x86: use the right protections for split-up pagetables
[linux-3.10.git] / arch / x86 / mm / pageattr.c
1 /*
2  * Copyright 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
3  * Thanks to Ben LaHaise for precious feedback.
4  */
5 #include <linux/highmem.h>
6 #include <linux/bootmem.h>
7 #include <linux/module.h>
8 #include <linux/sched.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/mm.h>
11 #include <linux/interrupt.h>
12 #include <linux/seq_file.h>
13 #include <linux/debugfs.h>
14
15 #include <asm/e820.h>
16 #include <asm/processor.h>
17 #include <asm/tlbflush.h>
18 #include <asm/sections.h>
19 #include <asm/uaccess.h>
20 #include <asm/pgalloc.h>
21 #include <asm/proto.h>
22 #include <asm/pat.h>
23
24 /*
25  * The current flushing context - we pass it instead of 5 arguments:
26  */
27 struct cpa_data {
28         unsigned long   *vaddr;
29         pgprot_t        mask_set;
30         pgprot_t        mask_clr;
31         int             numpages;
32         int             flags;
33         unsigned long   pfn;
34         unsigned        force_split : 1;
35         int             curpage;
36 };
37
38 /*
39  * Serialize cpa() (for !DEBUG_PAGEALLOC which uses large identity mappings)
40  * using cpa_lock. So that we don't allow any other cpu, with stale large tlb
41  * entries change the page attribute in parallel to some other cpu
42  * splitting a large page entry along with changing the attribute.
43  */
44 static DEFINE_SPINLOCK(cpa_lock);
45
46 #define CPA_FLUSHTLB 1
47 #define CPA_ARRAY 2
48
49 #ifdef CONFIG_PROC_FS
50 static unsigned long direct_pages_count[PG_LEVEL_NUM];
51
52 void update_page_count(int level, unsigned long pages)
53 {
54         unsigned long flags;
55
56         /* Protect against CPA */
57         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
58         direct_pages_count[level] += pages;
59         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
60 }
61
62 static void split_page_count(int level)
63 {
64         direct_pages_count[level]--;
65         direct_pages_count[level - 1] += PTRS_PER_PTE;
66 }
67
68 void arch_report_meminfo(struct seq_file *m)
69 {
70         seq_printf(m, "DirectMap4k:    %8lu kB\n",
71                         direct_pages_count[PG_LEVEL_4K] << 2);
72 #if defined(CONFIG_X86_64) || defined(CONFIG_X86_PAE)
73         seq_printf(m, "DirectMap2M:    %8lu kB\n",
74                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 11);
75 #else
76         seq_printf(m, "DirectMap4M:    %8lu kB\n",
77                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 12);
78 #endif
79 #ifdef CONFIG_X86_64
80         if (direct_gbpages)
81                 seq_printf(m, "DirectMap1G:    %8lu kB\n",
82                         direct_pages_count[PG_LEVEL_1G] << 20);
83 #endif
84 }
85 #else
86 static inline void split_page_count(int level) { }
87 #endif
88
89 #ifdef CONFIG_X86_64
90
91 static inline unsigned long highmap_start_pfn(void)
92 {
93         return __pa(_text) >> PAGE_SHIFT;
94 }
95
96 static inline unsigned long highmap_end_pfn(void)
97 {
98         return __pa(roundup((unsigned long)_end, PMD_SIZE)) >> PAGE_SHIFT;
99 }
100
101 #endif
102
103 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
104 # define debug_pagealloc 1
105 #else
106 # define debug_pagealloc 0
107 #endif
108
109 static inline int
110 within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
111 {
112         return addr >= start && addr < end;
113 }
114
115 /*
116  * Flushing functions
117  */
118
119 /**
120  * clflush_cache_range - flush a cache range with clflush
121  * @addr:       virtual start address
122  * @size:       number of bytes to flush
123  *
124  * clflush is an unordered instruction which needs fencing with mfence
125  * to avoid ordering issues.
