03f3c8ac6383a4d7f874e12869b56f7ba45f1414
[linux-2.6.git] / include / asm-i386 / pgtable.h
1 #ifndef _I386_PGTABLE_H
2 #define _I386_PGTABLE_H
3
4 #include <linux/config.h>
5
6 /*
7  * The Linux memory management assumes a three-level page table setup. On
8  * the i386, we use that, but "fold" the mid level into the top-level page
9  * table, so that we physically have the same two-level page table as the
10  * i386 mmu expects.
11  *
12  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
13  * the i386 page table tree.
14  */
15 #ifndef __ASSEMBLY__
16 #include <asm/processor.h>
17 #include <asm/fixmap.h>
18 #include <linux/threads.h>
19
20 #ifndef _I386_BITOPS_H
21 #include <asm/bitops.h>
22 #endif
23
24 #include <linux/slab.h>
25 #include <linux/list.h>
26 #include <linux/spinlock.h>
27
28 /*
29  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
30  * for zero-mapped memory areas etc..
31  */
32 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
33 extern unsigned long empty_zero_page[1024];
34 extern pgd_t swapper_pg_dir[1024];
35 extern kmem_cache_t *pgd_cache;
36 extern kmem_cache_t *pmd_cache;
37 extern spinlock_t pgd_lock;
38 extern struct page *pgd_list;
39
40 void pmd_ctor(void *, kmem_cache_t *, unsigned long);
41 void pgd_ctor(void *, kmem_cache_t *, unsigned long);
42 void pgd_dtor(void *, kmem_cache_t *, unsigned long);
43 void pgtable_cache_init(void);
44 void paging_init(void);
45
46 /*
47  * The Linux x86 paging architecture is 'compile-time dual-mode', it
48  * implements both the traditional 2-level x86 page tables and the
49  * newer 3-level PAE-mode page tables.
50  */
51 #ifdef CONFIG_X86_PAE
52 # include <asm/pgtable-3level-defs.h>
53 # define PMD_SIZE       (1UL << PMD_SHIFT)
54 # define PMD_MASK       (~(PMD_SIZE-1))
55 #else
56 # include <asm/pgtable-2level-defs.h>
57 #endif
58
59 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
60 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE-1))
61
62 #define USER_PTRS_PER_PGD       (TASK_SIZE/PGDIR_SIZE)
63 #define FIRST_USER_ADDRESS      0
64
65 #define USER_PGD_PTRS (PAGE_OFFSET >> PGDIR_SHIFT)
66 #define KERNEL_PGD_PTRS (PTRS_PER_PGD-USER_PGD_PTRS)
67
68 #define TWOLEVEL_PGDIR_SHIFT    22
69 #define BOOT_USER_PGD_PTRS (__PAGE_OFFSET >> TWOLEVEL_PGDIR_SHIFT)
70 #define BOOT_KERNEL_PGD_PTRS (1024-BOOT_USER_PGD_PTRS)
71
72 /* Just any arbitrary offset to the start of the vmalloc VM area: the
73  * current 8MB value just means that there will be a 8MB "hole" after the
74  * physical memory until the kernel virtual memory starts.  That means that
75  * any out-of-bounds memory accesses will hopefully be caught.
76  * The vmalloc() routines leaves a hole of 4kB between each vmalloced
77  * area for the same reason. ;)
78  */
79 #define VMALLOC_OFFSET  (8*1024*1024)
80 #define VMALLOC_START   (((unsigned long) high_memory + vmalloc_earlyreserve + \
81                         2*VMALLOC_OFFSET-1) & ~(VMALLOC_OFFSET-1))
82 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
83 # define VMALLOC_END    (PKMAP_BASE-2*PAGE_SIZE)
84 #else
85 # define VMALLOC_END    (FIXADDR_START-2*PAGE_SIZE)
86 #endif
87
88 /*
89  * _PAGE_PSE set in the page directory entry just means that
90  * the page directory entry points directly to a 4MB-aligned block of
91  * memory. 
