mm: rewrite vmap layer
[linux-2.6.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 int arch_report_meminfo(char *page)
69 {
70         int n = sprintf(page, "DirectMap4k:  %8lu kB\n",
71                         direct_pages_count[PG_LEVEL_4K] << 2);
72 #if defined(CONFIG_X86_64) || defined(CONFIG_X86_PAE)
73         n += sprintf(page + n, "DirectMap2M:  %8lu kB\n",
74                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 11);
75 #else
76         n += sprintf(page + n, "DirectMap4M:  %8lu kB\n",
77                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 12);
78 #endif
79 #ifdef CONFIG_X86_64
80         if (direct_gbpages)
81                 n += sprintf(page + n, "DirectMap1G:  %8lu kB\n",
82                         direct_pages_count[PG_LEVEL_1G] << 20);
83 #endif
84         return n;
85 }
86 #else
87 static inline void split_page_count(int level) { }
88 #endif
89
90 #ifdef CONFIG_X86_64
91
92 static inline unsigned long highmap_start_pfn(void)
93 {
94         return __pa(_text) >> PAGE_SHIFT;
95 }
96
97 static inline unsigned long highmap_end_pfn(void)
98 {
99         return __pa(roundup((unsigned long)_end, PMD_SIZE)) >> PAGE_SHIFT;
100 }
101
102 #endif
103
104 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
105 # define debug_pagealloc 1
106 #else
107 # define debug_pagealloc 0
108 #endif
109
110 static inline int
111 within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
112 {
113         return addr >= start && addr < end;
114 }
115
116 /*
117  * Flushing functions
118  */
119
120 /**
121  * clflush_cache_range - flush a cache range with clflush
122  * @addr:       virtual start address
123  * @size:       number of bytes to flush
124  *
125  * clflush is an unordered instruction which needs fencing with mfence
126  * to avoid ordering issues.
127  */
128 void clflush_cache_range(void *vaddr, unsigned int size)
129 {
130         void *vend = vaddr + size - 1;
131
132         mb();
133
134         for (; vaddr < vend; vaddr += boot_cpu_data.x86_clflush_size)
135                 clflush(vaddr);
136         /*
137          * Flush any possible final partial cacheline:
138          */
139         clflush(vend);
140
141         mb();
142 }
143
144 static void __cpa_flush_all(void *arg)
145 {
146         unsigned long cache = (unsigned long)arg;
147
148         /*
149          * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
150          * large page flushing.
151          */
152         __flush_tlb_all();
153
154         if (cache && boot_cpu_data.x86_model >= 4)
155                 wbinvd();
156 }
157
158 static void cpa_flush_all(unsigned long cache)
159 {
160         BUG_ON(irqs_disabled());
161
162         on_each_cpu(__cpa_flush_all, (void *) cache, 1);
163 }
164
165 static void __cpa_flush_range(void *arg)
166 {
167         /*
168          * We could optimize that further and do individual per page
169          * tlb invalidates for a low number of pages. Caveat: we must
170          * flush the high aliases on 64bit as well.
171          */
172         __flush_tlb_all();
173 }
174
175 static void cpa_flush_range(unsigned long start, int numpages, int cache)
176 {
177         unsigned int i, level;
178         unsigned long addr;
179
180         BUG_ON(irqs_disabled());
181         WARN_ON(PAGE_ALIGN(start) != start);
182
183         on_each_cpu(__cpa_flush_range, NULL, 1);
184
185         if (!cache)
186                 return;
187
188         /*
189          * We only need to flush on one CPU,
190          * clflush is a MESI-coherent instruction that
191          * will cause all other CPUs to flush the same
192          * cachelines:
193          */
194         for (i = 0, addr = start; i < numpages; i++, addr += PAGE_SIZE) {
195                 pte_t *pte = lookup_address(addr, &level);
196
197                 /*
198                  * Only flush present addresses:
199                  */
200                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
201                         clflush_cache_range((void *) addr, PAGE_SIZE);
202         }
203 }
204
205 static void cpa_flush_array(unsigned long *start, int numpages, int cache)
206 {
207         unsigned int i, level;
208         unsigned long *addr;
209
210         BUG_ON(irqs_disabled());
211
212         on_each_cpu(__cpa_flush_range, NULL, 1);
213
214         if (!cache)
215                 return;
216
217         /* 4M threshold */
218         if (numpages >= 1024) {
219                 if (boot_cpu_data.x86_model >= 4)
220                         wbinvd();
221                 return;
222         }
223         /*
224          * We only need to flush on one CPU,
225          * clflush is a MESI-coherent instruction that
226          * will cause all other CPUs to flush the same
227          * cachelines:
228          */
229         for (i = 0, addr = start; i < numpages; i++, addr++) {
230                 pte_t *pte = lookup_address(*addr, &level);
231
232                 /*
233                  * Only flush present addresses:
234                  */
235                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
236                         clflush_cache_range((void *) *addr, PAGE_SIZE);
237         }
238 }
239
240 /*
241  * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
242  * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
243  * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
244  * checks and fixes these known static required protection bits.
