Merge branch 'x86-pat-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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/x86_init.h>
24 #include <asm/pgtable.h>
25 #include <asm/fcntl.h>
26 #include <asm/e820.h>
27 #include <asm/mtrr.h>
28 #include <asm/page.h>
29 #include <asm/msr.h>
30 #include <asm/pat.h>
31 #include <asm/io.h>
32
33 #ifdef CONFIG_X86_PAT
34 int __read_mostly pat_enabled = 1;
35
36 static inline void pat_disable(const char *reason)
37 {
38         pat_enabled = 0;
39         printk(KERN_INFO "%s\n", reason);
40 }
41
42 static int __init nopat(char *str)
43 {
44         pat_disable("PAT support disabled.");
45         return 0;
46 }
47 early_param("nopat", nopat);
48 #else
49 static inline void pat_disable(const char *reason)
50 {
51         (void)reason;
52 }
53 #endif
54
55
56 static int debug_enable;
57
58 static int __init pat_debug_setup(char *str)
59 {
60         debug_enable = 1;
61         return 0;
62 }
63 __setup("debugpat", pat_debug_setup);
64
65 #define dprintk(fmt, arg...) \
66         do { if (debug_enable) printk(KERN_INFO fmt, ##arg); } while (0)
67
68
69 static u64 __read_mostly boot_pat_state;
70
71 enum {
72         PAT_UC = 0,             /* uncached */
73         PAT_WC = 1,             /* Write combining */
74         PAT_WT = 4,             /* Write Through */
75         PAT_WP = 5,             /* Write Protected */
76         PAT_WB = 6,             /* Write Back (default) */
77         PAT_UC_MINUS = 7,       /* UC, but can be overriden by MTRR */
78 };
79
80 #define PAT(x, y)       ((u64)PAT_ ## y << ((x)*8))
81
82 void pat_init(void)
83 {
84         u64 pat;
85         bool boot_cpu = !boot_pat_state;
86
87         if (!pat_enabled)
88                 return;
89
90         if (!cpu_has_pat) {
91                 if (!boot_pat_state) {
92                         pat_disable("PAT not supported by CPU.");
93                         return;
94                 } else {
95                         /*
96                          * If this happens we are on a secondary CPU, but
97                          * switched to PAT on the boot CPU. We have no way to
98                          * undo PAT.
99                          */
100                         printk(KERN_ERR "PAT enabled, "
101                                "but not supported by secondary CPU\n");
102                         BUG();
103                 }
104         }
105
106         /* Set PWT to Write-Combining. All other bits stay the same */
107         /*
108          * PTE encoding used in Linux:
109          *      PAT
110          *      |PCD
111          *      ||PWT
112          *      |||
113          *      000 WB          _PAGE_CACHE_WB
114          *      001 WC          _PAGE_CACHE_WC
115          *      010 UC-         _PAGE_CACHE_UC_MINUS
116          *      011 UC          _PAGE_CACHE_UC
117          * PAT bit unused
118          */
119         pat = PAT(0, WB) | PAT(1, WC) | PAT(2, UC_MINUS) | PAT(3, UC) |
120               PAT(4, WB) | PAT(5, WC) | PAT(6, UC_MINUS) | PAT(7, UC);
121
122         /* Boot CPU check */
123         if (!boot_pat_state)
124                 rdmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, boot_pat_state);
125
126         wrmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, pat);
127
128         if (boot_cpu)
129                 printk(KERN_INFO "x86 PAT enabled: cpu %d, old 0x%Lx, new 0x%Lx\n",
130                        smp_processor_id(), boot_pat_state, pat);
131 }
132
133 #undef PAT
134
135 static char *cattr_name(unsigned long flags)
136 {
137         switch (flags & _PAGE_CACHE_MASK) {
138         case _PAGE_CACHE_UC:            return "uncached";
139         case _PAGE_CACHE_UC_MINUS:      return "uncached-minus";
140         case _PAGE_CACHE_WB:            return "write-back";
141         case _PAGE_CACHE_WC:            return "write-combining";
142         default:                        return "broken";
143         }
144 }
145
146 /*
147  * The global memtype list keeps track of memory type for specific
148  * physical memory areas. Conflicting memory types in different
149  * mappings can cause CPU cache corruption. To avoid this we keep track.
