Merge branch 'x86-fixes-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/pgtable.h>
24 #include <asm/fcntl.h>
25 #include <asm/e820.h>
26 #include <asm/mtrr.h>
27 #include <asm/page.h>
28 #include <asm/msr.h>
29 #include <asm/pat.h>
30 #include <asm/io.h>
31
32 #ifdef CONFIG_X86_PAT
33 int __read_mostly pat_enabled = 1;
34
35 static inline void pat_disable(const char *reason)
36 {
37         pat_enabled = 0;
38         printk(KERN_INFO "%s\n", reason);
39 }
40
41 static int __init nopat(char *str)
42 {
43         pat_disable("PAT support disabled.");
44         return 0;
45 }
46 early_param("nopat", nopat);
47 #else
48 static inline void pat_disable(const char *reason)
49 {
50         (void)reason;
51 }
52 #endif
53
54
55 static int debug_enable;
56
57 static int __init pat_debug_setup(char *str)
58 {
59         debug_enable = 1;
60         return 0;
61 }
62 __setup("debugpat", pat_debug_setup);
63
64 #define dprintk(fmt, arg...) \
65         do { if (debug_enable) printk(KERN_INFO fmt, ##arg); } while (0)
66
67
68 static u64 __read_mostly boot_pat_state;
69
70 enum {
71         PAT_UC = 0,             /* uncached */
72         PAT_WC = 1,             /* Write combining */
73         PAT_WT = 4,             /* Write Through */
74         PAT_WP = 5,             /* Write Protected */
75         PAT_WB = 6,             /* Write Back (default) */
76         PAT_UC_MINUS = 7,       /* UC, but can be overriden by MTRR */
77 };
78
79 #define PAT(x, y)       ((u64)PAT_ ## y << ((x)*8))
80
81 void pat_init(void)
82 {
83         u64 pat;
84
85         if (!pat_enabled)
86                 return;
87
88         if (!cpu_has_pat) {
89                 if (!boot_pat_state) {
90                         pat_disable("PAT not supported by CPU.");
91                         return;
92                 } else {
93                         /*
94                          * If this happens we are on a secondary CPU, but
95                          * switched to PAT on the boot CPU. We have no way to
96                          * undo PAT.
97                          */
98                         printk(KERN_ERR "PAT enabled, "
99                                "but not supported by secondary CPU\n");
100                         BUG();
101                 }
102         }
103
104         /* Set PWT to Write-Combining. All other bits stay the same */
105         /*
106          * PTE encoding used in Linux:
107          *      PAT
108          *      |PCD
109          *      ||PWT
110          *      |||
111          *      000 WB          _PAGE_CACHE_WB
112          *      001 WC          _PAGE_CACHE_WC
113          *      010 UC-         _PAGE_CACHE_UC_MINUS
114          *      011 UC          _PAGE_CACHE_UC
115          * PAT bit unused
116          */
117         pat = PAT(0, WB) | PAT(1, WC) | PAT(2, UC_MINUS) | PAT(3, UC) |
118               PAT(4, WB) | PAT(5, WC) | PAT(6, UC_MINUS) | PAT(7, UC);
119
120         /* Boot CPU check */
121         if (!boot_pat_state)
122                 rdmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, boot_pat_state);
123
124         wrmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, pat);
125         printk(KERN_INFO "x86 PAT enabled: cpu %d, old 0x%Lx, new 0x%Lx\n",
126                smp_processor_id(), boot_pat_state, pat);
127 }
128
129 #undef PAT
130
131 static char *cattr_name(unsigned long flags)
132 {
133         switch (flags & _PAGE_CACHE_MASK) {
134         case _PAGE_CACHE_UC:            return "uncached";
135         case _PAGE_CACHE_UC_MINUS:      return "uncached-minus";
136         case _PAGE_CACHE_WB:            return "write-back";
137         case _PAGE_CACHE_WC:            return "write-combining";
138         default:                        return "broken";
139         }
140 }
141
142 /*
143  * The global memtype list keeps track of memory type for specific
144  * physical memory areas. Conflicting memory types in different
145  * mappings can cause CPU cache corruption. To avoid this we keep track.
146  *
147  * The list is sorted based on starting address and can contain multiple
148  * entries for each address (this allows reference counting for overlapping
149  * areas). All the aliases have the same cache attributes of course.
150  * Zero attributes are represented as holes.