126  */
127 void clflush_cache_range(void *vaddr, unsigned int size)
128 {
129         void *vend = vaddr + size - 1;
130
131         mb();
132
133         for (; vaddr < vend; vaddr += boot_cpu_data.x86_clflush_size)
134                 clflush(vaddr);
135         /*
136          * Flush any possible final partial cacheline:
137          */
138         clflush(vend);
139
140         mb();
141 }
142
143 static void __cpa_flush_all(void *arg)
144 {
145         unsigned long cache = (unsigned long)arg;
146
147         /*
148          * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
149          * large page flushing.
150          */
151         __flush_tlb_all();
152
153         if (cache && boot_cpu_data.x86_model >= 4)
154                 wbinvd();
155 }
156
157 static void cpa_flush_all(unsigned long cache)
158 {
159         BUG_ON(irqs_disabled());
160
161         on_each_cpu(__cpa_flush_all, (void *) cache, 1);
162 }
163
164 static void __cpa_flush_range(void *arg)
165 {
166         /*
167          * We could optimize that further and do individual per page
168          * tlb invalidates for a low number of pages. Caveat: we must
169          * flush the high aliases on 64bit as well.
170          */
171         __flush_tlb_all();
172 }
173
174 static void cpa_flush_range(unsigned long start, int numpages, int cache)
175 {
176         unsigned int i, level;
177         unsigned long addr;
178
179         BUG_ON(irqs_disabled());
180         WARN_ON(PAGE_ALIGN(start) != start);
181
182         on_each_cpu(__cpa_flush_range, NULL, 1);
183
184         if (!cache)
185                 return;
186
187         /*
188          * We only need to flush on one CPU,
189          * clflush is a MESI-coherent instruction that
190          * will cause all other CPUs to flush the same
191          * cachelines:
192          */
193         for (i = 0, addr = start; i < numpages; i++, addr += PAGE_SIZE) {
194                 pte_t *pte = lookup_address(addr, &level);
195
196                 /*
197                  * Only flush present addresses:
198                  */
199                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
200                         clflush_cache_range((void *) addr, PAGE_SIZE);
201         }
202 }
203
204 static void cpa_flush_array(unsigned long *start, int numpages, int cache)
205 {
206         unsigned int i, level;
207         unsigned long *addr;
208
209         BUG_ON(irqs_disabled());
210
211         on_each_cpu(__cpa_flush_range, NULL, 1);
212
213         if (!cache)
214                 return;
215
216         /* 4M threshold */
217         if (numpages >= 1024) {
218                 if (boot_cpu_data.x86_model >= 4)
219                         wbinvd();
220                 return;
221         }
222         /*
223          * We only need to flush on one CPU,
224          * clflush is a MESI-coherent instruction that
225          * will cause all other CPUs to flush the same
226          * cachelines:
227          */
228         for (i = 0, addr = start; i < numpages; i++, addr++) {
229                 pte_t *pte = lookup_address(*addr, &level);
230
231                 /*
232                  * Only flush present addresses:
233                  */
234                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
235                         clflush_cache_range((void *) *addr, PAGE_SIZE);
236         }
237 }
238
239 /*
240  * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
241  * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
242  * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
243  * checks and fixes these known static required protection bits.
244  */
245 static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long address,
246                                    unsigned long pfn)
247 {
248         pgprot_t forbidden = __pgprot(0);
249
250         /*
251          * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for
252          * PCI BIOS based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
253          */
254         if (within(pfn, BIOS_BEGIN >> PAGE_SHIFT, BIOS_END >> PAGE_SHIFT))
255                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
256
257         /*
258          * The kernel text needs to be executable for obvious reasons
259          * Does not cover __inittext since that is gone later on. On
260          * 64bit we do not enforce !NX on the low mapping
261          */
262         if (within(address, (unsigned long)_text, (unsigned long)_etext))
263                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
264
265         /*
266          * The .rodata section needs to be read-only. Using the pfn
267          * catches all aliases.
