x86, pat: Use page flags to track memtypes of RAM pages
[linux-2.6.git] / arch / x86 / mm / pat.c
1 /*
2  * Handle caching attributes in page tables (PAT)
3  *
4  * Authors: Venkatesh Pallipadi <venkatesh.pallipadi@intel.com>
5  *          Suresh B Siddha <suresh.b.siddha@intel.com>
6  *
7  * Loosely based on earlier PAT patchset from Eric Biederman and Andi Kleen.
8  */
9
10 #include <linux/seq_file.h>
11 #include <linux/bootmem.h>
12 #include <linux/debugfs.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/gfp.h>
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/fs.h>
18 #include <linux/rbtree.h>
19
20 #include <asm/cacheflush.h>
21 #include <asm/processor.h>
22 #include <asm/tlbflush.h>
23 #include <asm/pgtable.h>
24 #include <asm/fcntl.h>
25 #include <asm/e820.h>
26 #include <asm/mtrr.h>
27 #include <asm/page.h>
28 #include <asm/msr.h>
29 #include <asm/pat.h>
30 #include <asm/io.h>
31
32 #ifdef CONFIG_X86_PAT
33 int __read_mostly pat_enabled = 1;
34
35 static inline void pat_disable(const char *reason)
36 {
37         pat_enabled = 0;
38         printk(KERN_INFO "%s\n", reason);
39 }
40
41 static int __init nopat(char *str)
42 {
43         pat_disable("PAT support disabled.");
44         return 0;
45 }
46 early_param("nopat", nopat);
47 #else
48 static inline void pat_disable(const char *reason)
49 {
50         (void)reason;
51 }
52 #endif
53
54
55 static int debug_enable;
56
57 static int __init pat_debug_setup(char *str)
58 {
59         debug_enable = 1;
60         return 0;
61 }
62 __setup("debugpat", pat_debug_setup);
63
64 #define dprintk(fmt, arg...) \
65         do { if (debug_enable) printk(KERN_INFO fmt, ##arg); } while (0)
66
67
68 static u64 __read_mostly boot_pat_state;
69
70 enum {
71         PAT_UC = 0,             /* uncached */
72         PAT_WC = 1,             /* Write combining */
73         PAT_WT = 4,             /* Write Through */
74         PAT_WP = 5,             /* Write Protected */
75         PAT_WB = 6,             /* Write Back (default) */
76         PAT_UC_MINUS = 7,       /* UC, but can be overriden by MTRR */
77 };
78
79 #define PAT(x, y)       ((u64)PAT_ ## y << ((x)*8))
80
81 void pat_init(void)
82 {
83         u64 pat;
84
85         if (!pat_enabled)
86                 return;
87
88         if (!cpu_has_pat) {
89                 if (!boot_pat_state) {
90                         pat_disable("PAT not supported by CPU.");
91                         return;
92                 } else {
93                         /*
94                          * If this happens we are on a secondary CPU, but
95                          * switched to PAT on the boot CPU. We have no way to
96                          * undo PAT.
97                          */
98                         printk(KERN_ERR "PAT enabled, "
99                                "but not supported by secondary CPU\n");
100                         BUG();
101                 }
102         }
103
104         /* Set PWT to Write-Combining. All other bits stay the same */
105         /*
106          * PTE encoding used in Linux:
107          *      PAT
108          *      |PCD
109          *      ||PWT
110          *      |||
111          *      000 WB          _PAGE_CACHE_WB
112          *      001 WC          _PAGE_CACHE_WC
113          *      010 UC-         _PAGE_CACHE_UC_MINUS
114          *      011 UC          _PAGE_CACHE_UC
115          * PAT bit unused
116          */
117         pat = PAT(0, WB) | PAT(1, WC) | PAT(2, UC_MINUS) | PAT(3, UC) |
118               PAT(4, WB) | PAT(5, WC) | PAT(6, UC_MINUS) | PAT(7, UC);
119
120         /* Boot CPU check */
121         if (!boot_pat_state)
122                 rdmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, boot_pat_state);
123
124         wrmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, pat);
125         printk(KERN_INFO "x86 PAT enabled: cpu %d, old 0x%Lx, new 0x%Lx\n",
126                smp_processor_id(), boot_pat_state, pat);
127 }
128
129 #undef PAT
130
131 static char *cattr_name(unsigned long flags)
132 {
133         switch (flags & _PAGE_CACHE_MASK) {
134         case _PAGE_CACHE_UC:            return "uncached";
135         case _PAGE_CACHE_UC_MINUS:      return "uncached-minus";
136         case _PAGE_CACHE_WB:            return "write-back";
137         case _PAGE_CACHE_WC:            return "write-combining";
138         default:                        return "broken";
139         }
140 }
141
142 /*
143  * The global memtype list keeps track of memory type for specific
144  * physical memory areas. Conflicting memory types in different
145  * mappings can cause CPU cache corruption. To avoid this we keep track.