151  *
152  * The data structure is a list that is also organized as an rbtree
153  * sorted on the start address of memtype range.
154  *
155  * memtype_lock protects both the linear list and rbtree.
156  */
157
158 struct memtype {
159         u64                     start;
160         u64                     end;
161         unsigned long           type;
162         struct list_head        nd;
163         struct rb_node          rb;
164 };
165
166 static struct rb_root memtype_rbroot = RB_ROOT;
167 static LIST_HEAD(memtype_list);
168 static DEFINE_SPINLOCK(memtype_lock);   /* protects memtype list */
169
170 static struct memtype *memtype_rb_search(struct rb_root *root, u64 start)
171 {
172         struct rb_node *node = root->rb_node;
173         struct memtype *last_lower = NULL;
174
175         while (node) {
176                 struct memtype *data = container_of(node, struct memtype, rb);
177
178                 if (data->start < start) {
179                         last_lower = data;
180                         node = node->rb_right;
181                 } else if (data->start > start) {
182                         node = node->rb_left;
183                 } else
184                         return data;
185         }
186
187         /* Will return NULL if there is no entry with its start <= start */
188         return last_lower;
189 }
190
191 static void memtype_rb_insert(struct rb_root *root, struct memtype *data)
192 {
193         struct rb_node **new = &(root->rb_node);
194         struct rb_node *parent = NULL;
195
196         while (*new) {
197                 struct memtype *this = container_of(*new, struct memtype, rb);
198
199                 parent = *new;
200                 if (data->start <= this->start)
201                         new = &((*new)->rb_left);
202                 else if (data->start > this->start)
203                         new = &((*new)->rb_right);
204         }
205
206         rb_link_node(&data->rb, parent, new);
207         rb_insert_color(&data->rb, root);
208 }
209
210 /*
211  * Does intersection of PAT memory type and MTRR memory type and returns
212  * the resulting memory type as PAT understands it.
213  * (Type in pat and mtrr will not have same value)
214  * The intersection is based on "Effective Memory Type" tables in IA-32
215  * SDM vol 3a
216  */
217 static unsigned long pat_x_mtrr_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type)
218 {
219         /*
220          * Look for MTRR hint to get the effective type in case where PAT
221          * request is for WB.
222          */
223         if (req_type == _PAGE_CACHE_WB) {
224                 u8 mtrr_type;
225
226                 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
227                 if (mtrr_type != MTRR_TYPE_WRBACK)
228                         return _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
229
230                 return _PAGE_CACHE_WB;
231         }
232
233         return req_type;
234 }
235
236 static int
237 chk_conflict(struct memtype *new, struct memtype *entry, unsigned long *type)
238 {
239         if (new->type != entry->type) {
240                 if (type) {
241                         new->type = entry->type;
242                         *type = entry->type;
243                 } else
244                         goto conflict;
245         }
246
247          /* check overlaps with more than one entry in the list */
248         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
249                 if (new->end <= entry->start)
250                         break;
251                 else if (new->type != entry->type)
252                         goto conflict;
253         }
254         return 0;
255
256  conflict:
257         printk(KERN_INFO "%s:%d conflicting memory types "
258                "%Lx-%Lx %s<->%s\n", current->comm, current->pid, new->start,
259                new->end, cattr_name(new->type), cattr_name(entry->type));
260         return -EBUSY;
261 }
262
263 static int pat_pagerange_is_ram(unsigned long start, unsigned long end)
264 {
265         int ram_page = 0, not_rampage = 0;
266         unsigned long page_nr;
267
268         for (page_nr = (start >> PAGE_SHIFT); page_nr < (end >> PAGE_SHIFT);
269              ++page_nr) {
270                 /*
271                  * For legacy reasons, physical address range in the legacy ISA
272                  * region is tracked as non-RAM. This will allow users of
273                  * /dev/mem to map portions of legacy ISA region, even when
274                  * some of those portions are listed(or not even listed) with
275                  * different e820 types(RAM/reserved/..)
276                  */
277                 if (page_nr >= (ISA_END_ADDRESS >> PAGE_SHIFT) &&
278                     page_is_ram(page_nr))
279                         ram_page = 1;
280                 else
281                         not_rampage = 1;
282
283                 if (ram_page == not_rampage)
284                         return -1;
285         }
286
287         return ram_page;
288 }
289
290 /*
291  * For RAM pages, we use page flags to mark the pages with appropriate type.