268          */
269         if (within(pfn, __pa((unsigned long)__start_rodata) >> PAGE_SHIFT,
270                    __pa((unsigned long)__end_rodata) >> PAGE_SHIFT))
271                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_RW;
272
273         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) & ~pgprot_val(forbidden));
274
275         return prot;
276 }
277
278 /*
279  * Lookup the page table entry for a virtual address. Return a pointer
280  * to the entry and the level of the mapping.
281  *
282  * Note: We return pud and pmd either when the entry is marked large
283  * or when the present bit is not set. Otherwise we would return a
284  * pointer to a nonexisting mapping.
285  */
286 pte_t *lookup_address(unsigned long address, unsigned int *level)
287 {
288         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(address);
289         pud_t *pud;
290         pmd_t *pmd;
291
292         *level = PG_LEVEL_NONE;
293
294         if (pgd_none(*pgd))
295                 return NULL;
296
297         pud = pud_offset(pgd, address);
298         if (pud_none(*pud))
299                 return NULL;
300
301         *level = PG_LEVEL_1G;
302         if (pud_large(*pud) || !pud_present(*pud))
303                 return (pte_t *)pud;
304
305         pmd = pmd_offset(pud, address);
306         if (pmd_none(*pmd))
307                 return NULL;
308
309         *level = PG_LEVEL_2M;
310         if (pmd_large(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
311                 return (pte_t *)pmd;
312
313         *level = PG_LEVEL_4K;
314
315         return pte_offset_kernel(pmd, address);
316 }
317 EXPORT_SYMBOL_GPL(lookup_address);
318
319 /*
320  * Set the new pmd in all the pgds we know about:
321  */
322 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
323 {
324         /* change init_mm */
325         set_pte_atomic(kpte, pte);
326 #ifdef CONFIG_X86_32
327         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
328                 struct page *page;
329
330                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
331                         pgd_t *pgd;
332                         pud_t *pud;
333                         pmd_t *pmd;
334
335                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
336                         pud = pud_offset(pgd, address);
337                         pmd = pmd_offset(pud, address);
338                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
339                 }
340         }
341 #endif
342 }
343
344 static int
345 try_preserve_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
346                         struct cpa_data *cpa)
347 {
348         unsigned long nextpage_addr, numpages, pmask, psize, flags, addr, pfn;
349         pte_t new_pte, old_pte, *tmp;
350         pgprot_t old_prot, new_prot;
351         int i, do_split = 1;
352         unsigned int level;
353
354         if (cpa->force_split)
355                 return 1;
356
357         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
358         /*
359          * Check for races, another CPU might have split this page
360          * up already:
361          */
362         tmp = lookup_address(address, &level);
363         if (tmp != kpte)
364                 goto out_unlock;
365
366         switch (level) {
367         case PG_LEVEL_2M:
368                 psize = PMD_PAGE_SIZE;
369                 pmask = PMD_PAGE_MASK;
370                 break;
371 #ifdef CONFIG_X86_64
372         case PG_LEVEL_1G:
373                 psize = PUD_PAGE_SIZE;
374                 pmask = PUD_PAGE_MASK;
375                 break;
376 #endif
377         default:
378                 do_split = -EINVAL;
379                 goto out_unlock;
380         }
381
382         /*
383          * Calculate the number of pages, which fit into this large
384          * page starting at address:
385          */
386         nextpage_addr = (address + psize) & pmask;
387         numpages = (nextpage_addr - address) >> PAGE_SHIFT;
388         if (numpages < cpa->numpages)
389                 cpa->numpages = numpages;
390
391         /*
392          * We are safe now. Check whether the new pgprot is the same:
393          */
394         old_pte = *kpte;
395         old_prot = new_prot = pte_pgprot(old_pte);
396
397         pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
398         pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
399
400         /*
401          * old_pte points to the large page base address. So we need
402          * to add the offset of the virtual address:
403          */
404         pfn = pte_pfn(old_pte) + ((address & (psize - 1)) >> PAGE_SHIFT);
405         cpa->pfn = pfn;
406
407         new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
408
409         /*
410          * We need to check the full range, whether
411          * static_protection() requires a different pgprot for one of
412          * the pages in the range we try to preserve:
413          */
414         addr = address + PAGE_SIZE;
415         pfn++;
416         for (i = 1; i < cpa->numpages; i++, addr += PAGE_SIZE, pfn++) {
417                 pgprot_t chk_prot = static_protections(new_prot, addr, pfn);
418
419                 if (pgprot_val(chk_prot) != pgprot_val(new_prot))
420                         goto out_unlock;
421         }
422
423         /*
424          * If there are no changes, return. maxpages has been updated
425          * above:
426          */
427         if (pgprot_val(new_prot) == pgprot_val(old_prot)) {
428                 do_split = 0;
429                 goto out_unlock;
430         }
431
432         /*
433          * We need to change the attributes. Check, whether we can
434          * change the large page in one go. We request a split, when
435          * the address is not aligned and the number of pages is
436          * smaller than the number of pages in the large page. Note
437          * that we limited the number of possible pages already to
438          * the number of pages in the large page.
