_entry = list_entry(where, struct memtype, nd);
 403                         break;
 404                 } else if (start <= entry->start) { /* end > entry->start */
 405                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
 406                         if (!err) {
 407                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
 408                                         entry->start, entry->end);
 409                                 where = entry->nd.prev;
 410                                 cached_entry = list_entry(where,
 411                                                         struct memtype, nd);
 412                         }
 413                         break;
 414                 } else if (start < entry->end) { /* start > entry->start */
 415                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
 416                         if (!err) {
 417                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
 418                                         entry->start, entry->end);
 419                                 cached_entry = list_entry(entry->nd.prev,
 420                                                         struct memtype, nd);
 421
 422                                 /*
 423                                  * Move to right position in the linked
 424                                  * list to add this new entry
 425                                  */
 426                                 list_for_each_entry_continue(entry,
 427                                                         &memtype_list, nd) {
 428                                         if (start <= entry->start) {
 429                                                 where = entry->nd.prev;
 430                                                 break;
 431                                         }
 432                                 }
 433                         }
 434                         break;
 435                 }
 436         }
 437
 438         if (err) {
 439                 printk(KERN_INFO "reserve_memtype failed 0x%Lx-0x%Lx, "
 440                        "track %s, req %s\n",
 441                        start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type));
 442                 kfree(new);
 443                 spin_unlock(&memtype_lock);
 444
 445                 return err;
 446         }
 447
 448         cached_start = start;
 449
 450         if (where)
 451                 list_add(&new->nd, where);
 452         else
 453                 list_add_tail(&new->nd, &memtype_list);
 454
 455         spin_unlock(&memtype_lock);
 456
 457         dprintk("reserve_memtype added 0x%Lx-0x%Lx, track %s, req %s, ret %s\n",
 458                 start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type),
 459                 new_type ? cattr_name(*new_type) : "-");
 460
 461         return err;
 462 }
 463
 464 int free_memtype(u64 start, u64 end)
 465 {
 466         struct memtype *entry;
 467         int err = -EINVAL;
 468         int is_range_ram;
 469
 470         if (!pat_enabled)
 471                 return 0;
 472
 473         /* Low ISA region is always mapped WB. No need to track */
 474         if (is_ISA_range(start, end - 1))
 475                 return 0;
 476
 477         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
 478         if (is_range_ram == 1)
 479                 return free_ram_pages_type(start, end);
 480         else if (is_range_ram < 0)
 481                 return -EINVAL;
 482
 483         spin_lock(&memtype_lock);
 484         list_for_each_entry(entry, &memtype_list, nd) {
 485                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
 486                         if (cached_entry == entry || cached_start == start)
 487                                 cached_entry = NULL;
 488
 489                         list_del(&entry->nd);
 490                         kfree(entry);
 491                         err = 0;
 492                         break;
 493                 }
 494         }
 495         spin_unlock(&memtype_lock);
 496
 497         if (err) {
 498                 printk(KERN_INFO "%s:%d freeing invalid memtype %Lx-%Lx\n",
 499                         current->comm, current->pid, start, end);
 500         }
 501
 502         dprintk("free_memtype request 0x%Lx-0x%Lx\n", start, end);
 503
 504         return err;
 505 }
 506
 507
 508 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
 509                                 unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 510 {
 511         return vma_prot;
 512 }
 513
 514 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 515 /* This check is done in drivers/char/mem.c in case of STRICT_DEVMEM*/
 516 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
 517 {
 518         return 1;
 519 }
 520 #else
 521 /* This check is needed to avoid cache aliasing when PAT is enabled */
 522 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
 523 {
 524         u64 from = ((u64)pfn) << PAGE_SHIFT;
 525         u64 to = from + size;
 526         u64 cursor = from;
 527
 528         if (!pat_enabled)
 529                 return 1;
 530
 531         while (cursor < to) {
 532                 if (!devmem_is_allowed(pfn)) {
 533                         printk(KERN_INFO
 534                 "Program %s tried to access /dev/mem between %Lx->%Lx.\n",
 535                                 current->comm, from, to);
 536                         return 0;
 537                 }
 538                 cursor += PAGE_SIZE;
 539                 pfn++;
 540         }
 541         return 1;
 542 }
 543 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
 544
 545 int phys_mem_access_prot_allowed(struct file *file, unsigned long pfn,
 546                                 unsigned long size, pgprot_t *vma_prot)
 547 {
 548         u64 offset = ((u64) pfn) << PAGE_SHIFT;
 549         unsigned long flags = -1;
 550         int retval;
 551
 552         if (!range_is_allowed(pfn, size))
 553                 return 0;
 554
 555         if (file->f_flags & O_SYNC) {
 556                 flags = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 557         }
 558
 559 #ifdef CONFIG_X86_32
 560         /*
 561          * On the PPro and successors, the MTRRs are used to set
 562          * memory types for physical addresses outside main memory,
 563          * so blindly setting UC or PWT on those pages is wrong.