292  * Here we do two pass:
293  * - Find the memtype of all the pages in the range, look for any conflicts
294  * - In case of no conflicts, set the new memtype for pages in the range
295  *
296  * Caller must hold memtype_lock for atomicity.
297  */
298 static int reserve_ram_pages_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
299                                   unsigned long *new_type)
300 {
301         struct page *page;
302         u64 pfn;
303
304         if (req_type == _PAGE_CACHE_UC) {
305                 /* We do not support strong UC */
306                 WARN_ON_ONCE(1);
307                 req_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
308         }
309
310         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
311                 unsigned long type;
312
313                 page = pfn_to_page(pfn);
314                 type = get_page_memtype(page);
315                 if (type != -1) {
316                         printk(KERN_INFO "reserve_ram_pages_type failed "
317                                 "0x%Lx-0x%Lx, track 0x%lx, req 0x%lx\n",
318                                 start, end, type, req_type);
319                         if (new_type)
320                                 *new_type = type;
321
322                         return -EBUSY;
323                 }
324         }
325
326         if (new_type)
327                 *new_type = req_type;
328
329         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
330                 page = pfn_to_page(pfn);
331                 set_page_memtype(page, req_type);
332         }
333         return 0;
334 }
335
336 static int free_ram_pages_type(u64 start, u64 end)
337 {
338         struct page *page;
339         u64 pfn;
340
341         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
342                 page = pfn_to_page(pfn);
343                 set_page_memtype(page, -1);
344         }
345         return 0;
346 }
347
348 /*
349  * req_type typically has one of the:
350  * - _PAGE_CACHE_WB
351  * - _PAGE_CACHE_WC
352  * - _PAGE_CACHE_UC_MINUS
353  * - _PAGE_CACHE_UC
354  *
355  * req_type will have a special case value '-1', when requester want to inherit
356  * the memory type from mtrr (if WB), existing PAT, defaulting to UC_MINUS.
357  *
358  * If new_type is NULL, function will return an error if it cannot reserve the
359  * region with req_type. If new_type is non-NULL, function will return
360  * available type in new_type in case of no error. In case of any error
361  * it will return a negative return value.
362  */
363 int reserve_memtype(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
364                     unsigned long *new_type)
365 {
366         struct memtype *new, *entry;
367         unsigned long actual_type;
368         struct list_head *where;
369         int is_range_ram;
370         int err = 0;
371
372         BUG_ON(start >= end); /* end is exclusive */
373
374         if (!pat_enabled) {
375                 /* This is identical to page table setting without PAT */
376                 if (new_type) {
377                         if (req_type == -1)
378                                 *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
379                         else if (req_type == _PAGE_CACHE_WC)
380                                 *new_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
381                         else
382                                 *new_type = req_type & _PAGE_CACHE_MASK;
383                 }
384                 return 0;
385         }
386
387         /* Low ISA region is always mapped WB in page table. No need to track */
388         if (is_ISA_range(start, end - 1)) {
389                 if (new_type)
390                         *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
391                 return 0;
392         }
393
394         /*
395          * Call mtrr_lookup to get the type hint. This is an
396          * optimization for /dev/mem mmap'ers into WB memory (BIOS
397          * tools and ACPI tools). Use WB request for WB memory and use
398          * UC_MINUS otherwise.
