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/setup.h>
  20 #include <asm/uaccess.h>
  21 #include <asm/pgalloc.h>
  22 #include <asm/proto.h>
  23 #include <asm/pat.h>
  24
  25 /*
  26  * The current flushing context - we pass it instead of 5 arguments:
  27  */
  28 struct cpa_data {
  29         unsigned long   *vaddr;
  30         pgprot_t        mask_set;
  31         pgprot_t        mask_clr;
  32         int             numpages;
  33         int             flags;
  34         unsigned long   pfn;
  35         unsigned        force_split : 1;
  36         int             curpage;
  37         struct page     **pages;
  38 };
  39
  40 /*
  41  * Serialize cpa() (for !DEBUG_PAGEALLOC which uses large identity mappings)
  42  * using cpa_lock. So that we don't allow any other cpu, with stale large tlb
  43  * entries change the page attribute in parallel to some other cpu
  44  * splitting a large page entry along with changing the attribute.
  45  */
  46 static DEFINE_SPINLOCK(cpa_lock);
  47
  48 #define CPA_FLUSHTLB 1
  49 #define CPA_ARRAY 2
  50 #define CPA_PAGES_ARRAY 4
  51
  52 #ifdef CONFIG_PROC_FS
  53 static unsigned long direct_pages_count[PG_LEVEL_NUM];
  54
  55 void update_page_count(int level, unsigned long pages)
  56 {
  57         unsigned long flags;
  58
  59         /* Protect against CPA */
  60         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
  61         direct_pages_count[level] += pages;
  62         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
  63 }
  64
  65 static void split_page_count(int level)
  66 {
  67         direct_pages_count[level]--;
  68         direct_pages_count[level - 1] += PTRS_PER_PTE;
  69 }
  70
  71 void arch_report_meminfo(struct seq_file *m)
  72 {
  73         seq_printf(m, "DirectMap4k:    %8lu kB\n",
  74                         direct_pages_count[PG_LEVEL_4K] << 2);
  75 #if defined(CONFIG_X86_64) || defined(CONFIG_X86_PAE)
  76         seq_printf(m, "DirectMap2M:    %8lu kB\n",
  77                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 11);
  78 #else
  79         seq_printf(m, "DirectMap4M:    %8lu kB\n",
  80                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 12);
  81 #endif
  82 #ifdef CONFIG_X86_64
  83         if (direct_gbpages)
  84                 seq_printf(m, "DirectMap1G:    %8lu kB\n",
  85                         direct_pages_count[PG_LEVEL_1G] << 20);
  86 #endif
  87 }
  88 #else
  89 static inline void split_page_count(int level) { }
  90 #endif
  91
  92 #ifdef CONFIG_X86_64
  93
  94 static inline unsigned long highmap_start_pfn(void)
  95 {
  96         return __pa(_text) >> PAGE_SHIFT;
  97 }
  98
  99 static inline unsigned long highmap_end_pfn(void)
 100 {
 101         return __pa(roundup(_brk_end, PMD_SIZE)) >> PAGE_SHIFT;
 102 }
 103
 104 #endif
 105
 106 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 107 # define debug_pagealloc 1
 108 #else
 109 # define debug_pagealloc 0
 110 #endif
 111
 112 static inline int
 113 within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
 114 {
 115         return addr >= start && addr < end;
 116 }
 117
 118 /*
 119  * Flushing functions
 120  */
 121
 122 /**
 123  * clflush_cache_range - flush a cache range with clflush
 124  * @addr:       virtual start address
 125  * @size:       number of bytes to flush
 126  *
 127  * clflush is an unordered instruction which needs fencing with mfence
 128  * to avoid ordering issues.
 129  */
 130 void clflush_cache_range(void *vaddr, unsigned int size)
 131 {
 132         void *vend = vaddr + size - 1;
 133
 134         mb();
 135
 136         for (; vaddr < vend; vaddr += boot_cpu_data.x86_clflush_size)
 137                 clflush(vaddr);
 138         /*
 139          * Flush any possible final partial cacheline:
 140          */
 141         clflush(vend);
 142
 143         mb();
 144 }
 145
 146 static void __cpa_flush_all(void *arg)
 147 {
 148         unsigned long cache = (unsigned long)arg;
 149
 150         /*
 151          * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
 152          * large page flushing.
 153          */
 154         __flush_tlb_all();
 155
 156         if (cache && boot_cpu_data.x86_model >= 4)
 157                 wbinvd();
 158 }
 159
 160 static void cpa_flush_all(unsigned long cache)
 161 {
 162         BUG_ON(irqs_disabled());
 163
 164         on_each_cpu(__cpa_flush_all, (void *) cache, 1);
 165 }
 166
 167 static void __cpa_flush_range(void *arg)
 168 {
 169         /*
 170          * We could optimize that further and do individual per page
 171          * tlb invalidates for a low number of pages. Caveat: we must
 172          * flush the high aliases on 64bit as well.
