x86, pat: Generalize the use of page flag PG_uncached
[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, mark the pages as non WB memory type using
292  * PageNonWB (PG_arch_1). We allow only one set_memory_uc() or
293  * set_memory_wc() on a RAM page at a time before marking it as WB again.
294  * This is ok, because only one driver will be owning the page and
295  * doing set_memory_*() calls.
296  *
297  * For now, we use PageNonWB to track that the RAM page is being mapped
298  * as non WB. In future, we will have to use one more flag
299  * (or some other mechanism in page_struct) to distinguish between
300  * UC and WC mapping.
301  */
302 static int reserve_ram_pages_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
303                                   unsigned long *new_type)
304 {
305         struct page *page;
306         u64 pfn, end_pfn;
307
308         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
309                 page = pfn_to_page(pfn);
310                 if (page_mapped(page) || PageNonWB(page))
311                         goto out;
312
313                 SetPageNonWB(page);
314         }
315         return 0;
316
317 out:
318         end_pfn = pfn;
319         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < end_pfn; ++pfn) {
320                 page = pfn_to_page(pfn);
321                 ClearPageNonWB(page);
322         }
323
324         return -EINVAL;
325 }
326
327 static int free_ram_pages_type(u64 start, u64 end)
328 {
329         struct page *page;
330         u64 pfn, end_pfn;
331
332         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
333                 page = pfn_to_page(pfn);
334                 if (page_mapped(page) || !PageNonWB(page))
335                         goto out;
336
337                 ClearPageNonWB(page);
338         }
339         return 0;
340
341 out:
342         end_pfn = pfn;
343         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < end_pfn; ++pfn) {
344                 page = pfn_to_page(pfn);
345                 SetPageNonWB(page);
346         }
347         return -EINVAL;
348 }
349
350 /*
351  * req_type typically has one of the:
352  * - _PAGE_CACHE_WB
353  * - _PAGE_CACHE_WC
354  * - _PAGE_CACHE_UC_MINUS
355  * - _PAGE_CACHE_UC
356  *
357  * req_type will have a special case value '-1', when requester want to inherit
358  * the memory type from mtrr (if WB), existing PAT, defaulting to UC_MINUS.
359  *
360  * If new_type is NULL, function will return an error if it cannot reserve the
361  * region with req_type. If new_type is non-NULL, function will return
362  * available type in new_type in case of no error. In case of any error
363  * it will return a negative return value.
364  */
365 int reserve_memtype(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
366                     unsigned long *new_type)
367 {
368         struct memtype *new, *entry;
369         unsigned long actual_type;
370         struct list_head *where;
371         int is_range_ram;
372         int err = 0;
373
374         BUG_ON(start >= end); /* end is exclusive */
375
376         if (!pat_enabled) {
377                 /* This is identical to page table setting without PAT */
378                 if (new_type) {
379                         if (req_type == -1)
380                                 *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
381                         else if (req_type == _PAGE_CACHE_WC)
382                                 *new_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
383                         else
384                                 *new_type = req_type & _PAGE_CACHE_MASK;
385                 }
386                 return 0;
387         }
388
389         /* Low ISA region is always mapped WB in page table. No need to track */
390         if (is_ISA_range(start, end - 1)) {
391                 if (new_type)
392                         *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
393                 return 0;
394         }
395
396         /*
397          * Call mtrr_lookup to get the type hint. This is an
398          * optimization for /dev/mem mmap'ers into WB memory (BIOS
399          * tools and ACPI tools). Use WB request for WB memory and use
400          * UC_MINUS otherwise.
