arch/x86/mm/pat.c

   1 /*
   2  * Handle caching attributes in page tables (PAT)
   3  *
   4  * Authors: Venkatesh Pallipadi <venkatesh.pallipadi@intel.com>
   5  *          Suresh B Siddha <suresh.b.siddha@intel.com>
   6  *
   7  * Loosely based on earlier PAT patchset from Eric Biederman and Andi Kleen.
   8  */
   9
  10 #include <linux/seq_file.h>
  11 #include <linux/bootmem.h>
  12 #include <linux/debugfs.h>
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/gfp.h>
  16 #include <linux/mm.h>
  17 #include <linux/fs.h>
  18 #include <linux/rbtree.h>
  19
  20 #include <asm/cacheflush.h>
  21 #include <asm/processor.h>
  22 #include <asm/tlbflush.h>
  23 #include <asm/x86_init.h>
  24 #include <asm/pgtable.h>
  25 #include <asm/fcntl.h>
  26 #include <asm/e820.h>
  27 #include <asm/mtrr.h>
  28 #include <asm/page.h>
  29 #include <asm/msr.h>
  30 #include <asm/pat.h>
  31 #include <asm/io.h>
  32
  33 #include "pat_internal.h"
  34
  35 #ifdef CONFIG_X86_PAT
  36 int __read_mostly pat_enabled = 1;
  37
  38 static inline void pat_disable(const char *reason)
  39 {
  40         pat_enabled = 0;
  41         printk(KERN_INFO "%s\n", reason);
  42 }
  43
  44 static int __init nopat(char *str)
  45 {
  46         pat_disable("PAT support disabled.");
  47         return 0;
  48 }
  49 early_param("nopat", nopat);
  50 #else
  51 static inline void pat_disable(const char *reason)
  52 {
  53         (void)reason;
  54 }
  55 #endif
  56
  57
  58 int pat_debug_enable;
  59
  60 static int __init pat_debug_setup(char *str)
  61 {
  62         pat_debug_enable = 1;
  63         return 0;
  64 }
  65 __setup("debugpat", pat_debug_setup);
  66
  67 static u64 __read_mostly boot_pat_state;
  68
  69 enum {
  70         PAT_UC = 0,             /* uncached */
  71         PAT_WC = 1,             /* Write combining */
  72         PAT_WT = 4,             /* Write Through */
  73         PAT_WP = 5,             /* Write Protected */
  74         PAT_WB = 6,             /* Write Back (default) */
  75         PAT_UC_MINUS = 7,       /* UC, but can be overriden by MTRR */
  76 };
  77
  78 #define PAT(x, y)       ((u64)PAT_ ## y << ((x)*8))
  79
  80 void pat_init(void)
  81 {
  82         u64 pat;
  83         bool boot_cpu = !boot_pat_state;
  84
  85         if (!pat_enabled)
  86                 return;
  87
  88         if (!cpu_has_pat) {
  89                 if (!boot_pat_state) {
  90                         pat_disable("PAT not supported by CPU.");
  91                         return;
  92                 } else {
  93                         /*
  94                          * If this happens we are on a secondary CPU, but
  95                          * switched to PAT on the boot CPU. We have no way to
  96                          * undo PAT.
