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