150  *
151  * The list is sorted based on starting address and can contain multiple
152  * entries for each address (this allows reference counting for overlapping
153  * areas). All the aliases have the same cache attributes of course.
154  * Zero attributes are represented as holes.
155  *
156  * The data structure is a list that is also organized as an rbtree
157  * sorted on the start address of memtype range.
158  *
159  * memtype_lock protects both the linear list and rbtree.
160  */
161
162 struct memtype {
163         u64                     start;
164         u64                     end;
165         unsigned long           type;
166         struct list_head        nd;
167         struct rb_node          rb;
168 };
169
170 static struct rb_root memtype_rbroot = RB_ROOT;
171 static LIST_HEAD(memtype_list);
172 static DEFINE_SPINLOCK(memtype_lock);   /* protects memtype list */
173
174 static struct memtype *memtype_rb_search(struct rb_root *root, u64 start)
175 {
176         struct rb_node *node = root->rb_node;
177         struct memtype *last_lower = NULL;
178
179         while (node) {
180                 struct memtype *data = container_of(node, struct memtype, rb);
181
182                 if (data->start < start) {
183                         last_lower = data;
184                         node = node->rb_right;
185                 } else if (data->start > start) {
186                         node = node->rb_left;
187                 } else
188                         return data;
189         }
190
191         /* Will return NULL if there is no entry with its start <= start */
192         return last_lower;
193 }
194
195 static void memtype_rb_insert(struct rb_root *root, struct memtype *data)
196 {
197         struct rb_node **new = &(root->rb_node);
198         struct rb_node *parent = NULL;
199
200         while (*new) {
201                 struct memtype *this = container_of(*new, struct memtype, rb);
202
203                 parent = *new;
204                 if (data->start <= this->start)
205                         new = &((*new)->rb_left);
206                 else if (data->start > this->start)
207                         new = &((*new)->rb_right);
208         }
209
210         rb_link_node(&data->rb, parent, new);
211         rb_insert_color(&data->rb, root);
212 }
213
214 /*
215  * Does intersection of PAT memory type and MTRR memory type and returns
216  * the resulting memory type as PAT understands it.
217  * (Type in pat and mtrr will not have same value)
218  * The intersection is based on "Effective Memory Type" tables in IA-32
219  * SDM vol 3a
220  */
221 static unsigned long pat_x_mtrr_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type)
222 {
223         /*
224          * Look for MTRR hint to get the effective type in case where PAT
225          * request is for WB.
226          */
227         if (req_type == _PAGE_CACHE_WB) {
228                 u8 mtrr_type;
229
230                 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
231                 if (mtrr_type != MTRR_TYPE_WRBACK)
232                         return _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
233
234                 return _PAGE_CACHE_WB;
235         }
236
237         return req_type;
238 }
239
240 static int
241 chk_conflict(struct memtype *new, struct memtype *entry, unsigned long *type)
242 {
243         if (new->type != entry->type) {
244                 if (type) {
245                         new->type = entry->type;
246                         *type = entry->type;
247                 } else
248                         goto conflict;
249         }
250
251          /* check overlaps with more than one entry in the list */
252         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
253                 if (new->end <= entry->start)
254                         break;
255                 else if (new->type != entry->type)
256                         goto conflict;
257         }
258         return 0;
259
260  conflict:
261         printk(KERN_INFO "%s:%d conflicting memory types "
262                "%Lx-%Lx %s<->%s\n", current->comm, current->pid, new->start,
263                new->end, cattr_name(new->type), cattr_name(entry->type));
264         return -EBUSY;
265 }
266
267 static int pat_pagerange_is_ram(unsigned long start, unsigned long end)
268 {
269         int ram_page = 0, not_rampage = 0;
270         unsigned long page_nr;
271
272         for (page_nr = (start >> PAGE_SHIFT); page_nr < (end >> PAGE_SHIFT);
273              ++page_nr) {
274                 /*
275                  * For legacy reasons, physical address range in the legacy ISA
276                  * region is tracked as non-RAM. This will allow users of
277                  * /dev/mem to map portions of legacy ISA region, even when
278                  * some of those portions are listed(or not even listed) with
279                  * different e820 types(RAM/reserved/..)