92  */
93 #define _PAGE_BIT_PRESENT       0
94 #define _PAGE_BIT_RW            1
95 #define _PAGE_BIT_USER          2
96 #define _PAGE_BIT_PWT           3
97 #define _PAGE_BIT_PCD           4
98 #define _PAGE_BIT_ACCESSED      5
99 #define _PAGE_BIT_DIRTY         6
100 #define _PAGE_BIT_PSE           7       /* 4 MB (or 2MB) page, Pentium+, if present.. */
101 #define _PAGE_BIT_GLOBAL        8       /* Global TLB entry PPro+ */
102 #define _PAGE_BIT_UNUSED1       9       /* available for programmer */
103 #define _PAGE_BIT_UNUSED2       10
104 #define _PAGE_BIT_UNUSED3       11
105 #define _PAGE_BIT_NX            63
106
107 #define _PAGE_PRESENT   0x001
108 #define _PAGE_RW        0x002
109 #define _PAGE_USER      0x004
110 #define _PAGE_PWT       0x008
111 #define _PAGE_PCD       0x010
112 #define _PAGE_ACCESSED  0x020
113 #define _PAGE_DIRTY     0x040
114 #define _PAGE_PSE       0x080   /* 4 MB (or 2MB) page, Pentium+, if present.. */
115 #define _PAGE_GLOBAL    0x100   /* Global TLB entry PPro+ */
116 #define _PAGE_UNUSED1   0x200   /* available for programmer */
117 #define _PAGE_UNUSED2   0x400
118 #define _PAGE_UNUSED3   0x800
119
120 /* If _PAGE_PRESENT is clear, we use these: */
121 #define _PAGE_FILE      0x040   /* nonlinear file mapping, saved PTE; unset:swap */
122 #define _PAGE_PROTNONE  0x080   /* if the user mapped it with PROT_NONE;
123                                    pte_present gives true */
124 #ifdef CONFIG_X86_PAE
125 #define _PAGE_NX        (1ULL<<_PAGE_BIT_NX)
126 #else
127 #define _PAGE_NX        0
128 #endif
129
130 #define _PAGE_TABLE     (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
131 #define _KERNPG_TABLE   (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
132 #define _PAGE_CHG_MASK  (PTE_MASK | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
133
134 #define PAGE_NONE \
135         __pgprot(_PAGE_PROTNONE | _PAGE_ACCESSED)
136 #define PAGE_SHARED \
137         __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
138
139 #define PAGE_SHARED_EXEC \
140         __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
141 #define PAGE_COPY_NOEXEC \
142         __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
143 #define PAGE_COPY_EXEC \
144         __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
145 #define PAGE_COPY \
146         PAGE_COPY_NOEXEC
147 #define PAGE_READONLY \
148         __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
149 #define PAGE_READONLY_EXEC \
150         __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
151
152 #define _PAGE_KERNEL \
153         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
154 #define _PAGE_KERNEL_EXEC \
155         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED)
156
157 extern unsigned long long __PAGE_KERNEL, __PAGE_KERNEL_EXEC;
158 #define __PAGE_KERNEL_RO                (__PAGE_KERNEL & ~_PAGE_RW)
159 #define __PAGE_KERNEL_NOCACHE           (__PAGE_KERNEL | _PAGE_PCD)
160 #define __PAGE_KERNEL_LARGE             (__PAGE_KERNEL | _PAGE_PSE)
161 #define __PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC        (__PAGE_KERNEL_EXEC | _PAGE_PSE)
162
163 #define PAGE_KERNEL             __pgprot(__PAGE_KERNEL)
164 #define PAGE_KERNEL_RO          __pgprot(__PAGE_KERNEL_RO)
165 #define PAGE_KERNEL_EXEC        __pgprot(__PAGE_KERNEL_EXEC)
166 #define PAGE_KERNEL_NOCACHE     __pgprot(__PAGE_KERNEL_NOCACHE)
167 #define PAGE_KERNEL_LARGE       __pgprot(__PAGE_KERNEL_LARGE)
168 #define PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC  __pgprot(__PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC)
169
170 /*
171  * The i386 can't do page protection for execute, and considers that
172  * the same are read. Also, write permissions imply read permissions.