245  */
246 static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long address,
247                                    unsigned long pfn)
248 {
249         pgprot_t forbidden = __pgprot(0);
250
251         /*
252          * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for
253          * PCI BIOS based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
254          */
255         if (within(pfn, BIOS_BEGIN >> PAGE_SHIFT, BIOS_END >> PAGE_SHIFT))
256                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
257
258         /*
259          * The kernel text needs to be executable for obvious reasons
260          * Does not cover __inittext since that is gone later on. On
261          * 64bit we do not enforce !NX on the low mapping
262          */
263         if (within(address, (unsigned long)_text, (unsigned long)_etext))
264                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
265
266         /*
267          * The .rodata section needs to be read-only. Using the pfn
268          * catches all aliases.
269          */
270         if (within(pfn, __pa((unsigned long)__start_rodata) >> PAGE_SHIFT,
271                    __pa((unsigned long)__end_rodata) >> PAGE_SHIFT))
272                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_RW;
273
274         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) & ~pgprot_val(forbidden));
275
276         return prot;
277 }
278
279 /*
280  * Lookup the page table entry for a virtual address. Return a pointer
281  * to the entry and the level of the mapping.
282  *
283  * Note: We return pud and pmd either when the entry is marked large
284  * or when the present bit is not set. Otherwise we would return a
285  * pointer to a nonexisting mapping.
286  */
287 pte_t *lookup_address(unsigned long address, unsigned int *level)
288 {
289         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(address);
290         pud_t *pud;
291         pmd_t *pmd;
292
293         *level = PG_LEVEL_NONE;
294
295         if (pgd_none(*pgd))
296                 return NULL;
297
298         pud = pud_offset(pgd, address);
299         if (pud_none(*pud))
300                 return NULL;
301
302         *level = PG_LEVEL_1G;
303         if (pud_large(*pud) || !pud_present(*pud))
304                 return (pte_t *)pud;
305
306         pmd = pmd_offset(pud, address);
307         if (pmd_none(*pmd))
308                 return NULL;
309
310         *level = PG_LEVEL_2M;
311         if (pmd_large(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
312                 return (pte_t *)pmd;
313
314         *level = PG_LEVEL_4K;
315
316         return pte_offset_kernel(pmd, address);
317 }
318 EXPORT_SYMBOL_GPL(lookup_address);
319
320 /*
321  * Set the new pmd in all the pgds we know about:
322  */
323 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
324 {
325         /* change init_mm */
326         set_pte_atomic(kpte, pte);
327 #ifdef CONFIG_X86_32
328         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
329                 struct page *page;
330
331                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
332                         pgd_t *pgd;
333                         pud_t *pud;
334                         pmd_t *pmd;
335
336                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
337                         pud = pud_offset(pgd, address);
338                         pmd = pmd_offset(pud, address);
339                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
340                 }
341         }
342 #endif
343 }
344
345 static int
346 try_preserve_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
347                         struct cpa_data *cpa)
348 {
349         unsigned long nextpage_addr, numpages, pmask, psize, flags, addr, pfn;
350         pte_t new_pte, old_pte, *tmp;
351         pgprot_t old_prot, new_prot;
352         int i, do_split = 1;
353         unsigned int level;
354
355         if (cpa->force_split)
356                 return 1;
357
358         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
359         /*
360          * Check for races, another CPU might have split this page
361          * up already:
362          */
363         tmp = lookup_address(address, &level);
364         if (tmp != kpte)
365                 goto out_unlock;
366
367         switch (level) {
368         case PG_LEVEL_2M:
369                 psize = PMD_PAGE_SIZE;
370                 pmask = PMD_PAGE_MASK;
371                 break;
372 #ifdef CONFIG_X86_64
373         case PG_LEVEL_1G:
374                 psize = PUD_PAGE_SIZE;
375                 pmask = PUD_PAGE_MASK;
376                 break;
377 #endif
378         default:
379                 do_split = -EINVAL;
380                 goto out_unlock;
381         }
382
383         /*
384          * Calculate the number of pages, which fit into this large
385          * page starting at address:
386          */
387         nextpage_addr = (address + psize) & pmask;