 173          */
 174         __flush_tlb_all();
 175 }
 176
 177 static void cpa_flush_range(unsigned long start, int numpages, int cache)
 178 {
 179         unsigned int i, level;
 180         unsigned long addr;
 181
 182         BUG_ON(irqs_disabled());
 183         WARN_ON(PAGE_ALIGN(start) != start);
 184
 185         on_each_cpu(__cpa_flush_range, NULL, 1);
 186
 187         if (!cache)
 188                 return;
 189
 190         /*
 191          * We only need to flush on one CPU,
 192          * clflush is a MESI-coherent instruction that
 193          * will cause all other CPUs to flush the same
 194          * cachelines:
 195          */
 196         for (i = 0, addr = start; i < numpages; i++, addr += PAGE_SIZE) {
 197                 pte_t *pte = lookup_address(addr, &level);
 198
 199                 /*
 200                  * Only flush present addresses:
 201                  */
 202                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 203                         clflush_cache_range((void *) addr, PAGE_SIZE);
 204         }
 205 }
 206
 207 static void cpa_flush_array(unsigned long *start, int numpages, int cache,
 208                             int in_flags, struct page **pages)
 209 {
 210         unsigned int i, level;
 211
 212         BUG_ON(irqs_disabled());
 213
 214         on_each_cpu(__cpa_flush_range, NULL, 1);
 215
 216         if (!cache)
 217                 return;
 218
 219         /* 4M threshold */
 220         if (numpages >= 1024) {
 221                 if (boot_cpu_data.x86_model >= 4)
 222                         wbinvd();
 223                 return;
 224         }
 225         /*
 226          * We only need to flush on one CPU,
 227          * clflush is a MESI-coherent instruction that
 228          * will cause all other CPUs to flush the same
 229          * cachelines:
 230          */
 231         for (i = 0; i < numpages; i++) {
 232                 unsigned long addr;
 233                 pte_t *pte;
 234
 235                 if (in_flags & CPA_PAGES_ARRAY)
 236                         addr = (unsigned long)page_address(pages[i]);
 237                 else
 238                         addr = start[i];
 239
 240                 pte = lookup_address(addr, &level);
 241
 242                 /*
 243                  * Only flush present addresses:
 244                  */
 245                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 246                         clflush_cache_range((void *)addr, PAGE_SIZE);
 247         }
 248 }
 249
 250 /*
 251  * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
 252  * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
 253  * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
 254  * checks and fixes these known static required protection bits.
 255  */
 256 static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long address,
 257                                    unsigned long pfn)
 258 {
 259         pgprot_t forbidden = __pgprot(0);
 260
 261         /*
 262          * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for
 263          * PCI BIOS based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
 264          */
 265         if (within(pfn, BIOS_BEGIN >> PAGE_SHIFT, BIOS_END >> PAGE_SHIFT))
 266                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
 267
 268         /*
 269          * The kernel text needs to be executable for obvious reasons
 270          * Does not cover __inittext since that is gone later on. On
 271          * 64bit we do not enforce !NX on the low mapping
 272          */
 273         if (within(address, (unsigned long)_text, (unsigned long)_etext))
 274                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
 275
 276         /*
 277          * The .rodata section needs to be read-only. Using the pfn
 278          * catches all aliases.
 279          */
 280         if (within(pfn, __pa((unsigned long)__start_rodata) >> PAGE_SHIFT,
 281                    __pa((unsigned long)__end_rodata) >> PAGE_SHIFT))
 282                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_RW;
 283
 284         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) & ~pgprot_val(forbidden));
 285
 286         return prot;
 287 }
 288
 289 /*
 290  * Lookup the page table entry for a virtual address. Return a pointer
 291  * to the entry and the level of the mapping.
 292  *
 293  * Note: We return pud and pmd either when the entry is marked large
 294  * or when the present bit is not set. Otherwise we would return a
 295  * pointer to a nonexisting mapping.