280                  */
281                 if (page_nr >= (ISA_END_ADDRESS >> PAGE_SHIFT) &&
282                     page_is_ram(page_nr))
283                         ram_page = 1;
284                 else
285                         not_rampage = 1;
286
287                 if (ram_page == not_rampage)
288                         return -1;
289         }
290
291         return ram_page;
292 }
293
294 /*
295  * For RAM pages, we use page flags to mark the pages with appropriate type.
296  * Here we do two pass:
297  * - Find the memtype of all the pages in the range, look for any conflicts
298  * - In case of no conflicts, set the new memtype for pages in the range
299  *
300  * Caller must hold memtype_lock for atomicity.
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;
307
308         if (req_type == _PAGE_CACHE_UC) {
309                 /* We do not support strong UC */
310                 WARN_ON_ONCE(1);
311                 req_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
312         }
313
314         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
315                 unsigned long type;
316
317                 page = pfn_to_page(pfn);
318                 type = get_page_memtype(page);
319                 if (type != -1) {
320                         printk(KERN_INFO "reserve_ram_pages_type failed "
321                                 "0x%Lx-0x%Lx, track 0x%lx, req 0x%lx\n",
322                                 start, end, type, req_type);
323                         if (new_type)
324                                 *new_type = type;
325
326                         return -EBUSY;
327                 }
328         }
329
330         if (new_type)
331                 *new_type = req_type;
332
333         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
334                 page = pfn_to_page(pfn);
335                 set_page_memtype(page, req_type);
336         }
337         return 0;
338 }
339
340 static int free_ram_pages_type(u64 start, u64 end)
341 {
342         struct page *page;
343         u64 pfn;
344
345         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
346                 page = pfn_to_page(pfn);
347                 set_page_memtype(page, -1);
348         }
349         return 0;
350 }
351
352 /*
353  * req_type typically has one of the:
354  * - _PAGE_CACHE_WB
355  * - _PAGE_CACHE_WC
356  * - _PAGE_CACHE_UC_MINUS
357  * - _PAGE_CACHE_UC
358  *
359  * If new_type is NULL, function will return an error if it cannot reserve the
360  * region with req_type. If new_type is non-NULL, function will return
361  * available type in new_type in case of no error. In case of any error
362  * it will return a negative return value.
363  */
364 int reserve_memtype(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
365                     unsigned long *new_type)
366 {
367         struct memtype *new, *entry;
368         unsigned long actual_type;
369         struct list_head *where;
370         int is_range_ram;
371         int err = 0;
372
373         BUG_ON(start >= end); /* end is exclusive */
374
375         if (!pat_enabled) {
376                 /* This is identical to page table setting without PAT */
377                 if (new_type) {
378                         if (req_type == _PAGE_CACHE_WC)
379                                 *new_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
380                         else
381                                 *new_type = req_type & _PAGE_CACHE_MASK;
382                 }
383                 return 0;
384         }
385
386         /* Low ISA region is always mapped WB in page table. No need to track */
387         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(start, end)) {
388                 if (new_type)
389                         *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
390                 return 0;
391         }
392
393         /*
394          * Call mtrr_lookup to get the type hint. This is an
395          * optimization for /dev/mem mmap'ers into WB memory (BIOS
396          * tools and ACPI tools). Use WB request for WB memory and use
397          * UC_MINUS otherwise.