439          */
440         if (address == (nextpage_addr - psize) && cpa->numpages == numpages) {
441                 /*
442                  * The address is aligned and the number of pages
443                  * covers the full page.
444                  */
445                 new_pte = pfn_pte(pte_pfn(old_pte), canon_pgprot(new_prot));
446                 __set_pmd_pte(kpte, address, new_pte);
447                 cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
448                 do_split = 0;
449         }
450
451 out_unlock:
452         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
453
454         return do_split;
455 }
456
457 static int split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address)
458 {
459         unsigned long flags, pfn, pfninc = 1;
460         unsigned int i, level;
461         pte_t *pbase, *tmp;
462         pgprot_t ref_prot;
463         struct page *base;
464
465         if (!debug_pagealloc)
466                 spin_unlock(&cpa_lock);
467         base = alloc_pages(GFP_KERNEL, 0);
468         if (!debug_pagealloc)
469                 spin_lock(&cpa_lock);
470         if (!base)
471                 return -ENOMEM;
472
473         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
474         /*
475          * Check for races, another CPU might have split this page
476          * up for us already:
477          */
478         tmp = lookup_address(address, &level);
479         if (tmp != kpte)
480                 goto out_unlock;
481
482         pbase = (pte_t *)page_address(base);
483         paravirt_alloc_pte(&init_mm, page_to_pfn(base));
484         ref_prot = pte_pgprot(pte_clrhuge(*kpte));
485
486 #ifdef CONFIG_X86_64
487         if (level == PG_LEVEL_1G) {
488                 pfninc = PMD_PAGE_SIZE >> PAGE_SHIFT;
489                 pgprot_val(ref_prot) |= _PAGE_PSE;
490         }
491 #endif
492
493         /*
494          * Get the target pfn from the original entry:
495          */
496         pfn = pte_pfn(*kpte);
497         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pfn += pfninc)
498                 set_pte(&pbase[i], pfn_pte(pfn, ref_prot));
499
500         if (address >= (unsigned long)__va(0) &&
501                 address < (unsigned long)__va(max_low_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
502                 split_page_count(level);
503
504 #ifdef CONFIG_X86_64
505         if (address >= (unsigned long)__va(1UL<<32) &&
506                 address < (unsigned long)__va(max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
507                 split_page_count(level);
508 #endif
509
510         /*
511          * Install the new, split up pagetable.
512          *
513          * We use the standard kernel pagetable protections for the new
514          * pagetable protections, the actual ptes set above control the
515          * primary protection behavior:
516          */
517         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, __pgprot(_KERNPG_TABLE)));
518         base = NULL;
519
520 out_unlock:
521         /*
522          * If we dropped out via the lookup_address check under
523          * pgd_lock then stick the page back into the pool:
524          */
525         if (base)
526                 __free_page(base);
527         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
528
529         return 0;
530 }
531
532 static int __cpa_process_fault(struct cpa_data *cpa, unsigned long vaddr,
533                                int primary)
534 {
535         /*
536          * Ignore all non primary paths.
537          */
538         if (!primary)
539                 return 0;
540
541         /*
542          * Ignore the NULL PTE for kernel identity mapping, as it is expected
543          * to have holes.