 296  */
 297 pte_t *lookup_address(unsigned long address, unsigned int *level)
 298 {
 299         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(address);
 300         pud_t *pud;
 301         pmd_t *pmd;
 302
 303         *level = PG_LEVEL_NONE;
 304
 305         if (pgd_none(*pgd))
 306                 return NULL;
 307
 308         pud = pud_offset(pgd, address);
 309         if (pud_none(*pud))
 310                 return NULL;
 311
 312         *level = PG_LEVEL_1G;
 313         if (pud_large(*pud) || !pud_present(*pud))
 314                 return (pte_t *)pud;
 315
 316         pmd = pmd_offset(pud, address);
 317         if (pmd_none(*pmd))
 318                 return NULL;
 319
 320         *level = PG_LEVEL_2M;
 321         if (pmd_large(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
 322                 return (pte_t *)pmd;
 323
 324         *level = PG_LEVEL_4K;
 325
 326         return pte_offset_kernel(pmd, address);
 327 }
 328 EXPORT_SYMBOL_GPL(lookup_address);
 329
 330 /*
 331  * Set the new pmd in all the pgds we know about:
 332  */
 333 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
 334 {
 335         /* change init_mm */
 336         set_pte_atomic(kpte, pte);
 337 #ifdef CONFIG_X86_32
 338         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
 339                 struct page *page;
 340
 341                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 342                         pgd_t *pgd;
 343                         pud_t *pud;
 344                         pmd_t *pmd;
 345
 346                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 347                         pud = pud_offset(pgd, address);
 348                         pmd = pmd_offset(pud, address);
 349                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
 350                 }
 351         }
 352 #endif
 353 }
 354
 355 static int
 356 try_preserve_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
 357                         struct cpa_data *cpa)
 358 {
 359         unsigned long nextpage_addr, numpages, pmask, psize, flags, addr, pfn;
 360         pte_t new_pte, old_pte, *tmp;
 361         pgprot_t old_prot, new_prot;
 362         int i, do_split = 1;
 363         unsigned int level;
 364
 365         if (cpa->force_split)
 366                 return 1;
 367
 368         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 369         /*
 370          * Check for races, another CPU might have split this page
 371          * up already:
 372          */
 373         tmp = lookup_address(address, &level);
 374         if (tmp != kpte)
 375                 goto out_unlock;
 376
 377         switch (level) {
 378         case PG_LEVEL_2M:
 379                 psize = PMD_PAGE_SIZE;
 380                 pmask = PMD_PAGE_MASK;
 381                 break;
 382 #ifdef CONFIG_X86_64
 383         case PG_LEVEL_1G:
 384                 psize = PUD_PAGE_SIZE;
 385                 pmask = PUD_PAGE_MASK;
 386                 break;
 387 #endif
 388         default:
 389                 do_split = -EINVAL;
 390                 goto out_unlock;
 391         }
 392
 393         /*
 394          * Calculate the number of pages, which fit into this large
 395          * page starting at address:
 396          */
 397         nextpage_addr = (address + psize) & pmask;
 398         numpages = (nextpage_addr - address) >> PAGE_SHIFT;
 399         if (numpages < cpa->numpages)
 400                 cpa->numpages = numpages;
 401
 402         /*
 403          * We are safe now. Check whether the new pgprot is the same:
 404          */
 405         old_pte = *kpte;
 406         old_prot = new_prot = pte_pgprot(old_pte);
 407
 408         pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 409         pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
 410
 411         /*
 412          * old_pte points to the large page base address. So we need
 413          * to add the offset of the virtual address:
 414          */
 415         pfn = pte_pfn(old_pte) + ((address & (psize - 1)) >> PAGE_SHIFT);
 416         cpa->pfn = pfn;
 417
 418         new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
 419
 420         /*
 421          * We need to check the full range, whether
 422          * static_protection() requires a different pgprot for one of
 423          * the pages in the range we try to preserve:
 424          */
 425         addr = address + PAGE_SIZE;
 426         pfn++;
 427         for (i = 1; i < cpa->numpages; i++, addr += PAGE_SIZE, pfn++) {
 428                 pgprot_t chk_prot = static_protections(new_prot, addr, pfn);
 429
 430                 if (pgprot_val(chk_prot) != pgprot_val(new_prot))
 431                         goto out_unlock;
 432         }
 433
 434         /*
 435          * If there are no changes, return. maxpages has been updated
 436          * above:
 437          */
 438         if (pgprot_val(new_prot) == pgprot_val(old_prot)) {
 439                 do_split = 0;
 440                 goto out_unlock;
 441         }
 442
 443         /*
 444          * We need to change the attributes. Check, whether we can
 445          * change the large page in one go. We request a split, when
 446          * the address is not aligned and the number of pages is
 447          * smaller than the number of pages in the large page. Note
 448          * that we limited the number of possible pages already to
 449          * the number of pages in the large page.
 450          */
 451         if (address == (nextpage_addr - psize) && cpa->numpages == numpages) {
 452                 /*
 453                  * The address is aligned and the number of pages
 454                  * covers the full page.