 564          * For Pentiums and earlier, the surround logic should disable
 565          * caching for the high addresses through the KEN pin, but
 566          * we maintain the tradition of paranoia in this code.
 567          */
 568         if (!pat_enabled &&
 569             !(boot_cpu_has(X86_FEATURE_MTRR) ||
 570               boot_cpu_has(X86_FEATURE_K6_MTRR) ||
 571               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CYRIX_ARR) ||
 572               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CENTAUR_MCR)) &&
 573             (pfn << PAGE_SHIFT) >= __pa(high_memory)) {
 574                 flags = _PAGE_CACHE_UC;
 575         }
 576 #endif
 577
 578         /*
 579          * With O_SYNC, we can only take UC_MINUS mapping. Fail if we cannot.
 580          *
 581          * Without O_SYNC, we want to get
 582          * - WB for WB-able memory and no other conflicting mappings
 583          * - UC_MINUS for non-WB-able memory with no other conflicting mappings
 584          * - Inherit from confliting mappings otherwise
 585          */
 586         if (flags != -1) {
 587                 retval = reserve_memtype(offset, offset + size, flags, NULL);
 588         } else {
 589                 retval = reserve_memtype(offset, offset + size, -1, &flags);
 590         }
 591
 592         if (retval < 0)
 593                 return 0;
 594
 595         if (((pfn < max_low_pfn_mapped) ||
 596              (pfn >= (1UL<<(32 - PAGE_SHIFT)) && pfn < max_pfn_mapped)) &&
 597             ioremap_change_attr((unsigned long)__va(offset), size, flags) < 0) {
 598                 free_memtype(offset, offset + size);
 599                 printk(KERN_INFO
 600                 "%s:%d /dev/mem ioremap_change_attr failed %s for %Lx-%Lx\n",
 601                         current->comm, current->pid,
 602                         cattr_name(flags),
 603                         offset, (unsigned long long)(offset + size));
 604                 return 0;
 605         }
 606
 607         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) & ~_PAGE_CACHE_MASK) |
 608                              flags);
 609         return 1;
 610 }
 611
 612 void map_devmem(unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 613 {
 614         unsigned long want_flags = (pgprot_val(vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
 615         u64 addr = (u64)pfn << PAGE_SHIFT;
 616         unsigned long flags;
 617
 618         reserve_memtype(addr, addr + size, want_flags, &flags);
 619         if (flags != want_flags) {
 620                 printk(KERN_INFO
 621                 "%s:%d /dev/mem expected mapping type %s for %Lx-%Lx, got %s\n",
 622                         current->comm, current->pid,
 623                         cattr_name(want_flags),
 624                         addr, (unsigned long long)(addr + size),
 625                         cattr_name(flags));
 626         }
 627 }
 628
 629 void unmap_devmem(unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 630 {
 631         u64 addr = (u64)pfn << PAGE_SHIFT;
 632
 633         free_memtype(addr, addr + size);
 634 }
 635
 636 /*
 637  * Internal interface to reserve a range of physical memory with prot.
 638  * Reserved non RAM regions only and after successful reserve_memtype,
 639  * this func also keeps identity mapping (if any) in sync with this new prot.
 640  */
 641 static int reserve_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size, pgprot_t *vma_prot,
 642                                 int strict_prot)
 643 {
 644         int is_ram = 0;
 645         int id_sz, ret;
 646         unsigned long flags;
 647         unsigned long want_flags = (pgprot_val(*vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
 648
 649         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
 650
 651         /*
 652          * reserve_pfn_range() doesn't support RAM pages.
 653          */
 654         if (is_ram != 0)
 655                 return -EINVAL;
 656
 657         ret = reserve_memtype(paddr, paddr + size, want_flags, &flags);
 658         if (ret)
 659                 return ret;
 660
 661         if (flags != want_flags) {
 662                 if (strict_prot || !is_new_memtype_allowed(want_flags, flags)) {
 663                         free_memtype(paddr, paddr + size);
 664                         printk(KERN_ERR "%s:%d map pfn expected mapping type %s"
 665                                 " for %Lx-%Lx, got %s\n",
 666                                 current->comm, current->pid,
 667                                 cattr_name(want_flags),
 668                                 (unsigned long long)paddr,
 669                                 (unsigned long long)(paddr + size),
 670                                 cattr_name(flags));
 671                         return -EINVAL;
 672                 }
 673                 /*
 674                  * We allow returning different type than the one requested in
 675                  * non strict case.
