Merge branch 'x86/mm' into core/percpu
[linux-2.6.git] / arch / x86 / mm / pat.c
1 /*
2  * Handle caching attributes in page tables (PAT)
3  *
4  * Authors: Venkatesh Pallipadi <venkatesh.pallipadi@intel.com>
5  *          Suresh B Siddha <suresh.b.siddha@intel.com>
6  *
7  * Loosely based on earlier PAT patchset from Eric Biederman and Andi Kleen.
8  */
9
10 #include <linux/seq_file.h>
11 #include <linux/bootmem.h>
12 #include <linux/debugfs.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/gfp.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/fs.h>
17
18 #include <asm/cacheflush.h>
19 #include <asm/processor.h>
20 #include <asm/tlbflush.h>
21 #include <asm/pgtable.h>
22 #include <asm/fcntl.h>
23 #include <asm/e820.h>
24 #include <asm/mtrr.h>
25 #include <asm/page.h>
26 #include <asm/msr.h>
27 #include <asm/pat.h>
28 #include <asm/io.h>
29
30 #ifdef CONFIG_X86_PAT
31 int __read_mostly pat_enabled = 1;
32
33 void __cpuinit pat_disable(char *reason)
34 {
35         pat_enabled = 0;
36         printk(KERN_INFO "%s\n", reason);
37 }
38
39 static int __init nopat(char *str)
40 {
41         pat_disable("PAT support disabled.");
42         return 0;
43 }
44 early_param("nopat", nopat);
45 #endif
46
47
48 static int debug_enable;
49
50 static int __init pat_debug_setup(char *str)
51 {
52         debug_enable = 1;
53         return 0;
54 }
55 __setup("debugpat", pat_debug_setup);
56
57 #define dprintk(fmt, arg...) \
58         do { if (debug_enable) printk(KERN_INFO fmt, ##arg); } while (0)
59
60
61 static u64 __read_mostly boot_pat_state;
62
63 enum {
64         PAT_UC = 0,             /* uncached */
65         PAT_WC = 1,             /* Write combining */
66         PAT_WT = 4,             /* Write Through */
67         PAT_WP = 5,             /* Write Protected */
68         PAT_WB = 6,             /* Write Back (default) */
69         PAT_UC_MINUS = 7,       /* UC, but can be overriden by MTRR */
70 };
71
72 #define PAT(x, y)       ((u64)PAT_ ## y << ((x)*8))
73
74 void pat_init(void)
75 {
76         u64 pat;
77
78         if (!pat_enabled)
79                 return;
80
81         /* Paranoia check. */
82         if (!cpu_has_pat && boot_pat_state) {
83                 /*
84                  * If this happens we are on a secondary CPU, but
85                  * switched to PAT on the boot CPU. We have no way to
86                  * undo PAT.
87                  */
88                 printk(KERN_ERR "PAT enabled, "
89                        "but not supported by secondary CPU\n");
90                 BUG();
91         }
92
93         /* Set PWT to Write-Combining. All other bits stay the same */
94         /*
95          * PTE encoding used in Linux:
96          *      PAT
97          *      |PCD
98          *      ||PWT
99          *      |||
100          *      000 WB          _PAGE_CACHE_WB
101          *      001 WC          _PAGE_CACHE_WC
102          *      010 UC-         _PAGE_CACHE_UC_MINUS
103          *      011 UC          _PAGE_CACHE_UC
104          * PAT bit unused
105          */
106         pat = PAT(0, WB) | PAT(1, WC) | PAT(2, UC_MINUS) | PAT(3, UC) |
107               PAT(4, WB) | PAT(5, WC) | PAT(6, UC_MINUS) | PAT(7, UC);
108
109         /* Boot CPU check */
110         if (!boot_pat_state)
111                 rdmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, boot_pat_state);
112
113         wrmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, pat);
114         printk(KERN_INFO "x86 PAT enabled: cpu %d, old 0x%Lx, new 0x%Lx\n",
115                smp_processor_id(), boot_pat_state, pat);
116 }
117
118 #undef PAT
119
120 static char *cattr_name(unsigned long flags)
121 {
122         switch (flags & _PAGE_CACHE_MASK) {
123         case _PAGE_CACHE_UC:            return "uncached";
124         case _PAGE_CACHE_UC_MINUS:      return "uncached-minus";
125         case _PAGE_CACHE_WB:            return "write-back";
126         case _PAGE_CACHE_WC:            return "write-combining";
127         default:                        return "broken";
128         }
129 }
130
131 /*
132  * The global memtype list keeps track of memory type for specific
133  * physical memory areas. Conflicting memory types in different
134  * mappings can cause CPU cache corruption. To avoid this we keep track.
