arch/x86/mm/pageattr.c

   1 /*
   2  * Copyright 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
   3  * Thanks to Ben LaHaise for precious feedback.
   4  */
   5 #include <linux/highmem.h>
   6 #include <linux/bootmem.h>
   7 #include <linux/module.h>
   8 #include <linux/sched.h>
   9 #include <linux/slab.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/interrupt.h>
  12 #include <linux/seq_file.h>
  13 #include <linux/debugfs.h>
  14 #include <linux/pfn.h>
  15
  16 #include <asm/e820.h>
  17 #include <asm/processor.h>
  18 #include <asm/tlbflush.h>
  19 #include <asm/sections.h>
  20 #include <asm/setup.h>
  21 #include <asm/uaccess.h>
  22 #include <asm/pgalloc.h>
  23 #include <asm/proto.h>
  24 #include <asm/pat.h>
  25
  26 /*
  27  * The current flushing context - we pass it instead of 5 arguments:
  28  */
  29 struct cpa_data {
  30         unsigned long   *vaddr;
  31         pgprot_t        mask_set;
  32         pgprot_t        mask_clr;
  33         int             numpages;
  34         int             flags;
  35         unsigned long   pfn;
  36         unsigned        force_split : 1;
  37         int             curpage;
  38         struct page     **pages;
  39 };
  40
  41 /*
  42  * Serialize cpa() (for !DEBUG_PAGEALLOC which uses large identity mappings)
  43  * using cpa_lock. So that we don't allow any other cpu, with stale large tlb
  44  * entries change the page attribute in parallel to some other cpu
  45  * splitting a large page entry along with changing the attribute.
  46  */
  47 static DEFINE_SPINLOCK(cpa_lock);
  48
  49 #define CPA_FLUSHTLB 1
  50 #define CPA_ARRAY 2
  51 #define CPA_PAGES_ARRAY 4
  52
  53 #ifdef CONFIG_PROC_FS
  54 static unsigned long direct_pages_count[PG_LEVEL_NUM];
  55
  56 void update_page_count(int level, unsigned long pages)
  57 {
  58         unsigned long flags;
  59
  60         /* Protect against CPA */
  61         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
  62         direct_pages_count[level] += pages;
  63         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
  64 }
  65
  66 static void split_page_count(int level)
  67 {
  68         direct_pages_count[level]--;
  69         direct_pages_count[level - 1] += PTRS_PER_PTE;
  70 }
  71
  72 void arch_report_meminfo(struct seq_file *m)
  73 {
  74         seq_printf(m, "DirectMap4k:    %8lu kB\n",
  75                         direct_pages_count[PG_LEVEL_4K] << 2);
  76 #if defined(CONFIG_X86_64) || defined(CONFIG_X86_PAE)
  77         seq_printf(m, "DirectMap2M:    %8lu kB\n",
  78                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 11);
  79 #else
  80         seq_printf(m, "DirectMap4M:    %8lu kB\n",
  81                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 12);
  82 #endif
  83 #ifdef CONFIG_X86_64
  84         if (direct_gbpages)
  85                 seq_printf(m, "DirectMap1G:    %8lu kB\n",
  86                         direct_pages_count[PG_LEVEL_1G] << 20);
  87 #endif
  88 }
  89 #else
  90 static inline void split_page_count(int level) { }
  91 #endif
  92
  93 #ifdef CONFIG_X86_64
  94
  95 static inline unsigned long highmap_start_pfn(void)
  96 {
  97         return __pa(_text) >> PAGE_SHIFT;
  98 }
  99
 100 static inline unsigned long highmap_end_pfn(void)
 101 {
 102         return __pa(roundup(_brk_end, PMD_SIZE)) >> PAGE_SHIFT;
 103 }
 104
 105 #endif
 106
 107 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 108 # define debug_pagealloc 1
 109 #else
 110 # define debug_pagealloc 0
 111 #endif
 112
 113 static inline int
 114 within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
 115 {
 116         return addr >= start && addr < end;
 117 }
 118
 119 /*
 120  * Flushing functions
 121  */
 122
 123 /**
 124  * clflush_cache_range - flush a cache range with clflush
 125  * @addr:       virtual start address
 126  * @size:       number of bytes to flush
 127  *
 128  * clflush is an unordered instruction which needs fencing with mfence
 129  * to avoid ordering issues.
 130  */
 131 void clflush_cache_range(void *vaddr, unsigned int size)
 132 {
 133         void *vend = vaddr + size - 1;
 134
 135         mb();
 136
 137         for (; vaddr < vend; vaddr += boot_cpu_data.x86_clflush_size)
 138                 clflush(vaddr);
 139         /*
 140          * Flush any possible final partial cacheline:
 141          */
 142         clflush(vend);
 143
 144         mb();
 145 }
 146
 147 static void __cpa_flush_all(void *arg)
 148 {
 149         unsigned long cache = (unsigned long)arg;
 150
 151         /*
 152          * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
 153          * large page flushing.