388         numpages = (nextpage_addr - address) >> PAGE_SHIFT;
389         if (numpages < cpa->numpages)
390                 cpa->numpages = numpages;
391
392         /*
393          * We are safe now. Check whether the new pgprot is the same:
394          */
395         old_pte = *kpte;
396         old_prot = new_prot = pte_pgprot(old_pte);
397
398         pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
399         pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
400
401         /*
402          * old_pte points to the large page base address. So we need
403          * to add the offset of the virtual address:
404          */
405         pfn = pte_pfn(old_pte) + ((address & (psize - 1)) >> PAGE_SHIFT);
406         cpa->pfn = pfn;
407
408         new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
409
410         /*
411          * We need to check the full range, whether
412          * static_protection() requires a different pgprot for one of
413          * the pages in the range we try to preserve:
414          */
415         addr = address + PAGE_SIZE;
416         pfn++;
417         for (i = 1; i < cpa->numpages; i++, addr += PAGE_SIZE, pfn++) {
418                 pgprot_t chk_prot = static_protections(new_prot, addr, pfn);
419
420                 if (pgprot_val(chk_prot) != pgprot_val(new_prot))
421                         goto out_unlock;
422         }
423
424         /*
425          * If there are no changes, return. maxpages has been updated
426          * above:
427          */
428         if (pgprot_val(new_prot) == pgprot_val(old_prot)) {
429                 do_split = 0;
430                 goto out_unlock;
431         }
432
433         /*
434          * We need to change the attributes. Check, whether we can
435          * change the large page in one go. We request a split, when
436          * the address is not aligned and the number of pages is
437          * smaller than the number of pages in the large page. Note
438          * that we limited the number of possible pages already to
439          * the number of pages in the large page.
440          */
441         if (address == (nextpage_addr - psize) && cpa->numpages == numpages) {
442                 /*
443                  * The address is aligned and the number of pages
444                  * covers the full page.
445                  */
446                 new_pte = pfn_pte(pte_pfn(old_pte), canon_pgprot(new_prot));
447                 __set_pmd_pte(kpte, address, new_pte);
448                 cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
449                 do_split = 0;
450         }
451
452 out_unlock:
453         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
454
455         return do_split;
456 }
457
458 static int split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address)
459 {
460         unsigned long flags, pfn, pfninc = 1;
461         unsigned int i, level;
462         pte_t *pbase, *tmp;
463         pgprot_t ref_prot;
464         struct page *base;
465
466         if (!debug_pagealloc)
467                 spin_unlock(&cpa_lock);
468         base = alloc_pages(GFP_KERNEL, 0);
469         if (!debug_pagealloc)
470                 spin_lock(&cpa_lock);
471         if (!base)
472                 return -ENOMEM;
473
474         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
475         /*
476          * Check for races, another CPU might have split this page
477          * up for us already:
478          */
479         tmp = lookup_address(address, &level);
480         if (tmp != kpte)
481                 goto out_unlock;
482
483         pbase = (pte_t *)page_address(base);
484         paravirt_alloc_pte(&init_mm, page_to_pfn(base));
485         ref_prot = pte_pgprot(pte_clrhuge(*kpte));
486
487 #ifdef CONFIG_X86_64
488         if (level == PG_LEVEL_1G) {
489                 pfninc = PMD_PAGE_SIZE >> PAGE_SHIFT;
490                 pgprot_val(ref_prot) |= _PAGE_PSE;
491         }
492 #endif
493
494         /*
495          * Get the target pfn from the original entry:
496          */
497         pfn = pte_pfn(*kpte);
498         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pfn += pfninc)
499                 set_pte(&pbase[i], pfn_pte(pfn, ref_prot));
500
501         if (address >= (unsigned long)__va(0) &&
502                 address < (unsigned long)__va(max_low_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
503                 split_page_count(level);
504
505 #ifdef CONFIG_X86_64
506         if (address >= (unsigned long)__va(1UL<<32) &&
507                 address < (unsigned long)__va(max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
508                 split_page_count(level);
509 #endif
510
511         /*
512          * Install the new, split up pagetable. Important details here:
513          *
514          * On Intel the NX bit of all levels must be cleared to make a
515          * page executable. See section 4.13.2 of Intel 64 and IA-32
516          * Architectures Software Developer's Manual).