401          */
402         actual_type = pat_x_mtrr_type(start, end, req_type & _PAGE_CACHE_MASK);
403
404         if (new_type)
405                 *new_type = actual_type;
406
407         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
408         if (is_range_ram == 1)
409                 return reserve_ram_pages_type(start, end, req_type,
410                                               new_type);
411         else if (is_range_ram < 0)
412                 return -EINVAL;
413
414         new  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
415         if (!new)
416                 return -ENOMEM;
417
418         new->start      = start;
419         new->end        = end;
420         new->type       = actual_type;
421
422         spin_lock(&memtype_lock);
423
424         entry = memtype_rb_search(&memtype_rbroot, new->start);
425         if (likely(entry != NULL)) {
426                 /* To work correctly with list_for_each_entry_continue */
427                 entry = list_entry(entry->nd.prev, struct memtype, nd);
428         } else {
429                 entry = list_entry(&memtype_list, struct memtype, nd);
430         }
431
432         /* Search for existing mapping that overlaps the current range */
433         where = NULL;
434         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
435                 if (end <= entry->start) {
436                         where = entry->nd.prev;
437                         break;
438                 } else if (start <= entry->start) { /* end > entry->start */
439                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
440                         if (!err) {
441                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
442                                         entry->start, entry->end);
443                                 where = entry->nd.prev;
444                         }
445                         break;
446                 } else if (start < entry->end) { /* start > entry->start */
447                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
448                         if (!err) {
449                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
450                                         entry->start, entry->end);
451
452                                 /*
453                                  * Move to right position in the linked
454                                  * list to add this new entry
455                                  */
456                                 list_for_each_entry_continue(entry,
457                                                         &memtype_list, nd) {
458                                         if (start <= entry->start) {
459                                                 where = entry->nd.prev;
460                                                 break;
461                                         }
462                                 }
463                         }
464                         break;
465                 }
466         }
467
468         if (err) {
469                 printk(KERN_INFO "reserve_memtype failed 0x%Lx-0x%Lx, "
470                        "track %s, req %s\n",
471                        start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type));
472                 kfree(new);
473                 spin_unlock(&memtype_lock);
474
475                 return err;
476         }
477
478         if (where)
479                 list_add(&new->nd, where);
480         else
481                 list_add_tail(&new->nd, &memtype_list);
482
483         memtype_rb_insert(&memtype_rbroot, new);
484
485         spin_unlock(&memtype_lock);
486
487         dprintk("reserve_memtype added 0x%Lx-0x%Lx, track %s, req %s, ret %s\n",
488                 start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type),
489                 new_type ? cattr_name(*new_type) : "-");
490
491         return err;
492 }
493
494 int free_memtype(u64 start, u64 end)
495 {
496         struct memtype *entry, *saved_entry;
497         int err = -EINVAL;
498         int is_range_ram;
499
500         if (!pat_enabled)
501                 return 0;
502
503         /* Low ISA region is always mapped WB. No need to track */
504         if (is_ISA_range(start, end - 1))
505                 return 0;
506
507         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
508         if (is_range_ram == 1)
509                 return free_ram_pages_type(start, end);
510         else if (is_range_ram < 0)
511                 return -EINVAL;
512
513         spin_lock(&memtype_lock);
514
515         entry = memtype_rb_search(&memtype_rbroot, start);
516         if (unlikely(entry == NULL))
517                 goto unlock_ret;
518
519         /*
520          * Saved entry points to an entry with start same or less than what
521          * we searched for. Now go through the list in both directions to look
522          * for the entry that matches with both start and end, with list stored
523          * in sorted start address
524          */
525         saved_entry = entry;
526         list_for_each_entry(entry, &memtype_list, nd) {
527                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
528                         rb_erase(&entry->rb, &memtype_rbroot);
529                         list_del(&entry->nd);
530                         kfree(entry);
531                         err = 0;
532                         break;
533                 } else if (entry->start > start) {
534                         break;