 154          */
 155         __flush_tlb_all();
 156
 157         if (cache && boot_cpu_data.x86 >= 4)
 158                 wbinvd();
 159 }
 160
 161 static void cpa_flush_all(unsigned long cache)
 162 {
 163         BUG_ON(irqs_disabled());
 164
 165         on_each_cpu(__cpa_flush_all, (void *) cache, 1);
 166 }
 167
 168 static void __cpa_flush_range(void *arg)
 169 {
 170         /*
 171          * We could optimize that further and do individual per page
 172          * tlb invalidates for a low number of pages. Caveat: we must
 173          * flush the high aliases on 64bit as well.
 174          */
 175         __flush_tlb_all();
 176 }
 177
 178 static void cpa_flush_range(unsigned long start, int numpages, int cache)
 179 {
 180         unsigned int i, level;
 181         unsigned long addr;
 182
 183         BUG_ON(irqs_disabled());
 184         WARN_ON(PAGE_ALIGN(start) != start);
 185
 186         on_each_cpu(__cpa_flush_range, NULL, 1);
 187
 188         if (!cache)
 189                 return;
 190
 191         /*
 192          * We only need to flush on one CPU,
 193          * clflush is a MESI-coherent instruction that
 194          * will cause all other CPUs to flush the same
 195          * cachelines:
 196          */
 197         for (i = 0, addr = start; i < numpages; i++, addr += PAGE_SIZE) {
 198                 pte_t *pte = lookup_address(addr, &level);
 199
 200                 /*
 201                  * Only flush present addresses:
 202                  */
 203                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 204                         clflush_cache_range((void *) addr, PAGE_SIZE);
 205         }
 206 }
 207
 208 static void cpa_flush_array(unsigned long *start, int numpages, int cache,
 209                             int in_flags, struct page **pages)
 210 {
 211         unsigned int i, level;
 212         unsigned long do_wbinvd = cache && numpages >= 1024; /* 4M threshold */
 213
 214         BUG_ON(irqs_disabled());
 215
 216         on_each_cpu(__cpa_flush_all, (void *) do_wbinvd, 1);
 217
 218         if (!cache || do_wbinvd)
 219                 return;
 220
 221         /*
 222          * We only need to flush on one CPU,
 223          * clflush is a MESI-coherent instruction that
 224          * will cause all other CPUs to flush the same
 225          * cachelines:
 226          */
 227         for (i = 0; i < numpages; i++) {
 228                 unsigned long addr;
 229                 pte_t *pte;
 230
 231                 if (in_flags & CPA_PAGES_ARRAY)
 232                         addr = (unsigned long)page_address(pages[i]);
 233                 else
 234                         addr = start[i];
 235
 236                 pte = lookup_address(addr, &level);
 237
 238                 /*
 239                  * Only flush present addresses:
 240                  */
 241                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 242                         clflush_cache_range((void *)addr, PAGE_SIZE);
 243         }
 244 }
 245
 246 /*
 247  * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
 248  * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
 249  * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
 250  * checks and fixes these known static required protection bits.
 251  */
 252 static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long address,
 253                                    unsigned long pfn)
 254 {
 255         pgprot_t forbidden = __pgprot(0);
 256
 257         /*
 258          * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for
 259          * PCI BIOS based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
 260          */
 261         if (within(pfn, BIOS_BEGIN >> PAGE_SHIFT, BIOS_END >> PAGE_SHIFT))
 262                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
 263
 264         /*
 265          * The kernel text needs to be executable for obvious reasons
 266          * Does not cover __inittext since that is gone later on. On
 267          * 64bit we do not enforce !NX on the low mapping
 268          */
 269         if (within(address, (unsigned long)_text, (unsigned long)_etext))
 270                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
 271
 272         /*
 273          * The .rodata section needs to be read-only. Using the pfn
 274          * catches all aliases.
 275          */
 276         if (within(pfn, __pa((unsigned long)__start_rodata) >> PAGE_SHIFT,
 277                    __pa((unsigned long)__end_rodata) >> PAGE_SHIFT))
 278                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_RW;
 279
 280         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) & ~pgprot_val(forbidden));
 281
 282         return prot;
 283 }
 284
 285 /*
 286  * Lookup the page table entry for a virtual address. Return a pointer
 287  * to the entry and the level of the mapping.
 288  *
 289  * Note: We return pud and pmd either when the entry is marked large
 290  * or when the present bit is not set. Otherwise we would return a
 291  * pointer to a nonexisting mapping.