517          *
518          * Mark the entry present. The current mapping might be
519          * set to not present, which we preserved above.
520          */
521         ref_prot = pte_pgprot(pte_mkexec(pte_clrhuge(*kpte)));
522         pgprot_val(ref_prot) |= _PAGE_PRESENT;
523         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, ref_prot));
524         base = NULL;
525
526 out_unlock:
527         /*
528          * If we dropped out via the lookup_address check under
529          * pgd_lock then stick the page back into the pool:
530          */
531         if (base)
532                 __free_page(base);
533         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
534
535         return 0;
536 }
537
538 static int __change_page_attr(struct cpa_data *cpa, int primary)
539 {
540         unsigned long address;
541         int do_split, err;
542         unsigned int level;
543         pte_t *kpte, old_pte;
544
545         if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
546                 address = cpa->vaddr[cpa->curpage];
547         else
548                 address = *cpa->vaddr;
549
550 repeat:
551         kpte = lookup_address(address, &level);
552         if (!kpte)
553                 return 0;
554
555         old_pte = *kpte;
556         if (!pte_val(old_pte)) {
557                 if (!primary)
558                         return 0;
559                 WARN(1, KERN_WARNING "CPA: called for zero pte. "
560                        "vaddr = %lx cpa->vaddr = %lx\n", address,
561                        *cpa->vaddr);
562                 return -EINVAL;
563         }
564
565         if (level == PG_LEVEL_4K) {
566                 pte_t new_pte;
567                 pgprot_t new_prot = pte_pgprot(old_pte);
568                 unsigned long pfn = pte_pfn(old_pte);
569
570                 pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
571                 pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
572
573                 new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
574
575                 /*
576                  * We need to keep the pfn from the existing PTE,
577                  * after all we're only going to change it's attributes
578                  * not the memory it points to
579                  */
580                 new_pte = pfn_pte(pfn, canon_pgprot(new_prot));
581                 cpa->pfn = pfn;
582                 /*
583                  * Do we really change anything ?
584                  */
585                 if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {
586                         set_pte_atomic(kpte, new_pte);
587                         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
588                 }
589                 cpa->numpages = 1;
590                 return 0;
591         }
592
593         /*
594          * Check, whether we can keep the large page intact
595          * and just change the pte:
596          */
597         do_split = try_preserve_large_page(kpte, address, cpa);
598         /*
599          * When the range fits into the existing large page,
600          * return. cp->numpages and cpa->tlbflush have been updated in
601          * try_large_page:
602          */
603         if (do_split <= 0)
604                 return do_split;
605
606         /*
607          * We have to split the large page:
608          */
609         err = split_large_page(kpte, address);
610         if (!err) {
611                 /*
612                  * Do a global flush tlb after splitting the large page
613                  * and before we do the actual change page attribute in the PTE.
614                  *
615                  * With out this, we violate the TLB application note, that says
616                  * "The TLBs may contain both ordinary and large-page
617                  *  translations for a 4-KByte range of linear addresses. This
618                  *  may occur if software modifies the paging structures so that
619                  *  the page size used for the address range changes. If the two
620                  *  translations differ with respect to page frame or attributes
621                  *  (e.g., permissions), processor behavior is undefined and may
622                  *  be implementation-specific."
623                  *
624                  * We do this global tlb flush inside the cpa_lock, so that we
625                  * don't allow any other cpu, with stale tlb entries change the
626                  * page attribute in parallel, that also falls into the
627                  * just split large page entry.