535                 }
536         }
537
538         if (!err)
539                 goto unlock_ret;
540
541         entry = saved_entry;
542         list_for_each_entry_reverse(entry, &memtype_list, nd) {
543                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
544                         rb_erase(&entry->rb, &memtype_rbroot);
545                         list_del(&entry->nd);
546                         kfree(entry);
547                         err = 0;
548                         break;
549                 } else if (entry->start < start) {
550                         break;
551                 }
552         }
553 unlock_ret:
554         spin_unlock(&memtype_lock);
555
556         if (err) {
557                 printk(KERN_INFO "%s:%d freeing invalid memtype %Lx-%Lx\n",
558                         current->comm, current->pid, start, end);
559         }
560
561         dprintk("free_memtype request 0x%Lx-0x%Lx\n", start, end);
562
563         return err;
564 }
565
566
567 /**
568  * io_reserve_memtype - Request a memory type mapping for a region of memory
569  * @start: start (physical address) of the region
570  * @end: end (physical address) of the region
571  * @type: A pointer to memtype, with requested type. On success, requested
572  * or any other compatible type that was available for the region is returned
573  *
574  * On success, returns 0
575  * On failure, returns non-zero
576  */
577 int io_reserve_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end,
578                         unsigned long *type)
579 {
580         unsigned long req_type = *type;
581         unsigned long new_type;
582         int ret;
583
584         WARN_ON_ONCE(iomem_map_sanity_check(start, end - start));
585
586         ret = reserve_memtype(start, end, req_type, &new_type);
587         if (ret)
588                 goto out_err;
589
590         if (!is_new_memtype_allowed(req_type, new_type))
591                 goto out_free;
592
593         if (kernel_map_sync_memtype(start, end - start, new_type) < 0)
594                 goto out_free;
595
596         *type = new_type;
597         return 0;
598
599 out_free:
600         free_memtype(start, end);
601         ret = -EBUSY;
602 out_err:
603         return ret;
604 }
605
606 /**
607  * io_free_memtype - Release a memory type mapping for a region of memory
608  * @start: start (physical address) of the region
609  * @end: end (physical address) of the region
610  */
611 void io_free_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end)
612 {
613         free_memtype(start, end);
614 }
615
616 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
617                                 unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
618 {
619         return vma_prot;
620 }
621
622 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
623 /* This check is done in drivers/char/mem.c in case of STRICT_DEVMEM*/
624 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
625 {
626         return 1;
627 }
628 #else
629 /* This check is needed to avoid cache aliasing when PAT is enabled */
630 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
631 {
632         u64 from = ((u64)pfn) << PAGE_SHIFT;
633         u64 to = from + size;
634         u64 cursor = from;
635
636         if (!pat_enabled)
637                 return 1;
638
639         while (cursor < to) {
640                 if (!devmem_is_allowed(pfn)) {
641                         printk(KERN_INFO
642                 "Program %s tried to access /dev/mem between %Lx->%Lx.\n",
643                                 current->comm, from, to);
644                         return 0;
645                 }
646                 cursor += PAGE_SIZE;
647                 pfn++;
648         }
649         return 1;
650 }
651 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
652
653 int phys_mem_access_prot_allowed(struct file *file, unsigned long pfn,
654                                 unsigned long size, pgprot_t *vma_prot)
655 {
656         unsigned long flags = _PAGE_CACHE_WB;
657
658         if (!range_is_allowed(pfn, size))
659                 return 0;
660
661         if (file->f_flags & O_SYNC) {
662                 flags = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
663         }
664
665 #ifdef CONFIG_X86_32
666         /*
667          * On the PPro and successors, the MTRRs are used to set
668          * memory types for physical addresses outside main memory,
669          * so blindly setting UC or PWT on those pages is wrong.
670          * For Pentiums and earlier, the surround logic should disable
671          * caching for the high addresses through the KEN pin, but
672          * we maintain the tradition of paranoia in this code.
673          */
674         if (!pat_enabled &&
675             !(boot_cpu_has(X86_FEATURE_MTRR) ||
676               boot_cpu_has(X86_FEATURE_K6_MTRR) ||
677               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CYRIX_ARR) ||
678               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CENTAUR_MCR)) &&
679             (pfn << PAGE_SHIFT) >= __pa(high_memory)) {
680                 flags = _PAGE_CACHE_UC;
681         }
682 #endif
683
684         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) & ~_PAGE_CACHE_MASK) |
685                              flags);
686         return 1;
687 }
688
689 /*
690  * Change the memory type for the physial address range in kernel identity
691  * mapping space if that range is a part of identity map.