 292  */
 293 pte_t *lookup_address(unsigned long address, unsigned int *level)
 294 {
 295         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(address);
 296         pud_t *pud;
 297         pmd_t *pmd;
 298
 299         *level = PG_LEVEL_NONE;
 300
 301         if (pgd_none(*pgd))
 302                 return NULL;
 303
 304         pud = pud_offset(pgd, address);
 305         if (pud_none(*pud))
 306                 return NULL;
 307
 308         *level = PG_LEVEL_1G;
 309         if (pud_large(*pud) || !pud_present(*pud))
 310                 return (pte_t *)pud;
 311
 312         pmd = pmd_offset(pud, address);
 313         if (pmd_none(*pmd))
 314                 return NULL;
 315
 316         *level = PG_LEVEL_2M;
 317         if (pmd_large(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
 318                 return (pte_t *)pmd;
 319
 320         *level = PG_LEVEL_4K;
 321
 322         return pte_offset_kernel(pmd, address);
 323 }
 324 EXPORT_SYMBOL_GPL(lookup_address);
 325
 326 /*
 327  * Set the new pmd in all the pgds we know about:
 328  */
 329 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
 330 {
 331         /* change init_mm */
 332         set_pte_atomic(kpte, pte);
 333 #ifdef CONFIG_X86_32
 334         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
 335                 struct page *page;
 336
 337                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 338                         pgd_t *pgd;
 339                         pud_t *pud;
 340                         pmd_t *pmd;
 341
 342                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 343                         pud = pud_offset(pgd, address);
 344                         pmd = pmd_offset(pud, address);
 345                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
 346                 }
 347         }
 348 #endif
 349 }
 350
 351 static int
 352 try_preserve_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
 353                         struct cpa_data *cpa)
 354 {
 355         unsigned long nextpage_addr, numpages, pmask, psize, flags, addr, pfn;
 356         pte_t new_pte, old_pte, *tmp;
 357         pgprot_t old_prot, new_prot;
 358         int i, do_split = 1;
 359         unsigned int level;
 360
 361         if (cpa->force_split)
 362                 return 1;
 363
 364         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 365         /*
 366          * Check for races, another CPU might have split this page
 367          * up already:
 368          */
 369         tmp = lookup_address(address, &level);
 370         if (tmp != kpte)
 371                 goto out_unlock;
 372
 373         switch (level) {
 374         case PG_LEVEL_2M:
 375                 psize = PMD_PAGE_SIZE;
 376                 pmask = PMD_PAGE_MASK;
 377                 break;
 378 #ifdef CONFIG_X86_64
 379         case PG_LEVEL_1G:
 380                 psize = PUD_PAGE_SIZE;
 381                 pmask = PUD_PAGE_MASK;
 382                 break;
 383 #endif
 384         default:
 385                 do_split = -EINVAL;
 386                 goto out_unlock;
 387         }
 388
 389         /*
 390          * Calculate the number of pages, which fit into this large
 391          * page starting at address:
 392          */
 393         nextpage_addr = (address + psize) & pmask;
 394         numpages = (nextpage_addr - address) >> PAGE_SHIFT;
 395         if (numpages < cpa->numpages)
 396                 cpa->numpages = numpages;
 397
 398         /*
 399          * We are safe now. Check whether the new pgprot is the same:
 400          */
 401         old_pte = *kpte;
 402         old_prot = new_prot = pte_pgprot(old_pte);
 403
 404         pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 405         pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
 406
 407         /*
 408          * old_pte points to the large page base address. So we need
 409          * to add the offset of the virtual address:
 410          */
 411         pfn = pte_pfn(old_pte) + ((address & (psize - 1)) >> PAGE_SHIFT);
 412         cpa->pfn = pfn;
 413
 414         new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
 415
 416         /*
 417          * We need to check the full range, whether
 418          * static_protection() requires a different pgprot for one of
 419          * the pages in the range we try to preserve:
 420          */
 421         addr = address + PAGE_SIZE;
 422         pfn++;
 423         for (i = 1; i < cpa->numpages; i++, addr += PAGE_SIZE, pfn++) {
 424                 pgprot_t chk_prot = static_protections(new_prot, addr, pfn);
 425
 426                 if (pgprot_val(chk_prot) != pgprot_val(new_prot))
 427                         goto out_unlock;
 428         }
 429
 430         /*
 431          * If there are no changes, return. maxpages has been updated
 432          * above:
 433          */
 434         if (pgprot_val(new_prot) == pgprot_val(old_prot)) {
 435                 do_split = 0;
 436                 goto out_unlock;
 437         }
 438
 439         /*
 440          * We need to change the attributes. Check, whether we can
 441          * change the large page in one go. We request a split, when
 442          * the address is not aligned and the number of pages is
 443          * smaller than the number of pages in the large page. Note
 444          * that we limited the number of possible pages already to
 445          * the number of pages in the large page.
 446          */
 447         if (address == (nextpage_addr - psize) && cpa->numpages == numpages) {
 448                 /*
 449                  * The address is aligned and the number of pages
 450                  * covers the full page.