399          */
400         actual_type = pat_x_mtrr_type(start, end, req_type & _PAGE_CACHE_MASK);
401
402         if (new_type)
403                 *new_type = actual_type;
404
405         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
406         if (is_range_ram == 1) {
407
408                 spin_lock(&memtype_lock);
409                 err = reserve_ram_pages_type(start, end, req_type, new_type);
410                 spin_unlock(&memtype_lock);
411
412                 return err;
413         } else if (is_range_ram < 0) {
414                 return -EINVAL;
415         }
416
417         new  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
418         if (!new)
419                 return -ENOMEM;
420
421         new->start      = start;
422         new->end        = end;
423         new->type       = actual_type;
424
425         spin_lock(&memtype_lock);
426
427         /* Search for existing mapping that overlaps the current range */
428         where = NULL;
429         list_for_each_entry(entry, &memtype_list, nd) {
430                 if (end <= entry->start) {
431                         where = entry->nd.prev;
432                         break;
433                 } else if (start <= entry->start) { /* end > entry->start */
434                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
435                         if (!err) {
436                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
437                                         entry->start, entry->end);
438                                 where = entry->nd.prev;
439                         }
440                         break;
441                 } else if (start < entry->end) { /* start > entry->start */
442                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
443                         if (!err) {
444                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
445                                         entry->start, entry->end);
446
447                                 /*
448                                  * Move to right position in the linked
449                                  * list to add this new entry
450                                  */
451                                 list_for_each_entry_continue(entry,
452                                                         &memtype_list, nd) {
453                                         if (start <= entry->start) {
454                                                 where = entry->nd.prev;
455                                                 break;
456                                         }
457                                 }
458                         }
459                         break;
460                 }
461         }
462
463         if (err) {
464                 printk(KERN_INFO "reserve_memtype failed 0x%Lx-0x%Lx, "
465                        "track %s, req %s\n",
466                        start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type));
467                 kfree(new);
468                 spin_unlock(&memtype_lock);
469
470                 return err;
471         }
472
473         if (where)
474                 list_add(&new->nd, where);
475         else
476                 list_add_tail(&new->nd, &memtype_list);
477
478         memtype_rb_insert(&memtype_rbroot, new);
479
480         spin_unlock(&memtype_lock);
481
482         dprintk("reserve_memtype added 0x%Lx-0x%Lx, track %s, req %s, ret %s\n",
483                 start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type),
484                 new_type ? cattr_name(*new_type) : "-");
485
486         return err;
487 }
488
489 int free_memtype(u64 start, u64 end)
490 {
491         struct memtype *entry, *saved_entry;
492         int err = -EINVAL;
493         int is_range_ram;
494
495         if (!pat_enabled)
496                 return 0;
497
498         /* Low ISA region is always mapped WB. No need to track */
499         if (is_ISA_range(start, end - 1))
500                 return 0;
501
502         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
503         if (is_range_ram == 1) {
504
505                 spin_lock(&memtype_lock);
506                 err = free_ram_pages_type(start, end);
507                 spin_unlock(&memtype_lock);
508
509                 return err;
510         } else if (is_range_ram < 0) {
511                 return -EINVAL;
512         }
513
514         spin_lock(&memtype_lock);
515
516         entry = memtype_rb_search(&memtype_rbroot, start);
517         if (unlikely(entry == NULL))
518                 goto unlock_ret;
519
520         /*
521          * Saved entry points to an entry with start same or less than what
522          * we searched for. Now go through the list in both directions to look
523          * for the entry that matches with both start and end, with list stored
524          * in sorted start address
525          */
526         saved_entry = entry;
527         list_for_each_entry_from(entry, &memtype_list, nd) {
528                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
529                         rb_erase(&entry->rb, &memtype_rbroot);
530                         list_del(&entry->nd);
531                         kfree(entry);
532                         err = 0;
533                         break;
534                 } else if (entry->start > start) {
535                         break;
536                 }
537         }
538
539         if (!err)
540                 goto unlock_ret;
541
542         entry = saved_entry;
543         list_for_each_entry_reverse(entry, &memtype_list, nd) {
544                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
545                         rb_erase(&entry->rb, &memtype_rbroot);
546                         list_del(&entry->nd);
547                         kfree(entry);
548                         err = 0;
549                         break;
550                 } else if (entry->start < start) {
551                         break;
552                 }
553         }
554 unlock_ret:
555         spin_unlock(&memtype_lock);
556
557         if (err) {
558                 printk(KERN_INFO "%s:%d freeing invalid memtype %Lx-%Lx\n",
559                         current->comm, current->pid, start, end);