146  *
147  * The list is sorted based on starting address and can contain multiple
148  * entries for each address (this allows reference counting for overlapping
149  * areas). All the aliases have the same cache attributes of course.
150  * Zero attributes are represented as holes.
151  *
152  * The data structure is a list that is also organized as an rbtree
153  * sorted on the start address of memtype range.
154  *
155  * memtype_lock protects both the linear list and rbtree.
156  */
157
158 struct memtype {
159         u64                     start;
160         u64                     end;
161         unsigned long           type;
162         struct list_head        nd;
163         struct rb_node          rb;
164 };
165
166 static struct rb_root memtype_rbroot = RB_ROOT;
167 static LIST_HEAD(memtype_list);
168 static DEFINE_SPINLOCK(memtype_lock);   /* protects memtype list */
169
170 static struct memtype *memtype_rb_search(struct rb_root *root, u64 start)
171 {
172         struct rb_node *node = root->rb_node;
173         struct memtype *last_lower = NULL;
174
175         while (node) {
176                 struct memtype *data = container_of(node, struct memtype, rb);
177
178                 if (data->start < start) {
179                         last_lower = data;
180                         node = node->rb_right;
181                 } else if (data->start > start) {
182                         node = node->rb_left;
183                 } else
184                         return data;
185         }
186
187         /* Will return NULL if there is no entry with its start <= start */
188         return last_lower;
189 }
190
191 static void memtype_rb_insert(struct rb_root *root, struct memtype *data)
192 {
193         struct rb_node **new = &(root->rb_node);
194         struct rb_node *parent = NULL;
195
196         while (*new) {
197                 struct memtype *this = container_of(*new, struct memtype, rb);
198
199                 parent = *new;
200                 if (data->start <= this->start)
201                         new = &((*new)->rb_left);
202                 else if (data->start > this->start)
203                         new = &((*new)->rb_right);
204         }
205
206         rb_link_node(&data->rb, parent, new);
207         rb_insert_color(&data->rb, root);
208 }
209
210 /*
211  * Does intersection of PAT memory type and MTRR memory type and returns
212  * the resulting memory type as PAT understands it.
213  * (Type in pat and mtrr will not have same value)
214  * The intersection is based on "Effective Memory Type" tables in IA-32
215  * SDM vol 3a
216  */
217 static unsigned long pat_x_mtrr_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type)
218 {
219         /*
220          * Look for MTRR hint to get the effective type in case where PAT
221          * request is for WB.
222          */
223         if (req_type == _PAGE_CACHE_WB) {
224                 u8 mtrr_type;
225
226                 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
227                 if (mtrr_type != MTRR_TYPE_WRBACK)
228                         return _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
229
230                 return _PAGE_CACHE_WB;
231         }
232
233         return req_type;
234 }
235
236 static int
237 chk_conflict(struct memtype *new, struct memtype *entry, unsigned long *type)
238 {
239         if (new->type != entry->type) {
240                 if (type) {
241                         new->type = entry->type;
242                         *type = entry->type;
243                 } else
244                         goto conflict;
245         }
246
247          /* check overlaps with more than one entry in the list */
248         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
249                 if (new->end <= entry->start)
250                         break;
251                 else if (new->type != entry->type)
252                         goto conflict;
253         }
254         return 0;
255
256  conflict:
257         printk(KERN_INFO "%s:%d conflicting memory types "
258                "%Lx-%Lx %s<->%s\n", current->comm, current->pid, new->start,
259                new->end, cattr_name(new->type), cattr_name(entry->type));
260         return -EBUSY;
261 }
262
263 static int pat_pagerange_is_ram(unsigned long start, unsigned long end)
264 {
265         int ram_page = 0, not_rampage = 0;
266         unsigned long page_nr;
267
268         for (page_nr = (start >> PAGE_SHIFT); page_nr < (end >> PAGE_SHIFT);
269              ++page_nr) {
270                 /*
271                  * For legacy reasons, physical address range in the legacy ISA
272                  * region is tracked as non-RAM. This will allow users of
273                  * /dev/mem to map portions of legacy ISA region, even when
274                  * some of those portions are listed(or not even listed) with
275                  * different e820 types(RAM/reserved/..)