 451                  */
 452                 new_pte = pfn_pte(pte_pfn(old_pte), canon_pgprot(new_prot));
 453                 __set_pmd_pte(kpte, address, new_pte);
 454                 cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
 455                 do_split = 0;
 456         }
 457
 458 out_unlock:
 459         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 460
 461         return do_split;
 462 }
 463
 464 static int split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address)
 465 {
 466         unsigned long flags, pfn, pfninc = 1;
 467         unsigned int i, level;
 468         pte_t *pbase, *tmp;
 469         pgprot_t ref_prot;
 470         struct page *base;
 471
 472         if (!debug_pagealloc)
 473                 spin_unlock(&cpa_lock);
 474         base = alloc_pages(GFP_KERNEL | __GFP_NOTRACK, 0);
 475         if (!debug_pagealloc)
 476                 spin_lock(&cpa_lock);
 477         if (!base)
 478                 return -ENOMEM;
 479
 480         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 481         /*
 482          * Check for races, another CPU might have split this page
 483          * up for us already:
 484          */
 485         tmp = lookup_address(address, &level);
 486         if (tmp != kpte)
 487                 goto out_unlock;
 488
 489         pbase = (pte_t *)page_address(base);
 490         paravirt_alloc_pte(&init_mm, page_to_pfn(base));
 491         ref_prot = pte_pgprot(pte_clrhuge(*kpte));
 492         /*
 493          * If we ever want to utilize the PAT bit, we need to
 494          * update this function to make sure it's converted from
 495          * bit 12 to bit 7 when we cross from the 2MB level to
 496          * the 4K level:
 497          */
 498         WARN_ON_ONCE(pgprot_val(ref_prot) & _PAGE_PAT_LARGE);
 499
 500 #ifdef CONFIG_X86_64
 501         if (level == PG_LEVEL_1G) {
 502                 pfninc = PMD_PAGE_SIZE >> PAGE_SHIFT;
 503                 pgprot_val(ref_prot) |= _PAGE_PSE;
 504         }
 505 #endif
 506
 507         /*
 508          * Get the target pfn from the original entry:
 509          */
 510         pfn = pte_pfn(*kpte);
 511         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pfn += pfninc)
 512                 set_pte(&pbase[i], pfn_pte(pfn, ref_prot));
 513
 514         if (address >= (unsigned long)__va(0) &&
 515                 address < (unsigned long)__va(max_low_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
 516                 split_page_count(level);
 517
 518 #ifdef CONFIG_X86_64
 519         if (address >= (unsigned long)__va(1UL<<32) &&
 520                 address < (unsigned long)__va(max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
 521                 split_page_count(level);
 522 #endif
 523
 524         /*
 525          * Install the new, split up pagetable.
 526          *
 527          * We use the standard kernel pagetable protections for the new
 528          * pagetable protections, the actual ptes set above control the
 529          * primary protection behavior:
 530          */
 531         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, __pgprot(_KERNPG_TABLE)));
 532
 533         /*
 534          * Intel Atom errata AAH41 workaround.
 535          *
 536          * The real fix should be in hw or in a microcode update, but
 537          * we also probabilistically try to reduce the window of having
 538          * a large TLB mixed with 4K TLBs while instruction fetches are
 539          * going on.
 540          */
 541         __flush_tlb_all();
 542
 543         base = NULL;
 544
 545 out_unlock:
 546         /*
 547          * If we dropped out via the lookup_address check under
 548          * pgd_lock then stick the page back into the pool:
 549          */
 550         if (base)
 551                 __free_page(base);
 552         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 553
 554         return 0;
 555 }
 556
 557 static int __cpa_process_fault(struct cpa_data *cpa, unsigned long vaddr,
 558                                int primary)
 559 {
 560         /*
 561          * Ignore all non primary paths.
 562          */
 563         if (!primary)
 564                 return 0;
 565
 566         /*
 567          * Ignore the NULL PTE for kernel identity mapping, as it is expected
 568          * to have holes.
 569          * Also set numpages to '1' indicating that we processed cpa req for
 570          * one virtual address page and its pfn. TBD: numpages can be set based
 571          * on the initial value and the level returned by lookup_address().
 572          */
 573         if (within(vaddr, PAGE_OFFSET,
 574                    PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))) {
 575                 cpa->numpages = 1;
 576                 cpa->pfn = __pa(vaddr) >> PAGE_SHIFT;
 577                 return 0;
 578         } else {
 579                 WARN(1, KERN_WARNING "CPA: called for zero pte. "
 580                         "vaddr = %lx cpa->vaddr = %lx\n", vaddr,
 581                         *cpa->vaddr);
 582
 583                 return -EFAULT;
 584         }
 585 }
 586
 587 static int __change_page_attr(struct cpa_data *cpa, int primary)
 588 {
 589         unsigned long address;
 590         int do_split, err;
 591         unsigned int level;
 592         pte_t *kpte, old_pte;
 593
 594         if (cpa->flags & CPA_PAGES_ARRAY) {
 595                 struct page *page = cpa->pages[cpa->curpage];
 596                 if (unlikely(PageHighMem(page)))
 597                         return 0;
 598                 address = (unsigned long)page_address(page);
 599         } else if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 600                 address = cpa->vaddr[cpa->curpage];
 601         else
 602                 address = *cpa->vaddr;
 603 repeat:
 604         kpte = lookup_address(address, &level);
 605         if (!kpte)
 606                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
 607
 608         old_pte = *kpte;
 609         if (!pte_val(old_pte))
 610                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
 611
 612         if (level == PG_LEVEL_4K) {
 613                 pte_t new_pte;
 614                 pgprot_t new_prot = pte_pgprot(old_pte);
 615                 unsigned long pfn = pte_pfn(old_pte);
 616
 617                 pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 618                 pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
 619
 620                 new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
 621
 622                 /*
 623                  * We need to keep the pfn from the existing PTE,
 624                  * after all we're only going to change it's attributes
 625                  * not the memory it points to
 626                  */
 627                 new_pte = pfn_pte(pfn, canon_pgprot(new_prot));
 628                 cpa->pfn = pfn;
 629                 /*
 630                  * Do we really change anything ?