  97                          */
  98                         printk(KERN_ERR "PAT enabled, "
  99                                "but not supported by secondary CPU\n");
 100                         BUG();
 101                 }
 102         }
 103
 104         /* Set PWT to Write-Combining. All other bits stay the same */
 105         /*
 106          * PTE encoding used in Linux:
 107          *      PAT
 108          *      |PCD
 109          *      ||PWT
 110          *      |||
 111          *      000 WB          _PAGE_CACHE_WB
 112          *      001 WC          _PAGE_CACHE_WC
 113          *      010 UC-         _PAGE_CACHE_UC_MINUS
 114          *      011 UC          _PAGE_CACHE_UC
 115          * PAT bit unused
 116          */
 117         pat = PAT(0, WB) | PAT(1, WC) | PAT(2, UC_MINUS) | PAT(3, UC) |
 118               PAT(4, WB) | PAT(5, WC) | PAT(6, UC_MINUS) | PAT(7, UC);
 119
 120         /* Boot CPU check */
 121         if (!boot_pat_state)
 122                 rdmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, boot_pat_state);
 123
 124         wrmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, pat);
 125
 126         if (boot_cpu)
 127                 printk(KERN_INFO "x86 PAT enabled: cpu %d, old 0x%Lx, new 0x%Lx\n",
 128                        smp_processor_id(), boot_pat_state, pat);
 129 }
 130
 131 #undef PAT
 132
 133 static DEFINE_SPINLOCK(memtype_lock);   /* protects memtype accesses */
 134
 135 /*
 136  * Does intersection of PAT memory type and MTRR memory type and returns
 137  * the resulting memory type as PAT understands it.
 138  * (Type in pat and mtrr will not have same value)
 139  * The intersection is based on "Effective Memory Type" tables in IA-32
 140  * SDM vol 3a
 141  */
 142 static unsigned long pat_x_mtrr_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type)
 143 {
 144         /*
 145          * Look for MTRR hint to get the effective type in case where PAT
 146          * request is for WB.
 147          */
 148         if (req_type == _PAGE_CACHE_WB) {
 149                 u8 mtrr_type;
 150
 151                 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
 152                 if (mtrr_type != MTRR_TYPE_WRBACK)
 153                         return _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 154
 155                 return _PAGE_CACHE_WB;
 156         }
 157
 158         return req_type;
 159 }
 160
 161 static int pat_pagerange_is_ram(unsigned long start, unsigned long end)
 162 {
 163         int ram_page = 0, not_rampage = 0;
 164         unsigned long page_nr;
 165
 166         for (page_nr = (start >> PAGE_SHIFT); page_nr < (end >> PAGE_SHIFT);
 167              ++page_nr) {
 168                 /*
 169                  * For legacy reasons, physical address range in the legacy ISA
 170                  * region is tracked as non-RAM. This will allow users of
 171                  * /dev/mem to map portions of legacy ISA region, even when
 172                  * some of those portions are listed(or not even listed) with
 173                  * different e820 types(RAM/reserved/..)
 174                  */
 175                 if (page_nr >= (ISA_END_ADDRESS >> PAGE_SHIFT) &&
 176                     page_is_ram(page_nr))
 177                         ram_page = 1;
 178                 else
 179                         not_rampage = 1;
 180
 181                 if (ram_page == not_rampage)
 182                         return -1;
 183         }
 184
 185         return ram_page;
 186 }
 187
 188 /*
 189  * For RAM pages, we use page flags to mark the pages with appropriate type.
 190  * Here we do two pass:
 191  * - Find the memtype of all the pages in the range, look for any conflicts
 192  * - In case of no conflicts, set the new memtype for pages in the range
 193  *
 194  * Caller must hold memtype_lock for atomicity.