 455                  */
 456                 new_pte = pfn_pte(pte_pfn(old_pte), canon_pgprot(new_prot));
 457                 __set_pmd_pte(kpte, address, new_pte);
 458                 cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
 459                 do_split = 0;
 460         }
 461
 462 out_unlock:
 463         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 464
 465         return do_split;
 466 }
 467
 468 static int split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address)
 469 {
 470         unsigned long flags, pfn, pfninc = 1;
 471         unsigned int i, level;
 472         pte_t *pbase, *tmp;
 473         pgprot_t ref_prot;
 474         struct page *base;
 475
 476         if (!debug_pagealloc)
 477                 spin_unlock(&cpa_lock);
 478         base = alloc_pages(GFP_KERNEL, 0);
 479         if (!debug_pagealloc)
 480                 spin_lock(&cpa_lock);
 481         if (!base)
 482                 return -ENOMEM;
 483
 484         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 485         /*
 486          * Check for races, another CPU might have split this page
 487          * up for us already:
 488          */
 489         tmp = lookup_address(address, &level);
 490         if (tmp != kpte)
 491                 goto out_unlock;
 492
 493         pbase = (pte_t *)page_address(base);
 494         paravirt_alloc_pte(&init_mm, page_to_pfn(base));
 495         ref_prot = pte_pgprot(pte_clrhuge(*kpte));
 496         /*
 497          * If we ever want to utilize the PAT bit, we need to
 498          * update this function to make sure it's converted from
 499          * bit 12 to bit 7 when we cross from the 2MB level to
 500          * the 4K level:
 501          */
 502         WARN_ON_ONCE(pgprot_val(ref_prot) & _PAGE_PAT_LARGE);
 503
 504 #ifdef CONFIG_X86_64
 505         if (level == PG_LEVEL_1G) {
 506                 pfninc = PMD_PAGE_SIZE >> PAGE_SHIFT;
 507                 pgprot_val(ref_prot) |= _PAGE_PSE;
 508         }
 509 #endif
 510
 511         /*
 512          * Get the target pfn from the original entry:
 513          */
 514         pfn = pte_pfn(*kpte);
 515         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pfn += pfninc)
 516                 set_pte(&pbase[i], pfn_pte(pfn, ref_prot));
 517
 518         if (address >= (unsigned long)__va(0) &&
 519                 address < (unsigned long)__va(max_low_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
 520                 split_page_count(level);
 521
 522 #ifdef CONFIG_X86_64
 523         if (address >= (unsigned long)__va(1UL<<32) &&
 524                 address < (unsigned long)__va(max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
 525                 split_page_count(level);
 526 #endif
 527
 528         /*
 529          * Install the new, split up pagetable.
 530          *
 531          * We use the standard kernel pagetable protections for the new
 532          * pagetable protections, the actual ptes set above control the
 533          * primary protection behavior:
 534          */
 535         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, __pgprot(_KERNPG_TABLE)));
 536
 537         /*
 538          * Intel Atom errata AAH41 workaround.
 539          *
 540          * The real fix should be in hw or in a microcode update, but
 541          * we also probabilistically try to reduce the window of having
 542          * a large TLB mixed with 4K TLBs while instruction fetches are
 543          * going on.
 544          */
 545         __flush_tlb_all();
 546
 547         base = NULL;
 548
 549 out_unlock:
 550         /*
 551          * If we dropped out via the lookup_address check under
 552          * pgd_lock then stick the page back into the pool:
 553          */
 554         if (base)
 555                 __free_page(base);
 556         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 557
 558         return 0;
 559 }
 560
 561 static int __cpa_process_fault(struct cpa_data *cpa, unsigned long vaddr,
 562                                int primary)
 563 {
 564         /*
 565          * Ignore all non primary paths.
 566          */
 567         if (!primary)
 568                 return 0;
 569
 570         /*
 571          * Ignore the NULL PTE for kernel identity mapping, as it is expected
 572          * to have holes.
 573          * Also set numpages to '1' indicating that we processed cpa req for
 574          * one virtual address page and its pfn. TBD: numpages can be set based
 575          * on the initial value and the level returned by lookup_address().