 631                  */
 632                 if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {
 633                         set_pte_atomic(kpte, new_pte);
 634                         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
 635                 }
 636                 cpa->numpages = 1;
 637                 return 0;
 638         }
 639
 640         /*
 641          * Check, whether we can keep the large page intact
 642          * and just change the pte:
 643          */
 644         do_split = try_preserve_large_page(kpte, address, cpa);
 645         /*
 646          * When the range fits into the existing large page,
 647          * return. cp->numpages and cpa->tlbflush have been updated in
 648          * try_large_page:
 649          */
 650         if (do_split <= 0)
 651                 return do_split;
 652
 653         /*
 654          * We have to split the large page:
 655          */
 656         err = split_large_page(kpte, address);
 657         if (!err) {
 658                 /*
 659                  * Do a global flush tlb after splitting the large page
 660                  * and before we do the actual change page attribute in the PTE.
 661                  *
 662                  * With out this, we violate the TLB application note, that says
 663                  * "The TLBs may contain both ordinary and large-page
 664                  *  translations for a 4-KByte range of linear addresses. This
 665                  *  may occur if software modifies the paging structures so that
 666                  *  the page size used for the address range changes. If the two
 667                  *  translations differ with respect to page frame or attributes
 668                  *  (e.g., permissions), processor behavior is undefined and may
 669                  *  be implementation-specific."
 670                  *
 671                  * We do this global tlb flush inside the cpa_lock, so that we
 672                  * don't allow any other cpu, with stale tlb entries change the
 673                  * page attribute in parallel, that also falls into the
 674                  * just split large page entry.
 675                  */
 676                 flush_tlb_all();
 677                 goto repeat;
 678         }
 679
 680         return err;
 681 }
 682
 683 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias);
 684
 685 static int cpa_process_alias(struct cpa_data *cpa)
 686 {
 687         struct cpa_data alias_cpa;
 688         unsigned long laddr = (unsigned long)__va(cpa->pfn << PAGE_SHIFT);
 689         unsigned long vaddr, remapped;
 690         int ret;
 691
 692         if (cpa->pfn >= max_pfn_mapped)
 693                 return 0;
 694
 695 #ifdef CONFIG_X86_64
 696         if (cpa->pfn >= max_low_pfn_mapped && cpa->pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
 697                 return 0;
 698 #endif
 699         /*
 700          * No need to redo, when the primary call touched the direct
 701          * mapping already:
 702          */
 703         if (cpa->flags & CPA_PAGES_ARRAY) {
 704                 struct page *page = cpa->pages[cpa->curpage];
 705                 if (unlikely(PageHighMem(page)))
 706                         return 0;
 707                 vaddr = (unsigned long)page_address(page);
 708         } else if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 709                 vaddr = cpa->vaddr[cpa->curpage];
 710         else
 711                 vaddr = *cpa->vaddr;
 712
 713         if (!(within(vaddr, PAGE_OFFSET,
 714                     PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT)))) {
 715
 716                 alias_cpa = *cpa;
 717                 alias_cpa.vaddr = &laddr;
 718                 alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
 719
 720                 ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
 721                 if (ret)
 722                         return ret;
 723         }
 724
 725 #ifdef CONFIG_X86_64
 726         /*
 727          * If the primary call didn't touch the high mapping already
 728          * and the physical address is inside the kernel map, we need
 729          * to touch the high mapped kernel as well:
 730          */
 731         if (!within(vaddr, (unsigned long)_text, _brk_end) &&
 732             within(cpa->pfn, highmap_start_pfn(), highmap_end_pfn())) {
 733                 unsigned long temp_cpa_vaddr = (cpa->pfn << PAGE_SHIFT) +
 734                                                __START_KERNEL_map - phys_base;
 735                 alias_cpa = *cpa;
 736                 alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
 737                 alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
 738
 739                 /*
 740                  * The high mapping range is imprecise, so ignore the
 741                  * return value.