398          */
399         actual_type = pat_x_mtrr_type(start, end, req_type & _PAGE_CACHE_MASK);
400
401         if (new_type)
402                 *new_type = actual_type;
403
404         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
405         if (is_range_ram == 1) {
406
407                 spin_lock(&memtype_lock);
408                 err = reserve_ram_pages_type(start, end, req_type, new_type);
409                 spin_unlock(&memtype_lock);
410
411                 return err;
412         } else if (is_range_ram < 0) {
413                 return -EINVAL;
414         }
415
416         new  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
417         if (!new)
418                 return -ENOMEM;
419
420         new->start      = start;
421         new->end        = end;
422         new->type       = actual_type;
423
424         spin_lock(&memtype_lock);
425
426         /* Search for existing mapping that overlaps the current range */
427         where = NULL;
428         list_for_each_entry(entry, &memtype_list, nd) {
429                 if (end <= entry->start) {
430                         where = entry->nd.prev;
431                         break;
432                 } else if (start <= entry->start) { /* end > entry->start */
433                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
434                         if (!err) {
435                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
436                                         entry->start, entry->end);
437                                 where = entry->nd.prev;
438                         }
439                         break;
440                 } else if (start < entry->end) { /* start > entry->start */
441                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
442                         if (!err) {
443                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
444                                         entry->start, entry->end);
445
446                                 /*
447                                  * Move to right position in the linked
448                                  * list to add this new entry
449                                  */
450                                 list_for_each_entry_continue(entry,
451                                                         &memtype_list, nd) {
452                                         if (start <= entry->start) {
453                                                 where = entry->nd.prev;
454                                                 break;
455                                         }
456                                 }
457                         }
458                         break;
459                 }
460         }
461
462         if (err) {
463                 printk(KERN_INFO "reserve_memtype failed 0x%Lx-0x%Lx, "
464                        "track %s, req %s\n",
465                        start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type));
466                 kfree(new);
467                 spin_unlock(&memtype_lock);
468
469                 return err;
470         }
471
472         if (where)
473                 list_add(&new->nd, where);
474         else
475                 list_add_tail(&new->nd, &memtype_list);
476
477         memtype_rb_insert(&memtype_rbroot, new);
478
479         spin_unlock(&memtype_lock);
480
481         dprintk("reserve_memtype added 0x%Lx-0x%Lx, track %s, req %s, ret %s\n",
482                 start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type),
483                 new_type ? cattr_name(*new_type) : "-");
484
485         return err;
486 }
487
488 int free_memtype(u64 start, u64 end)
489 {
490         struct memtype *entry, *saved_entry;
491         int err = -EINVAL;
492         int is_range_ram;
493
494         if (!pat_enabled)
495                 return 0;
496
497         /* Low ISA region is always mapped WB. No need to track */
498         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(start, end))
499                 return 0;
500
501         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
502         if (is_range_ram == 1) {
503
504                 spin_lock(&memtype_lock);
505                 err = free_ram_pages_type(start, end);
506                 spin_unlock(&memtype_lock);
507
508                 return err;
509         } else if (is_range_ram < 0) {
510                 return -EINVAL;
511         }
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_from(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  * lookup_memtype - Looksup the memory type for a physical address
569  * @paddr: physical address of which memory type needs to be looked up
570  *
571  * Only to be called when PAT is enabled
572  *
573  * Returns _PAGE_CACHE_WB, _PAGE_CACHE_WC, _PAGE_CACHE_UC_MINUS or
574  * _PAGE_CACHE_UC
575  */
576 static unsigned long lookup_memtype(u64 paddr)
577 {
578         int rettype = _PAGE_CACHE_WB;
579         struct memtype *entry;
580
581         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(paddr, paddr + PAGE_SIZE))
582                 return rettype;
583
584         if (pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + PAGE_SIZE)) {
585                 struct page *page;
586                 spin_lock(&memtype_lock);
587                 page = pfn_to_page(paddr >> PAGE_SHIFT);
588                 rettype = get_page_memtype(page);
589                 spin_unlock(&memtype_lock);
590                 /*