 676                  */
 677                 *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
 678                                       (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
 679                                      flags);
 680         }
 681
 682         /* Need to keep identity mapping in sync */
 683         if (paddr >= __pa(high_memory))
 684                 return 0;
 685
 686         id_sz = (__pa(high_memory) < paddr + size) ?
 687                                 __pa(high_memory) - paddr :
 688                                 size;
 689
 690         if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(paddr), id_sz, flags) < 0) {
 691                 free_memtype(paddr, paddr + size);
 692                 printk(KERN_ERR
 693                         "%s:%d reserve_pfn_range ioremap_change_attr failed %s "
 694                         "for %Lx-%Lx\n",
 695                         current->comm, current->pid,
 696                         cattr_name(flags),
 697                         (unsigned long long)paddr,
 698                         (unsigned long long)(paddr + size));
 699                 return -EINVAL;
 700         }
 701         return 0;
 702 }
 703
 704 /*
 705  * Internal interface to free a range of physical memory.
 706  * Frees non RAM regions only.
 707  */
 708 static void free_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size)
 709 {
 710         int is_ram;
 711
 712         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
 713         if (is_ram == 0)
 714                 free_memtype(paddr, paddr + size);
 715 }
 716
 717 /*
 718  * track_pfn_vma_copy is called when vma that is covering the pfnmap gets
 719  * copied through copy_page_range().
 720  *
 721  * If the vma has a linear pfn mapping for the entire range, we get the prot
 722  * from pte and reserve the entire vma range with single reserve_pfn_range call.
 723  * Otherwise, we reserve the entire vma range, my ging through the PTEs page
 724  * by page to get physical address and protection.
 725  */
 726 int track_pfn_vma_copy(struct vm_area_struct *vma)
 727 {
 728         int retval = 0;
 729         unsigned long i, j;
 730         resource_size_t paddr;
 731         unsigned long prot;
 732         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
 733         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
 734         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
 735         pgprot_t pgprot;
 736
 737         if (!pat_enabled)
 738                 return 0;
 739
 740         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 741                 /*
 742                  * reserve the whole chunk covered by vma. We need the
 743                  * starting address and protection from pte.
 744                  */
 745                 if (follow_phys(vma, vma_start, 0, &prot, &paddr)) {
 746                         WARN_ON_ONCE(1);
 747                         return -EINVAL;
 748                 }
 749                 pgprot = __pgprot(prot);
 750                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, &pgprot, 1);
 751         }
 752
 753         /* reserve entire vma page by page, using pfn and prot from pte */
 754         for (i = 0; i < vma_size; i += PAGE_SIZE) {
 755                 if (follow_phys(vma, vma_start + i, 0, &prot, &paddr))
 756                         continue;
 757
 758                 pgprot = __pgprot(prot);
 759                 retval = reserve_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE, &pgprot, 1);
 760                 if (retval)
 761                         goto cleanup_ret;
 762         }
 763         return 0;
 764
 765 cleanup_ret:
 766         /* Reserve error: Cleanup partial reservation and return error */
 767         for (j = 0; j < i; j += PAGE_SIZE) {
 768                 if (follow_phys(vma, vma_start + j, 0, &prot, &paddr))
 769                         continue;
 770
 771                 free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
 772         }
 773
 774         return retval;
 775 }
 776
 777 /*
 778  * track_pfn_vma_new is called when a _new_ pfn mapping is being established
 779  * for physical range indicated by pfn and size.
 780  *
 781  * prot is passed in as a parameter for the new mapping. If the vma has a
 782  * linear pfn mapping for the entire range reserve the entire vma range with
 783  * single reserve_pfn_range call.
 784  * Otherwise, we look t the pfn and size and reserve only the specified range
 785  * page by page.
 786  *
 787  * Note that this function can be called with caller trying to map only a
 788  * subrange/page inside the vma.