 576          */
 577         if (within(vaddr, PAGE_OFFSET,
 578                    PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))) {
 579                 cpa->numpages = 1;
 580                 cpa->pfn = __pa(vaddr) >> PAGE_SHIFT;
 581                 return 0;
 582         } else {
 583                 WARN(1, KERN_WARNING "CPA: called for zero pte. "
 584                         "vaddr = %lx cpa->vaddr = %lx\n", vaddr,
 585                         *cpa->vaddr);
 586
 587                 return -EFAULT;
 588         }
 589 }
 590
 591 static int __change_page_attr(struct cpa_data *cpa, int primary)
 592 {
 593         unsigned long address;
 594         int do_split, err;
 595         unsigned int level;
 596         pte_t *kpte, old_pte;
 597
 598         if (cpa->flags & CPA_PAGES_ARRAY)
 599                 address = (unsigned long)page_address(cpa->pages[cpa->curpage]);
 600         else if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 601                 address = cpa->vaddr[cpa->curpage];
 602         else
 603                 address = *cpa->vaddr;
 604 repeat:
 605         kpte = lookup_address(address, &level);
 606         if (!kpte)
 607                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
 608
 609         old_pte = *kpte;
 610         if (!pte_val(old_pte))
 611                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
 612
 613         if (level == PG_LEVEL_4K) {
 614                 pte_t new_pte;
 615                 pgprot_t new_prot = pte_pgprot(old_pte);
 616                 unsigned long pfn = pte_pfn(old_pte);
 617
 618                 pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 619                 pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
 620
 621                 new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
 622
 623                 /*
 624                  * We need to keep the pfn from the existing PTE,
 625                  * after all we're only going to change it's attributes
 626                  * not the memory it points to
 627                  */
 628                 new_pte = pfn_pte(pfn, canon_pgprot(new_prot));
 629                 cpa->pfn = pfn;
 630                 /*
 631                  * Do we really change anything ?
 632                  */
 633                 if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {
 634                         set_pte_atomic(kpte, new_pte);
 635                         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
 636                 }
 637                 cpa->numpages = 1;
 638                 return 0;
 639         }
 640
 641         /*
 642          * Check, whether we can keep the large page intact
 643          * and just change the pte:
 644          */
 645         do_split = try_preserve_large_page(kpte, address, cpa);
 646         /*
 647          * When the range fits into the existing large page,
 648          * return. cp->numpages and cpa->tlbflush have been updated in
 649          * try_large_page:
 650          */
 651         if (do_split <= 0)
 652                 return do_split;
 653
 654         /*
 655          * We have to split the large page:
 656          */
 657         err = split_large_page(kpte, address);
 658         if (!err) {
 659                 /*
 660                  * Do a global flush tlb after splitting the large page
 661                  * and before we do the actual change page attribute in the PTE.
 662                  *
 663                  * With out this, we violate the TLB application note, that says
 664                  * "The TLBs may contain both ordinary and large-page
 665                  *  translations for a 4-KByte range of linear addresses. This
 666                  *  may occur if software modifies the paging structures so that
 667                  *  the page size used for the address range changes. If the two
 668                  *  translations differ with respect to page frame or attributes
 669                  *  (e.g., permissions), processor behavior is undefined and may
 670                  *  be implementation-specific."
 671                  *
 672                  * We do this global tlb flush inside the cpa_lock, so that we
 673                  * don't allow any other cpu, with stale tlb entries change the
 674                  * page attribute in parallel, that also falls into the
 675                  * just split large page entry.
 676                  */
 677                 flush_tlb_all();
 678                 goto repeat;
 679         }
 680
 681         return err;
 682 }
 683
 684 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias);
 685
 686 static int cpa_process_alias(struct cpa_data *cpa)
 687 {
 688         struct cpa_data alias_cpa;
 689         int ret = 0;
 690         unsigned long temp_cpa_vaddr, vaddr;
 691
 692         if (cpa->pfn >= max_pfn_mapped)
 693                 return 0;
 694
 695 #ifdef CONFIG_X86_64
 696         if (cpa->pfn >= max_low_pfn_mapped && cpa->pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
 697                 return 0;
 698 #endif
 699         /*
 700          * No need to redo, when the primary call touched the direct
 701          * mapping already:
 702          */
 703         if (cpa->flags & CPA_PAGES_ARRAY)
 704                 vaddr = (unsigned long)page_address(cpa->pages[cpa->curpage]);
 705         else if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 706                 vaddr = cpa->vaddr[cpa->curpage];
 707         else
 708                 vaddr = *cpa->vaddr;
 709
 710         if (!(within(vaddr, PAGE_OFFSET,
 711                     PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT)))) {
 712
 713                 alias_cpa = *cpa;
 714                 temp_cpa_vaddr = (unsigned long) __va(cpa->pfn << PAGE_SHIFT);
 715                 alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
 716                 alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
 717
 718
 719                 ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
 720         }
 721
 722 #ifdef CONFIG_X86_64
 723         if (ret)
 724                 return ret;
 725         /*
 726          * No need to redo, when the primary call touched the high
 727          * mapping already:
 728          */
 729         if (within(vaddr, (unsigned long) _text, _brk_end))
 730                 return 0;
 731
 732         /*
 733          * If the physical address is inside the kernel map, we need
 734          * to touch the high mapped kernel as well:
 735          */
 736         if (!within(cpa->pfn, highmap_start_pfn(), highmap_end_pfn()))
 737                 return 0;
 738
 739         alias_cpa = *cpa;
 740         temp_cpa_vaddr = (cpa->pfn << PAGE_SHIFT) + __START_KERNEL_map - phys_base;
 741         alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
 742         alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
 743
 744         /*
 745          * The high mapping range is imprecise, so ignore the return value.