560         }
561
562         dprintk("free_memtype request 0x%Lx-0x%Lx\n", start, end);
563
564         return err;
565 }
566
567
568 /**
569  * lookup_memtype - Looksup the memory type for a physical address
570  * @paddr: physical address of which memory type needs to be looked up
571  *
572  * Only to be called when PAT is enabled
573  *
574  * Returns _PAGE_CACHE_WB, _PAGE_CACHE_WC, _PAGE_CACHE_UC_MINUS or
575  * _PAGE_CACHE_UC
576  */
577 static unsigned long lookup_memtype(u64 paddr)
578 {
579         int rettype = _PAGE_CACHE_WB;
580         struct memtype *entry;
581
582         if (is_ISA_range(paddr, paddr + PAGE_SIZE - 1))
583                 return rettype;
584
585         if (pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + PAGE_SIZE)) {
586                 struct page *page;
587                 spin_lock(&memtype_lock);
588                 page = pfn_to_page(paddr >> PAGE_SHIFT);
589                 rettype = get_page_memtype(page);
590                 spin_unlock(&memtype_lock);
591                 /*
592                  * -1 from get_page_memtype() implies RAM page is in its
593                  * default state and not reserved, and hence of type WB
594                  */
595                 if (rettype == -1)
596                         rettype = _PAGE_CACHE_WB;
597
598                 return rettype;
599         }
600
601         spin_lock(&memtype_lock);
602
603         entry = memtype_rb_search(&memtype_rbroot, paddr);
604         if (entry != NULL)
605                 rettype = entry->type;
606         else
607                 rettype = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
608
609         spin_unlock(&memtype_lock);
610         return rettype;
611 }
612
613 /**
614  * io_reserve_memtype - Request a memory type mapping for a region of memory
615  * @start: start (physical address) of the region
616  * @end: end (physical address) of the region
617  * @type: A pointer to memtype, with requested type. On success, requested
618  * or any other compatible type that was available for the region is returned
619  *
620  * On success, returns 0
621  * On failure, returns non-zero
622  */
623 int io_reserve_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end,
624                         unsigned long *type)
625 {
626         resource_size_t size = end - start;
627         unsigned long req_type = *type;
628         unsigned long new_type;
629         int ret;
630
631         WARN_ON_ONCE(iomem_map_sanity_check(start, size));
632
633         ret = reserve_memtype(start, end, req_type, &new_type);
634         if (ret)
635                 goto out_err;
636
637         if (!is_new_memtype_allowed(start, size, req_type, new_type))
638                 goto out_free;
639
640         if (kernel_map_sync_memtype(start, size, new_type) < 0)
641                 goto out_free;
642
643         *type = new_type;
644         return 0;
645
646 out_free:
647         free_memtype(start, end);
648         ret = -EBUSY;
649 out_err:
650         return ret;
651 }
652
653 /**
654  * io_free_memtype - Release a memory type mapping for a region of memory
655  * @start: start (physical address) of the region
656  * @end: end (physical address) of the region
657  */
658 void io_free_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end)
659 {
660         free_memtype(start, end);
661 }
662
663 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
664                                 unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
665 {
666         return vma_prot;
667 }
668
669 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
670 /* This check is done in drivers/char/mem.c in case of STRICT_DEVMEM*/
671 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
672 {
673         return 1;
674 }
675 #else
676 /* This check is needed to avoid cache aliasing when PAT is enabled */
677 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
678 {
679         u64 from = ((u64)pfn) << PAGE_SHIFT;
680         u64 to = from + size;
681         u64 cursor = from;
682
683         if (!pat_enabled)
684                 return 1;
685
686         while (cursor < to) {
687                 if (!devmem_is_allowed(pfn)) {
688                         printk(KERN_INFO
689                 "Program %s tried to access /dev/mem between %Lx->%Lx.\n",
690                                 current->comm, from, to);
691                         return 0;
692                 }
693                 cursor += PAGE_SIZE;
694                 pfn++;
695         }
696         return 1;
697 }
698 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
699
700 int phys_mem_access_prot_allowed(struct file *file, unsigned long pfn,
701                                 unsigned long size, pgprot_t *vma_prot)
702 {
703         unsigned long flags = _PAGE_CACHE_WB;
704
705         if (!range_is_allowed(pfn, size))
706                 return 0;
707
708         if (file->f_flags & O_SYNC) {
709                 flags = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
710         }
711
712 #ifdef CONFIG_X86_32
713         /*
714          * On the PPro and successors, the MTRRs are used to set
715          * memory types for physical addresses outside main memory,
716          * so blindly setting UC or PWT on those pages is wrong.
717          * For Pentiums and earlier, the surround logic should disable
718          * caching for the high addresses through the KEN pin, but
719          * we maintain the tradition of paranoia in this code.
720          */
721         if (!pat_enabled &&
722             !(boot_cpu_has(X86_FEATURE_MTRR) ||
723               boot_cpu_has(X86_FEATURE_K6_MTRR) ||
724               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CYRIX_ARR) ||
725               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CENTAUR_MCR)) &&
726             (pfn << PAGE_SHIFT) >= __pa(high_memory)) {
727                 flags = _PAGE_CACHE_UC;
728         }
729 #endif
730
731         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) & ~_PAGE_CACHE_MASK) |
732                              flags);
733         return 1;
734 }
735
736 /*
737  * Change the memory type for the physial address range in kernel identity
738  * mapping space if that range is a part of identity map.