135  *
136  * The list is sorted based on starting address and can contain multiple
137  * entries for each address (this allows reference counting for overlapping
138  * areas). All the aliases have the same cache attributes of course.
139  * Zero attributes are represented as holes.
140  *
141  * Currently the data structure is a list because the number of mappings
142  * are expected to be relatively small. If this should be a problem
143  * it could be changed to a rbtree or similar.
144  *
145  * memtype_lock protects the whole list.
146  */
147
148 struct memtype {
149         u64                     start;
150         u64                     end;
151         unsigned long           type;
152         struct list_head        nd;
153 };
154
155 static LIST_HEAD(memtype_list);
156 static DEFINE_SPINLOCK(memtype_lock);   /* protects memtype list */
157
158 /*
159  * Does intersection of PAT memory type and MTRR memory type and returns
160  * the resulting memory type as PAT understands it.
161  * (Type in pat and mtrr will not have same value)
162  * The intersection is based on "Effective Memory Type" tables in IA-32
163  * SDM vol 3a
164  */
165 static unsigned long pat_x_mtrr_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type)
166 {
167         /*
168          * Look for MTRR hint to get the effective type in case where PAT
169          * request is for WB.
170          */
171         if (req_type == _PAGE_CACHE_WB) {
172                 u8 mtrr_type;
173
174                 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
175                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_UNCACHABLE)
176                         return _PAGE_CACHE_UC;
177                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_WRCOMB)
178                         return _PAGE_CACHE_WC;
179         }
180
181         return req_type;
182 }
183
184 static int
185 chk_conflict(struct memtype *new, struct memtype *entry, unsigned long *type)
186 {
187         if (new->type != entry->type) {
188                 if (type) {
189                         new->type = entry->type;
190                         *type = entry->type;
191                 } else
192                         goto conflict;
193         }
194
195          /* check overlaps with more than one entry in the list */
196         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
197                 if (new->end <= entry->start)
198                         break;
199                 else if (new->type != entry->type)
200                         goto conflict;
201         }
202         return 0;
203
204  conflict:
205         printk(KERN_INFO "%s:%d conflicting memory types "
206                "%Lx-%Lx %s<->%s\n", current->comm, current->pid, new->start,
207                new->end, cattr_name(new->type), cattr_name(entry->type));
208         return -EBUSY;
209 }
210
211 static struct memtype *cached_entry;
212 static u64 cached_start;
213
214 /*
215  * For RAM pages, mark the pages as non WB memory type using
216  * PageNonWB (PG_arch_1). We allow only one set_memory_uc() or
217  * set_memory_wc() on a RAM page at a time before marking it as WB again.
218  * This is ok, because only one driver will be owning the page and
219  * doing set_memory_*() calls.
220  *
221  * For now, we use PageNonWB to track that the RAM page is being mapped
222  * as non WB. In future, we will have to use one more flag
223  * (or some other mechanism in page_struct) to distinguish between
224  * UC and WC mapping.
225  */
226 static int reserve_ram_pages_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
227                                   unsigned long *new_type)
228 {
229         struct page *page;
230         u64 pfn, end_pfn;
231
232         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
233                 page = pfn_to_page(pfn);
234                 if (page_mapped(page) || PageNonWB(page))
235                         goto out;
236
237                 SetPageNonWB(page);
238         }
239         return 0;
240
241 out:
242         end_pfn = pfn;
243         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < end_pfn; ++pfn) {
244                 page = pfn_to_page(pfn);
245                 ClearPageNonWB(page);
246         }
247
248         return -EINVAL;
249 }
250
251 static int free_ram_pages_type(u64 start, u64 end)
252 {
253         struct page *page;
254         u64 pfn, end_pfn;
255
256         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
257                 page = pfn_to_page(pfn);
258                 if (page_mapped(page) || !PageNonWB(page))
259                         goto out;
260
261                 ClearPageNonWB(page);
262         }
263         return 0;
264
265 out:
266         end_pfn = pfn;
267         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < end_pfn; ++pfn) {
268                 page = pfn_to_page(pfn);
269                 SetPageNonWB(page);
270         }
271         return -EINVAL;
272 }
273
274 /*
275  * req_type typically has one of the:
276  * - _PAGE_CACHE_WB
277  * - _PAGE_CACHE_WC
278  * - _PAGE_CACHE_UC_MINUS
279  * - _PAGE_CACHE_UC
280  *
281  * req_type will have a special case value '-1', when requester want to inherit
282  * the memory type from mtrr (if WB), existing PAT, defaulting to UC_MINUS.