 195  */
 196 static int reserve_ram_pages_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
 197                                   unsigned long *new_type)
 198 {
 199         struct page *page;
 200         u64 pfn;
 201
 202         if (req_type == _PAGE_CACHE_UC) {
 203                 /* We do not support strong UC */
 204                 WARN_ON_ONCE(1);
 205                 req_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 206         }
 207
 208         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 209                 unsigned long type;
 210
 211                 page = pfn_to_page(pfn);
 212                 type = get_page_memtype(page);
 213                 if (type != -1) {
 214                         printk(KERN_INFO "reserve_ram_pages_type failed "
 215                                 "0x%Lx-0x%Lx, track 0x%lx, req 0x%lx\n",
 216                                 start, end, type, req_type);
 217                         if (new_type)
 218                                 *new_type = type;
 219
 220                         return -EBUSY;
 221                 }
 222         }
 223
 224         if (new_type)
 225                 *new_type = req_type;
 226
 227         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 228                 page = pfn_to_page(pfn);
 229                 set_page_memtype(page, req_type);
 230         }
 231         return 0;
 232 }
 233
 234 static int free_ram_pages_type(u64 start, u64 end)
 235 {
 236         struct page *page;
 237         u64 pfn;
 238
 239         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 240                 page = pfn_to_page(pfn);
 241                 set_page_memtype(page, -1);
 242         }
 243         return 0;
 244 }
 245
 246 /*
 247  * req_type typically has one of the:
 248  * - _PAGE_CACHE_WB
 249  * - _PAGE_CACHE_WC
 250  * - _PAGE_CACHE_UC_MINUS
 251  * - _PAGE_CACHE_UC
 252  *
 253  * If new_type is NULL, function will return an error if it cannot reserve the
 254  * region with req_type. If new_type is non-NULL, function will return
 255  * available type in new_type in case of no error. In case of any error
 256  * it will return a negative return value.
 257  */
 258 int reserve_memtype(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
 259                     unsigned long *new_type)
 260 {
 261         struct memtype *new;
 262         unsigned long actual_type;
 263         int is_range_ram;
 264         int err = 0;
 265
 266         BUG_ON(start >= end); /* end is exclusive */
 267
 268         if (!pat_enabled) {
 269                 /* This is identical to page table setting without PAT */
 270                 if (new_type) {
 271                         if (req_type == _PAGE_CACHE_WC)
 272                                 *new_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 273                         else
 274                                 *new_type = req_type & _PAGE_CACHE_MASK;
 275                 }
 276                 return 0;
 277         }
 278
 279         /* Low ISA region is always mapped WB in page table. No need to track */
 280         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(start, end)) {
 281                 if (new_type)
 282                         *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
 283                 return 0;
 284         }
 285
 286         /*
 287          * Call mtrr_lookup to get the type hint. This is an
 288          * optimization for /dev/mem mmap'ers into WB memory (BIOS
 289          * tools and ACPI tools). Use WB request for WB memory and use
 290          * UC_MINUS otherwise.
 291          */
 292         actual_type = pat_x_mtrr_type(start, end, req_type & _PAGE_CACHE_MASK);
 293
 294         if (new_type)
 295                 *new_type = actual_type;
 296
 297         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
 298         if (is_range_ram == 1) {
 299
 300                 spin_lock(&memtype_lock);
 301                 err = reserve_ram_pages_type(start, end, req_type, new_type);
 302                 spin_unlock(&memtype_lock);
 303
 304                 return err;
 305         } else if (is_range_ram < 0) {
 306                 return -EINVAL;
 307         }
 308
 309         new  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
 310         if (!new)
 311                 return -ENOMEM;
 312
 313         new->start      = start;
 314         new->end        = end;
 315         new->type       = actual_type;
 316
 317         spin_lock(&memtype_lock);
 318
 319         err = rbt_memtype_check_insert(new, new_type);
 320         if (err) {
