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