692  */
693 int kernel_map_sync_memtype(u64 base, unsigned long size, unsigned long flags)
694 {
695         unsigned long id_sz;
696
697         if (base >= __pa(high_memory))
698                 return 0;
699
700         id_sz = (__pa(high_memory) < base + size) ?
701                                 __pa(high_memory) - base :
702                                 size;
703
704         if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(base), id_sz, flags) < 0) {
705                 printk(KERN_INFO
706                         "%s:%d ioremap_change_attr failed %s "
707                         "for %Lx-%Lx\n",
708                         current->comm, current->pid,
709                         cattr_name(flags),
710                         base, (unsigned long long)(base + size));
711                 return -EINVAL;
712         }
713         return 0;
714 }
715
716 /*
717  * Internal interface to reserve a range of physical memory with prot.
718  * Reserved non RAM regions only and after successful reserve_memtype,
719  * this func also keeps identity mapping (if any) in sync with this new prot.
720  */
721 static int reserve_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size, pgprot_t *vma_prot,
722                                 int strict_prot)
723 {
724         int is_ram = 0;
725         int ret;
726         unsigned long want_flags = (pgprot_val(*vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
727         unsigned long flags = want_flags;
728
729         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
730
731         /*
732          * reserve_pfn_range() doesn't support RAM pages. Maintain the current
733          * behavior with RAM pages by returning success.
734          */
735         if (is_ram != 0)
736                 return 0;
737
738         ret = reserve_memtype(paddr, paddr + size, want_flags, &flags);
739         if (ret)
740                 return ret;
741
742         if (flags != want_flags) {
743                 if (strict_prot || !is_new_memtype_allowed(want_flags, flags)) {
744                         free_memtype(paddr, paddr + size);
745                         printk(KERN_ERR "%s:%d map pfn expected mapping type %s"
746                                 " for %Lx-%Lx, got %s\n",
747                                 current->comm, current->pid,
748                                 cattr_name(want_flags),
749                                 (unsigned long long)paddr,
750                                 (unsigned long long)(paddr + size),
751                                 cattr_name(flags));
752                         return -EINVAL;
753                 }
754                 /*
755                  * We allow returning different type than the one requested in
756                  * non strict case.
757                  */
758                 *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
759                                       (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
760                                      flags);
761         }
762
763         if (kernel_map_sync_memtype(paddr, size, flags) < 0) {
764                 free_memtype(paddr, paddr + size);
765                 return -EINVAL;
766         }
767         return 0;
768 }
769
770 /*
771  * Internal interface to free a range of physical memory.
772  * Frees non RAM regions only.
773  */
774 static void free_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size)
775 {
776         int is_ram;
777
778         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
779         if (is_ram == 0)
780                 free_memtype(paddr, paddr + size);
781 }
782
783 /*
784  * track_pfn_vma_copy is called when vma that is covering the pfnmap gets
785  * copied through copy_page_range().
786  *
787  * If the vma has a linear pfn mapping for the entire range, we get the prot
788  * from pte and reserve the entire vma range with single reserve_pfn_range call.
789  */
790 int track_pfn_vma_copy(struct vm_area_struct *vma)
791 {
792         resource_size_t paddr;
793         unsigned long prot;
794         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
795         pgprot_t pgprot;
796
797         /*
798          * For now, only handle remap_pfn_range() vmas where
799          * is_linear_pfn_mapping() == TRUE. Handling of
800          * vm_insert_pfn() is TBD.
801          */
802         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
803                 /*
804                  * reserve the whole chunk covered by vma. We need the
805                  * starting address and protection from pte.
806                  */
807                 if (follow_phys(vma, vma->vm_start, 0, &prot, &paddr)) {
808                         WARN_ON_ONCE(1);
809                         return -EINVAL;
810                 }
811                 pgprot = __pgprot(prot);
812                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, &pgprot, 1);
813         }
814
815         return 0;
816 }
817
818 /*
819  * track_pfn_vma_new is called when a _new_ pfn mapping is being established
820  * for physical range indicated by pfn and size.