276                  */
277                 if (page_nr >= (ISA_END_ADDRESS >> PAGE_SHIFT) &&
278                     page_is_ram(page_nr))
279                         ram_page = 1;
280                 else
281                         not_rampage = 1;
282
283                 if (ram_page == not_rampage)
284                         return -1;
285         }
286
287         return ram_page;
288 }
289
290 /*
291  * For RAM pages, we use page flags to mark the pages with appropriate type.
292  * Here we do two pass:
293  * - Find the memtype of all the pages in the range, look for any conflicts
294  * - In case of no conflicts, set the new memtype for pages in the range
295  *
296  * Caller must hold memtype_lock for atomicity.
297  */
298 static int reserve_ram_pages_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
299                                   unsigned long *new_type)
300 {
301         struct page *page;
302         u64 pfn;
303
304         if (req_type == _PAGE_CACHE_UC) {
305                 /* We do not support strong UC */
306                 WARN_ON_ONCE(1);
307                 req_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
308         }
309
310         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
311                 unsigned long type;
312
313                 page = pfn_to_page(pfn);
314                 type = get_page_memtype(page);
315                 if (type != -1) {
316                         printk(KERN_INFO "reserve_ram_pages_type failed "
317                                 "0x%Lx-0x%Lx, track 0x%lx, req 0x%lx\n",
318                                 start, end, type, req_type);
319                         if (new_type)
320                                 *new_type = type;
321
322                         return -EBUSY;
323                 }
324         }
325
326         if (new_type)
327                 *new_type = req_type;
328
329         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
330                 page = pfn_to_page(pfn);
331                 set_page_memtype(page, req_type);
332         }
333         return 0;
334 }
335
336 static int free_ram_pages_type(u64 start, u64 end)
337 {
338         struct page *page;
339         u64 pfn;
340
341         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
342                 page = pfn_to_page(pfn);
343                 set_page_memtype(page, -1);
344         }
345         return 0;
346 }
347
348 /*
349  * req_type typically has one of the:
350  * - _PAGE_CACHE_WB
351  * - _PAGE_CACHE_WC
352  * - _PAGE_CACHE_UC_MINUS
353  * - _PAGE_CACHE_UC
354  *
355  * req_type will have a special case value '-1', when requester want to inherit
356  * the memory type from mtrr (if WB), existing PAT, defaulting to UC_MINUS.
357  *
358  * If new_type is NULL, function will return an error if it cannot reserve the
359  * region with req_type. If new_type is non-NULL, function will return
360  * available type in new_type in case of no error. In case of any error
361  * it will return a negative return value.
362  */
363 int reserve_memtype(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
364                     unsigned long *new_type)
365 {
366         struct memtype *new, *entry;
367         unsigned long actual_type;
368         struct list_head *where;
369         int is_range_ram;
370         int err = 0;
371
372         BUG_ON(start >= end); /* end is exclusive */
373
374         if (!pat_enabled) {
375                 /* This is identical to page table setting without PAT */
376                 if (new_type) {
377                         if (req_type == -1)
378                                 *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
379                         else if (req_type == _PAGE_CACHE_WC)
380                                 *new_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
381                         else
382                                 *new_type = req_type & _PAGE_CACHE_MASK;
383                 }
384                 return 0;
385         }
386
387         /* Low ISA region is always mapped WB in page table. No need to track */
388         if (is_ISA_range(start, end - 1)) {
389                 if (new_type)
390                         *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
391                 return 0;
392         }
393
394         /*
395          * Call mtrr_lookup to get the type hint. This is an
396          * optimization for /dev/mem mmap'ers into WB memory (BIOS
397          * tools and ACPI tools). Use WB request for WB memory and use
398          * UC_MINUS otherwise.