628                  */
629                 flush_tlb_all();
630                 goto repeat;
631         }
632
633         return err;
634 }
635
636 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias);
637
638 static int cpa_process_alias(struct cpa_data *cpa)
639 {
640         struct cpa_data alias_cpa;
641         int ret = 0;
642         unsigned long temp_cpa_vaddr, vaddr;
643
644         if (cpa->pfn >= max_pfn_mapped)
645                 return 0;
646
647 #ifdef CONFIG_X86_64
648         if (cpa->pfn >= max_low_pfn_mapped && cpa->pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
649                 return 0;
650 #endif
651         /*
652          * No need to redo, when the primary call touched the direct
653          * mapping already:
654          */
655         if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
656                 vaddr = cpa->vaddr[cpa->curpage];
657         else
658                 vaddr = *cpa->vaddr;
659
660         if (!(within(vaddr, PAGE_OFFSET,
661                     PAGE_OFFSET + (max_low_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
662 #ifdef CONFIG_X86_64
663                 || within(vaddr, PAGE_OFFSET + (1UL<<32),
664                     PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
665 #endif
666         )) {
667
668                 alias_cpa = *cpa;
669                 temp_cpa_vaddr = (unsigned long) __va(cpa->pfn << PAGE_SHIFT);
670                 alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
671                 alias_cpa.flags &= ~CPA_ARRAY;
672
673
674                 ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
675         }
676
677 #ifdef CONFIG_X86_64
678         if (ret)
679                 return ret;
680         /*
681          * No need to redo, when the primary call touched the high
682          * mapping already:
683          */
684         if (within(vaddr, (unsigned long) _text, (unsigned long) _end))
685                 return 0;
686
687         /*
688          * If the physical address is inside the kernel map, we need
689          * to touch the high mapped kernel as well:
690          */
691         if (!within(cpa->pfn, highmap_start_pfn(), highmap_end_pfn()))
692                 return 0;
693
694         alias_cpa = *cpa;
695         temp_cpa_vaddr = (cpa->pfn << PAGE_SHIFT) + __START_KERNEL_map - phys_base;
696         alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
697         alias_cpa.flags &= ~CPA_ARRAY;
698
699         /*
700          * The high mapping range is imprecise, so ignore the return value.
701          */
702         __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
703 #endif
704         return ret;
705 }
706
707 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias)
708 {
709         int ret, numpages = cpa->numpages;
710
711         while (numpages) {
712                 /*
713                  * Store the remaining nr of pages for the large page
714                  * preservation check.
715                  */
716                 cpa->numpages = numpages;
717                 /* for array changes, we can't use large page */
718                 if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
719                         cpa->numpages = 1;
720
721                 if (!debug_pagealloc)
722                         spin_lock(&cpa_lock);
723                 ret = __change_page_attr(cpa, checkalias);
724                 if (!debug_pagealloc)
725                         spin_unlock(&cpa_lock);
726                 if (ret)
727                         return ret;
728
729                 if (checkalias) {
730                         ret = cpa_process_alias(cpa);
731                         if (ret)
732                                 return ret;
733                 }
734
735                 /*
736                  * Adjust the number of pages with the result of the
737                  * CPA operation. Either a large page has been
738                  * preserved or a single page update happened.