591                  * -1 from get_page_memtype() implies RAM page is in its
592                  * default state and not reserved, and hence of type WB
593                  */
594                 if (rettype == -1)
595                         rettype = _PAGE_CACHE_WB;
596
597                 return rettype;
598         }
599
600         spin_lock(&memtype_lock);
601
602         entry = memtype_rb_search(&memtype_rbroot, paddr);
603         if (entry != NULL)
604                 rettype = entry->type;
605         else
606                 rettype = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
607
608         spin_unlock(&memtype_lock);
609         return rettype;
610 }
611
612 /**
613  * io_reserve_memtype - Request a memory type mapping for a region of memory
614  * @start: start (physical address) of the region
615  * @end: end (physical address) of the region
616  * @type: A pointer to memtype, with requested type. On success, requested
617  * or any other compatible type that was available for the region is returned
618  *
619  * On success, returns 0
620  * On failure, returns non-zero
621  */
622 int io_reserve_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end,
623                         unsigned long *type)
624 {
625         resource_size_t size = end - start;
626         unsigned long req_type = *type;
627         unsigned long new_type;
628         int ret;
629
630         WARN_ON_ONCE(iomem_map_sanity_check(start, size));
631
632         ret = reserve_memtype(start, end, req_type, &new_type);
633         if (ret)
634                 goto out_err;
635
636         if (!is_new_memtype_allowed(start, size, req_type, new_type))
637                 goto out_free;
638
639         if (kernel_map_sync_memtype(start, size, new_type) < 0)
640                 goto out_free;
641
642         *type = new_type;
643         return 0;
644
645 out_free:
646         free_memtype(start, end);
647         ret = -EBUSY;
648 out_err:
649         return ret;
650 }
651
652 /**
653  * io_free_memtype - Release a memory type mapping for a region of memory
654  * @start: start (physical address) of the region
655  * @end: end (physical address) of the region
656  */
657 void io_free_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end)
658 {
659         free_memtype(start, end);
660 }
661
662 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
663                                 unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
664 {
665         return vma_prot;
666 }
667
668 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
669 /* This check is done in drivers/char/mem.c in case of STRICT_DEVMEM*/
670 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
671 {
672         return 1;
673 }
674 #else
675 /* This check is needed to avoid cache aliasing when PAT is enabled */
676 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
677 {
678         u64 from = ((u64)pfn) << PAGE_SHIFT;
679         u64 to = from + size;
680         u64 cursor = from;
681
682         if (!pat_enabled)
683                 return 1;
684
685         while (cursor < to) {
686                 if (!devmem_is_allowed(pfn)) {
687                         printk(KERN_INFO
688                 "Program %s tried to access /dev/mem between %Lx->%Lx.\n",
689                                 current->comm, from, to);
690                         return 0;
691                 }
692                 cursor += PAGE_SIZE;
693                 pfn++;
694         }
695         return 1;
696 }
697 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
698
699 int phys_mem_access_prot_allowed(struct file *file, unsigned long pfn,
700                                 unsigned long size, pgprot_t *vma_prot)
701 {
702         unsigned long flags = _PAGE_CACHE_WB;
703
704         if (!range_is_allowed(pfn, size))
705                 return 0;
706
707         if (file->f_flags & O_SYNC) {
708                 flags = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
709         }
710
711 #ifdef CONFIG_X86_32
712         /*
713          * On the PPro and successors, the MTRRs are used to set
714          * memory types for physical addresses outside main memory,
715          * so blindly setting UC or PWT on those pages is wrong.
716          * For Pentiums and earlier, the surround logic should disable
717          * caching for the high addresses through the KEN pin, but
718          * we maintain the tradition of paranoia in this code.
719          */
720         if (!pat_enabled &&
721             !(boot_cpu_has(X86_FEATURE_MTRR) ||
722               boot_cpu_has(X86_FEATURE_K6_MTRR) ||
723               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CYRIX_ARR) ||
724               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CENTAUR_MCR)) &&
725             (pfn << PAGE_SHIFT) >= __pa(high_memory)) {
726                 flags = _PAGE_CACHE_UC;
727         }
728 #endif
729
730         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) & ~_PAGE_CACHE_MASK) |
731                              flags);
732         return 1;
733 }
734
735 /*
736  * Change the memory type for the physial address range in kernel identity
737  * mapping space if that range is a part of identity map.
738  */
739 int kernel_map_sync_memtype(u64 base, unsigned long size, unsigned long flags)
740 {
741         unsigned long id_sz;
742
743         if (base >= __pa(high_memory))
744                 return 0;
745
746         id_sz = (__pa(high_memory) < base + size) ?