399          */
400         actual_type = pat_x_mtrr_type(start, end, req_type & _PAGE_CACHE_MASK);
401
402         if (new_type)
403                 *new_type = actual_type;
404
405         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
406         if (is_range_ram == 1) {
407
408                 spin_lock(&memtype_lock);
409                 err = reserve_ram_pages_type(start, end, req_type, new_type);
410                 spin_unlock(&memtype_lock);
411
412                 return err;
413         } else if (is_range_ram < 0) {
414                 return -EINVAL;
415         }
416
417         new  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
418         if (!new)
419                 return -ENOMEM;
420
421         new->start      = start;
422         new->end        = end;
423         new->type       = actual_type;
424
425         spin_lock(&memtype_lock);
426
427         entry = memtype_rb_search(&memtype_rbroot, new->start);
428         if (likely(entry != NULL)) {
429                 /* To work correctly with list_for_each_entry_continue */
430                 entry = list_entry(entry->nd.prev, struct memtype, nd);
431         } else {
432                 entry = list_entry(&memtype_list, struct memtype, nd);
433         }
434
435         /* Search for existing mapping that overlaps the current range */
436         where = NULL;
437         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
438                 if (end <= entry->start) {
439                         where = entry->nd.prev;
440                         break;
441                 } else if (start <= entry->start) { /* end > entry->start */
442                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
443                         if (!err) {
444                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
445                                         entry->start, entry->end);
446                                 where = entry->nd.prev;
447                         }
448                         break;
449                 } else if (start < entry->end) { /* start > entry->start */
450                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
451                         if (!err) {
452                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
453                                         entry->start, entry->end);
454
455                                 /*
456                                  * Move to right position in the linked
457                                  * list to add this new entry
458                                  */
459                                 list_for_each_entry_continue(entry,
460                                                         &memtype_list, nd) {
461                                         if (start <= entry->start) {
462                                                 where = entry->nd.prev;
463                                                 break;
464                                         }
465                                 }
466                         }
467                         break;
468                 }
469         }
470
471         if (err) {
472                 printk(KERN_INFO "reserve_memtype failed 0x%Lx-0x%Lx, "
473                        "track %s, req %s\n",
474                        start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type));
475                 kfree(new);
476                 spin_unlock(&memtype_lock);
477
478                 return err;
479         }
480
481         if (where)
482                 list_add(&new->nd, where);
483         else
484                 list_add_tail(&new->nd, &memtype_list);
485
486         memtype_rb_insert(&memtype_rbroot, new);
487
488         spin_unlock(&memtype_lock);
489
490         dprintk("reserve_memtype added 0x%Lx-0x%Lx, track %s, req %s, ret %s\n",
491                 start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type),
492                 new_type ? cattr_name(*new_type) : "-");
493
494         return err;
495 }
496
497 int free_memtype(u64 start, u64 end)
498 {
499         struct memtype *entry, *saved_entry;
500         int err = -EINVAL;
501         int is_range_ram;
502
503         if (!pat_enabled)
504                 return 0;
505
506         /* Low ISA region is always mapped WB. No need to track */
507         if (is_ISA_range(start, end - 1))
508                 return 0;
509
510         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
511         if (is_range_ram == 1) {
512
513                 spin_lock(&memtype_lock);
514                 err = free_ram_pages_type(start, end);
515                 spin_unlock(&memtype_lock);
516
517                 return err;
518         } else if (is_range_ram < 0) {
519                 return -EINVAL;
520         }
521
522         spin_lock(&memtype_lock);
523
524         entry = memtype_rb_search(&memtype_rbroot, start);
525         if (unlikely(entry == NULL))
526                 goto unlock_ret;
527
528         /*
529          * Saved entry points to an entry with start same or less than what
530          * we searched for. Now go through the list in both directions to look
531          * for the entry that matches with both start and end, with list stored