 742                  */
 743                 __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
 744         }
 745 #endif
 746
 747         /*
 748          * If the PMD page was partially used for per-cpu remapping,
 749          * the recycled area needs to be split and modified.  Because
 750          * the area is always proper subset of a PMD page
 751          * cpa->numpages is guaranteed to be 1 for these areas, so
 752          * there's no need to loop over and check for further remaps.
 753          */
 754         remapped = (unsigned long)pcpu_lpage_remapped((void *)laddr);
 755         if (remapped) {
 756                 WARN_ON(cpa->numpages > 1);
 757                 alias_cpa = *cpa;
 758                 alias_cpa.vaddr = &remapped;
 759                 alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
 760                 ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
 761                 if (ret)
 762                         return ret;
 763         }
 764
 765         return 0;
 766 }
 767
 768 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias)
 769 {
 770         int ret, numpages = cpa->numpages;
 771
 772         while (numpages) {
 773                 /*
 774                  * Store the remaining nr of pages for the large page
 775                  * preservation check.
 776                  */
 777                 cpa->numpages = numpages;
 778                 /* for array changes, we can't use large page */
 779                 if (cpa->flags & (CPA_ARRAY | CPA_PAGES_ARRAY))
 780                         cpa->numpages = 1;
 781
 782                 if (!debug_pagealloc)
 783                         spin_lock(&cpa_lock);
 784                 ret = __change_page_attr(cpa, checkalias);
 785                 if (!debug_pagealloc)
 786                         spin_unlock(&cpa_lock);
 787                 if (ret)
 788                         return ret;
 789
 790                 if (checkalias) {
 791                         ret = cpa_process_alias(cpa);
 792                         if (ret)
 793                                 return ret;
 794                 }
 795
 796                 /*
 797                  * Adjust the number of pages with the result of the
 798                  * CPA operation. Either a large page has been
 799                  * preserved or a single page update happened.
 800                  */
 801                 BUG_ON(cpa->numpages > numpages);
 802                 numpages -= cpa->numpages;
 803                 if (cpa->flags & (CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY))
 804                         cpa->curpage++;
 805                 else
 806                         *cpa->vaddr += cpa->numpages * PAGE_SIZE;
 807
 808         }
 809         return 0;
 810 }
 811
 812 static inline int cache_attr(pgprot_t attr)
 813 {
 814         return pgprot_val(attr) &
 815                 (_PAGE_PAT | _PAGE_PAT_LARGE | _PAGE_PWT | _PAGE_PCD);
 816 }
 817
 818 static int change_page_attr_set_clr(unsigned long *addr, int numpages,
 819                                     pgprot_t mask_set, pgprot_t mask_clr,
 820                                     int force_split, int in_flag,
 821                                     struct page **pages)
 822 {
 823         struct cpa_data cpa;
 824         int ret, cache, checkalias;
 825
 826         /*
 827          * Check, if we are requested to change a not supported
 828          * feature:
 829          */
 830         mask_set = canon_pgprot(mask_set);
 831         mask_clr = canon_pgprot(mask_clr);
 832         if (!pgprot_val(mask_set) && !pgprot_val(mask_clr) && !force_split)
 833                 return 0;
 834
 835         /* Ensure we are PAGE_SIZE aligned */
 836         if (in_flag & CPA_ARRAY) {
 837                 int i;
 838                 for (i = 0; i < numpages; i++) {
 839                         if (addr[i] & ~PAGE_MASK) {
 840                                 addr[i] &= PAGE_MASK;
 841                                 WARN_ON_ONCE(1);
 842                         }
 843                 }
 844         } else if (!(in_flag & CPA_PAGES_ARRAY)) {
 845                 /*
 846                  * in_flag of CPA_PAGES_ARRAY implies it is aligned.