747                                 __pa(high_memory) - base :
748                                 size;
749
750         if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(base), id_sz, flags) < 0) {
751                 printk(KERN_INFO
752                         "%s:%d ioremap_change_attr failed %s "
753                         "for %Lx-%Lx\n",
754                         current->comm, current->pid,
755                         cattr_name(flags),
756                         base, (unsigned long long)(base + size));
757                 return -EINVAL;
758         }
759         return 0;
760 }
761
762 /*
763  * Internal interface to reserve a range of physical memory with prot.
764  * Reserved non RAM regions only and after successful reserve_memtype,
765  * this func also keeps identity mapping (if any) in sync with this new prot.
766  */
767 static int reserve_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size, pgprot_t *vma_prot,
768                                 int strict_prot)
769 {
770         int is_ram = 0;
771         int ret;
772         unsigned long want_flags = (pgprot_val(*vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
773         unsigned long flags = want_flags;
774
775         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
776
777         /*
778          * reserve_pfn_range() for RAM pages. We do not refcount to keep
779          * track of number of mappings of RAM pages. We can assert that
780          * the type requested matches the type of first page in the range.
781          */
782         if (is_ram) {
783                 if (!pat_enabled)
784                         return 0;
785
786                 flags = lookup_memtype(paddr);
787                 if (want_flags != flags) {
788                         printk(KERN_WARNING
789                         "%s:%d map pfn RAM range req %s for %Lx-%Lx, got %s\n",
790                                 current->comm, current->pid,
791                                 cattr_name(want_flags),
792                                 (unsigned long long)paddr,
793                                 (unsigned long long)(paddr + size),
794                                 cattr_name(flags));
795                         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
796                                               (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
797                                              flags);
798                 }
799                 return 0;
800         }
801
802         ret = reserve_memtype(paddr, paddr + size, want_flags, &flags);
803         if (ret)
804                 return ret;
805
806         if (flags != want_flags) {
807                 if (strict_prot ||
808                     !is_new_memtype_allowed(paddr, size, want_flags, flags)) {
809                         free_memtype(paddr, paddr + size);
810                         printk(KERN_ERR "%s:%d map pfn expected mapping type %s"
811                                 " for %Lx-%Lx, got %s\n",
812                                 current->comm, current->pid,
813                                 cattr_name(want_flags),
814                                 (unsigned long long)paddr,
815                                 (unsigned long long)(paddr + size),
816                                 cattr_name(flags));
817                         return -EINVAL;
818                 }
819                 /*
820                  * We allow returning different type than the one requested in
821                  * non strict case.
822                  */
823                 *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
824                                       (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
825                                      flags);
826         }
827
828         if (kernel_map_sync_memtype(paddr, size, flags) < 0) {
829                 free_memtype(paddr, paddr + size);
830                 return -EINVAL;
831         }
832         return 0;
833 }
834
835 /*
836  * Internal interface to free a range of physical memory.
837  * Frees non RAM regions only.
838  */
839 static void free_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size)
840 {
841         int is_ram;
842
843         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
844         if (is_ram == 0)
845                 free_memtype(paddr, paddr + size);
846 }
847
848 /*
849  * track_pfn_vma_copy is called when vma that is covering the pfnmap gets
850  * copied through copy_page_range().
851  *
852  * If the vma has a linear pfn mapping for the entire range, we get the prot
853  * from pte and reserve the entire vma range with single reserve_pfn_range call.
854  */
855 int track_pfn_vma_copy(struct vm_area_struct *vma)
856 {
857         resource_size_t paddr;
858         unsigned long prot;
859         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
860         pgprot_t pgprot;
861
862         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
863                 /*
864                  * reserve the whole chunk covered by vma. We need the
865                  * starting address and protection from pte.
866                  */
867                 if (follow_phys(vma, vma->vm_start, 0, &prot, &paddr)) {
868                         WARN_ON_ONCE(1);
869                         return -EINVAL;
870                 }
871                 pgprot = __pgprot(prot);
872                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, &pgprot, 1);
873         }
874
875         return 0;
876 }
877
878 /*
879  * track_pfn_vma_new is called when a _new_ pfn mapping is being established
880  * for physical range indicated by pfn and size.