544          * Also set numpages to '1' indicating that we processed cpa req for
545          * one virtual address page and its pfn. TBD: numpages can be set based
546          * on the initial value and the level returned by lookup_address().
547          */
548         if (within(vaddr, PAGE_OFFSET,
549                    PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))) {
550                 cpa->numpages = 1;
551                 cpa->pfn = __pa(vaddr) >> PAGE_SHIFT;
552                 return 0;
553         } else {
554                 WARN(1, KERN_WARNING "CPA: called for zero pte. "
555                         "vaddr = %lx cpa->vaddr = %lx\n", vaddr,
556                         *cpa->vaddr);
557
558                 return -EFAULT;
559         }
560 }
561
562 static int __change_page_attr(struct cpa_data *cpa, int primary)
563 {
564         unsigned long address;
565         int do_split, err;
566         unsigned int level;
567         pte_t *kpte, old_pte;
568
569         if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
570                 address = cpa->vaddr[cpa->curpage];
571         else
572                 address = *cpa->vaddr;
573 repeat:
574         kpte = lookup_address(address, &level);
575         if (!kpte)
576                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
577
578         old_pte = *kpte;
579         if (!pte_val(old_pte))
580                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
581
582         if (level == PG_LEVEL_4K) {
583                 pte_t new_pte;
584                 pgprot_t new_prot = pte_pgprot(old_pte);
585                 unsigned long pfn = pte_pfn(old_pte);
586
587                 pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
588                 pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
589
590                 new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
591
592                 /*
593                  * We need to keep the pfn from the existing PTE,
594                  * after all we're only going to change it's attributes
595                  * not the memory it points to
596                  */
597                 new_pte = pfn_pte(pfn, canon_pgprot(new_prot));
598                 cpa->pfn = pfn;
599                 /*
600                  * Do we really change anything ?
601                  */
602                 if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {
603                         set_pte_atomic(kpte, new_pte);
604                         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
605                 }
606                 cpa->numpages = 1;
607                 return 0;
608         }
609
610         /*
611          * Check, whether we can keep the large page intact
612          * and just change the pte:
613          */
614         do_split = try_preserve_large_page(kpte, address, cpa);
615         /*
616          * When the range fits into the existing large page,
617          * return. cp->numpages and cpa->tlbflush have been updated in
618          * try_large_page:
619          */
620         if (do_split <= 0)
621                 return do_split;
622
623         /*
624          * We have to split the large page:
625          */
626         err = split_large_page(kpte, address);
627         if (!err) {
628                 /*
629                  * Do a global flush tlb after splitting the large page
630                  * and before we do the actual change page attribute in the PTE.
631                  *
632                  * With out this, we violate the TLB application note, that says
633                  * "The TLBs may contain both ordinary and large-page
634                  *  translations for a 4-KByte range of linear addresses. This
635                  *  may occur if software modifies the paging structures so that
636                  *  the page size used for the address range changes. If the two
637                  *  translations differ with respect to page frame or attributes
638                  *  (e.g., permissions), processor behavior is undefined and may
639                  *  be implementation-specific."
640                  *
641                  * We do this global tlb flush inside the cpa_lock, so that we
642                  * don't allow any other cpu, with stale tlb entries change the
643                  * page attribute in parallel, that also falls into the
644                  * just split large page entry.