739  */
740 int kernel_map_sync_memtype(u64 base, unsigned long size, unsigned long flags)
741 {
742         unsigned long id_sz;
743
744         if (base >= __pa(high_memory))
745                 return 0;
746
747         id_sz = (__pa(high_memory) < base + size) ?
748                                 __pa(high_memory) - base :
749                                 size;
750
751         if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(base), id_sz, flags) < 0) {
752                 printk(KERN_INFO
753                         "%s:%d ioremap_change_attr failed %s "
754                         "for %Lx-%Lx\n",
755                         current->comm, current->pid,
756                         cattr_name(flags),
757                         base, (unsigned long long)(base + size));
758                 return -EINVAL;
759         }
760         return 0;
761 }
762
763 /*
764  * Internal interface to reserve a range of physical memory with prot.
765  * Reserved non RAM regions only and after successful reserve_memtype,
766  * this func also keeps identity mapping (if any) in sync with this new prot.
767  */
768 static int reserve_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size, pgprot_t *vma_prot,
769                                 int strict_prot)
770 {
771         int is_ram = 0;
772         int ret;
773         unsigned long want_flags = (pgprot_val(*vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
774         unsigned long flags = want_flags;
775
776         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
777
778         /*
779          * reserve_pfn_range() for RAM pages. We do not refcount to keep
780          * track of number of mappings of RAM pages. We can assert that
781          * the type requested matches the type of first page in the range.
782          */
783         if (is_ram) {
784                 if (!pat_enabled)
785                         return 0;
786
787                 flags = lookup_memtype(paddr);
788                 if (want_flags != flags) {
789                         printk(KERN_WARNING
790                         "%s:%d map pfn RAM range req %s for %Lx-%Lx, got %s\n",
791                                 current->comm, current->pid,
792                                 cattr_name(want_flags),
793                                 (unsigned long long)paddr,
794                                 (unsigned long long)(paddr + size),
795                                 cattr_name(flags));
796                         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
797                                               (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
798                                              flags);
799                 }
800                 return 0;
801         }
802
803         ret = reserve_memtype(paddr, paddr + size, want_flags, &flags);
804         if (ret)
805                 return ret;
806
807         if (flags != want_flags) {
808                 if (strict_prot ||
809                     !is_new_memtype_allowed(paddr, size, want_flags, flags)) {
810                         free_memtype(paddr, paddr + size);
811                         printk(KERN_ERR "%s:%d map pfn expected mapping type %s"
812                                 " for %Lx-%Lx, got %s\n",
813                                 current->comm, current->pid,
814                                 cattr_name(want_flags),
815                                 (unsigned long long)paddr,
816                                 (unsigned long long)(paddr + size),
817                                 cattr_name(flags));
818                         return -EINVAL;
819                 }
820                 /*
821                  * We allow returning different type than the one requested in
822                  * non strict case.
823                  */
824                 *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
825                                       (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
826                                      flags);
827         }
828
829         if (kernel_map_sync_memtype(paddr, size, flags) < 0) {
830                 free_memtype(paddr, paddr + size);
831                 return -EINVAL;
832         }
833         return 0;
834 }
835
836 /*
837  * Internal interface to free a range of physical memory.
838  * Frees non RAM regions only.
839  */
840 static void free_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size)
841 {
842         int is_ram;
843
844         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
845         if (is_ram == 0)
846                 free_memtype(paddr, paddr + size);
847 }
848
849 /*
850  * track_pfn_vma_copy is called when vma that is covering the pfnmap gets
851  * copied through copy_page_range().
852  *
853  * If the vma has a linear pfn mapping for the entire range, we get the prot
854  * from pte and reserve the entire vma range with single reserve_pfn_range call.
855  */
856 int track_pfn_vma_copy(struct vm_area_struct *vma)
857 {
858         resource_size_t paddr;
859         unsigned long prot;
860         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
861         pgprot_t pgprot;
862
863         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
864                 /*
865                  * reserve the whole chunk covered by vma. We need the
866                  * starting address and protection from pte.