283  *
284  * If new_type is NULL, function will return an error if it cannot reserve the
285  * region with req_type. If new_type is non-NULL, function will return
286  * available type in new_type in case of no error. In case of any error
287  * it will return a negative return value.
288  */
289 int reserve_memtype(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
290                     unsigned long *new_type)
291 {
292         struct memtype *new, *entry;
293         unsigned long actual_type;
294         struct list_head *where;
295         int is_range_ram;
296         int err = 0;
297
298         BUG_ON(start >= end); /* end is exclusive */
299
300         if (!pat_enabled) {
301                 /* This is identical to page table setting without PAT */
302                 if (new_type) {
303                         if (req_type == -1)
304                                 *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
305                         else
306                                 *new_type = req_type & _PAGE_CACHE_MASK;
307                 }
308                 return 0;
309         }
310
311         /* Low ISA region is always mapped WB in page table. No need to track */
312         if (is_ISA_range(start, end - 1)) {
313                 if (new_type)
314                         *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
315                 return 0;
316         }
317
318         if (req_type == -1) {
319                 /*
320                  * Call mtrr_lookup to get the type hint. This is an
321                  * optimization for /dev/mem mmap'ers into WB memory (BIOS
322                  * tools and ACPI tools). Use WB request for WB memory and use
323                  * UC_MINUS otherwise.
324                  */
325                 u8 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
326
327                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_WRBACK)
328                         actual_type = _PAGE_CACHE_WB;
329                 else
330                         actual_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
331         } else {
332                 actual_type = pat_x_mtrr_type(start, end,
333                                               req_type & _PAGE_CACHE_MASK);
334         }
335
336         /*
337          * For legacy reasons, some parts of the physical address range in the
338          * legacy 1MB region is treated as non-RAM (even when listed as RAM in
339          * the e820 tables).  So we will track the memory attributes of this
340          * legacy 1MB region using the linear memtype_list always.
341          */
342         if (end >= ISA_END_ADDRESS) {
343                 is_range_ram = pagerange_is_ram(start, end);
344                 if (is_range_ram == 1)
345                         return reserve_ram_pages_type(start, end, req_type,
346                                                       new_type);
347                 else if (is_range_ram < 0)
348                         return -EINVAL;
349         }
350
351         new  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
352         if (!new)
353                 return -ENOMEM;
354
355         new->start      = start;
356         new->end        = end;
357         new->type       = actual_type;
358
359         if (new_type)
360                 *new_type = actual_type;
361
362         spin_lock(&memtype_lock);
363
364         if (cached_entry && start >= cached_start)
365                 entry = cached_entry;
366         else
367                 entry = list_entry(&memtype_list, struct memtype, nd);
368
369         /* Search for existing mapping that overlaps the current range */
370         where = NULL;
371         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
372                 if (end <= entry->start) {
373                         where = entry->nd.prev;
374                         cached_entry = list_entry(where, struct memtype, nd);
375                         break;
376                 } else if (start <= entry->start) { /* end > entry->start */
377                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
378                         if (!err) {
379                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
380                                         entry->start, entry->end);
381                                 where = entry->nd.prev;
382                                 cached_entry = list_entry(where,
383                                                         struct memtype, nd);
384                         }
385                         break;
386                 } else if (start < entry->end) { /* start > entry->start */
387                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
388                         if (!err) {
389                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
390                                         entry->start, entry->end);
391                                 cached_entry = list_entry(entry->nd.prev,
392                                                         struct memtype, nd);
393
394                                 /*
395                                  * Move to right position in the linked
396                                  * list to add this new entry
397                                  */
