Merge branch 'x86-vmware-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6.git] / arch / x86 / mm / pgtable.c
1 #include <linux/mm.h>
2 #include <linux/gfp.h>
3 #include <asm/pgalloc.h>
4 #include <asm/pgtable.h>
5 #include <asm/tlb.h>
6 #include <asm/fixmap.h>
7
8 #define PGALLOC_GFP GFP_KERNEL | __GFP_NOTRACK | __GFP_REPEAT | __GFP_ZERO
9
10 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
11 #define PGALLOC_USER_GFP __GFP_HIGHMEM
12 #else
13 #define PGALLOC_USER_GFP 0
14 #endif
15
16 gfp_t __userpte_alloc_gfp = PGALLOC_GFP | PGALLOC_USER_GFP;
17
18 pte_t *pte_alloc_one_kernel(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
19 {
20         return (pte_t *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
21 }
22
23 pgtable_t pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
24 {
25         struct page *pte;
26
27         pte = alloc_pages(__userpte_alloc_gfp, 0);
28         if (pte)
29                 pgtable_page_ctor(pte);
30         return pte;
31 }
32
33 static int __init setup_userpte(char *arg)
34 {
35         if (!arg)
36                 return -EINVAL;
37
38         /*
39          * "userpte=nohigh" disables allocation of user pagetables in
40          * high memory.
41          */
42         if (strcmp(arg, "nohigh") == 0)
43                 __userpte_alloc_gfp &= ~__GFP_HIGHMEM;
44         else
45                 return -EINVAL;
46         return 0;
47 }
48 early_param("userpte", setup_userpte);
49
50 void ___pte_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, struct page *pte)
51 {
52         pgtable_page_dtor(pte);
53         paravirt_release_pte(page_to_pfn(pte));
54         tlb_remove_page(tlb, pte);
55 }
56
57 #if PAGETABLE_LEVELS > 2
58 void ___pmd_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, pmd_t *pmd)
59 {
60         paravirt_release_pmd(__pa(pmd) >> PAGE_SHIFT);
61         tlb_remove_page(tlb, virt_to_page(pmd));
62 }
63
64 #if PAGETABLE_LEVELS > 3
65 void ___pud_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud)
66 {
67         paravirt_release_pud(__pa(pud) >> PAGE_SHIFT);
68         tlb_remove_page(tlb, virt_to_page(pud));
69 }
70 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS > 3 */
71 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS > 2 */
72
73 static inline void pgd_list_add(pgd_t *pgd)
74 {
75         struct page *page = virt_to_page(pgd);
76
77         list_add(&page->lru, &pgd_list);
78 }
79
80 static inline void pgd_list_del(pgd_t *pgd)
81 {
82         struct page *page = virt_to_page(pgd);
83
84         list_del(&page->lru);
85 }
86
87 #define UNSHARED_PTRS_PER_PGD                           \
88         (SHARED_KERNEL_PMD ? KERNEL_PGD_BOUNDARY : PTRS_PER_PGD)
89
90
91 static void pgd_set_mm(pgd_t *pgd, struct mm_struct *mm)
92 {
93         BUILD_BUG_ON(sizeof(virt_to_page(pgd)->index) < sizeof(mm));
94         virt_to_page(pgd)->index = (pgoff_t)mm;
95 }
96
97 struct mm_struct *pgd_page_get_mm(struct page *page)
98 {
99         return (struct mm_struct *)page->index;
100 }
101
102 static void pgd_ctor(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
103 {
104         /* If the pgd points to a shared pagetable level (either the
105            ptes in non-PAE, or shared PMD in PAE), then just copy the
106            references from swapper_pg_dir. */
107         if (PAGETABLE_LEVELS == 2 ||
108             (PAGETABLE_LEVELS == 3 && SHARED_KERNEL_PMD) ||
109             PAGETABLE_LEVELS == 4) {
110                 clone_pgd_range(pgd + KERNEL_PGD_BOUNDARY,
111                                 swapper_pg_dir + KERNEL_PGD_BOUNDARY,
112                                 KERNEL_PGD_PTRS);
113         }
114
115         /* list required to sync kernel mapping updates */
116         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
117                 pgd_set_mm(pgd, mm);
118                 pgd_list_add(pgd);
119         }
120 }
121
122 static void pgd_dtor(pgd_t *pgd)
123 {
124         unsigned long flags; /* can be called from interrupt context */
125
126         if (SHARED_KERNEL_PMD)
127                 return;
128
129         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
130         pgd_list_del(pgd);
131         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
132 }
133
134 /*
135  * List of all pgd's needed for non-PAE so it can invalidate entries
136  * in both cached and uncached pgd's; not needed for PAE since the
137  * kernel pmd is shared. If PAE were not to share the pmd a similar
138  * tactic would be needed. This is essentially codepath-based locking
139  * against pageattr.c; it is the unique case in which a valid change
140  * of kernel pagetables can't be lazily synchronized by vmalloc faults.