 746          */
 747         __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
 748 #endif
 749         return ret;
 750 }
 751
 752 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias)
 753 {
 754         int ret, numpages = cpa->numpages;
 755
 756         while (numpages) {
 757                 /*
 758                  * Store the remaining nr of pages for the large page
 759                  * preservation check.
 760                  */
 761                 cpa->numpages = numpages;
 762                 /* for array changes, we can't use large page */
 763                 if (cpa->flags & (CPA_ARRAY | CPA_PAGES_ARRAY))
 764                         cpa->numpages = 1;
 765
 766                 if (!debug_pagealloc)
 767                         spin_lock(&cpa_lock);
 768                 ret = __change_page_attr(cpa, checkalias);
 769                 if (!debug_pagealloc)
 770                         spin_unlock(&cpa_lock);
 771                 if (ret)
 772                         return ret;
 773
 774                 if (checkalias) {
 775                         ret = cpa_process_alias(cpa);
 776                         if (ret)
 777                                 return ret;
 778                 }
 779
 780                 /*
 781                  * Adjust the number of pages with the result of the
 782                  * CPA operation. Either a large page has been
 783                  * preserved or a single page update happened.
 784                  */
 785                 BUG_ON(cpa->numpages > numpages);
 786                 numpages -= cpa->numpages;
 787                 if (cpa->flags & (CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY))
 788                         cpa->curpage++;
 789                 else
 790                         *cpa->vaddr += cpa->numpages * PAGE_SIZE;
 791
 792         }
 793         return 0;
 794 }
 795
 796 static inline int cache_attr(pgprot_t attr)
 797 {
 798         return pgprot_val(attr) &
 799                 (_PAGE_PAT | _PAGE_PAT_LARGE | _PAGE_PWT | _PAGE_PCD);
 800 }
 801
 802 static int change_page_attr_set_clr(unsigned long *addr, int numpages,
 803                                     pgprot_t mask_set, pgprot_t mask_clr,
 804                                     int force_split, int in_flag,
 805                                     struct page **pages)
 806 {
 807         struct cpa_data cpa;
 808         int ret, cache, checkalias;
 809
 810         /*
 811          * Check, if we are requested to change a not supported
 812          * feature:
 813          */
 814         mask_set = canon_pgprot(mask_set);
 815         mask_clr = canon_pgprot(mask_clr);
 816         if (!pgprot_val(mask_set) && !pgprot_val(mask_clr) && !force_split)
 817                 return 0;
 818
 819         /* Ensure we are PAGE_SIZE aligned */
 820         if (in_flag & CPA_ARRAY) {
 821                 int i;
 822                 for (i = 0; i < numpages; i++) {
 823                         if (addr[i] & ~PAGE_MASK) {
 824                                 addr[i] &= PAGE_MASK;
 825                                 WARN_ON_ONCE(1);
 826                         }
 827                 }
 828         } else if (!(in_flag & CPA_PAGES_ARRAY)) {
 829                 /*
 830                  * in_flag of CPA_PAGES_ARRAY implies it is aligned.