 321                 printk(KERN_INFO "reserve_memtype failed 0x%Lx-0x%Lx, "
 322                        "track %s, req %s\n",
 323                        start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type));
 324                 kfree(new);
 325                 spin_unlock(&memtype_lock);
 326
 327                 return err;
 328         }
 329
 330         spin_unlock(&memtype_lock);
 331
 332         dprintk("reserve_memtype added 0x%Lx-0x%Lx, track %s, req %s, ret %s\n",
 333                 start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type),
 334                 new_type ? cattr_name(*new_type) : "-");
 335
 336         return err;
 337 }
 338
 339 int free_memtype(u64 start, u64 end)
 340 {
 341         int err = -EINVAL;
 342         int is_range_ram;
 343
 344         if (!pat_enabled)
 345                 return 0;
 346
 347         /* Low ISA region is always mapped WB. No need to track */
 348         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(start, end))
 349                 return 0;
 350
 351         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
 352         if (is_range_ram == 1) {
 353
 354                 spin_lock(&memtype_lock);
 355                 err = free_ram_pages_type(start, end);
 356                 spin_unlock(&memtype_lock);
 357
 358                 return err;
 359         } else if (is_range_ram < 0) {
 360                 return -EINVAL;
 361         }
 362
 363         spin_lock(&memtype_lock);
 364         err = rbt_memtype_erase(start, end);
 365         spin_unlock(&memtype_lock);
 366
 367         if (err) {
 368                 printk(KERN_INFO "%s:%d freeing invalid memtype %Lx-%Lx\n",
 369                         current->comm, current->pid, start, end);
 370         }
 371
 372         dprintk("free_memtype request 0x%Lx-0x%Lx\n", start, end);
 373
 374         return err;
 375 }
 376
 377
 378 /**
 379  * lookup_memtype - Looksup the memory type for a physical address
 380  * @paddr: physical address of which memory type needs to be looked up
 381  *
 382  * Only to be called when PAT is enabled
 383  *
 384  * Returns _PAGE_CACHE_WB, _PAGE_CACHE_WC, _PAGE_CACHE_UC_MINUS or
 385  * _PAGE_CACHE_UC
 386  */
 387 static unsigned long lookup_memtype(u64 paddr)
 388 {
 389         int rettype = _PAGE_CACHE_WB;
 390         struct memtype *entry;
 391
 392         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(paddr, paddr + PAGE_SIZE))
 393                 return rettype;
 394
 395         if (pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + PAGE_SIZE)) {
 396                 struct page *page;
 397                 spin_lock(&memtype_lock);
 398                 page = pfn_to_page(paddr >> PAGE_SHIFT);
 399                 rettype = get_page_memtype(page);
 400                 spin_unlock(&memtype_lock);
 401                 /*
 402                  * -1 from get_page_memtype() implies RAM page is in its
 403                  * default state and not reserved, and hence of type WB
 404                  */
 405                 if (rettype == -1)
 406                         rettype = _PAGE_CACHE_WB;
 407
 408                 return rettype;
 409         }
 410
 411         spin_lock(&memtype_lock);
 412
 413         entry = rbt_memtype_lookup(paddr);
 414         if (entry != NULL)
 415                 rettype = entry->type;
 416         else
 417                 rettype = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 418
 419         spin_unlock(&memtype_lock);
 420         return rettype;
 421 }
 422
 423 /**
 424  * io_reserve_memtype - Request a memory type mapping for a region of memory
 425  * @start: start (physical address) of the region
 426  * @end: end (physical address) of the region
 427  * @type: A pointer to memtype, with requested type. On success, requested
 428  * or any other compatible type that was available for the region is returned
 429  *
 430  * On success, returns 0
 431  * On failure, returns non-zero
 432  */
 433 int io_reserve_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end,
 434                         unsigned long *type)
 435 {
 436         resource_size_t size = end - start;
 437         unsigned long req_type = *type;
 438         unsigned long new_type;
 439         int ret;
 440
 441         WARN_ON_ONCE(iomem_map_sanity_check(start, size));
 442
 443         ret = reserve_memtype(start, end, req_type, &new_type);
 444         if (ret)
 445                 goto out_err;
 446
 447         if (!is_new_memtype_allowed(start, size, req_type, new_type))
 448                 goto out_free;
 449
 450         if (kernel_map_sync_memtype(start, size, new_type) < 0)