 847                  * No need to cehck in that case
 848                  */
 849                 if (*addr & ~PAGE_MASK) {
 850                         *addr &= PAGE_MASK;
 851                         /*
 852                          * People should not be passing in unaligned addresses:
 853                          */
 854                         WARN_ON_ONCE(1);
 855                 }
 856         }
 857
 858         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
 859         kmap_flush_unused();
 860
 861         vm_unmap_aliases();
 862
 863         cpa.vaddr = addr;
 864         cpa.pages = pages;
 865         cpa.numpages = numpages;
 866         cpa.mask_set = mask_set;
 867         cpa.mask_clr = mask_clr;
 868         cpa.flags = 0;
 869         cpa.curpage = 0;
 870         cpa.force_split = force_split;
 871
 872         if (in_flag & (CPA_ARRAY | CPA_PAGES_ARRAY))
 873                 cpa.flags |= in_flag;
 874
 875         /* No alias checking for _NX bit modifications */
 876         checkalias = (pgprot_val(mask_set) | pgprot_val(mask_clr)) != _PAGE_NX;
 877
 878         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, checkalias);
 879
 880         /*
 881          * Check whether we really changed something:
 882          */
 883         if (!(cpa.flags & CPA_FLUSHTLB))
 884                 goto out;
 885
 886         /*
 887          * No need to flush, when we did not set any of the caching
 888          * attributes:
 889          */
 890         cache = cache_attr(mask_set);
 891
 892         /*
 893          * On success we use clflush, when the CPU supports it to
 894          * avoid the wbindv. If the CPU does not support it and in the
 895          * error case we fall back to cpa_flush_all (which uses
 896          * wbindv):
 897          */
 898         if (!ret && cpu_has_clflush) {
 899                 if (cpa.flags & (CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY)) {
 900                         cpa_flush_array(addr, numpages, cache,
 901                                         cpa.flags, pages);
 902                 } else
 903                         cpa_flush_range(*addr, numpages, cache);
 904         } else
 905                 cpa_flush_all(cache);
 906
 907 out:
 908         return ret;
 909 }
 910
 911 static inline int change_page_attr_set(unsigned long *addr, int numpages,
 912                                        pgprot_t mask, int array)
 913 {
 914         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
 915                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
 916 }
 917
 918 static inline int change_page_attr_clear(unsigned long *addr, int numpages,
 919                                          pgprot_t mask, int array)
 920 {
 921         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
 922                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
 923 }
 924
 925 static inline int cpa_set_pages_array(struct page **pages, int numpages,
 926                                        pgprot_t mask)
 927 {
 928         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
 929                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
 930 }
 931
 932 static inline int cpa_clear_pages_array(struct page **pages, int numpages,
 933                                          pgprot_t mask)
 934 {
 935         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
 936                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
 937 }
 938
 939 int _set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
 940 {
 941         /*
 942          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 943          */
 944         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
 945                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 0);
 946 }
 947
 948 int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
 949 {
 950         int ret;
 951
 952         /*
 953          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 954          */
 955         ret = reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
 956                             _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL);
 957         if (ret)
 958                 goto out_err;
 959
 960         ret = _set_memory_uc(addr, numpages);
 961         if (ret)
 962                 goto out_free;
 963
 964         return 0;
 965
 966 out_free:
 967         free_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
 968 out_err:
 969         return ret;
 970 }
 971 EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);
 972
 973 int set_memory_array_uc(unsigned long *addr, int addrinarray)
 974 {
 975         int i, j;
 976         int ret;
 977
 978         /*
 979          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 980          */
 981         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
 982                 ret = reserve_memtype(__pa(addr[i]), __pa(addr[i]) + PAGE_SIZE,
 983                                         _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL);
 984                 if (ret)
 985                         goto out_free;
 986         }
 987
 988         ret = change_page_attr_set(addr, addrinarray,
 989                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 1);
 990         if (ret)
 991                 goto out_free;
 992
 993         return 0;
 994
 995 out_free:
 996         for (j = 0; j < i; j++)
 997                 free_memtype(__pa(addr[j]), __pa(addr[j]) + PAGE_SIZE);
 998
 999         return ret;
1000 }
1001 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_uc);
1002
1003 int _set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
1004 {
1005         int ret;
1006         unsigned long addr_copy = addr;
1007
1008         ret = change_page_attr_set(&addr, numpages,
1009                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 0);
1010         if (!ret) {
1011                 ret = change_page_attr_set_clr(&addr_copy, numpages,
1012                                                __pgprot(_PAGE_CACHE_WC),
1013                                                __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK),
1014                                                0, 0, NULL);
1015         }
1016         return ret;
1017 }
1018
1019 int set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
1020 {
1021         int ret;
1022
1023         if (!pat_enabled)
1024                 return set_memory_uc(addr, numpages);
1025
1026         ret = reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
1027                 _PAGE_CACHE_WC, NULL);
1028         if (ret)
1029                 goto out_err;
1030
1031         ret = _set_memory_wc(addr, numpages);
1032         if (ret)
1033                 goto out_free;
1034
1035         return 0;
1036
1037 out_free:
1038         free_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1039 out_err:
1040         return ret;
1041 }
1042 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wc);
1043
1044 int _set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
1045 {
1046         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
1047                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 0);
1048 }
1049
1050 int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
1051 {
1052         int ret;
1053
1054         ret = _set_memory_wb(addr, numpages);
1055         if (ret)
1056                 return ret;
1057
1058         free_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1059         return 0;
1060 }
1061 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);
1062
1063 int set_memory_array_wb(unsigned long *addr, int addrinarray)
1064 {
1065         int i;
1066         int ret;
1067
1068         ret = change_page_attr_clear(addr, addrinarray,
1069                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 1);
1070         if (ret)
1071                 return ret;
1072
1073         for (i = 0; i < addrinarray; i++)
1074                 free_memtype(__pa(addr[i]), __pa(addr[i]) + PAGE_SIZE);
1075
1076         return 0;
1077 }
1078 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_wb);
1079
1080 int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
1081 {
1082         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