 831                  * No need to cehck in that case
 832                  */
 833                 if (*addr & ~PAGE_MASK) {
 834                         *addr &= PAGE_MASK;
 835                         /*
 836                          * People should not be passing in unaligned addresses:
 837                          */
 838                         WARN_ON_ONCE(1);
 839                 }
 840         }
 841
 842         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
 843         kmap_flush_unused();
 844
 845         vm_unmap_aliases();
 846
 847         cpa.vaddr = addr;
 848         cpa.pages = pages;
 849         cpa.numpages = numpages;
 850         cpa.mask_set = mask_set;
 851         cpa.mask_clr = mask_clr;
 852         cpa.flags = 0;
 853         cpa.curpage = 0;
 854         cpa.force_split = force_split;
 855
 856         if (in_flag & (CPA_ARRAY | CPA_PAGES_ARRAY))
 857                 cpa.flags |= in_flag;
 858
 859         /* No alias checking for _NX bit modifications */
 860         checkalias = (pgprot_val(mask_set) | pgprot_val(mask_clr)) != _PAGE_NX;
 861
 862         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, checkalias);
 863
 864         /*
 865          * Check whether we really changed something:
 866          */
 867         if (!(cpa.flags & CPA_FLUSHTLB))
 868                 goto out;
 869
 870         /*
 871          * No need to flush, when we did not set any of the caching
 872          * attributes:
 873          */
 874         cache = cache_attr(mask_set);
 875
 876         /*
 877          * On success we use clflush, when the CPU supports it to
 878          * avoid the wbindv. If the CPU does not support it and in the
 879          * error case we fall back to cpa_flush_all (which uses
 880          * wbindv):
 881          */
 882         if (!ret && cpu_has_clflush) {
 883                 if (cpa.flags & (CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY)) {
 884                         cpa_flush_array(addr, numpages, cache,
 885                                         cpa.flags, pages);
 886                 } else
 887                         cpa_flush_range(*addr, numpages, cache);
 888         } else
 889                 cpa_flush_all(cache);
 890
 891 out:
 892         return ret;
 893 }
 894
 895 static inline int change_page_attr_set(unsigned long *addr, int numpages,
 896                                        pgprot_t mask, int array)
 897 {
 898         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
 899                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
 900 }
 901
 902 static inline int change_page_attr_clear(unsigned long *addr, int numpages,
 903                                          pgprot_t mask, int array)
 904 {
 905         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
 906                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
 907 }
 908
 909 static inline int cpa_set_pages_array(struct page **pages, int numpages,
 910                                        pgprot_t mask)
 911 {
 912         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
 913                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
 914 }
 915
 916 static inline int cpa_clear_pages_array(struct page **pages, int numpages,
 917                                          pgprot_t mask)
 918 {
 919         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
 920                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
 921 }
 922
 923 int _set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
 924 {
 925         /*
 926          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 927          */
 928         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
 929                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 0);
 930 }
 931
 932 int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
 933 {
 934         /*
 935          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 936          */
 937         if (reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
 938                             _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
 939                 return -EINVAL;
 940
 941         return _set_memory_uc(addr, numpages);
 942 }
 943 EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);
 944
 945 int set_memory_array_uc(unsigned long *addr, int addrinarray)
 946 {
 947         unsigned long start;
 948         unsigned long end;
 949         int i;
 950         /*
 951          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 952          */
 953         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
 954                 start = __pa(addr[i]);
 955                 for (end = start + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
 956                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
 957                                 break;
 958                         i++;
 959                 }
 960                 if (reserve_memtype(start, end, _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
 961                         goto out;
 962         }
 963
 964         return change_page_attr_set(addr, addrinarray,
 965                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 1);
 966 out:
 967         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
 968                 unsigned long tmp = __pa(addr[i]);
 969
 970                 if (tmp == start)
 971                         break;
 972                 for (end = tmp + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
 973                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
 974                                 break;
 975                         i++;
 976                 }
 977                 free_memtype(tmp, end);
 978         }
 979         return -EINVAL;
 980 }
 981 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_uc);
 982
 983 int _set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
 984 {
 985         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
 986                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_WC), 0);
 987 }
 988
 989 int set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
 990 {
 991         if (!pat_enabled)
 992                 return set_memory_uc(addr, numpages);
 993
 994         if (reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
 995                 _PAGE_CACHE_WC, NULL))
 996                 return -EINVAL;
 997
 998         return _set_memory_wc(addr, numpages);
 999 }
1000 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wc);
1001
1002 int _set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
1003 {
1004         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
1005                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 0);
1006 }
1007
1008 int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
1009 {
1010         free_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1011
1012         return _set_memory_wb(addr, numpages);
1013 }
1014 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);
1015
1016 int set_memory_array_wb(unsigned long *addr, int addrinarray)
1017 {
1018         int i;
1019
1020         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
1021                 unsigned long start = __pa(addr[i]);
1022                 unsigned long end;
1023
1024                 for (end = start + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
1025                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
1026                                 break;
1027                         i++;
1028                 }
1029                 free_memtype(start, end);
1030         }
1031         return change_page_attr_clear(addr, addrinarray,
1032                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 1);
1033 }
1034 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_wb);
1035
1036 int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
1037 {