867                  */
868                 if (follow_phys(vma, vma->vm_start, 0, &prot, &paddr)) {
869                         WARN_ON_ONCE(1);
870                         return -EINVAL;
871                 }
872                 pgprot = __pgprot(prot);
873                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, &pgprot, 1);
874         }
875
876         return 0;
877 }
878
879 /*
880  * track_pfn_vma_new is called when a _new_ pfn mapping is being established
881  * for physical range indicated by pfn and size.
882  *
883  * prot is passed in as a parameter for the new mapping. If the vma has a
884  * linear pfn mapping for the entire range reserve the entire vma range with
885  * single reserve_pfn_range call.
886  */
887 int track_pfn_vma_new(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t *prot,
888                         unsigned long pfn, unsigned long size)
889 {
890         unsigned long flags;
891         resource_size_t paddr;
892         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
893
894         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
895                 /* reserve the whole chunk starting from vm_pgoff */
896                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
897                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, prot, 0);
898         }
899
900         if (!pat_enabled)
901                 return 0;
902
903         /* for vm_insert_pfn and friends, we set prot based on lookup */
904         flags = lookup_memtype(pfn << PAGE_SHIFT);
905         *prot = __pgprot((pgprot_val(vma->vm_page_prot) & (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
906                          flags);
907
908         return 0;
909 }
910
911 /*
912  * untrack_pfn_vma is called while unmapping a pfnmap for a region.
913  * untrack can be called for a specific region indicated by pfn and size or
914  * can be for the entire vma (in which case size can be zero).
915  */
916 void untrack_pfn_vma(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
917                         unsigned long size)
918 {
919         resource_size_t paddr;
920         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
921
922         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
923                 /* free the whole chunk starting from vm_pgoff */
924                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
925                 free_pfn_range(paddr, vma_size);
926                 return;
927         }
928 }
929
930 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
931 {
932         if (pat_enabled)
933                 return __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE_WC);
934         else
935                 return pgprot_noncached(prot);
936 }
937 EXPORT_SYMBOL_GPL(pgprot_writecombine);
938
939 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_X86_PAT)
940
941 /* get Nth element of the linked list */
942 static struct memtype *memtype_get_idx(loff_t pos)
943 {
944         struct memtype *list_node, *print_entry;
945         int i = 1;
946
947         print_entry  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
948         if (!print_entry)
949                 return NULL;
950
951         spin_lock(&memtype_lock);
952         list_for_each_entry(list_node, &memtype_list, nd) {
953                 if (pos == i) {
954                         *print_entry = *list_node;
955                         spin_unlock(&memtype_lock);
956                         return print_entry;
957                 }
958                 ++i;
959         }
960         spin_unlock(&memtype_lock);
961         kfree(print_entry);
962
963         return NULL;
964 }
965
966 static void *memtype_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
967 {
968         if (*pos == 0) {
969                 ++*pos;
970                 seq_printf(seq, "PAT memtype list:\n");
971         }
972
973         return memtype_get_idx(*pos);
974 }
975
976 static void *memtype_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
977 {
978         ++*pos;
979         return memtype_get_idx(*pos);
980 }
981
982 static void memtype_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
983 {
984 }
985
986 static int memtype_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
987 {
988         struct memtype *print_entry = (struct memtype *)v;
989
990         seq_printf(seq, "%s @ 0x%Lx-0x%Lx\n", cattr_name(print_entry->type),
991                         print_entry->start, print_entry->end);
992         kfree(print_entry);
993
994         return 0;
995 }
996
997 static const struct seq_operations memtype_seq_ops = {
998         .start = memtype_seq_start,
999         .next  = memtype_seq_next,
1000         .stop  = memtype_seq_stop,
1001         .show  = memtype_seq_show,
1002 };
1003
1004 static int memtype_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
1005 {
1006         return seq_open(file, &memtype_seq_ops);
1007 }
1008
1009 static const struct file_operations memtype_fops = {
1010         .open    = memtype_seq_open,
1011         .read    = seq_read,
1012         .llseek  = seq_lseek,
1013         .release = seq_release,
1014 };
1015
1016 static int __init pat_memtype_list_init(void)
1017 {
1018         debugfs_create_file("pat_memtype_list", S_IRUSR, arch_debugfs_dir,
1019                                 NULL, &memtype_fops);
1020         return 0;
1021 }
1022
1023 late_initcall(pat_memtype_list_init);
1024
1025 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_X86_PAT */