1083 }
1084 EXPORT_SYMBOL(set_memory_x);
1085
1086 int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
1087 {
1088         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
1089 }
1090 EXPORT_SYMBOL(set_memory_nx);
1091
1092 int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
1093 {
1094         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
1095 }
1096 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_ro);
1097
1098 int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
1099 {
1100         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
1101 }
1102 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_rw);
1103
1104 int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
1105 {
1106         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
1107 }
1108
1109 int set_memory_4k(unsigned long addr, int numpages)
1110 {
1111         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
1112                                         __pgprot(0), 1, 0, NULL);
1113 }
1114
1115 int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
1116 {
1117         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1118
1119         return set_memory_uc(addr, numpages);
1120 }
1121 EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);
1122
1123 int set_pages_array_uc(struct page **pages, int addrinarray)
1124 {
1125         unsigned long start;
1126         unsigned long end;
1127         int i;
1128         int free_idx;
1129
1130         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
1131                 if (PageHighMem(pages[i]))
1132                         continue;
1133                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
1134                 end = start + PAGE_SIZE;
1135                 if (reserve_memtype(start, end, _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
1136                         goto err_out;
1137         }
1138
1139         if (cpa_set_pages_array(pages, addrinarray,
1140                         __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS)) == 0) {
1141                 return 0; /* Success */
1142         }
1143 err_out:
1144         free_idx = i;
1145         for (i = 0; i < free_idx; i++) {
1146                 if (PageHighMem(pages[i]))
1147                         continue;
1148                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
1149                 end = start + PAGE_SIZE;
1150                 free_memtype(start, end);
1151         }
1152         return -EINVAL;
1153 }
1154 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_uc);
1155
1156 int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
1157 {
1158         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1159
1160         return set_memory_wb(addr, numpages);
1161 }
1162 EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);
1163
1164 int set_pages_array_wb(struct page **pages, int addrinarray)
1165 {
1166         int retval;
1167         unsigned long start;
1168         unsigned long end;
1169         int i;
1170
1171         retval = cpa_clear_pages_array(pages, addrinarray,
1172                         __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK));
1173         if (retval)
1174                 return retval;
1175
1176         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
1177                 if (PageHighMem(pages[i]))
1178                         continue;
1179                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
1180                 end = start + PAGE_SIZE;
1181                 free_memtype(start, end);
1182         }
1183
1184         return 0;
1185 }
1186 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_wb);
1187
1188 int set_pages_x(struct page *page, int numpages)
1189 {
1190         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1191
1192         return set_memory_x(addr, numpages);
1193 }
1194 EXPORT_SYMBOL(set_pages_x);
1195
1196 int set_pages_nx(struct page *page, int numpages)
1197 {
1198         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1199
1200         return set_memory_nx(addr, numpages);
1201 }
1202 EXPORT_SYMBOL(set_pages_nx);
1203
1204 int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
1205 {
1206         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1207
1208         return set_memory_ro(addr, numpages);
1209 }
1210
1211 int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
1212 {
1213         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1214
1215         return set_memory_rw(addr, numpages);
1216 }
1217
1218 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1219
1220 static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
1221 {
1222         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1223         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1224                                 .numpages = numpages,
1225                                 .mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1226                                 .mask_clr = __pgprot(0),
1227                                 .flags = 0};
1228
1229         /*
1230          * No alias checking needed for setting present flag. otherwise,
1231          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1232          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1233          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1234          */
1235         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1236 }
1237
1238 static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
1239 {
1240         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1241         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1242                                 .numpages = numpages,
1243                                 .mask_set = __pgprot(0),
1244                                 .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1245                                 .flags = 0};
1246
1247         /*
1248          * No alias checking needed for setting not present flag. otherwise,
1249          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1250          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1251          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1252          */
1253         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1254 }
1255
1256 void kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
1257 {
1258         if (PageHighMem(page))
1259                 return;
1260         if (!enable) {
1261                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1262                                            numpages * PAGE_SIZE);
1263         }
1264
1265         /*
1266          * If page allocator is not up yet then do not call c_p_a():
1267          */
1268         if (!debug_pagealloc_enabled)
1269                 return;
1270
1271         /*
1272          * The return value is ignored as the calls cannot fail.
1273          * Large pages for identity mappings are not used at boot time
1274          * and hence no memory allocations during large page split.
1275          */
1276         if (enable)
1277                 __set_pages_p(page, numpages);
1278         else
1279                 __set_pages_np(page, numpages);
1280
1281         /*
1282          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
1283          * but that can deadlock->flush only current cpu:
1284          */
1285         __flush_tlb_all();
1286 }
1287
1288 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1289
1290 bool kernel_page_present(struct page *page)
1291 {
1292         unsigned int level;
1293         pte_t *pte;
1294
1295         if (PageHighMem(page))
1296                 return false;
1297
1298         pte = lookup_address((unsigned long)page_address(page), &level);
1299         return (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT);
1300 }
1301
1302 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
1303
1304 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
1305
1306 /*
1307  * The testcases use internal knowledge of the implementation that shouldn't
1308  * be exposed to the rest of the kernel. Include these directly here.
1309  */
1310 #ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
1311 #include "pageattr-test.c"
1312 #endif