x86: PAT infrastructure patch
[linux-2.6.git] / include / asm-x86 / pgtable.h
1 #ifndef _ASM_X86_PGTABLE_H
2 #define _ASM_X86_PGTABLE_H
3
4 #define USER_PTRS_PER_PGD       ((TASK_SIZE-1)/PGDIR_SIZE+1)
5 #define FIRST_USER_ADDRESS      0
6
7 #define _PAGE_BIT_PRESENT       0
8 #define _PAGE_BIT_RW            1
9 #define _PAGE_BIT_USER          2
10 #define _PAGE_BIT_PWT           3
11 #define _PAGE_BIT_PCD           4
12 #define _PAGE_BIT_ACCESSED      5
13 #define _PAGE_BIT_DIRTY         6
14 #define _PAGE_BIT_FILE          6
15 #define _PAGE_BIT_PSE           7       /* 4 MB (or 2MB) page */
16 #define _PAGE_BIT_PAT           7       /* on 4KB pages */
17 #define _PAGE_BIT_GLOBAL        8       /* Global TLB entry PPro+ */
18 #define _PAGE_BIT_UNUSED1       9       /* available for programmer */
19 #define _PAGE_BIT_UNUSED2       10
20 #define _PAGE_BIT_UNUSED3       11
21 #define _PAGE_BIT_PAT_LARGE     12      /* On 2MB or 1GB pages */
22 #define _PAGE_BIT_NX           63       /* No execute: only valid after cpuid check */
23
24 /*
25  * Note: we use _AC(1, L) instead of _AC(1, UL) so that we get a
26  * sign-extended value on 32-bit with all 1's in the upper word,
27  * which preserves the upper pte values on 64-bit ptes:
28  */
29 #define _PAGE_PRESENT   (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_PRESENT)
30 #define _PAGE_RW        (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_RW)
31 #define _PAGE_USER      (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_USER)
32 #define _PAGE_PWT       (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_PWT)
33 #define _PAGE_PCD       (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_PCD)
34 #define _PAGE_ACCESSED  (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_ACCESSED)
35 #define _PAGE_DIRTY     (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_DIRTY)
36 #define _PAGE_PSE       (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_PSE)      /* 2MB page */
37 #define _PAGE_GLOBAL    (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_GLOBAL)   /* Global TLB entry */
38 #define _PAGE_UNUSED1   (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_UNUSED1)
39 #define _PAGE_UNUSED2   (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_UNUSED2)
40 #define _PAGE_UNUSED3   (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_UNUSED3)
41 #define _PAGE_PAT       (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_PAT)
42 #define _PAGE_PAT_LARGE (_AC(1, L)<<_PAGE_BIT_PAT_LARGE)
43
44 #if defined(CONFIG_X86_64) || defined(CONFIG_X86_PAE)
45 #define _PAGE_NX        (_AC(1, ULL) << _PAGE_BIT_NX)
46 #else
47 #define _PAGE_NX        0
48 #endif
49
50 /* If _PAGE_PRESENT is clear, we use these: */
51 #define _PAGE_FILE      _PAGE_DIRTY     /* nonlinear file mapping, saved PTE; unset:swap */
52 #define _PAGE_PROTNONE  _PAGE_PSE       /* if the user mapped it with PROT_NONE;
53                                            pte_present gives true */
54
55 #define _PAGE_TABLE     (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
56 #define _KERNPG_TABLE   (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
57
58 #define _PAGE_CHG_MASK  (PTE_MASK | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
59
60 #define _PAGE_CACHE_MASK        (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)
61 #define _PAGE_CACHE_WB          (0)
62 #define _PAGE_CACHE_WC          (_PAGE_PWT)
63 #define _PAGE_CACHE_UC_MINUS    (_PAGE_PCD)
64 #define _PAGE_CACHE_UC          (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)
65
66 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_PROTNONE | _PAGE_ACCESSED)
67 #define PAGE_SHARED     __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
68
69 #define PAGE_SHARED_EXEC        __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
70 #define PAGE_COPY_NOEXEC        __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
71 #define PAGE_COPY_EXEC          __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