821  *
822  * prot is passed in as a parameter for the new mapping. If the vma has a
823  * linear pfn mapping for the entire range reserve the entire vma range with
824  * single reserve_pfn_range call.
825  */
826 int track_pfn_vma_new(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t *prot,
827                         unsigned long pfn, unsigned long size)
828 {
829         resource_size_t paddr;
830         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
831
832         /*
833          * For now, only handle remap_pfn_range() vmas where
834          * is_linear_pfn_mapping() == TRUE. Handling of
835          * vm_insert_pfn() is TBD.
836          */
837         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
838                 /* reserve the whole chunk starting from vm_pgoff */
839                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
840                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, prot, 0);
841         }
842
843         return 0;
844 }
845
846 /*
847  * untrack_pfn_vma is called while unmapping a pfnmap for a region.
848  * untrack can be called for a specific region indicated by pfn and size or
849  * can be for the entire vma (in which case size can be zero).
850  */
851 void untrack_pfn_vma(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
852                         unsigned long size)
853 {
854         resource_size_t paddr;
855         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
856
857         /*
858          * For now, only handle remap_pfn_range() vmas where
859          * is_linear_pfn_mapping() == TRUE. Handling of
860          * vm_insert_pfn() is TBD.
861          */
862         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
863                 /* free the whole chunk starting from vm_pgoff */
864                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
865                 free_pfn_range(paddr, vma_size);
866                 return;
867         }
868 }
869
870 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
871 {
872         if (pat_enabled)
873                 return __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE_WC);
874         else
875                 return pgprot_noncached(prot);
876 }
877 EXPORT_SYMBOL_GPL(pgprot_writecombine);
878
879 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_X86_PAT)
880
881 /* get Nth element of the linked list */
882 static struct memtype *memtype_get_idx(loff_t pos)
883 {
884         struct memtype *list_node, *print_entry;
885         int i = 1;
886
887         print_entry  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
888         if (!print_entry)
889                 return NULL;
890
891         spin_lock(&memtype_lock);
892         list_for_each_entry(list_node, &memtype_list, nd) {
893                 if (pos == i) {
894                         *print_entry = *list_node;
895                         spin_unlock(&memtype_lock);
896                         return print_entry;
897                 }
898                 ++i;
899         }
900         spin_unlock(&memtype_lock);
901         kfree(print_entry);
902
903         return NULL;
904 }
905
906 static void *memtype_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
907 {
908         if (*pos == 0) {
909                 ++*pos;
910                 seq_printf(seq, "PAT memtype list:\n");
911         }
912
913         return memtype_get_idx(*pos);
914 }
915
916 static void *memtype_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
917 {
918         ++*pos;
919         return memtype_get_idx(*pos);
920 }
921
922 static void memtype_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
923 {
924 }
925
926 static int memtype_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
927 {
928         struct memtype *print_entry = (struct memtype *)v;
929
930         seq_printf(seq, "%s @ 0x%Lx-0x%Lx\n", cattr_name(print_entry->type),
931                         print_entry->start, print_entry->end);
932         kfree(print_entry);
933
934         return 0;
935 }
936
937 static struct seq_operations memtype_seq_ops = {
938         .start = memtype_seq_start,
939         .next  = memtype_seq_next,
940         .stop  = memtype_seq_stop,
941         .show  = memtype_seq_show,
942 };
943
944 static int memtype_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
945 {
946         return seq_open(file, &memtype_seq_ops);
947 }
948
949 static const struct file_operations memtype_fops = {
950         .open    = memtype_seq_open,
951         .read    = seq_read,
952         .llseek  = seq_lseek,
953         .release = seq_release,
954 };
955
956 static int __init pat_memtype_list_init(void)
957 {
958         debugfs_create_file("pat_memtype_list", S_IRUSR, arch_debugfs_dir,
959                                 NULL, &memtype_fops);
960         return 0;
961 }
962
963 late_initcall(pat_memtype_list_init);
964
965 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_X86_PAT */