173  * This is the closest we can get..
174  */
175 #define __P000  PAGE_NONE
176 #define __P001  PAGE_READONLY
177 #define __P010  PAGE_COPY
178 #define __P011  PAGE_COPY
179 #define __P100  PAGE_READONLY_EXEC
180 #define __P101  PAGE_READONLY_EXEC
181 #define __P110  PAGE_COPY_EXEC
182 #define __P111  PAGE_COPY_EXEC
183
184 #define __S000  PAGE_NONE
185 #define __S001  PAGE_READONLY
186 #define __S010  PAGE_SHARED
187 #define __S011  PAGE_SHARED
188 #define __S100  PAGE_READONLY_EXEC
189 #define __S101  PAGE_READONLY_EXEC
190 #define __S110  PAGE_SHARED_EXEC
191 #define __S111  PAGE_SHARED_EXEC
192
193 /*
194  * Define this if things work differently on an i386 and an i486:
195  * it will (on an i486) warn about kernel memory accesses that are
196  * done without a 'access_ok(VERIFY_WRITE,..)'
197  */
198 #undef TEST_ACCESS_OK
199
200 /* The boot page tables (all created as a single array) */
201 extern unsigned long pg0[];
202
203 #define pte_present(x)  ((x).pte_low & (_PAGE_PRESENT | _PAGE_PROTNONE))
204 #define pte_clear(mm,addr,xp)   do { set_pte_at(mm, addr, xp, __pte(0)); } while (0)
205
206 /* To avoid harmful races, pmd_none(x) should check only the lower when PAE */
207 #define pmd_none(x)     (!(unsigned long)pmd_val(x))
208 #define pmd_present(x)  (pmd_val(x) & _PAGE_PRESENT)
209 #define pmd_clear(xp)   do { set_pmd(xp, __pmd(0)); } while (0)
210 #define pmd_bad(x)      ((pmd_val(x) & (~PAGE_MASK & ~_PAGE_USER)) != _KERNPG_TABLE)
211
212
213 #define pages_to_mb(x) ((x) >> (20-PAGE_SHIFT))
214
215 /*
216  * The following only work if pte_present() is true.
217  * Undefined behaviour if not..
218  */
219 #define __LARGE_PTE (_PAGE_PSE | _PAGE_PRESENT)
220 static inline int pte_user(pte_t pte)           { return (pte).pte_low & _PAGE_USER; }
221 static inline int pte_read(pte_t pte)           { return (pte).pte_low & _PAGE_USER; }
222 static inline int pte_dirty(pte_t pte)          { return (pte).pte_low & _PAGE_DIRTY; }
223 static inline int pte_young(pte_t pte)          { return (pte).pte_low & _PAGE_ACCESSED; }
224 static inline int pte_write(pte_t pte)          { return (pte).pte_low & _PAGE_RW; }
225 static inline int pte_huge(pte_t pte)           { return ((pte).pte_low & __LARGE_PTE) == __LARGE_PTE; }
226
227 /*
228  * The following only works if pte_present() is not true.