72 #define PAGE_COPY               PAGE_COPY_NOEXEC
73 #define PAGE_READONLY           __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
74 #define PAGE_READONLY_EXEC      __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
75
76 #ifdef CONFIG_X86_32
77 #define _PAGE_KERNEL_EXEC \
78         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED)
79 #define _PAGE_KERNEL (_PAGE_KERNEL_EXEC | _PAGE_NX)
80
81 #ifndef __ASSEMBLY__
82 extern pteval_t __PAGE_KERNEL, __PAGE_KERNEL_EXEC;
83 #endif  /* __ASSEMBLY__ */
84 #else
85 #define __PAGE_KERNEL_EXEC                                              \
86         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED)
87 #define __PAGE_KERNEL           (__PAGE_KERNEL_EXEC | _PAGE_NX)
88 #endif
89
90 #define __PAGE_KERNEL_RO                (__PAGE_KERNEL & ~_PAGE_RW)
91 #define __PAGE_KERNEL_RX                (__PAGE_KERNEL_EXEC & ~_PAGE_RW)
92 #define __PAGE_KERNEL_EXEC_NOCACHE      (__PAGE_KERNEL_EXEC | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)
93 #define __PAGE_KERNEL_NOCACHE           (__PAGE_KERNEL | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)
94 #define __PAGE_KERNEL_UC_MINUS          (__PAGE_KERNEL | _PAGE_PCD)
95 #define __PAGE_KERNEL_VSYSCALL          (__PAGE_KERNEL_RX | _PAGE_USER)
96 #define __PAGE_KERNEL_VSYSCALL_NOCACHE  (__PAGE_KERNEL_VSYSCALL | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)
97 #define __PAGE_KERNEL_LARGE             (__PAGE_KERNEL | _PAGE_PSE)
98 #define __PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC        (__PAGE_KERNEL_EXEC | _PAGE_PSE)
99
100 #ifdef CONFIG_X86_32
101 # define MAKE_GLOBAL(x)                 __pgprot((x))
102 #else
103 # define MAKE_GLOBAL(x)                 __pgprot((x) | _PAGE_GLOBAL)
104 #endif
105
106 #define PAGE_KERNEL                     MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL)
107 #define PAGE_KERNEL_RO                  MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_RO)
108 #define PAGE_KERNEL_EXEC                MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_EXEC)
109 #define PAGE_KERNEL_RX                  MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_RX)
110 #define PAGE_KERNEL_NOCACHE             MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_NOCACHE)
111 #define PAGE_KERNEL_UC_MINUS            MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_UC_MINUS)
112 #define PAGE_KERNEL_EXEC_NOCACHE        MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_EXEC_NOCACHE)
113 #define PAGE_KERNEL_LARGE               MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_LARGE)
114 #define PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC          MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC)
115 #define PAGE_KERNEL_VSYSCALL            MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_VSYSCALL)
116 #define PAGE_KERNEL_VSYSCALL_NOCACHE    MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_VSYSCALL_NOCACHE)
117
118 /*         xwr */
119 #define __P000  PAGE_NONE
120 #define __P001  PAGE_READONLY
121 #define __P010  PAGE_COPY
122 #define __P011  PAGE_COPY
123 #define __P100  PAGE_READONLY_EXEC
124 #define __P101  PAGE_READONLY_EXEC
125 #define __P110  PAGE_COPY_EXEC
126 #define __P111  PAGE_COPY_EXEC
127
128 #define __S000  PAGE_NONE
129 #define __S001  PAGE_READONLY
130 #define __S010  PAGE_SHARED
131 #define __S011  PAGE_SHARED
132 #define __S100  PAGE_READONLY_EXEC
133 #define __S101  PAGE_READONLY_EXEC
134 #define __S110  PAGE_SHARED_EXEC
135 #define __S111  PAGE_SHARED_EXEC
136
137 #ifndef __ASSEMBLY__
138
139 /*
140  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
141  * for zero-mapped memory areas etc..
142  */
143 extern unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE/sizeof(unsigned long)];
144 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
145
146 extern spinlock_t pgd_lock;
147 extern struct list_head pgd_list;
148
149 /*
150  * The following only work if pte_present() is true.
151  * Undefined behaviour if not..