881  *
882  * prot is passed in as a parameter for the new mapping. If the vma has a
883  * linear pfn mapping for the entire range reserve the entire vma range with
884  * single reserve_pfn_range call.
885  */
886 int track_pfn_vma_new(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t *prot,
887                         unsigned long pfn, unsigned long size)
888 {
889         unsigned long flags;
890         resource_size_t paddr;
891         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
892
893         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
894                 /* reserve the whole chunk starting from vm_pgoff */
895                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
896                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, prot, 0);
897         }
898
899         if (!pat_enabled)
900                 return 0;
901
902         /* for vm_insert_pfn and friends, we set prot based on lookup */
903         flags = lookup_memtype(pfn << PAGE_SHIFT);
904         *prot = __pgprot((pgprot_val(vma->vm_page_prot) & (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
905                          flags);
906
907         return 0;
908 }
909
910 /*
911  * untrack_pfn_vma is called while unmapping a pfnmap for a region.
912  * untrack can be called for a specific region indicated by pfn and size or
913  * can be for the entire vma (in which case size can be zero).
914  */
915 void untrack_pfn_vma(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
916                         unsigned long size)
917 {
918         resource_size_t paddr;
919         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
920
921         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
922                 /* free the whole chunk starting from vm_pgoff */
923                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
924                 free_pfn_range(paddr, vma_size);
925                 return;
926         }
927 }
928
929 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
930 {
931         if (pat_enabled)
932                 return __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE_WC);
933         else
934                 return pgprot_noncached(prot);
935 }
936 EXPORT_SYMBOL_GPL(pgprot_writecombine);
937
938 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_X86_PAT)
939
940 /* get Nth element of the linked list */
941 static struct memtype *memtype_get_idx(loff_t pos)
942 {
943         struct memtype *list_node, *print_entry;
944         int i = 1;
945
946         print_entry  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
947         if (!print_entry)
948                 return NULL;
949
950         spin_lock(&memtype_lock);
951         list_for_each_entry(list_node, &memtype_list, nd) {
952                 if (pos == i) {
953                         *print_entry = *list_node;
954                         spin_unlock(&memtype_lock);
955                         return print_entry;
956                 }
957                 ++i;
958         }
959         spin_unlock(&memtype_lock);
960         kfree(print_entry);
961
962         return NULL;
963 }
964
965 static void *memtype_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
966 {
967         if (*pos == 0) {
968                 ++*pos;
969                 seq_printf(seq, "PAT memtype list:\n");
970         }
971
972         return memtype_get_idx(*pos);
973 }
974
975 static void *memtype_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
976 {
977         ++*pos;
978         return memtype_get_idx(*pos);
979 }
980
981 static void memtype_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
982 {
983 }
984
985 static int memtype_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
986 {
987         struct memtype *print_entry = (struct memtype *)v;
988
989         seq_printf(seq, "%s @ 0x%Lx-0x%Lx\n", cattr_name(print_entry->type),
990                         print_entry->start, print_entry->end);
991         kfree(print_entry);
992
993         return 0;
994 }
995
996 static const struct seq_operations memtype_seq_ops = {
997         .start = memtype_seq_start,
998         .next  = memtype_seq_next,
999         .stop  = memtype_seq_stop,
1000         .show  = memtype_seq_show,
1001 };
1002
1003 static int memtype_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
1004 {
1005         return seq_open(file, &memtype_seq_ops);
1006 }
1007
1008 static const struct file_operations memtype_fops = {
1009         .open    = memtype_seq_open,
1010         .read    = seq_read,
1011         .llseek  = seq_lseek,
1012         .release = seq_release,
1013 };
1014
1015 static int __init pat_memtype_list_init(void)
1016 {
1017         if (pat_enabled) {
1018                 debugfs_create_file("pat_memtype_list", S_IRUSR,
1019                                     arch_debugfs_dir, NULL, &memtype_fops);
1020         }
1021         return 0;
1022 }
1023
1024 late_initcall(pat_memtype_list_init);
1025
1026 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_X86_PAT */