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. Important details here:
 512          *
 513          * On Intel the NX bit of all levels must be cleared to make a
 514          * page executable. See section 4.13.2 of Intel 64 and IA-32
 515          * Architectures Software Developer's Manual).
 516          *
 517          * Mark the entry present. The current mapping might be
 518          * set to not present, which we preserved above.
 519          */
 520         ref_prot = pte_pgprot(pte_mkexec(pte_clrhuge(*kpte)));
 521         pgprot_val(ref_prot) |= _PAGE_PRESENT;
 522         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, ref_prot));
 523         base = NULL;
 524
 525 out_unlock:
 526         /*
 527          * If we dropped out via the lookup_address check under
 528          * pgd_lock then stick the page back into the pool:
 529          */
 530         if (base)
 531                 __free_page(base);
 532         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 533
 534         return 0;
 535 }
 536
 537 static int __change_page_attr(struct cpa_data *cpa, int primary)
 538 {
 539         unsigned long address;
 540         int do_split, err;
 541         unsigned int level;
 542         pte_t *kpte, old_pte;
 543
 544         if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 545                 address = cpa->vaddr[cpa->curpage];
 546         else
 547                 address = *cpa->vaddr;
 548
 549 repeat:
 550         kpte = lookup_address(address, &level);
 551         if (!kpte)
 552                 return 0;
 553
 554         old_pte = *kpte;
 555         if (!pte_val(old_pte)) {
 556                 if (!primary)
 557                         return 0;
 558                 WARN(1, KERN_WARNING "CPA: called for zero pte. "
 559                        "vaddr = %lx cpa->vaddr = %lx\n", address,
 560                        *cpa->vaddr);
 561                 return -EINVAL;
 562         }
 563
 564         if (level == PG_LEVEL_4K) {
 565                 pte_t new_pte;
 566                 pgprot_t new_prot = pte_pgprot(old_pte);
 567                 unsigned long pfn = pte_pfn(old_pte);
 568
 569                 pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 570                 pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
 571
 572                 new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
 573
 574                 /*
 575                  * We need to keep the pfn from the existing PTE,
 576                  * after all we're only going to change it's attributes
 577                  * not the memory it points to
 578                  */
 579                 new_pte = pfn_pte(pfn, canon_pgprot(new_prot));
 580                 cpa->pfn = pfn;
 581                 /*
 582                  * Do we really change anything ?
 583                  */
 584                 if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {
 585                         set_pte_atomic(kpte, new_pte);
 586                         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
 587                 }
 588                 cpa->numpages = 1;
 589                 return 0;
 590         }
 591
 592         /*
 593          * Check, whether we can keep the large page intact
 594          * and just change the pte:
 595          */
 596         do_split = try_preserve_large_page(kpte, address, cpa);
 597         /*
 598          * When the range fits into the existing large page,
 599          * return. cp->numpages and cpa->tlbflush have been updated in
 600          * try_large_page:
 601          */
 602         if (do_split <= 0)
 603                 return do_split;
 604
 605         /*
 606          * We have to split the large page:
 607          */
 608         err = split_large_page(kpte, address);
 609         if (!err) {
 610                 /*
 611                  * Do a global flush tlb after splitting the large page
 612                  * and before we do the actual change page attribute in the PTE.
 613                  *
 614                  * With out this, we violate the TLB application note, that says
 615                  * "The TLBs may contain both ordinary and large-page
 616                  *  translations for a 4-KByte range of linear addresses. This
 617                  *  may occur if software modifies the paging structures so that
 618                  *  the page size used for the address range changes. If the two
 619                  *  translations differ with respect to page frame or attributes
 620                  *  (e.g., permissions), processor behavior is undefined and may
 621                  *  be implementation-specific."
 622                  *
 623                  * We do this global tlb flush inside the cpa_lock, so that we
 624                  * don't allow any other cpu, with stale tlb entries change the
 625                  * page attribute in parallel, that also falls into the
 626                  * just split large page entry.