 789  */
 790 int track_pfn_vma_new(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t *prot,
 791                         unsigned long pfn, unsigned long size)
 792 {
 793         int retval = 0;
 794         unsigned long i, j;
 795         resource_size_t base_paddr;
 796         resource_size_t paddr;
 797         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
 798         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
 799         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
 800
 801         if (!pat_enabled)
 802                 return 0;
 803
 804         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 805                 /* reserve the whole chunk starting from vm_pgoff */
 806                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 807                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, prot, 0);
 808         }
 809
 810         /* reserve page by page using pfn and size */
 811         base_paddr = (resource_size_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 812         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 813                 paddr = base_paddr + i;
 814                 retval = reserve_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE, prot, 0);
 815                 if (retval)
 816                         goto cleanup_ret;
 817         }
 818         return 0;
 819
 820 cleanup_ret:
 821         /* Reserve error: Cleanup partial reservation and return error */
 822         for (j = 0; j < i; j += PAGE_SIZE) {
 823                 paddr = base_paddr + j;
 824                 free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
 825         }
 826
 827         return retval;
 828 }
 829
 830 /*
 831  * untrack_pfn_vma is called while unmapping a pfnmap for a region.
 832  * untrack can be called for a specific region indicated by pfn and size or
 833  * can be for the entire vma (in which case size can be zero).
 834  */
 835 void untrack_pfn_vma(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
 836                         unsigned long size)
 837 {
 838         unsigned long i;
 839         resource_size_t paddr;
 840         unsigned long prot;
 841         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
 842         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
 843         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
 844
 845         if (!pat_enabled)
 846                 return;
 847
 848         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 849                 /* free the whole chunk starting from vm_pgoff */
 850                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 851                 free_pfn_range(paddr, vma_size);
 852                 return;
 853         }
 854
 855         if (size != 0 && size != vma_size) {
 856                 /* free page by page, using pfn and size */
 857                 paddr = (resource_size_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 858                 for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 859                         paddr = paddr + i;
 860                         free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
 861                 }
 862         } else {
 863                 /* free entire vma, page by page, using the pfn from pte */
 864                 for (i = 0; i < vma_size; i += PAGE_SIZE) {
 865                         if (follow_phys(vma, vma_start + i, 0, &prot, &paddr))
 866                                 continue;
 867
 868                         free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
 869                 }
 870         }
 871 }
 872
 873 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
 874 {
 875         if (pat_enabled)
 876                 return __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE_WC);
 877         else
 878                 return pgprot_noncached(prot);
 879 }
 880
 881 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_X86_PAT)
 882
 883 /* get Nth element of the linked list */
 884 static struct memtype *memtype_get_idx(loff_t pos)
 885 {
 886         struct memtype *list_node, *print_entry;
 887         int i = 1;
 888
 889         print_entry  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
 890         if (!print_entry)
 891                 return NULL;
 892
 893         spin_lock(&memtype_lock);
 894         list_for_each_entry(list_node, &memtype_list, nd) {
 895                 if (pos == i) {
 896                         *print_entry = *list_node;
 897                         spin_unlock(&memtype_lock);
 898                         return print_entry;
 899                 }
 900                 ++i;
 901         }
 902         spin_unlock(&memtype_lock);
 903         kfree(print_entry);
 904
 905         return NULL;
 906 }
 907
 908 static void *memtype_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
 909 {
 910         if (*pos == 0) {
 911                 ++*pos;
 912                 seq_printf(seq, "PAT memtype list:\n");
 913         }
 914
 915         return memtype_get_idx(*pos);
 916 }
 917
 918 static void *memtype_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
 919 {
 920         ++*pos;
 921         return memtype_get_idx(*pos);
 922 }
 923
 924 static void memtype_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
 925 {
 926 }
 927
 928 static int memtype_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
 929 {
 930         struct memtype *print_entry = (struct memtype *)v;
 931
 932         seq_printf(seq, "%s @ 0x%Lx-0x%Lx\n", cattr_name(print_entry->type),
 933                         print_entry->start, print_entry->end);
 934         kfree(print_entry);
 935
 936         return 0;
 937 }
 938
 939 static struct seq_operations memtype_seq_ops = {
 940         .start = memtype_seq_start,
 941         .next  = memtype_seq_next,
 942         .stop  = memtype_seq_stop,
 943         .show  = memtype_seq_show,
 944 };
 945
 946 static int memtype_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
 947 {
 948         return seq_open(file, &memtype_seq_ops);
 949 }
 950
 951 static const struct file_operations memtype_fops = {
 952         .open    = memtype_seq_open,
 953         .read    = seq_read,
 954         .llseek  = seq_lseek,
 955         .release = seq_release,
 956 };
 957
 958 static int __init pat_memtype_list_init(void)
 959 {
 960         debugfs_create_file("pat_memtype_list", S_IRUSR, arch_debugfs_dir,
 961                                 NULL, &memtype_fops);
 962         return 0;
 963 }
 964
 965 late_initcall(pat_memtype_list_init);
 966
 967 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_X86_PAT */