645                  */
646                 flush_tlb_all();
647                 goto repeat;
648         }
649
650         return err;
651 }
652
653 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias);
654
655 static int cpa_process_alias(struct cpa_data *cpa)
656 {
657         struct cpa_data alias_cpa;
658         int ret = 0;
659         unsigned long temp_cpa_vaddr, vaddr;
660
661         if (cpa->pfn >= max_pfn_mapped)
662                 return 0;
663
664 #ifdef CONFIG_X86_64
665         if (cpa->pfn >= max_low_pfn_mapped && cpa->pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
666                 return 0;
667 #endif
668         /*
669          * No need to redo, when the primary call touched the direct
670          * mapping already:
671          */
672         if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
673                 vaddr = cpa->vaddr[cpa->curpage];
674         else
675                 vaddr = *cpa->vaddr;
676
677         if (!(within(vaddr, PAGE_OFFSET,
678                     PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT)))) {
679
680                 alias_cpa = *cpa;
681                 temp_cpa_vaddr = (unsigned long) __va(cpa->pfn << PAGE_SHIFT);
682                 alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
683                 alias_cpa.flags &= ~CPA_ARRAY;
684
685
686                 ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
687         }
688
689 #ifdef CONFIG_X86_64
690         if (ret)
691                 return ret;
692         /*
693          * No need to redo, when the primary call touched the high
694          * mapping already:
695          */
696         if (within(vaddr, (unsigned long) _text, (unsigned long) _end))
697                 return 0;
698
699         /*
700          * If the physical address is inside the kernel map, we need
701          * to touch the high mapped kernel as well:
702          */
703         if (!within(cpa->pfn, highmap_start_pfn(), highmap_end_pfn()))
704                 return 0;
705
706         alias_cpa = *cpa;
707         temp_cpa_vaddr = (cpa->pfn << PAGE_SHIFT) + __START_KERNEL_map - phys_base;
708         alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
709         alias_cpa.flags &= ~CPA_ARRAY;
710
711         /*
712          * The high mapping range is imprecise, so ignore the return value.
713          */
714         __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
715 #endif
716         return ret;
717 }
718
719 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias)
720 {
721         int ret, numpages = cpa->numpages;
722
723         while (numpages) {
724                 /*
725                  * Store the remaining nr of pages for the large page
726                  * preservation check.
727                  */
728                 cpa->numpages = numpages;
729                 /* for array changes, we can't use large page */
730                 if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
731                         cpa->numpages = 1;
732
733                 if (!debug_pagealloc)
734                         spin_lock(&cpa_lock);
735                 ret = __change_page_attr(cpa, checkalias);
736                 if (!debug_pagealloc)
737                         spin_unlock(&cpa_lock);
738                 if (ret)
739                         return ret;
740
741                 if (checkalias) {
742                         ret = cpa_process_alias(cpa);
743                         if (ret)
744                                 return ret;
745                 }
746
747                 /*
748                  * Adjust the number of pages with the result of the
749                  * CPA operation. Either a large page has been
750                  * preserved or a single page update happened.
751                  */
752                 BUG_ON(cpa->numpages > numpages);
753                 numpages -= cpa->numpages;
754                 if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
755                         cpa->curpage++;
756                 else
757                         *cpa->vaddr += cpa->numpages * PAGE_SIZE;
758
759         }
760         return 0;
761 }
762
763 static inline int cache_attr(pgprot_t attr)
764 {
765         return pgprot_val(attr) &
766                 (_PAGE_PAT | _PAGE_PAT_LARGE | _PAGE_PWT | _PAGE_PCD);
767 }
768
769 static int change_page_attr_set_clr(unsigned long *addr, int numpages,
770                                     pgprot_t mask_set, pgprot_t mask_clr,
771                                     int force_split, int array)
772 {
773         struct cpa_data cpa;
774         int ret, cache, checkalias;
775
776         /*
777          * Check, if we are requested to change a not supported
778          * feature:
779          */
780         mask_set = canon_pgprot(mask_set);
781         mask_clr = canon_pgprot(mask_clr);
782         if (!pgprot_val(mask_set) && !pgprot_val(mask_clr) && !force_split)
783                 return 0;
784
785         /* Ensure we are PAGE_SIZE aligned */
786         if (!array) {
787                 if (*addr & ~PAGE_MASK) {
788                         *addr &= PAGE_MASK;
789                         /*
790                          * People should not be passing in unaligned addresses:
791                          */
792                         WARN_ON_ONCE(1);
793                 }
794         } else {
795                 int i;
796                 for (i = 0; i < numpages; i++) {
797                         if (addr[i] & ~PAGE_MASK) {
798                                 addr[i] &= PAGE_MASK;
799                                 WARN_ON_ONCE(1);
800                         }
801                 }
802         }
803
804         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
805         kmap_flush_unused();
806
807         vm_unmap_aliases();
808
809         /*
810          * If we're called with lazy mmu updates enabled, the
811          * in-memory pte state may be stale.  Flush pending updates to
812          * bring them up to date.