 627                  */
 628                 flush_tlb_all();
 629                 goto repeat;
 630         }
 631
 632         return err;
 633 }
 634
 635 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias);
 636
 637 static int cpa_process_alias(struct cpa_data *cpa)
 638 {
 639         struct cpa_data alias_cpa;
 640         int ret = 0;
 641         unsigned long temp_cpa_vaddr, vaddr;
 642
 643         if (cpa->pfn >= max_pfn_mapped)
 644                 return 0;
 645
 646 #ifdef CONFIG_X86_64
 647         if (cpa->pfn >= max_low_pfn_mapped && cpa->pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
 648                 return 0;
 649 #endif
 650         /*
 651          * No need to redo, when the primary call touched the direct
 652          * mapping already:
 653          */
 654         if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 655                 vaddr = cpa->vaddr[cpa->curpage];
 656         else
 657                 vaddr = *cpa->vaddr;
 658
 659         if (!(within(vaddr, PAGE_OFFSET,
 660                     PAGE_OFFSET + (max_low_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
 661 #ifdef CONFIG_X86_64
 662                 || within(vaddr, PAGE_OFFSET + (1UL<<32),
 663                     PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
 664 #endif
 665         )) {
 666
 667                 alias_cpa = *cpa;
 668                 temp_cpa_vaddr = (unsigned long) __va(cpa->pfn << PAGE_SHIFT);
 669                 alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
 670                 alias_cpa.flags &= ~CPA_ARRAY;
 671
 672
 673                 ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
 674         }
 675
 676 #ifdef CONFIG_X86_64
 677         if (ret)
 678                 return ret;
 679         /*
 680          * No need to redo, when the primary call touched the high
 681          * mapping already:
 682          */
 683         if (within(vaddr, (unsigned long) _text, (unsigned long) _end))
 684                 return 0;
 685
 686         /*
 687          * If the physical address is inside the kernel map, we need
 688          * to touch the high mapped kernel as well:
 689          */
 690         if (!within(cpa->pfn, highmap_start_pfn(), highmap_end_pfn()))
 691                 return 0;
 692
 693         alias_cpa = *cpa;
 694         temp_cpa_vaddr = (cpa->pfn << PAGE_SHIFT) + __START_KERNEL_map - phys_base;
 695         alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
 696         alias_cpa.flags &= ~CPA_ARRAY;
 697
 698         /*
 699          * The high mapping range is imprecise, so ignore the return value.
 700          */
 701         __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
 702 #endif
 703         return ret;
 704 }
 705
 706 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias)
 707 {
 708         int ret, numpages = cpa->numpages;
 709
 710         while (numpages) {
 711                 /*
 712                  * Store the remaining nr of pages for the large page
 713                  * preservation check.
 714                  */
 715                 cpa->numpages = numpages;
 716                 /* for array changes, we can't use large page */
 717                 if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 718                         cpa->numpages = 1;
 719
 720                 if (!debug_pagealloc)
 721                         spin_lock(&cpa_lock);
 722                 ret = __change_page_attr(cpa, checkalias);
 723                 if (!debug_pagealloc)
 724                         spin_unlock(&cpa_lock);
 725                 if (ret)
 726                         return ret;
 727
 728                 if (checkalias) {
 729                         ret = cpa_process_alias(cpa);
 730                         if (ret)
 731                                 return ret;
 732                 }
 733
 734                 /*
 735                  * Adjust the number of pages with the result of the
 736                  * CPA operation. Either a large page has been
 737                  * preserved or a single page update happened.