532          * in sorted start address
533          */
534         saved_entry = entry;
535         list_for_each_entry(entry, &memtype_list, nd) {
536                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
537                         rb_erase(&entry->rb, &memtype_rbroot);
538                         list_del(&entry->nd);
539                         kfree(entry);
540                         err = 0;
541                         break;
542                 } else if (entry->start > start) {
543                         break;
544                 }
545         }
546
547         if (!err)
548                 goto unlock_ret;
549
550         entry = saved_entry;
551         list_for_each_entry_reverse(entry, &memtype_list, nd) {
552                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
553                         rb_erase(&entry->rb, &memtype_rbroot);
554                         list_del(&entry->nd);
555                         kfree(entry);
556                         err = 0;
557                         break;
558                 } else if (entry->start < start) {
559                         break;
560                 }
561         }
562 unlock_ret:
563         spin_unlock(&memtype_lock);
564
565         if (err) {
566                 printk(KERN_INFO "%s:%d freeing invalid memtype %Lx-%Lx\n",
567                         current->comm, current->pid, start, end);
568         }
569
570         dprintk("free_memtype request 0x%Lx-0x%Lx\n", start, end);
571
572         return err;
573 }
574
575
576 /**
577  * io_reserve_memtype - Request a memory type mapping for a region of memory
578  * @start: start (physical address) of the region
579  * @end: end (physical address) of the region
580  * @type: A pointer to memtype, with requested type. On success, requested
581  * or any other compatible type that was available for the region is returned
582  *
583  * On success, returns 0
584  * On failure, returns non-zero
585  */
586 int io_reserve_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end,
587                         unsigned long *type)
588 {
589         unsigned long req_type = *type;
590         unsigned long new_type;
591         int ret;
592
593         WARN_ON_ONCE(iomem_map_sanity_check(start, end - start));
594
595         ret = reserve_memtype(start, end, req_type, &new_type);
596         if (ret)
597                 goto out_err;
598
599         if (!is_new_memtype_allowed(req_type, new_type))
600                 goto out_free;
601
602         if (kernel_map_sync_memtype(start, end - start, new_type) < 0)
603                 goto out_free;
604
605         *type = new_type;
606         return 0;
607
608 out_free:
609         free_memtype(start, end);
610         ret = -EBUSY;
611 out_err:
612         return ret;
613 }
614
615 /**
616  * io_free_memtype - Release a memory type mapping for a region of memory
617  * @start: start (physical address) of the region
618  * @end: end (physical address) of the region
619  */
620 void io_free_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end)
621 {
622         free_memtype(start, end);
623 }
624
625 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
626                                 unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
627 {
628         return vma_prot;
629 }
630
631 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
632 /* This check is done in drivers/char/mem.c in case of STRICT_DEVMEM*/
633 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
634 {
635         return 1;
636 }
637 #else
638 /* This check is needed to avoid cache aliasing when PAT is enabled */
639 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
640 {
641         u64 from = ((u64)pfn) << PAGE_SHIFT;
642         u64 to = from + size;
643         u64 cursor = from;
644
645         if (!pat_enabled)
646                 return 1;
647
648         while (cursor < to) {
649                 if (!devmem_is_allowed(pfn)) {
650                         printk(KERN_INFO
651                 "Program %s tried to access /dev/mem between %Lx->%Lx.\n",
652                                 current->comm, from, to);
653                         return 0;
654                 }
655                 cursor += PAGE_SIZE;
656                 pfn++;
657         }
658         return 1;
659 }
660 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
661
662 int phys_mem_access_prot_allowed(struct file *file, unsigned long pfn,
663                                 unsigned long size, pgprot_t *vma_prot)
664 {
665         unsigned long flags = _PAGE_CACHE_WB;
666
667         if (!range_is_allowed(pfn, size))
668                 return 0;
669
670         if (file->f_flags & O_SYNC) {
671                 flags = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
672         }
673
674 #ifdef CONFIG_X86_32
675         /*
676          * On the PPro and successors, the MTRRs are used to set
677          * memory types for physical addresses outside main memory,
678          * so blindly setting UC or PWT on those pages is wrong.
679          * For Pentiums and earlier, the surround logic should disable
680          * caching for the high addresses through the KEN pin, but
681          * we maintain the tradition of paranoia in this code.