229  */
230 static inline int pte_file(pte_t pte)           { return (pte).pte_low & _PAGE_FILE; }
231
232 static inline pte_t pte_rdprotect(pte_t pte)    { (pte).pte_low &= ~_PAGE_USER; return pte; }
233 static inline pte_t pte_exprotect(pte_t pte)    { (pte).pte_low &= ~_PAGE_USER; return pte; }
234 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)      { (pte).pte_low &= ~_PAGE_DIRTY; return pte; }
235 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)        { (pte).pte_low &= ~_PAGE_ACCESSED; return pte; }
236 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)    { (pte).pte_low &= ~_PAGE_RW; return pte; }
237 static inline pte_t pte_mkread(pte_t pte)       { (pte).pte_low |= _PAGE_USER; return pte; }
238 static inline pte_t pte_mkexec(pte_t pte)       { (pte).pte_low |= _PAGE_USER; return pte; }
239 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)      { (pte).pte_low |= _PAGE_DIRTY; return pte; }
240 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)      { (pte).pte_low |= _PAGE_ACCESSED; return pte; }
241 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)      { (pte).pte_low |= _PAGE_RW; return pte; }
242 static inline pte_t pte_mkhuge(pte_t pte)       { (pte).pte_low |= __LARGE_PTE; return pte; }
243
244 #ifdef CONFIG_X86_PAE
245 # include <asm/pgtable-3level.h>
246 #else
247 # include <asm/pgtable-2level.h>
248 #endif
249
250 static inline int ptep_test_and_clear_dirty(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep)
251 {
252         if (!pte_dirty(*ptep))
253                 return 0;
254         return test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_DIRTY, &ptep->pte_low);
255 }
256
257 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep)
258 {
259         if (!pte_young(*ptep))
260                 return 0;
261         return test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_ACCESSED, &ptep->pte_low);
262 }
263
264 static inline pte_t ptep_get_and_clear_full(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep, int full)
265 {
266         pte_t pte;
267         if (full) {
268                 pte = *ptep;
269                 *ptep = __pte(0);
270         } else {
271                 pte = ptep_get_and_clear(mm, addr, ptep);
272         }
273         return pte;
274 }
275
276 static inline void ptep_set_wrprotect(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
277 {
278         clear_bit(_PAGE_BIT_RW, &ptep->pte_low);
279 }
280
281 /*
282  * clone_pgd_range(pgd_t *dst, pgd_t *src, int count);
283  *
284  *  dst - pointer to pgd range anwhere on a pgd page
285  *  src - ""
286  *  count - the number of pgds to copy.
287  *
288  * dst and src can be on the same page, but the range must not overlap,
289  * and must not cross a page boundary.
290  */
291 static inline void clone_pgd_range(pgd_t *dst, pgd_t *src, int count)
292 {
293        memcpy(dst, src, count * sizeof(pgd_t));
294 }
295
296 /*
297  * Macro to mark a page protection value as "uncacheable".  On processors which do not support
298  * it, this is a no-op.
299  */
300 #define pgprot_noncached(prot)  ((boot_cpu_data.x86 > 3)                                          \
301                                  ? (__pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) : (prot))
302
303 /*
304  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
305  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
306  */
307
308 #define mk_pte(page, pgprot)    pfn_pte(page_to_pfn(page), (pgprot))
309
310 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
311 {
312         pte.pte_low &= _PAGE_CHG_MASK;
313         pte.pte_low |= pgprot_val(newprot);
314 #ifdef CONFIG_X86_PAE
315         /*
316          * Chop off the NX bit (if present), and add the NX portion of
317          * the newprot (if present):
318          */
319         pte.pte_high &= ~(1 << (_PAGE_BIT_NX - 32));
320         pte.pte_high |= (pgprot_val(newprot) >> 32) & \
321                                         (__supported_pte_mask >> 32);
322 #endif
323         return pte;
324 }
325
326 #define pmd_large(pmd) \
327 ((pmd_val(pmd) & (_PAGE_PSE|_PAGE_PRESENT)) == (_PAGE_PSE|_PAGE_PRESENT))
328
329 /*
330  * the pgd page can be thought of an array like this: pgd_t[PTRS_PER_PGD]
331  *
332  * this macro returns the index of the entry in the pgd page which would
333  * control the given virtual address
334  */
335 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
336 #define pgd_index_k(addr) pgd_index(addr)
337
338 /*
339  * pgd_offset() returns a (pgd_t *)
340  * pgd_index() is used get the offset into the pgd page's array of pgd_t's;
341  */
342 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd+pgd_index(address))
343
344 /*
345  * a shortcut which implies the use of the kernel's pgd, instead
346  * of a process's
347  */
348 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
349
350 /*
351  * the pmd page can be thought of an array like this: pmd_t[PTRS_PER_PMD]
352  *
353  * this macro returns the index of the entry in the pmd page which would
354  * control the given virtual address
355  */
356 #define pmd_index(address) \
357                 (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
358
359 /*
360  * the pte page can be thought of an array like this: pte_t[PTRS_PER_PTE]
361  *
362  * this macro returns the index of the entry in the pte page which would
363  * control the given virtual address
364  */
365 #define pte_index(address) \
366                 (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE - 1))
367 #define pte_offset_kernel(dir, address) \
368         ((pte_t *) pmd_page_kernel(*(dir)) +  pte_index(address))
369
370 #define pmd_page(pmd) (pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT))
371
372 #define pmd_page_kernel(pmd) \
373                 ((unsigned long) __va(pmd_val(pmd) & PAGE_MASK))
374
375 /*
376  * Helper function that returns the kernel pagetable entry controlling
377  * the virtual address 'address'. NULL means no pagetable entry present.