 738                  */
 739                 BUG_ON(cpa->numpages > numpages);
 740                 numpages -= cpa->numpages;
 741                 if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 742                         cpa->curpage++;
 743                 else
 744                         *cpa->vaddr += cpa->numpages * PAGE_SIZE;
 745
 746         }
 747         return 0;
 748 }
 749
 750 static inline int cache_attr(pgprot_t attr)
 751 {
 752         return pgprot_val(attr) &
 753                 (_PAGE_PAT | _PAGE_PAT_LARGE | _PAGE_PWT | _PAGE_PCD);
 754 }
 755
 756 static int change_page_attr_set_clr(unsigned long *addr, int numpages,
 757                                     pgprot_t mask_set, pgprot_t mask_clr,
 758                                     int force_split, int array)
 759 {
 760         struct cpa_data cpa;
 761         int ret, cache, checkalias;
 762
 763         /*
 764          * Check, if we are requested to change a not supported
 765          * feature:
 766          */
 767         mask_set = canon_pgprot(mask_set);
 768         mask_clr = canon_pgprot(mask_clr);
 769         if (!pgprot_val(mask_set) && !pgprot_val(mask_clr) && !force_split)
 770                 return 0;
 771
 772         /* Ensure we are PAGE_SIZE aligned */
 773         if (!array) {
 774                 if (*addr & ~PAGE_MASK) {
 775                         *addr &= PAGE_MASK;
 776                         /*
 777                          * People should not be passing in unaligned addresses:
 778                          */
 779                         WARN_ON_ONCE(1);
 780                 }
 781         } else {
 782                 int i;
 783                 for (i = 0; i < numpages; i++) {
 784                         if (addr[i] & ~PAGE_MASK) {
 785                                 addr[i] &= PAGE_MASK;
 786                                 WARN_ON_ONCE(1);
 787                         }
 788                 }
 789         }
 790
 791         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
 792         kmap_flush_unused();
 793
 794         vm_unmap_aliases();
 795
 796         cpa.vaddr = addr;
 797         cpa.numpages = numpages;
 798         cpa.mask_set = mask_set;
 799         cpa.mask_clr = mask_clr;
 800         cpa.flags = 0;
 801         cpa.curpage = 0;
 802         cpa.force_split = force_split;
 803
 804         if (array)
 805                 cpa.flags |= CPA_ARRAY;
 806
 807         /* No alias checking for _NX bit modifications */
 808         checkalias = (pgprot_val(mask_set) | pgprot_val(mask_clr)) != _PAGE_NX;
 809
 810         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, checkalias);
 811
 812         /*
 813          * Check whether we really changed something:
 814          */
 815         if (!(cpa.flags & CPA_FLUSHTLB))
 816                 goto out;
 817
 818         /*
 819          * No need to flush, when we did not set any of the caching
 820          * attributes:
 821          */
 822         cache = cache_attr(mask_set);
 823
 824         /*
 825          * On success we use clflush, when the CPU supports it to
 826          * avoid the wbindv. If the CPU does not support it and in the
 827          * error case we fall back to cpa_flush_all (which uses
 828          * wbindv):
 829          */
 830         if (!ret && cpu_has_clflush) {
 831                 if (cpa.flags & CPA_ARRAY)
 832                         cpa_flush_array(addr, numpages, cache);
 833                 else
 834                         cpa_flush_range(*addr, numpages, cache);
 835         } else
 836                 cpa_flush_all(cache);
 837
 838 out:
 839         return ret;
 840 }
 841
 842 static inline int change_page_attr_set(unsigned long *addr, int numpages,
 843                                        pgprot_t mask, int array)
 844 {
 845         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
 846                 array);
 847 }
 848
 849 static inline int change_page_attr_clear(unsigned long *addr, int numpages,
 850                                          pgprot_t mask, int array)
 851 {
 852         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
 853                 array);
 854 }
 855
 856 int _set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
 857 {
 858         /*
 859          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 860          */
 861         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
 862                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 0);
 863 }
 864
 865 int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
 866 {
 867         /*
 868          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 869          */
 870         if (reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
 871                             _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
 872                 return -EINVAL;
 873
 874         return _set_memory_uc(addr, numpages);
 875 }
 876 EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);
 877
 878 int set_memory_array_uc(unsigned long *addr, int addrinarray)
 879 {
 880         unsigned long start;
 881         unsigned long end;
 882         int i;
 883         /*
 884          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 885          */
 886         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
 887                 start = __pa(addr[i]);
 888                 for (end = start + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
 889                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
 890                                 break;
 891                         i++;
 892                 }
 893                 if (reserve_memtype(start, end, _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
 894                         goto out;
 895         }
 896
 897         return change_page_attr_set(addr, addrinarray,
 898                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 1);
 899 out:
 900         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
 901                 unsigned long tmp = __pa(addr[i]);
 902
 903                 if (tmp == start)
 904                         break;
 905                 for (end = tmp + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
 906                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
 907                                 break;
 908                         i++;
 909                 }
 910                 free_memtype(tmp, end);
 911         }
 912         return -EINVAL;
 913 }
 914 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_uc);
 915
 916 int _set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
 917 {
 918         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
 919                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_WC), 0);
 920 }
 921
 922 int set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
 923 {
 924         if (!pat_enabled)
 925                 return set_memory_uc(addr, numpages);
 926
 927         if (reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
 928                 _PAGE_CACHE_WC, NULL))
 929                 return -EINVAL;
 930
 931         return _set_memory_wc(addr, numpages);
 932 }
 933 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wc);
 934
 935 int _set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
 936 {
 937         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