 451                 goto out_free;
 452
 453         *type = new_type;
 454         return 0;
 455
 456 out_free:
 457         free_memtype(start, end);
 458         ret = -EBUSY;
 459 out_err:
 460         return ret;
 461 }
 462
 463 /**
 464  * io_free_memtype - Release a memory type mapping for a region of memory
 465  * @start: start (physical address) of the region
 466  * @end: end (physical address) of the region
 467  */
 468 void io_free_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end)
 469 {
 470         free_memtype(start, end);
 471 }
 472
 473 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
 474                                 unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 475 {
 476         return vma_prot;
 477 }
 478
 479 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 480 /* This check is done in drivers/char/mem.c in case of STRICT_DEVMEM*/
 481 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
 482 {
 483         return 1;
 484 }
 485 #else
 486 /* This check is needed to avoid cache aliasing when PAT is enabled */
 487 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
 488 {
 489         u64 from = ((u64)pfn) << PAGE_SHIFT;
 490         u64 to = from + size;
 491         u64 cursor = from;
 492
 493         if (!pat_enabled)
 494                 return 1;
 495
 496         while (cursor < to) {
 497                 if (!devmem_is_allowed(pfn)) {
 498                         printk(KERN_INFO
 499                 "Program %s tried to access /dev/mem between %Lx->%Lx.\n",
 500                                 current->comm, from, to);
 501                         return 0;
 502                 }
 503                 cursor += PAGE_SIZE;
 504                 pfn++;
 505         }
 506         return 1;
 507 }
 508 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
 509
 510 int phys_mem_access_prot_allowed(struct file *file, unsigned long pfn,
 511                                 unsigned long size, pgprot_t *vma_prot)
 512 {
 513         unsigned long flags = _PAGE_CACHE_WB;
 514
 515         if (!range_is_allowed(pfn, size))
 516                 return 0;
 517
 518         if (file->f_flags & O_DSYNC)
 519                 flags = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 520
 521 #ifdef CONFIG_X86_32
 522         /*
 523          * On the PPro and successors, the MTRRs are used to set
 524          * memory types for physical addresses outside main memory,
 525          * so blindly setting UC or PWT on those pages is wrong.
 526          * For Pentiums and earlier, the surround logic should disable
 527          * caching for the high addresses through the KEN pin, but
 528          * we maintain the tradition of paranoia in this code.
 529          */
 530         if (!pat_enabled &&
 531             !(boot_cpu_has(X86_FEATURE_MTRR) ||
 532               boot_cpu_has(X86_FEATURE_K6_MTRR) ||
 533               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CYRIX_ARR) ||
 534               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CENTAUR_MCR)) &&
 535             (pfn << PAGE_SHIFT) >= __pa(high_memory)) {
 536                 flags = _PAGE_CACHE_UC;
 537         }
 538 #endif
 539
 540         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) & ~_PAGE_CACHE_MASK) |
 541                              flags);
 542         return 1;
 543 }
 544
 545 /*
 546  * Change the memory type for the physial address range in kernel identity
 547  * mapping space if that range is a part of identity map.
 548  */
 549 int kernel_map_sync_memtype(u64 base, unsigned long size, unsigned long flags)
 550 {
 551         unsigned long id_sz;
 552
 553         if (base >= __pa(high_memory))
 554                 return 0;
 555
 556         id_sz = (__pa(high_memory) < base + size) ?
 557                                 __pa(high_memory) - base :
 558                                 size;
 559
 560         if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(base), id_sz, flags) < 0) {
 561                 printk(KERN_INFO
 562                         "%s:%d ioremap_change_attr failed %s "
 563                         "for %Lx-%Lx\n",
 564                         current->comm, current->pid,
 565                         cattr_name(flags),
 566                         base, (unsigned long long)(base + size));
 567                 return -EINVAL;
 568         }
 569         return 0;
 570 }
 571
 572 /*
 573  * Internal interface to reserve a range of physical memory with prot.
 574  * Reserved non RAM regions only and after successful reserve_memtype,
 575  * this func also keeps identity mapping (if any) in sync with this new prot.