398                                 list_for_each_entry_continue(entry,
399                                                         &memtype_list, nd) {
400                                         if (start <= entry->start) {
401                                                 where = entry->nd.prev;
402                                                 break;
403                                         }
404                                 }
405                         }
406                         break;
407                 }
408         }
409
410         if (err) {
411                 printk(KERN_INFO "reserve_memtype failed 0x%Lx-0x%Lx, "
412                        "track %s, req %s\n",
413                        start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type));
414                 kfree(new);
415                 spin_unlock(&memtype_lock);
416
417                 return err;
418         }
419
420         cached_start = start;
421
422         if (where)
423                 list_add(&new->nd, where);
424         else
425                 list_add_tail(&new->nd, &memtype_list);
426
427         spin_unlock(&memtype_lock);
428
429         dprintk("reserve_memtype added 0x%Lx-0x%Lx, track %s, req %s, ret %s\n",
430                 start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type),
431                 new_type ? cattr_name(*new_type) : "-");
432
433         return err;
434 }
435
436 int free_memtype(u64 start, u64 end)
437 {
438         struct memtype *entry;
439         int err = -EINVAL;
440         int is_range_ram;
441
442         if (!pat_enabled)
443                 return 0;
444
445         /* Low ISA region is always mapped WB. No need to track */
446         if (is_ISA_range(start, end - 1))
447                 return 0;
448
449         /*
450          * For legacy reasons, some parts of the physical address range in the
451          * legacy 1MB region is treated as non-RAM (even when listed as RAM in
452          * the e820 tables).  So we will track the memory attributes of this
453          * legacy 1MB region using the linear memtype_list always.
454          */
455         if (end >= ISA_END_ADDRESS) {
456                 is_range_ram = pagerange_is_ram(start, end);
457                 if (is_range_ram == 1)
458                         return free_ram_pages_type(start, end);
459                 else if (is_range_ram < 0)
460                         return -EINVAL;
461         }
462
463         spin_lock(&memtype_lock);
464         list_for_each_entry(entry, &memtype_list, nd) {
465                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
466                         if (cached_entry == entry || cached_start == start)
467                                 cached_entry = NULL;
468
469                         list_del(&entry->nd);
470                         kfree(entry);
471                         err = 0;
472                         break;
473                 }
474         }
475         spin_unlock(&memtype_lock);
476
477         if (err) {
478                 printk(KERN_INFO "%s:%d freeing invalid memtype %Lx-%Lx\n",
479                         current->comm, current->pid, start, end);
480         }
481
482         dprintk("free_memtype request 0x%Lx-0x%Lx\n", start, end);
483
484         return err;
485 }
486
487
488 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
489                                 unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
490 {
491         return vma_prot;
492 }
493
494 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
495 /* This check is done in drivers/char/mem.c in case of STRICT_DEVMEM*/
496 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
497 {
498         return 1;
499 }
500 #else
501 /* This check is needed to avoid cache aliasing when PAT is enabled */
502 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
503 {
504         u64 from = ((u64)pfn) << PAGE_SHIFT;
505         u64 to = from + size;
506         u64 cursor = from;
507
508         if (!pat_enabled)
509                 return 1;
510
511         while (cursor < to) {
512                 if (!devmem_is_allowed(pfn)) {
513                         printk(KERN_INFO
514                 "Program %s tried to access /dev/mem between %Lx->%Lx.\n",
515                                 current->comm, from, to);
516                         return 0;
517                 }
518                 cursor += PAGE_SIZE;
519                 pfn++;
520         }
521         return 1;
522 }
523 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
524
525 int phys_mem_access_prot_allowed(struct file *file, unsigned long pfn,
526                                 unsigned long size, pgprot_t *vma_prot)
527 {
528         u64 offset = ((u64) pfn) << PAGE_SHIFT;
529         unsigned long flags = -1;
530         int retval;
531
532         if (!range_is_allowed(pfn, size))
533                 return 0;
534
535         if (file->f_flags & O_SYNC) {
536                 flags = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
537         }
538
539 #ifdef CONFIG_X86_32
540         /*
541          * On the PPro and successors, the MTRRs are used to set
542          * memory types for physical addresses outside main memory,
543          * so blindly setting UC or PWT on those pages is wrong.