378  * NOTE: the return type is pte_t but if the pmd is PSE then we return it
379  * as a pte too.
380  */
381 extern pte_t *lookup_address(unsigned long address);
382
383 /*
384  * Make a given kernel text page executable/non-executable.
385  * Returns the previous executability setting of that page (which
386  * is used to restore the previous state). Used by the SMP bootup code.
387  * NOTE: this is an __init function for security reasons.
388  */
389 #ifdef CONFIG_X86_PAE
390  extern int set_kernel_exec(unsigned long vaddr, int enable);
391 #else
392  static inline int set_kernel_exec(unsigned long vaddr, int enable) { return 0;}
393 #endif
394
395 extern void noexec_setup(const char *str);
396
397 #if defined(CONFIG_HIGHPTE)
398 #define pte_offset_map(dir, address) \
399         ((pte_t *)kmap_atomic(pmd_page(*(dir)),KM_PTE0) + pte_index(address))
400 #define pte_offset_map_nested(dir, address) \
401         ((pte_t *)kmap_atomic(pmd_page(*(dir)),KM_PTE1) + pte_index(address))
402 #define pte_unmap(pte) kunmap_atomic(pte, KM_PTE0)
403 #define pte_unmap_nested(pte) kunmap_atomic(pte, KM_PTE1)
404 #else
405 #define pte_offset_map(dir, address) \
406         ((pte_t *)page_address(pmd_page(*(dir))) + pte_index(address))
407 #define pte_offset_map_nested(dir, address) pte_offset_map(dir, address)
408 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
409 #define pte_unmap_nested(pte) do { } while (0)
410 #endif
411
412 /*
413  * The i386 doesn't have any external MMU info: the kernel page
414  * tables contain all the necessary information.
415  *
416  * Also, we only update the dirty/accessed state if we set
417  * the dirty bit by hand in the kernel, since the hardware
418  * will do the accessed bit for us, and we don't want to
419  * race with other CPU's that might be updating the dirty
420  * bit at the same time.
421  */
422 #define update_mmu_cache(vma,address,pte) do { } while (0)
423 #define  __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
424 #define ptep_set_access_flags(__vma, __address, __ptep, __entry, __dirty) \
425         do {                                                              \
426                 if (__dirty) {                                            \
427                         (__ptep)->pte_low = (__entry).pte_low;            \
428                         flush_tlb_page(__vma, __address);                 \
429                 }                                                         \
430         } while (0)
431
432 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
433
434 #ifdef CONFIG_FLATMEM
435 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
436 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
437
438 #define io_remap_pfn_range(vma, vaddr, pfn, size, prot)         \
439                 remap_pfn_range(vma, vaddr, pfn, size, prot)
440
441 #define MK_IOSPACE_PFN(space, pfn)      (pfn)
442 #define GET_IOSPACE(pfn)                0
443 #define GET_PFN(pfn)                    (pfn)
444
445 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
446 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_DIRTY
447 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
448 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR_FULL
449 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
450 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
451 #include <asm-generic/pgtable.h>
452
453 #endif /* _I386_PGTABLE_H */