682          */
683         if (!pat_enabled &&
684             !(boot_cpu_has(X86_FEATURE_MTRR) ||
685               boot_cpu_has(X86_FEATURE_K6_MTRR) ||
686               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CYRIX_ARR) ||
687               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CENTAUR_MCR)) &&
688             (pfn << PAGE_SHIFT) >= __pa(high_memory)) {
689                 flags = _PAGE_CACHE_UC;
690         }
691 #endif
692
693         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) & ~_PAGE_CACHE_MASK) |
694                              flags);
695         return 1;
696 }
697
698 /*
699  * Change the memory type for the physial address range in kernel identity
700  * mapping space if that range is a part of identity map.
701  */
702 int kernel_map_sync_memtype(u64 base, unsigned long size, unsigned long flags)
703 {
704         unsigned long id_sz;
705
706         if (base >= __pa(high_memory))
707                 return 0;
708
709         id_sz = (__pa(high_memory) < base + size) ?
710                                 __pa(high_memory) - base :
711                                 size;
712
713         if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(base), id_sz, flags) < 0) {
714                 printk(KERN_INFO
715                         "%s:%d ioremap_change_attr failed %s "
716                         "for %Lx-%Lx\n",
717                         current->comm, current->pid,
718                         cattr_name(flags),
719                         base, (unsigned long long)(base + size));
720                 return -EINVAL;
721         }
722         return 0;
723 }
724
725 /*
726  * Internal interface to reserve a range of physical memory with prot.
727  * Reserved non RAM regions only and after successful reserve_memtype,
728  * this func also keeps identity mapping (if any) in sync with this new prot.
729  */
730 static int reserve_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size, pgprot_t *vma_prot,
731                                 int strict_prot)
732 {
733         int is_ram = 0;
734         int ret;
735         unsigned long want_flags = (pgprot_val(*vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
736         unsigned long flags = want_flags;
737
738         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
739
740         /*
741          * reserve_pfn_range() doesn't support RAM pages. Maintain the current
742          * behavior with RAM pages by returning success.
743          */
744         if (is_ram != 0)
745                 return 0;
746
747         ret = reserve_memtype(paddr, paddr + size, want_flags, &flags);
748         if (ret)
749                 return ret;
750
751         if (flags != want_flags) {
752                 if (strict_prot || !is_new_memtype_allowed(want_flags, flags)) {
753                         free_memtype(paddr, paddr + size);
754                         printk(KERN_ERR "%s:%d map pfn expected mapping type %s"
755                                 " for %Lx-%Lx, got %s\n",
756                                 current->comm, current->pid,
757                                 cattr_name(want_flags),
758                                 (unsigned long long)paddr,
759                                 (unsigned long long)(paddr + size),
760                                 cattr_name(flags));
761                         return -EINVAL;
762                 }
763                 /*
764                  * We allow returning different type than the one requested in
765                  * non strict case.
766                  */
767                 *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
768                                       (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
769                                      flags);
770         }
771
772         if (kernel_map_sync_memtype(paddr, size, flags) < 0) {
773                 free_memtype(paddr, paddr + size);
774                 return -EINVAL;
775         }
776         return 0;
777 }
778
779 /*
780  * Internal interface to free a range of physical memory.
781  * Frees non RAM regions only.
782  */
783 static void free_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size)
784 {
785         int is_ram;
786
787         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
788         if (is_ram == 0)
789                 free_memtype(paddr, paddr + size);
790 }
791
792 /*
793  * track_pfn_vma_copy is called when vma that is covering the pfnmap gets
794  * copied through copy_page_range().
795  *
796  * If the vma has a linear pfn mapping for the entire range, we get the prot
797  * from pte and reserve the entire vma range with single reserve_pfn_range call.
798  */
799 int track_pfn_vma_copy(struct vm_area_struct *vma)
800 {
801         resource_size_t paddr;
802         unsigned long prot;
803         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
804         pgprot_t pgprot;
805
806         /*
807          * For now, only handle remap_pfn_range() vmas where
808          * is_linear_pfn_mapping() == TRUE. Handling of
809          * vm_insert_pfn() is TBD.
810          */
811         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
812                 /*
813                  * reserve the whole chunk covered by vma. We need the
814                  * starting address and protection from pte.