813          */
814         arch_flush_lazy_mmu_mode();
815
816         cpa.vaddr = addr;
817         cpa.numpages = numpages;
818         cpa.mask_set = mask_set;
819         cpa.mask_clr = mask_clr;
820         cpa.flags = 0;
821         cpa.curpage = 0;
822         cpa.force_split = force_split;
823
824         if (array)
825                 cpa.flags |= CPA_ARRAY;
826
827         /* No alias checking for _NX bit modifications */
828         checkalias = (pgprot_val(mask_set) | pgprot_val(mask_clr)) != _PAGE_NX;
829
830         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, checkalias);
831
832         /*
833          * Check whether we really changed something:
834          */
835         if (!(cpa.flags & CPA_FLUSHTLB))
836                 goto out;
837
838         /*
839          * No need to flush, when we did not set any of the caching
840          * attributes:
841          */
842         cache = cache_attr(mask_set);
843
844         /*
845          * On success we use clflush, when the CPU supports it to
846          * avoid the wbindv. If the CPU does not support it and in the
847          * error case we fall back to cpa_flush_all (which uses
848          * wbindv):
849          */
850         if (!ret && cpu_has_clflush) {
851                 if (cpa.flags & CPA_ARRAY)
852                         cpa_flush_array(addr, numpages, cache);
853                 else
854                         cpa_flush_range(*addr, numpages, cache);
855         } else
856                 cpa_flush_all(cache);
857
858         /*
859          * If we've been called with lazy mmu updates enabled, then
860          * make sure that everything gets flushed out before we
861          * return.
862          */
863         arch_flush_lazy_mmu_mode();
864
865 out:
866         return ret;
867 }
868
869 static inline int change_page_attr_set(unsigned long *addr, int numpages,
870                                        pgprot_t mask, int array)
871 {
872         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
873                 array);
874 }
875
876 static inline int change_page_attr_clear(unsigned long *addr, int numpages,
877                                          pgprot_t mask, int array)
878 {
879         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
880                 array);
881 }
882
883 int _set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
884 {
885         /*
886          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
887          */
888         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
889                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 0);
890 }
891
892 int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
893 {
894         /*
895          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
896          */
897         if (reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
898                             _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
899                 return -EINVAL;
900
901         return _set_memory_uc(addr, numpages);
902 }
903 EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);
904
905 int set_memory_array_uc(unsigned long *addr, int addrinarray)
906 {
907         unsigned long start;
908         unsigned long end;
909         int i;
910         /*
911          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
912          */
913         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
914                 start = __pa(addr[i]);
915                 for (end = start + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
916                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
917                                 break;
918                         i++;
919                 }
920                 if (reserve_memtype(start, end, _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
921                         goto out;
922         }
923
924         return change_page_attr_set(addr, addrinarray,
925                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 1);
926 out:
927         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
928                 unsigned long tmp = __pa(addr[i]);
929
930                 if (tmp == start)
931                         break;
932                 for (end = tmp + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
933                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
934                                 break;
935                         i++;
936                 }
937                 free_memtype(tmp, end);
938         }
939         return -EINVAL;
940 }
941 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_uc);
942
943 int _set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
944 {
945         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
946                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_WC), 0);
947 }
948
949 int set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
950 {
951         if (!pat_enabled)
952                 return set_memory_uc(addr, numpages);
953
954         if (reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
955                 _PAGE_CACHE_WC, NULL))
956                 return -EINVAL;
957
958         return _set_memory_wc(addr, numpages);
959 }
960 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wc);
961
962 int _set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
963 {
964         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
965                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 0);
966 }
967
968 int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
969 {
970         free_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
971
972         return _set_memory_wb(addr, numpages);
973 }
974 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);
975
976 int set_memory_array_wb(unsigned long *addr, int addrinarray)
977 {
978         int i;
979
980         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
981                 unsigned long start = __pa(addr[i]);
982                 unsigned long end;
983
984                 for (end = start + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
985                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
986                                 break;
987                         i++;
988                 }
989                 free_memtype(start, end);
990         }