544          * For Pentiums and earlier, the surround logic should disable
545          * caching for the high addresses through the KEN pin, but
546          * we maintain the tradition of paranoia in this code.
547          */
548         if (!pat_enabled &&
549             !(boot_cpu_has(X86_FEATURE_MTRR) ||
550               boot_cpu_has(X86_FEATURE_K6_MTRR) ||
551               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CYRIX_ARR) ||
552               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CENTAUR_MCR)) &&
553             (pfn << PAGE_SHIFT) >= __pa(high_memory)) {
554                 flags = _PAGE_CACHE_UC;
555         }
556 #endif
557
558         /*
559          * With O_SYNC, we can only take UC_MINUS mapping. Fail if we cannot.
560          *
561          * Without O_SYNC, we want to get
562          * - WB for WB-able memory and no other conflicting mappings
563          * - UC_MINUS for non-WB-able memory with no other conflicting mappings
564          * - Inherit from confliting mappings otherwise
565          */
566         if (flags != -1) {
567                 retval = reserve_memtype(offset, offset + size, flags, NULL);
568         } else {
569                 retval = reserve_memtype(offset, offset + size, -1, &flags);
570         }
571
572         if (retval < 0)
573                 return 0;
574
575         if (((pfn < max_low_pfn_mapped) ||
576              (pfn >= (1UL<<(32 - PAGE_SHIFT)) && pfn < max_pfn_mapped)) &&
577             ioremap_change_attr((unsigned long)__va(offset), size, flags) < 0) {
578                 free_memtype(offset, offset + size);
579                 printk(KERN_INFO
580                 "%s:%d /dev/mem ioremap_change_attr failed %s for %Lx-%Lx\n",
581                         current->comm, current->pid,
582                         cattr_name(flags),
583                         offset, (unsigned long long)(offset + size));
584                 return 0;
585         }
586
587         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) & ~_PAGE_CACHE_MASK) |
588                              flags);
589         return 1;
590 }
591
592 void map_devmem(unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
593 {
594         unsigned long want_flags = (pgprot_val(vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
595         u64 addr = (u64)pfn << PAGE_SHIFT;
596         unsigned long flags;
597
598         reserve_memtype(addr, addr + size, want_flags, &flags);
599         if (flags != want_flags) {
600                 printk(KERN_INFO
601                 "%s:%d /dev/mem expected mapping type %s for %Lx-%Lx, got %s\n",
602                         current->comm, current->pid,
603                         cattr_name(want_flags),
604                         addr, (unsigned long long)(addr + size),
605                         cattr_name(flags));
606         }
607 }
608
609 void unmap_devmem(unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
610 {
611         u64 addr = (u64)pfn << PAGE_SHIFT;
612
613         free_memtype(addr, addr + size);
614 }
615
616 /*
617  * Internal interface to reserve a range of physical memory with prot.
618  * Reserved non RAM regions only and after successful reserve_memtype,
619  * this func also keeps identity mapping (if any) in sync with this new prot.
620  */
621 static int reserve_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size, pgprot_t *vma_prot,
622                                 int strict_prot)
623 {
624         int is_ram = 0;
625         int id_sz, ret;
626         unsigned long flags;
627         unsigned long want_flags = (pgprot_val(*vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
628
629         is_ram = pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
630
631         if (is_ram != 0) {
632                 /*
633                  * For mapping RAM pages, drivers need to call
634                  * set_memory_[uc|wc|wb] directly, for reserve and free, before
635                  * setting up the PTE.
636                  */
637                 WARN_ON_ONCE(1);
638                 return 0;
639         }
640
641         ret = reserve_memtype(paddr, paddr + size, want_flags, &flags);
642         if (ret)
643                 return ret;
644
645         if (flags != want_flags) {
646                 if (strict_prot || !is_new_memtype_allowed(want_flags, flags)) {
647                         free_memtype(paddr, paddr + size);
648                         printk(KERN_ERR "%s:%d map pfn expected mapping type %s"
649                                 " for %Lx-%Lx, got %s\n",
650                                 current->comm, current->pid,
651                                 cattr_name(want_flags),
652                                 (unsigned long long)paddr,
653                                 (unsigned long long)(paddr + size),
654                                 cattr_name(flags));
655                         return -EINVAL;
656                 }
657                 /*
658                  * We allow returning different type than the one requested in
659                  * non strict case.