152  */
153 static inline int pte_dirty(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_DIRTY; }
154 static inline int pte_young(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_ACCESSED; }
155 static inline int pte_write(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_RW; }
156 static inline int pte_file(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_FILE; }
157 static inline int pte_huge(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_PSE; }
158 static inline int pte_global(pte_t pte)         { return pte_val(pte) & _PAGE_GLOBAL; }
159 static inline int pte_exec(pte_t pte)           { return !(pte_val(pte) & _PAGE_NX); }
160
161 static inline int pmd_large(pmd_t pte) {
162         return (pmd_val(pte) & (_PAGE_PSE|_PAGE_PRESENT)) ==
163                 (_PAGE_PSE|_PAGE_PRESENT);
164 }
165
166 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)      { return __pte(pte_val(pte) & ~(pteval_t)_PAGE_DIRTY); }
167 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)        { return __pte(pte_val(pte) & ~(pteval_t)_PAGE_ACCESSED); }
168 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)    { return __pte(pte_val(pte) & ~(pteval_t)_PAGE_RW); }
169 static inline pte_t pte_mkexec(pte_t pte)       { return __pte(pte_val(pte) & ~(pteval_t)_PAGE_NX); }
170 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)      { return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_DIRTY); }
171 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)      { return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_ACCESSED); }
172 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)      { return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_RW); }
173 static inline pte_t pte_mkhuge(pte_t pte)       { return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_PSE); }
174 static inline pte_t pte_clrhuge(pte_t pte)      { return __pte(pte_val(pte) & ~(pteval_t)_PAGE_PSE); }
175 static inline pte_t pte_mkglobal(pte_t pte)     { return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_GLOBAL); }
176 static inline pte_t pte_clrglobal(pte_t pte)    { return __pte(pte_val(pte) & ~(pteval_t)_PAGE_GLOBAL); }
177
178 extern pteval_t __supported_pte_mask;
179
180 static inline pte_t pfn_pte(unsigned long page_nr, pgprot_t pgprot)
181 {
182         return __pte((((phys_addr_t)page_nr << PAGE_SHIFT) |
183                       pgprot_val(pgprot)) & __supported_pte_mask);
184 }
185
186 static inline pmd_t pfn_pmd(unsigned long page_nr, pgprot_t pgprot)
187 {
188         return __pmd((((phys_addr_t)page_nr << PAGE_SHIFT) |
189                       pgprot_val(pgprot)) & __supported_pte_mask);
190 }
191
192 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
193 {
194         pteval_t val = pte_val(pte);
195
196         /*
197          * Chop off the NX bit (if present), and add the NX portion of
198          * the newprot (if present):
199          */
200         val &= _PAGE_CHG_MASK & ~_PAGE_NX;
201         val |= pgprot_val(newprot) & __supported_pte_mask;
202
203         return __pte(val);
204 }
205
206 #define pte_pgprot(x) __pgprot(pte_val(x) & (0xfff | _PAGE_NX))
207
208 #define canon_pgprot(p) __pgprot(pgprot_val(p) & __supported_pte_mask)
209
210 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
211 #include <asm/paravirt.h>
212 #else  /* !CONFIG_PARAVIRT */
213 #define set_pte(ptep, pte)              native_set_pte(ptep, pte)
214 #define set_pte_at(mm, addr, ptep, pte) native_set_pte_at(mm, addr, ptep, pte)
215
216 #define set_pte_present(mm, addr, ptep, pte)                            \
217         native_set_pte_present(mm, addr, ptep, pte)
218 #define set_pte_atomic(ptep, pte)                                       \
219         native_set_pte_atomic(ptep, pte)
220
221 #define set_pmd(pmdp, pmd)              native_set_pmd(pmdp, pmd)
222
223 #ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
224 #define set_pgd(pgdp, pgd)              native_set_pgd(pgdp, pgd)
225 #define pgd_clear(pgd)                  native_pgd_clear(pgd)
226 #endif
227
228 #ifndef set_pud
229 # define set_pud(pudp, pud)             native_set_pud(pudp, pud)
230 #endif
231
232 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
233 #define pud_clear(pud)                  native_pud_clear(pud)
234 #endif
235
236 #define pte_clear(mm, addr, ptep)       native_pte_clear(mm, addr, ptep)
237 #define pmd_clear(pmd)                  native_pmd_clear(pmd)
238
239 #define pte_update(mm, addr, ptep)              do { } while (0)
240 #define pte_update_defer(mm, addr, ptep)        do { } while (0)
241 #endif  /* CONFIG_PARAVIRT */
242
243 #endif  /* __ASSEMBLY__ */
244
245 #ifdef CONFIG_X86_32
246 # include "pgtable_32.h"
247 #else
248 # include "pgtable_64.h"
249 #endif
250
251 #ifndef __ASSEMBLY__
252
253 enum {
254         PG_LEVEL_NONE,
255         PG_LEVEL_4K,
256         PG_LEVEL_2M,
257         PG_LEVEL_1G,
258 };
259
260 /*
261  * Helper function that returns the kernel pagetable entry controlling
262  * the virtual address 'address'. NULL means no pagetable entry present.