739                  */
740                 BUG_ON(cpa->numpages > numpages);
741                 numpages -= cpa->numpages;
742                 if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
743                         cpa->curpage++;
744                 else
745                         *cpa->vaddr += cpa->numpages * PAGE_SIZE;
746
747         }
748         return 0;
749 }
750
751 static inline int cache_attr(pgprot_t attr)
752 {
753         return pgprot_val(attr) &
754                 (_PAGE_PAT | _PAGE_PAT_LARGE | _PAGE_PWT | _PAGE_PCD);
755 }
756
757 static int change_page_attr_set_clr(unsigned long *addr, int numpages,
758                                     pgprot_t mask_set, pgprot_t mask_clr,
759                                     int force_split, int array)
760 {
761         struct cpa_data cpa;
762         int ret, cache, checkalias;
763
764         /*
765          * Check, if we are requested to change a not supported
766          * feature:
767          */
768         mask_set = canon_pgprot(mask_set);
769         mask_clr = canon_pgprot(mask_clr);
770         if (!pgprot_val(mask_set) && !pgprot_val(mask_clr) && !force_split)
771                 return 0;
772
773         /* Ensure we are PAGE_SIZE aligned */
774         if (!array) {
775                 if (*addr & ~PAGE_MASK) {
776                         *addr &= PAGE_MASK;
777                         /*
778                          * People should not be passing in unaligned addresses:
779                          */
780                         WARN_ON_ONCE(1);
781                 }
782         } else {
783                 int i;
784                 for (i = 0; i < numpages; i++) {
785                         if (addr[i] & ~PAGE_MASK) {
786                                 addr[i] &= PAGE_MASK;
787                                 WARN_ON_ONCE(1);
788                         }
789                 }
790         }
791
792         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
793         kmap_flush_unused();
794
795         vm_unmap_aliases();
796
797         cpa.vaddr = addr;
798         cpa.numpages = numpages;
799         cpa.mask_set = mask_set;
800         cpa.mask_clr = mask_clr;
801         cpa.flags = 0;
802         cpa.curpage = 0;
803         cpa.force_split = force_split;
804
805         if (array)
806                 cpa.flags |= CPA_ARRAY;
807
808         /* No alias checking for _NX bit modifications */
809         checkalias = (pgprot_val(mask_set) | pgprot_val(mask_clr)) != _PAGE_NX;
810
811         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, checkalias);
812
813         /*
814          * Check whether we really changed something:
815          */
816         if (!(cpa.flags & CPA_FLUSHTLB))
817                 goto out;
818
819         /*
820          * No need to flush, when we did not set any of the caching
821          * attributes:
822          */
823         cache = cache_attr(mask_set);
824
825         /*
826          * On success we use clflush, when the CPU supports it to
827          * avoid the wbindv. If the CPU does not support it and in the
828          * error case we fall back to cpa_flush_all (which uses
829          * wbindv):
830          */
831         if (!ret && cpu_has_clflush) {
832                 if (cpa.flags & CPA_ARRAY)
833                         cpa_flush_array(addr, numpages, cache);
834                 else
835                         cpa_flush_range(*addr, numpages, cache);
836         } else
837                 cpa_flush_all(cache);
838
839 out:
840         return ret;
841 }
842
843 static inline int change_page_attr_set(unsigned long *addr, int numpages,
844                                        pgprot_t mask, int array)
845 {
846         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
847                 array);
848 }
849
850 static inline int change_page_attr_clear(unsigned long *addr, int numpages,
851                                          pgprot_t mask, int array)
852 {
853         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
854                 array);
855 }
856
857 int _set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
858 {
859         /*
860          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
861          */
862         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
863                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 0);
864 }
865
866 int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
867 {
868         /*
869          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
870          */
871         if (reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
872                             _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
873                 return -EINVAL;
874
875         return _set_memory_uc(addr, numpages);
876 }
877 EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);
878
879 int set_memory_array_uc(unsigned long *addr, int addrinarray)
880 {
881         unsigned long start;
882         unsigned long end;
883         int i;
884         /*
885          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
886          */
887         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
888                 start = __pa(addr[i]);
889                 for (end = start + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
890                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
891                                 break;
892                         i++;
893                 }
894                 if (reserve_memtype(start, end, _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
895                         goto out;
896         }
897
898         return change_page_attr_set(addr, addrinarray,
899                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 1);
900 out:
901         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
902                 unsigned long tmp = __pa(addr[i]);
903
904                 if (tmp == start)
905                         break;
906                 for (end = tmp + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
907                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
908                                 break;
909                         i++;
910                 }
911                 free_memtype(tmp, end);
912         }
913         return -EINVAL;
914 }
915 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_uc);
916
917 int _set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
918 {
919         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
920                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_WC), 0);
921 }
922
923 int set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
924 {
925         if (!pat_enabled)
926                 return set_memory_uc(addr, numpages);
927
928         if (reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
929                 _PAGE_CACHE_WC, NULL))
930                 return -EINVAL;
931
932         return _set_memory_wc(addr, numpages);
933 }
934 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wc);
935
936 int _set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
937 {
938         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
939                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 0);