660                  */
661                 *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
662                                       (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
663                                      flags);
664         }
665
666         /* Need to keep identity mapping in sync */
667         if (paddr >= __pa(high_memory))
668                 return 0;
669
670         id_sz = (__pa(high_memory) < paddr + size) ?
671                                 __pa(high_memory) - paddr :
672                                 size;
673
674         if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(paddr), id_sz, flags) < 0) {
675                 free_memtype(paddr, paddr + size);
676                 printk(KERN_ERR
677                         "%s:%d reserve_pfn_range ioremap_change_attr failed %s "
678                         "for %Lx-%Lx\n",
679                         current->comm, current->pid,
680                         cattr_name(flags),
681                         (unsigned long long)paddr,
682                         (unsigned long long)(paddr + size));
683                 return -EINVAL;
684         }
685         return 0;
686 }
687
688 /*
689  * Internal interface to free a range of physical memory.
690  * Frees non RAM regions only.
691  */
692 static void free_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size)
693 {
694         int is_ram;
695
696         is_ram = pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
697         if (is_ram == 0)
698                 free_memtype(paddr, paddr + size);
699 }
700
701 /*
702  * track_pfn_vma_copy is called when vma that is covering the pfnmap gets
703  * copied through copy_page_range().
704  *
705  * If the vma has a linear pfn mapping for the entire range, we get the prot
706  * from pte and reserve the entire vma range with single reserve_pfn_range call.
707  * Otherwise, we reserve the entire vma range, my ging through the PTEs page
708  * by page to get physical address and protection.
709  */
710 int track_pfn_vma_copy(struct vm_area_struct *vma)
711 {
712         int retval = 0;
713         unsigned long i, j;
714         resource_size_t paddr;
715         unsigned long prot;
716         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
717         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
718         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
719         pgprot_t pgprot;
720
721         if (!pat_enabled)
722                 return 0;
723
724         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
725                 /*
726                  * reserve the whole chunk covered by vma. We need the
727                  * starting address and protection from pte.
728                  */
729                 if (follow_phys(vma, vma_start, 0, &prot, &paddr)) {
730                         WARN_ON_ONCE(1);
731                         return -EINVAL;
732                 }
733                 pgprot = __pgprot(prot);
734                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, &pgprot, 1);
735         }
736
737         /* reserve entire vma page by page, using pfn and prot from pte */
738         for (i = 0; i < vma_size; i += PAGE_SIZE) {
739                 if (follow_phys(vma, vma_start + i, 0, &prot, &paddr))
740                         continue;
741
742                 pgprot = __pgprot(prot);
743                 retval = reserve_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE, &pgprot, 1);
744                 if (retval)
745                         goto cleanup_ret;
746         }
747         return 0;
748
749 cleanup_ret:
750         /* Reserve error: Cleanup partial reservation and return error */
751         for (j = 0; j < i; j += PAGE_SIZE) {
752                 if (follow_phys(vma, vma_start + j, 0, &prot, &paddr))
753                         continue;
754
755                 free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
756         }
757
758         return retval;
759 }
760
761 /*
762  * track_pfn_vma_new is called when a _new_ pfn mapping is being established
763  * for physical range indicated by pfn and size.
764  *
765  * prot is passed in as a parameter for the new mapping. If the vma has a
766  * linear pfn mapping for the entire range reserve the entire vma range with
767  * single reserve_pfn_range call.
768  * Otherwise, we look t the pfn and size and reserve only the specified range
769  * page by page.
770  *
771  * Note that this function can be called with caller trying to map only a
772  * subrange/page inside the vma.