815                  */
816                 if (follow_phys(vma, vma->vm_start, 0, &prot, &paddr)) {
817                         WARN_ON_ONCE(1);
818                         return -EINVAL;
819                 }
820                 pgprot = __pgprot(prot);
821                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, &pgprot, 1);
822         }
823
824         return 0;
825 }
826
827 /*
828  * track_pfn_vma_new is called when a _new_ pfn mapping is being established
829  * for physical range indicated by pfn and size.
830  *
831  * prot is passed in as a parameter for the new mapping. If the vma has a
832  * linear pfn mapping for the entire range reserve the entire vma range with
833  * single reserve_pfn_range call.
834  */
835 int track_pfn_vma_new(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t *prot,
836                         unsigned long pfn, unsigned long size)
837 {
838         resource_size_t paddr;
839         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
840
841         /*
842          * For now, only handle remap_pfn_range() vmas where
843          * is_linear_pfn_mapping() == TRUE. Handling of
844          * vm_insert_pfn() is TBD.
845          */
846         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
847                 /* reserve the whole chunk starting from vm_pgoff */
848                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
849                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, prot, 0);
850         }
851
852         return 0;
853 }
854
855 /*
856  * untrack_pfn_vma is called while unmapping a pfnmap for a region.
857  * untrack can be called for a specific region indicated by pfn and size or
858  * can be for the entire vma (in which case size can be zero).
859  */
860 void untrack_pfn_vma(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
861                         unsigned long size)
862 {
863         resource_size_t paddr;
864         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
865
866         /*
867          * For now, only handle remap_pfn_range() vmas where
868          * is_linear_pfn_mapping() == TRUE. Handling of
869          * vm_insert_pfn() is TBD.
870          */
871         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
872                 /* free the whole chunk starting from vm_pgoff */
873                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
874                 free_pfn_range(paddr, vma_size);
875                 return;
876         }
877 }
878
879 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
880 {
881         if (pat_enabled)
882                 return __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE_WC);
883         else
884                 return pgprot_noncached(prot);
885 }
886 EXPORT_SYMBOL_GPL(pgprot_writecombine);
887
888 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_X86_PAT)
889
890 /* get Nth element of the linked list */
891 static struct memtype *memtype_get_idx(loff_t pos)
892 {
893         struct memtype *list_node, *print_entry;
894         int i = 1;
895
896         print_entry  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
897         if (!print_entry)
898                 return NULL;
899
900         spin_lock(&memtype_lock);
901         list_for_each_entry(list_node, &memtype_list, nd) {
902                 if (pos == i) {
903                         *print_entry = *list_node;
904                         spin_unlock(&memtype_lock);
905                         return print_entry;
906                 }
907                 ++i;
908         }
909         spin_unlock(&memtype_lock);
910         kfree(print_entry);
911
912         return NULL;
913 }
914
915 static void *memtype_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
916 {
917         if (*pos == 0) {
918                 ++*pos;
919                 seq_printf(seq, "PAT memtype list:\n");
920         }
921
922         return memtype_get_idx(*pos);
923 }
924
925 static void *memtype_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
926 {
927         ++*pos;
928         return memtype_get_idx(*pos);
929 }
930
931 static void memtype_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
932 {
933 }
934
935 static int memtype_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
936 {
937         struct memtype *print_entry = (struct memtype *)v;
938
939         seq_printf(seq, "%s @ 0x%Lx-0x%Lx\n", cattr_name(print_entry->type),
940                         print_entry->start, print_entry->end);
941         kfree(print_entry);
942
943         return 0;
944 }
945
946 static struct seq_operations memtype_seq_ops = {
947         .start = memtype_seq_start,
948         .next  = memtype_seq_next,
949         .stop  = memtype_seq_stop,
950         .show  = memtype_seq_show,
951 };
952
953 static int memtype_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
954 {
955         return seq_open(file, &memtype_seq_ops);
956 }
957
958 static const struct file_operations memtype_fops = {
959         .open    = memtype_seq_open,
960         .read    = seq_read,
961         .llseek  = seq_lseek,
962         .release = seq_release,
963 };
964
965 static int __init pat_memtype_list_init(void)
966 {
967         debugfs_create_file("pat_memtype_list", S_IRUSR, arch_debugfs_dir,
968                                 NULL, &memtype_fops);
969         return 0;
970 }
971
972 late_initcall(pat_memtype_list_init);
973
974 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_X86_PAT */