141  * vmalloc faults work because attached pagetables are never freed.
142  * -- wli
143  */
144
145 #ifdef CONFIG_X86_PAE
146 /*
147  * In PAE mode, we need to do a cr3 reload (=tlb flush) when
148  * updating the top-level pagetable entries to guarantee the
149  * processor notices the update.  Since this is expensive, and
150  * all 4 top-level entries are used almost immediately in a
151  * new process's life, we just pre-populate them here.
152  *
153  * Also, if we're in a paravirt environment where the kernel pmd is
154  * not shared between pagetables (!SHARED_KERNEL_PMDS), we allocate
155  * and initialize the kernel pmds here.
156  */
157 #define PREALLOCATED_PMDS       UNSHARED_PTRS_PER_PGD
158
159 void pud_populate(struct mm_struct *mm, pud_t *pudp, pmd_t *pmd)
160 {
161         paravirt_alloc_pmd(mm, __pa(pmd) >> PAGE_SHIFT);
162
163         /* Note: almost everything apart from _PAGE_PRESENT is
164            reserved at the pmd (PDPT) level. */
165         set_pud(pudp, __pud(__pa(pmd) | _PAGE_PRESENT));
166
167         /*
168          * According to Intel App note "TLBs, Paging-Structure Caches,
169          * and Their Invalidation", April 2007, document 317080-001,
170          * section 8.1: in PAE mode we explicitly have to flush the
171          * TLB via cr3 if the top-level pgd is changed...
172          */
173         if (mm == current->active_mm)
174                 write_cr3(read_cr3());
175 }
176 #else  /* !CONFIG_X86_PAE */
177
178 /* No need to prepopulate any pagetable entries in non-PAE modes. */
179 #define PREALLOCATED_PMDS       0
180
181 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
182
183 static void free_pmds(pmd_t *pmds[])
184 {
185         int i;
186
187         for(i = 0; i < PREALLOCATED_PMDS; i++)
188                 if (pmds[i])
189                         free_page((unsigned long)pmds[i]);
190 }
191
192 static int preallocate_pmds(pmd_t *pmds[])
193 {
194         int i;
195         bool failed = false;
196
197         for(i = 0; i < PREALLOCATED_PMDS; i++) {
198                 pmd_t *pmd = (pmd_t *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
199                 if (pmd == NULL)
200                         failed = true;
201                 pmds[i] = pmd;
202         }
203
204         if (failed) {
205                 free_pmds(pmds);
206                 return -ENOMEM;
207         }
208
209         return 0;
210 }
211
212 /*
213  * Mop up any pmd pages which may still be attached to the pgd.
214  * Normally they will be freed by munmap/exit_mmap, but any pmd we
215  * preallocate which never got a corresponding vma will need to be
216  * freed manually.