773  */
774 int track_pfn_vma_new(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t *prot,
775                         unsigned long pfn, unsigned long size)
776 {
777         int retval = 0;
778         unsigned long i, j;
779         resource_size_t base_paddr;
780         resource_size_t paddr;
781         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
782         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
783         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
784
785         if (!pat_enabled)
786                 return 0;
787
788         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
789                 /* reserve the whole chunk starting from vm_pgoff */
790                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
791                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, prot, 0);
792         }
793
794         /* reserve page by page using pfn and size */
795         base_paddr = (resource_size_t)pfn << PAGE_SHIFT;
796         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
797                 paddr = base_paddr + i;
798                 retval = reserve_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE, prot, 0);
799                 if (retval)
800                         goto cleanup_ret;
801         }
802         return 0;
803
804 cleanup_ret:
805         /* Reserve error: Cleanup partial reservation and return error */
806         for (j = 0; j < i; j += PAGE_SIZE) {
807                 paddr = base_paddr + j;
808                 free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
809         }
810
811         return retval;
812 }
813
814 /*
815  * untrack_pfn_vma is called while unmapping a pfnmap for a region.
816  * untrack can be called for a specific region indicated by pfn and size or
817  * can be for the entire vma (in which case size can be zero).
818  */
819 void untrack_pfn_vma(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
820                         unsigned long size)
821 {
822         unsigned long i;
823         resource_size_t paddr;
824         unsigned long prot;
825         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
826         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
827         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
828
829         if (!pat_enabled)
830                 return;
831
832         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
833                 /* free the whole chunk starting from vm_pgoff */
834                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
835                 free_pfn_range(paddr, vma_size);
836                 return;
837         }
838
839         if (size != 0 && size != vma_size) {
840                 /* free page by page, using pfn and size */
841                 paddr = (resource_size_t)pfn << PAGE_SHIFT;
842                 for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
843                         paddr = paddr + i;
844                         free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
845                 }
846         } else {
847                 /* free entire vma, page by page, using the pfn from pte */
848                 for (i = 0; i < vma_size; i += PAGE_SIZE) {
849                         if (follow_phys(vma, vma_start + i, 0, &prot, &paddr))
850                                 continue;
851
852                         free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
853                 }
854         }
855 }
856
857 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
858 {
859         if (pat_enabled)
860                 return __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE_WC);
861         else
862                 return pgprot_noncached(prot);
863 }
864
865 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_X86_PAT)
866
867 /* get Nth element of the linked list */
868 static struct memtype *memtype_get_idx(loff_t pos)
869 {
870         struct memtype *list_node, *print_entry;
871         int i = 1;
872
873         print_entry  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
874         if (!print_entry)
875                 return NULL;
876
877         spin_lock(&memtype_lock);
878         list_for_each_entry(list_node, &memtype_list, nd) {
879                 if (pos == i) {
880                         *print_entry = *list_node;
881                         spin_unlock(&memtype_lock);
882                         return print_entry;
883                 }
884                 ++i;
885         }
886         spin_unlock(&memtype_lock);
887         kfree(print_entry);
888
889         return NULL;
890 }
891
892 static void *memtype_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
893 {
894         if (*pos == 0) {
895                 ++*pos;
896                 seq_printf(seq, "PAT memtype list:\n");
897         }
898
899         return memtype_get_idx(*pos);
900 }
901
902 static void *memtype_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
903 {
904         ++*pos;
905         return memtype_get_idx(*pos);
906 }
907
908 static void memtype_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
909 {
910 }
911
912 static int memtype_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
913 {
914         struct memtype *print_entry = (struct memtype *)v;
915
916         seq_printf(seq, "%s @ 0x%Lx-0x%Lx\n", cattr_name(print_entry->type),
917                         print_entry->start, print_entry->end);
918         kfree(print_entry);
919
920         return 0;
921 }
922
923 static struct seq_operations memtype_seq_ops = {
924         .start = memtype_seq_start,
925         .next  = memtype_seq_next,
926         .stop  = memtype_seq_stop,
927         .show  = memtype_seq_show,
928 };
929
930 static int memtype_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
931 {
932         return seq_open(file, &memtype_seq_ops);
933 }
934
935 static const struct file_operations memtype_fops = {
936         .open    = memtype_seq_open,
937         .read    = seq_read,
938         .llseek  = seq_lseek,
939         .release = seq_release,
940 };
941
942 static int __init pat_memtype_list_init(void)
943 {
944         debugfs_create_file("pat_memtype_list", S_IRUSR, arch_debugfs_dir,
945                                 NULL, &memtype_fops);
946         return 0;
947 }
948
949 late_initcall(pat_memtype_list_init);
950
951 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_X86_PAT */