 576  */
 577 static int reserve_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size, pgprot_t *vma_prot,
 578                                 int strict_prot)
 579 {
 580         int is_ram = 0;
 581         int ret;
 582         unsigned long want_flags = (pgprot_val(*vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
 583         unsigned long flags = want_flags;
 584
 585         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
 586
 587         /*
 588          * reserve_pfn_range() for RAM pages. We do not refcount to keep
 589          * track of number of mappings of RAM pages. We can assert that
 590          * the type requested matches the type of first page in the range.
 591          */
 592         if (is_ram) {
 593                 if (!pat_enabled)
 594                         return 0;
 595
 596                 flags = lookup_memtype(paddr);
 597                 if (want_flags != flags) {
 598                         printk(KERN_WARNING
 599                         "%s:%d map pfn RAM range req %s for %Lx-%Lx, got %s\n",
 600                                 current->comm, current->pid,
 601                                 cattr_name(want_flags),
 602                                 (unsigned long long)paddr,
 603                                 (unsigned long long)(paddr + size),
 604                                 cattr_name(flags));
 605                         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
 606                                               (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
 607                                              flags);
 608                 }
 609                 return 0;
 610         }
 611
 612         ret = reserve_memtype(paddr, paddr + size, want_flags, &flags);
 613         if (ret)
 614                 return ret;
 615
 616         if (flags != want_flags) {
 617                 if (strict_prot ||
 618                     !is_new_memtype_allowed(paddr, size, want_flags, flags)) {
 619                         free_memtype(paddr, paddr + size);
 620                         printk(KERN_ERR "%s:%d map pfn expected mapping type %s"
 621                                 " for %Lx-%Lx, got %s\n",
 622                                 current->comm, current->pid,
 623                                 cattr_name(want_flags),
 624                                 (unsigned long long)paddr,
 625                                 (unsigned long long)(paddr + size),
 626                                 cattr_name(flags));
 627                         return -EINVAL;
 628                 }
 629                 /*
 630                  * We allow returning different type than the one requested in
 631                  * non strict case.
 632                  */
 633                 *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
 634                                       (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
 635                                      flags);
 636         }
 637
 638         if (kernel_map_sync_memtype(paddr, size, flags) < 0) {
 639                 free_memtype(paddr, paddr + size);
 640                 return -EINVAL;
 641         }
 642         return 0;
 643 }
 644
 645 /*
 646  * Internal interface to free a range of physical memory.
 647  * Frees non RAM regions only.
 648  */
 649 static void free_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size)
 650 {
 651         int is_ram;
 652
 653         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
 654         if (is_ram == 0)
 655                 free_memtype(paddr, paddr + size);
 656 }
 657
 658 /*
 659  * track_pfn_vma_copy is called when vma that is covering the pfnmap gets
 660  * copied through copy_page_range().
 661  *
 662  * If the vma has a linear pfn mapping for the entire range, we get the prot
 663  * from pte and reserve the entire vma range with single reserve_pfn_range call.
 664  */
 665 int track_pfn_vma_copy(struct vm_area_struct *vma)
 666 {
 667         resource_size_t paddr;
 668         unsigned long prot;
 669         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
 670         pgprot_t pgprot;
 671
 672         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 673                 /*
 674                  * reserve the whole chunk covered by vma. We need the
 675                  * starting address and protection from pte.
 676                  */
 677                 if (follow_phys(vma, vma->vm_start, 0, &prot, &paddr)) {
 678                         WARN_ON_ONCE(1);
 679                         return -EINVAL;
 680                 }
 681                 pgprot = __pgprot(prot);
 682                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, &pgprot, 1);
 683         }
 684
 685         return 0;
 686 }
 687
 688 /*
 689  * track_pfn_vma_new is called when a _new_ pfn mapping is being established
 690  * for physical range indicated by pfn and size.
 691  *
 692  * prot is passed in as a parameter for the new mapping. If the vma has a
 693  * linear pfn mapping for the entire range reserve the entire vma range with
 694  * single reserve_pfn_range call.