 938                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 0);
 939 }
 940
 941 int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
 942 {
 943         free_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
 944
 945         return _set_memory_wb(addr, numpages);
 946 }
 947 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);
 948
 949 int set_memory_array_wb(unsigned long *addr, int addrinarray)
 950 {
 951         int i;
 952
 953         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
 954                 unsigned long start = __pa(addr[i]);
 955                 unsigned long end;
 956
 957                 for (end = start + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
 958                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
 959                                 break;
 960                         i++;
 961                 }
 962                 free_memtype(start, end);
 963         }
 964         return change_page_attr_clear(addr, addrinarray,
 965                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 1);
 966 }
 967 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_wb);
 968
 969 int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
 970 {
 971         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
 972 }
 973 EXPORT_SYMBOL(set_memory_x);
 974
 975 int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
 976 {
 977         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
 978 }
 979 EXPORT_SYMBOL(set_memory_nx);
 980
 981 int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
 982 {
 983         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
 984 }
 985 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_ro);
 986
 987 int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
 988 {
 989         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
 990 }
 991 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_rw);
 992
 993 int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
 994 {
 995         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
 996 }
 997
 998 int set_memory_4k(unsigned long addr, int numpages)
 999 {
1000         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
1001                                         __pgprot(0), 1, 0);
1002 }
1003
1004 int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
1005 {
1006         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1007
1008         return set_memory_uc(addr, numpages);
1009 }
1010 EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);
1011
1012 int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
1013 {
1014         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1015
1016         return set_memory_wb(addr, numpages);
1017 }
1018 EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);
1019
1020 int set_pages_x(struct page *page, int numpages)
1021 {
1022         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1023
1024         return set_memory_x(addr, numpages);
1025 }
1026 EXPORT_SYMBOL(set_pages_x);
1027
1028 int set_pages_nx(struct page *page, int numpages)
1029 {
1030         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1031
1032         return set_memory_nx(addr, numpages);
1033 }
1034 EXPORT_SYMBOL(set_pages_nx);
1035
1036 int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
1037 {
1038         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1039
1040         return set_memory_ro(addr, numpages);
1041 }
1042
1043 int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
1044 {
1045         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1046
1047         return set_memory_rw(addr, numpages);
1048 }
1049
1050 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1051
1052 static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
1053 {
1054         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1055         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1056                                 .numpages = numpages,
1057                                 .mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1058                                 .mask_clr = __pgprot(0),
1059                                 .flags = 0};
1060
1061         /*
1062          * No alias checking needed for setting present flag. otherwise,
1063          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1064          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1065          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1066          */
1067         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1068 }
1069
1070 static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
1071 {
1072         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1073         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1074                                 .numpages = numpages,
1075                                 .mask_set = __pgprot(0),
1076                                 .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1077                                 .flags = 0};
1078
1079         /*
1080          * No alias checking needed for setting not present flag. otherwise,
1081          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1082          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1083          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1084          */
1085         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1086 }
1087
1088 void kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
1089 {
1090         if (PageHighMem(page))
1091                 return;
1092         if (!enable) {
1093                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1094                                            numpages * PAGE_SIZE);
1095         }
1096
1097         /*
1098          * If page allocator is not up yet then do not call c_p_a():
1099          */
1100         if (!debug_pagealloc_enabled)
1101                 return;
1102
1103         /*
1104          * The return value is ignored as the calls cannot fail.
1105          * Large pages for identity mappings are not used at boot time
1106          * and hence no memory allocations during large page split.
1107          */
1108         if (enable)
1109                 __set_pages_p(page, numpages);
1110         else
1111                 __set_pages_np(page, numpages);
1112
1113         /*
1114          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
1115          * but that can deadlock->flush only current cpu:
1116          */
1117         __flush_tlb_all();
1118 }
1119
1120 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1121
1122 bool kernel_page_present(struct page *page)
1123 {
1124         unsigned int level;
1125         pte_t *pte;
1126
1127         if (PageHighMem(page))
1128                 return false;
1129
1130         pte = lookup_address((unsigned long)page_address(page), &level);
1131         return (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT);
1132 }
1133
1134 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
1135
1136 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
1137
1138 /*
1139  * The testcases use internal knowledge of the implementation that shouldn't
1140  * be exposed to the rest of the kernel. Include these directly here.
1141  */
1142 #ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
1143 #include "pageattr-test.c"
1144 #endif