1038         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
1039 }
1040 EXPORT_SYMBOL(set_memory_x);
1041
1042 int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
1043 {
1044         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
1045 }
1046 EXPORT_SYMBOL(set_memory_nx);
1047
1048 int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
1049 {
1050         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
1051 }
1052 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_ro);
1053
1054 int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
1055 {
1056         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
1057 }
1058 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_rw);
1059
1060 int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
1061 {
1062         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
1063 }
1064
1065 int set_memory_4k(unsigned long addr, int numpages)
1066 {
1067         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
1068                                         __pgprot(0), 1, 0, NULL);
1069 }
1070
1071 int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
1072 {
1073         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1074
1075         return set_memory_uc(addr, numpages);
1076 }
1077 EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);
1078
1079 int set_pages_array_uc(struct page **pages, int addrinarray)
1080 {
1081         unsigned long start;
1082         unsigned long end;
1083         int i;
1084         int free_idx;
1085
1086         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
1087                 start = (unsigned long)page_address(pages[i]);
1088                 end = start + PAGE_SIZE;
1089                 if (reserve_memtype(start, end, _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
1090                         goto err_out;
1091         }
1092
1093         if (cpa_set_pages_array(pages, addrinarray,
1094                         __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS)) == 0) {
1095                 return 0; /* Success */
1096         }
1097 err_out:
1098         free_idx = i;
1099         for (i = 0; i < free_idx; i++) {
1100                 start = (unsigned long)page_address(pages[i]);
1101                 end = start + PAGE_SIZE;
1102                 free_memtype(start, end);
1103         }
1104         return -EINVAL;
1105 }
1106 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_uc);
1107
1108 int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
1109 {
1110         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1111
1112         return set_memory_wb(addr, numpages);
1113 }
1114 EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);
1115
1116 int set_pages_array_wb(struct page **pages, int addrinarray)
1117 {
1118         int retval;
1119         unsigned long start;
1120         unsigned long end;
1121         int i;
1122
1123         retval = cpa_clear_pages_array(pages, addrinarray,
1124                         __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK));
1125
1126         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
1127                 start = (unsigned long)page_address(pages[i]);
1128                 end = start + PAGE_SIZE;
1129                 free_memtype(start, end);
1130         }
1131
1132         return retval;
1133 }
1134 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_wb);
1135
1136 int set_pages_x(struct page *page, int numpages)
1137 {
1138         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1139
1140         return set_memory_x(addr, numpages);
1141 }
1142 EXPORT_SYMBOL(set_pages_x);
1143
1144 int set_pages_nx(struct page *page, int numpages)
1145 {
1146         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1147
1148         return set_memory_nx(addr, numpages);
1149 }
1150 EXPORT_SYMBOL(set_pages_nx);
1151
1152 int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
1153 {
1154         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1155
1156         return set_memory_ro(addr, numpages);
1157 }
1158
1159 int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
1160 {
1161         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1162
1163         return set_memory_rw(addr, numpages);
1164 }
1165
1166 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1167
1168 static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
1169 {
1170         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1171         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1172                                 .numpages = numpages,
1173                                 .mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1174                                 .mask_clr = __pgprot(0),
1175                                 .flags = 0};
1176
1177         /*
1178          * No alias checking needed for setting present flag. otherwise,
1179          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1180          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1181          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1182          */
1183         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1184 }
1185
1186 static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
1187 {
1188         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1189         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1190                                 .numpages = numpages,
1191                                 .mask_set = __pgprot(0),
1192                                 .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1193                                 .flags = 0};
1194
1195         /*
1196          * No alias checking needed for setting not present flag. otherwise,
1197          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1198          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1199          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1200          */
1201         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1202 }
1203
1204 void kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
1205 {
1206         if (PageHighMem(page))
1207                 return;
1208         if (!enable) {
1209                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1210                                            numpages * PAGE_SIZE);
1211         }
1212
1213         /*
1214          * If page allocator is not up yet then do not call c_p_a():
1215          */
1216         if (!debug_pagealloc_enabled)
1217                 return;
1218
1219         /*
1220          * The return value is ignored as the calls cannot fail.
1221          * Large pages for identity mappings are not used at boot time
1222          * and hence no memory allocations during large page split.
1223          */
1224         if (enable)
1225                 __set_pages_p(page, numpages);
1226         else
1227                 __set_pages_np(page, numpages);
1228
1229         /*
1230          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
1231          * but that can deadlock->flush only current cpu:
1232          */
1233         __flush_tlb_all();
1234 }
1235
1236 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1237
1238 bool kernel_page_present(struct page *page)
1239 {
1240         unsigned int level;
1241         pte_t *pte;
1242
1243         if (PageHighMem(page))
1244                 return false;
1245
1246         pte = lookup_address((unsigned long)page_address(page), &level);
1247         return (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT);
1248 }
1249
1250 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
1251
1252 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
1253
1254 /*
1255  * The testcases use internal knowledge of the implementation that shouldn't
1256  * be exposed to the rest of the kernel. Include these directly here.
1257  */
1258 #ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
1259 #include "pageattr-test.c"
1260 #endif