940 }
941
942 int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
943 {
944         free_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
945
946         return _set_memory_wb(addr, numpages);
947 }
948 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);
949
950 int set_memory_array_wb(unsigned long *addr, int addrinarray)
951 {
952         int i;
953
954         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
955                 unsigned long start = __pa(addr[i]);
956                 unsigned long end;
957
958                 for (end = start + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
959                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
960                                 break;
961                         i++;
962                 }
963                 free_memtype(start, end);
964         }
965         return change_page_attr_clear(addr, addrinarray,
966                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 1);
967 }
968 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_wb);
969
970 int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
971 {
972         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
973 }
974 EXPORT_SYMBOL(set_memory_x);
975
976 int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
977 {
978         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
979 }
980 EXPORT_SYMBOL(set_memory_nx);
981
982 int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
983 {
984         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
985 }
986 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_ro);
987
988 int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
989 {
990         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
991 }
992 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_rw);
993
994 int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
995 {
996         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
997 }
998
999 int set_memory_4k(unsigned long addr, int numpages)
1000 {
1001         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
1002                                         __pgprot(0), 1, 0);
1003 }
1004
1005 int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
1006 {
1007         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1008
1009         return set_memory_uc(addr, numpages);
1010 }
1011 EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);
1012
1013 int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
1014 {
1015         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1016
1017         return set_memory_wb(addr, numpages);
1018 }
1019 EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);
1020
1021 int set_pages_x(struct page *page, int numpages)
1022 {
1023         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1024
1025         return set_memory_x(addr, numpages);
1026 }
1027 EXPORT_SYMBOL(set_pages_x);
1028
1029 int set_pages_nx(struct page *page, int numpages)
1030 {
1031         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1032
1033         return set_memory_nx(addr, numpages);
1034 }
1035 EXPORT_SYMBOL(set_pages_nx);
1036
1037 int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
1038 {
1039         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1040
1041         return set_memory_ro(addr, numpages);
1042 }
1043
1044 int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
1045 {
1046         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1047
1048         return set_memory_rw(addr, numpages);
1049 }
1050
1051 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1052
1053 static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
1054 {
1055         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1056         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1057                                 .numpages = numpages,
1058                                 .mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1059                                 .mask_clr = __pgprot(0),
1060                                 .flags = 0};
1061
1062         /*
1063          * No alias checking needed for setting present flag. otherwise,
1064          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1065          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1066          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1067          */
1068         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1069 }
1070
1071 static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
1072 {
1073         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1074         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1075                                 .numpages = numpages,
1076                                 .mask_set = __pgprot(0),
1077                                 .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1078                                 .flags = 0};
1079
1080         /*
1081          * No alias checking needed for setting not present flag. otherwise,
1082          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1083          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1084          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1085          */
1086         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1087 }
1088
1089 void kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
1090 {
1091         if (PageHighMem(page))
1092                 return;
1093         if (!enable) {
1094                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1095                                            numpages * PAGE_SIZE);
1096         }
1097
1098         /*
1099          * If page allocator is not up yet then do not call c_p_a():
1100          */
1101         if (!debug_pagealloc_enabled)
1102                 return;
1103
1104         /*
1105          * The return value is ignored as the calls cannot fail.
1106          * Large pages for identity mappings are not used at boot time
1107          * and hence no memory allocations during large page split.
1108          */
1109         if (enable)
1110                 __set_pages_p(page, numpages);
1111         else
1112                 __set_pages_np(page, numpages);
1113
1114         /*
1115          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
1116          * but that can deadlock->flush only current cpu:
1117          */
1118         __flush_tlb_all();
1119 }
1120
1121 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1122
1123 bool kernel_page_present(struct page *page)
1124 {
1125         unsigned int level;
1126         pte_t *pte;
1127
1128         if (PageHighMem(page))
1129                 return false;
1130
1131         pte = lookup_address((unsigned long)page_address(page), &level);
1132         return (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT);
1133 }
1134
1135 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
1136
1137 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
1138
1139 /*
1140  * The testcases use internal knowledge of the implementation that shouldn't
1141  * be exposed to the rest of the kernel. Include these directly here.
1142  */
1143 #ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
1144 #include "pageattr-test.c"
1145 #endif