217  */
218 static void pgd_mop_up_pmds(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgdp)
219 {
220         int i;
221
222         for(i = 0; i < PREALLOCATED_PMDS; i++) {
223                 pgd_t pgd = pgdp[i];
224
225                 if (pgd_val(pgd) != 0) {
226                         pmd_t *pmd = (pmd_t *)pgd_page_vaddr(pgd);
227
228                         pgdp[i] = native_make_pgd(0);
229
230                         paravirt_release_pmd(pgd_val(pgd) >> PAGE_SHIFT);
231                         pmd_free(mm, pmd);
232                 }
233         }
234 }
235
236 static void pgd_prepopulate_pmd(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd, pmd_t *pmds[])
237 {
238         pud_t *pud;
239         unsigned long addr;
240         int i;
241
242         if (PREALLOCATED_PMDS == 0) /* Work around gcc-3.4.x bug */
243                 return;
244
245         pud = pud_offset(pgd, 0);
246
247         for (addr = i = 0; i < PREALLOCATED_PMDS;
248              i++, pud++, addr += PUD_SIZE) {
249                 pmd_t *pmd = pmds[i];
250
251                 if (i >= KERNEL_PGD_BOUNDARY)
252                         memcpy(pmd, (pmd_t *)pgd_page_vaddr(swapper_pg_dir[i]),
253                                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
254
255                 pud_populate(mm, pud, pmd);
256         }
257 }
258
259 pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
260 {
261         pgd_t *pgd;
262         pmd_t *pmds[PREALLOCATED_PMDS];
263         unsigned long flags;
264
265         pgd = (pgd_t *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
266
267         if (pgd == NULL)
268                 goto out;
269
270         mm->pgd = pgd;
271
272         if (preallocate_pmds(pmds) != 0)
273                 goto out_free_pgd;
274
275         if (paravirt_pgd_alloc(mm) != 0)
276                 goto out_free_pmds;
277
278         /*
279          * Make sure that pre-populating the pmds is atomic with
280          * respect to anything walking the pgd_list, so that they
281          * never see a partially populated pgd.
282          */
283         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
284
285         pgd_ctor(mm, pgd);
286         pgd_prepopulate_pmd(mm, pgd, pmds);
287
288         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
289
290         return pgd;
291
292 out_free_pmds:
293         free_pmds(pmds);
294 out_free_pgd:
295         free_page((unsigned long)pgd);
296 out:
297         return NULL;
298 }
299
300 void pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
301 {
302         pgd_mop_up_pmds(mm, pgd);
303         pgd_dtor(pgd);
304         paravirt_pgd_free(mm, pgd);
305         free_page((unsigned long)pgd);
306 }
307
308 int ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
309                           unsigned long address, pte_t *ptep,
310                           pte_t entry, int dirty)
311 {
312         int changed = !pte_same(*ptep, entry);
313
314         if (changed && dirty) {
315                 *ptep = entry;
316                 pte_update_defer(vma->vm_mm, address, ptep);
317                 flush_tlb_page(vma, address);
318         }
319
320         return changed;
321 }
322
323 int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
324                               unsigned long addr, pte_t *ptep)
325 {
326         int ret = 0;
327
328         if (pte_young(*ptep))
329                 ret = test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_ACCESSED,
330                                          (unsigned long *) &ptep->pte);
331
332         if (ret)
333                 pte_update(vma->vm_mm, addr, ptep);
334
335         return ret;
336 }
337
338 int ptep_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
339                            unsigned long address, pte_t *ptep)
340 {
341         int young;
342
343         young = ptep_test_and_clear_young(vma, address, ptep);
344         if (young)
345                 flush_tlb_page(vma, address);
346
347         return young;
348 }
349
350 /**
351  * reserve_top_address - reserves a hole in the top of kernel address space
352  * @reserve - size of hole to reserve
353  *
354  * Can be used to relocate the fixmap area and poke a hole in the top
355  * of kernel address space to make room for a hypervisor.
356  */
357 void __init reserve_top_address(unsigned long reserve)
358 {
359 #ifdef CONFIG_X86_32
360         BUG_ON(fixmaps_set > 0);
361         printk(KERN_INFO "Reserving virtual address space above 0x%08x\n",
362                (int)-reserve);
363         __FIXADDR_TOP = -reserve - PAGE_SIZE;
364 #endif
365 }
366
367 int fixmaps_set;
368
369 void __native_set_fixmap(enum fixed_addresses idx, pte_t pte)
370 {
371         unsigned long address = __fix_to_virt(idx);
372
373         if (idx >= __end_of_fixed_addresses) {
374                 BUG();
375                 return;
376         }
377         set_pte_vaddr(address, pte);
378         fixmaps_set++;
379 }
380
381 void native_set_fixmap(enum fixed_addresses idx, phys_addr_t phys,
382                        pgprot_t flags)
383 {
384         __native_set_fixmap(idx, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
385 }