 695  */
 696 int track_pfn_vma_new(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t *prot,
 697                         unsigned long pfn, unsigned long size)
 698 {
 699         unsigned long flags;
 700         resource_size_t paddr;
 701         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
 702
 703         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 704                 /* reserve the whole chunk starting from vm_pgoff */
 705                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 706                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, prot, 0);
 707         }
 708
 709         if (!pat_enabled)
 710                 return 0;
 711
 712         /* for vm_insert_pfn and friends, we set prot based on lookup */
 713         flags = lookup_memtype(pfn << PAGE_SHIFT);
 714         *prot = __pgprot((pgprot_val(vma->vm_page_prot) & (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
 715                          flags);
 716
 717         return 0;
 718 }
 719
 720 /*
 721  * untrack_pfn_vma is called while unmapping a pfnmap for a region.
 722  * untrack can be called for a specific region indicated by pfn and size or
 723  * can be for the entire vma (in which case size can be zero).
 724  */
 725 void untrack_pfn_vma(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
 726                         unsigned long size)
 727 {
 728         resource_size_t paddr;
 729         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
 730
 731         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 732                 /* free the whole chunk starting from vm_pgoff */
 733                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 734                 free_pfn_range(paddr, vma_size);
 735                 return;
 736         }
 737 }
 738
 739 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
 740 {
 741         if (pat_enabled)
 742                 return __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE_WC);
 743         else
 744                 return pgprot_noncached(prot);
 745 }
 746 EXPORT_SYMBOL_GPL(pgprot_writecombine);
 747
 748 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_X86_PAT)
 749
 750 static struct memtype *memtype_get_idx(loff_t pos)
 751 {
 752         struct memtype *print_entry;
 753         int ret;
 754
 755         print_entry  = kzalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
 756         if (!print_entry)
 757                 return NULL;
 758
 759         spin_lock(&memtype_lock);
 760         ret = rbt_memtype_copy_nth_element(print_entry, pos);
 761         spin_unlock(&memtype_lock);
 762
 763         if (!ret) {
 764                 return print_entry;
 765         } else {
 766                 kfree(print_entry);
 767                 return NULL;
 768         }
 769 }
 770
 771 static void *memtype_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
 772 {
 773         if (*pos == 0) {
 774                 ++*pos;
 775                 seq_printf(seq, "PAT memtype list:\n");
 776         }
 777
 778         return memtype_get_idx(*pos);
 779 }
 780
 781 static void *memtype_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
 782 {
 783         ++*pos;
 784         return memtype_get_idx(*pos);
 785 }
 786
 787 static void memtype_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
 788 {
 789 }
 790
 791 static int memtype_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
 792 {
 793         struct memtype *print_entry = (struct memtype *)v;
 794
 795         seq_printf(seq, "%s @ 0x%Lx-0x%Lx\n", cattr_name(print_entry->type),
 796                         print_entry->start, print_entry->end);
 797         kfree(print_entry);
 798
 799         return 0;
 800 }
 801
 802 static const struct seq_operations memtype_seq_ops = {
 803         .start = memtype_seq_start,
 804         .next  = memtype_seq_next,
 805         .stop  = memtype_seq_stop,
 806         .show  = memtype_seq_show,
 807 };
 808
 809 static int memtype_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
 810 {
 811         return seq_open(file, &memtype_seq_ops);
 812 }
 813
 814 static const struct file_operations memtype_fops = {
 815         .open    = memtype_seq_open,
 816         .read    = seq_read,
 817         .llseek  = seq_lseek,
 818         .release = seq_release,
 819 };
 820
 821 static int __init pat_memtype_list_init(void)
 822 {
 823         if (pat_enabled) {
 824                 debugfs_create_file("pat_memtype_list", S_IRUSR,
 825                                     arch_debugfs_dir, NULL, &memtype_fops);
 826         }
 827         return 0;
 828 }
 829
 830 late_initcall(pat_memtype_list_init);
 831
 832 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_X86_PAT */