991         return change_page_attr_clear(addr, addrinarray,
992                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 1);
993 }
994 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_wb);
995
996 int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
997 {
998         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
999 }
1000 EXPORT_SYMBOL(set_memory_x);
1001
1002 int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
1003 {
1004         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
1005 }
1006 EXPORT_SYMBOL(set_memory_nx);
1007
1008 int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
1009 {
1010         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
1011 }
1012 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_ro);
1013
1014 int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
1015 {
1016         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
1017 }
1018 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_rw);
1019
1020 int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
1021 {
1022         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
1023 }
1024
1025 int set_memory_4k(unsigned long addr, int numpages)
1026 {
1027         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
1028                                         __pgprot(0), 1, 0);
1029 }
1030
1031 int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
1032 {
1033         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1034
1035         return set_memory_uc(addr, numpages);
1036 }
1037 EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);
1038
1039 int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
1040 {
1041         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1042
1043         return set_memory_wb(addr, numpages);
1044 }
1045 EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);
1046
1047 int set_pages_x(struct page *page, int numpages)
1048 {
1049         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1050
1051         return set_memory_x(addr, numpages);
1052 }
1053 EXPORT_SYMBOL(set_pages_x);
1054
1055 int set_pages_nx(struct page *page, int numpages)
1056 {
1057         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1058
1059         return set_memory_nx(addr, numpages);
1060 }
1061 EXPORT_SYMBOL(set_pages_nx);
1062
1063 int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
1064 {
1065         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1066
1067         return set_memory_ro(addr, numpages);
1068 }
1069
1070 int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
1071 {
1072         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1073
1074         return set_memory_rw(addr, numpages);
1075 }
1076
1077 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1078
1079 static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
1080 {
1081         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1082         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1083                                 .numpages = numpages,
1084                                 .mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1085                                 .mask_clr = __pgprot(0),
1086                                 .flags = 0};
1087
1088         /*
1089          * No alias checking needed for setting present flag. otherwise,
1090          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1091          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1092          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1093          */
1094         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1095 }
1096
1097 static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
1098 {
1099         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1100         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1101                                 .numpages = numpages,
1102                                 .mask_set = __pgprot(0),
1103                                 .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1104                                 .flags = 0};
1105
1106         /*
1107          * No alias checking needed for setting not present flag. otherwise,
1108          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1109          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1110          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1111          */
1112         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1113 }
1114
1115 void kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
1116 {
1117         if (PageHighMem(page))
1118                 return;
1119         if (!enable) {
1120                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1121                                            numpages * PAGE_SIZE);
1122         }
1123
1124         /*
1125          * If page allocator is not up yet then do not call c_p_a():
1126          */
1127         if (!debug_pagealloc_enabled)
1128                 return;
1129
1130         /*
1131          * The return value is ignored as the calls cannot fail.
1132          * Large pages for identity mappings are not used at boot time
1133          * and hence no memory allocations during large page split.
1134          */
1135         if (enable)
1136                 __set_pages_p(page, numpages);
1137         else
1138                 __set_pages_np(page, numpages);
1139
1140         /*
1141          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
1142          * but that can deadlock->flush only current cpu:
1143          */
1144         __flush_tlb_all();
1145 }
1146
1147 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1148
1149 bool kernel_page_present(struct page *page)
1150 {
1151         unsigned int level;
1152         pte_t *pte;
1153
1154         if (PageHighMem(page))
1155                 return false;
1156
1157         pte = lookup_address((unsigned long)page_address(page), &level);
1158         return (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT);
1159 }
1160
1161 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
1162
1163 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
1164
1165 /*
1166  * The testcases use internal knowledge of the implementation that shouldn't
1167  * be exposed to the rest of the kernel. Include these directly here.
1168  */
1169 #ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
1170 #include "pageattr-test.c"
1171 #endif