263  * NOTE: the return type is pte_t but if the pmd is PSE then we return it
264  * as a pte too.
265  */
266 extern pte_t *lookup_address(unsigned long address, unsigned int *level);
267
268 /* local pte updates need not use xchg for locking */
269 static inline pte_t native_local_ptep_get_and_clear(pte_t *ptep)
270 {
271         pte_t res = *ptep;
272
273         /* Pure native function needs no input for mm, addr */
274         native_pte_clear(NULL, 0, ptep);
275         return res;
276 }
277
278 static inline void native_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
279                                      pte_t *ptep , pte_t pte)
280 {
281         native_set_pte(ptep, pte);
282 }
283
284 #ifndef CONFIG_PARAVIRT
285 /*
286  * Rules for using pte_update - it must be called after any PTE update which
287  * has not been done using the set_pte / clear_pte interfaces.  It is used by
288  * shadow mode hypervisors to resynchronize the shadow page tables.  Kernel PTE
289  * updates should either be sets, clears, or set_pte_atomic for P->P
290  * transitions, which means this hook should only be called for user PTEs.
291  * This hook implies a P->P protection or access change has taken place, which
292  * requires a subsequent TLB flush.  The notification can optionally be delayed
293  * until the TLB flush event by using the pte_update_defer form of the
294  * interface, but care must be taken to assure that the flush happens while
295  * still holding the same page table lock so that the shadow and primary pages
296  * do not become out of sync on SMP.
297  */
298 #define pte_update(mm, addr, ptep)              do { } while (0)
299 #define pte_update_defer(mm, addr, ptep)        do { } while (0)
300 #endif
301
302 /*
303  * We only update the dirty/accessed state if we set
304  * the dirty bit by hand in the kernel, since the hardware
305  * will do the accessed bit for us, and we don't want to
306  * race with other CPU's that might be updating the dirty
307  * bit at the same time.
308  */
309 #define  __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
310 #define ptep_set_access_flags(vma, address, ptep, entry, dirty)         \
311 ({                                                                      \
312         int __changed = !pte_same(*(ptep), entry);                      \
313         if (__changed && dirty) {                                       \
314                 *ptep = entry;                                          \
315                 pte_update_defer((vma)->vm_mm, (address), (ptep));      \
316                 flush_tlb_page(vma, address);                           \
317         }                                                               \
318         __changed;                                                      \
319 })
320
321 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
322 #define ptep_test_and_clear_young(vma, addr, ptep) ({                   \
323         int __ret = 0;                                                  \
324         if (pte_young(*(ptep)))                                         \
325                 __ret = test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_ACCESSED,          \
326                                            &(ptep)->pte);               \
327         if (__ret)                                                      \
328                 pte_update((vma)->vm_mm, addr, ptep);                   \
329         __ret;                                                          \
330 })
331
332 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
333 #define ptep_clear_flush_young(vma, address, ptep)                      \
334 ({                                                                      \
335         int __young;                                                    \
336         __young = ptep_test_and_clear_young((vma), (address), (ptep));  \
337         if (__young)                                                    \
338                 flush_tlb_page(vma, address);                           \
339         __young;                                                        \
340 })
341
342 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
343 static inline pte_t ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
344 {
345         pte_t pte = native_ptep_get_and_clear(ptep);
346         pte_update(mm, addr, ptep);
347         return pte;
348 }
349
350 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR_FULL
351 static inline pte_t ptep_get_and_clear_full(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep, int full)
352 {
353         pte_t pte;
354         if (full) {
355                 /*
356                  * Full address destruction in progress; paravirt does not
357                  * care about updates and native needs no locking
358                  */
359                 pte = native_local_ptep_get_and_clear(ptep);
360         } else {
361                 pte = ptep_get_and_clear(mm, addr, ptep);
362         }
363         return pte;
364 }
365
366 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
367 static inline void ptep_set_wrprotect(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
368 {
369         clear_bit(_PAGE_BIT_RW, (unsigned long *)&ptep->pte);
370         pte_update(mm, addr, ptep);
371 }
372
373 #include <asm-generic/pgtable.h>
374 #endif  /* __ASSEMBLY__ */
375
376 #endif  /* _ASM_X86_PGTABLE_H */