Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/bart/ide-2.6
[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/gfp.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/fs.h>
17
18 #include <asm/cacheflush.h>
19 #include <asm/processor.h>
20 #include <asm/tlbflush.h>
21 #include <asm/pgtable.h>
22 #include <asm/fcntl.h>
23 #include <asm/e820.h>
24 #include <asm/mtrr.h>
25 #include <asm/page.h>
26 #include <asm/msr.h>
27 #include <asm/pat.h>
28 #include <asm/io.h>
29
30 #ifdef CONFIG_X86_PAT
31 int __read_mostly pat_enabled = 1;
32
33 void __cpuinit pat_disable(char *reason)
34 {
35         pat_enabled = 0;
36         printk(KERN_INFO "%s\n", reason);
37 }
38
39 static int __init nopat(char *str)
40 {
41         pat_disable("PAT support disabled.");
42         return 0;
43 }
44 early_param("nopat", nopat);
45 #endif
46
47
48 static int debug_enable;
49
50 static int __init pat_debug_setup(char *str)
51 {
52         debug_enable = 1;
53         return 0;
54 }
55 __setup("debugpat", pat_debug_setup);
56
57 #define dprintk(fmt, arg...) \
58         do { if (debug_enable) printk(KERN_INFO fmt, ##arg); } while (0)
59
60
61 static u64 __read_mostly boot_pat_state;
62
63 enum {
64         PAT_UC = 0,             /* uncached */
65         PAT_WC = 1,             /* Write combining */
66         PAT_WT = 4,             /* Write Through */
67         PAT_WP = 5,             /* Write Protected */
68         PAT_WB = 6,             /* Write Back (default) */
69         PAT_UC_MINUS = 7,       /* UC, but can be overriden by MTRR */
70 };
71
72 #define PAT(x, y)       ((u64)PAT_ ## y << ((x)*8))
73
74 void pat_init(void)
75 {
76         u64 pat;
77
78         if (!pat_enabled)
79                 return;
80
81         /* Paranoia check. */
82         if (!cpu_has_pat && boot_pat_state) {
83                 /*
84                  * If this happens we are on a secondary CPU, but
85                  * switched to PAT on the boot CPU. We have no way to
86                  * undo PAT.
87                  */
88                 printk(KERN_ERR "PAT enabled, "
89                        "but not supported by secondary CPU\n");
90                 BUG();
91         }
92
93         /* Set PWT to Write-Combining. All other bits stay the same */
94         /*
95          * PTE encoding used in Linux:
96          *      PAT
97          *      |PCD
98          *      ||PWT
99          *      |||
100          *      000 WB          _PAGE_CACHE_WB
101          *      001 WC          _PAGE_CACHE_WC
102          *      010 UC-         _PAGE_CACHE_UC_MINUS
103          *      011 UC          _PAGE_CACHE_UC
104          * PAT bit unused
105          */
106         pat = PAT(0, WB) | PAT(1, WC) | PAT(2, UC_MINUS) | PAT(3, UC) |
107               PAT(4, WB) | PAT(5, WC) | PAT(6, UC_MINUS) | PAT(7, UC);
108
109         /* Boot CPU check */
110         if (!boot_pat_state)
111                 rdmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, boot_pat_state);
112
113         wrmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, pat);
114         printk(KERN_INFO "x86 PAT enabled: cpu %d, old 0x%Lx, new 0x%Lx\n",
115                smp_processor_id(), boot_pat_state, pat);
116 }
117
118 #undef PAT
119
120 static char *cattr_name(unsigned long flags)
121 {
122         switch (flags & _PAGE_CACHE_MASK) {
123         case _PAGE_CACHE_UC:            return "uncached";
124         case _PAGE_CACHE_UC_MINUS:      return "uncached-minus";
125         case _PAGE_CACHE_WB:            return "write-back";
126         case _PAGE_CACHE_WC:            return "write-combining";
127         default:                        return "broken";
128         }
129 }
130
131 /*
132  * The global memtype list keeps track of memory type for specific
133  * physical memory areas. Conflicting memory types in different
134  * mappings can cause CPU cache corruption. To avoid this we keep track.
135  *
136  * The list is sorted based on starting address and can contain multiple
137  * entries for each address (this allows reference counting for overlapping
138  * areas). All the aliases have the same cache attributes of course.
139  * Zero attributes are represented as holes.
140  *
141  * Currently the data structure is a list because the number of mappings
142  * are expected to be relatively small. If this should be a problem
143  * it could be changed to a rbtree or similar.
144  *
145  * memtype_lock protects the whole list.
146  */
147
148 struct memtype {
149         u64                     start;
150         u64                     end;
151         unsigned long           type;
152         struct list_head        nd;
153 };
154
155 static LIST_HEAD(memtype_list);
156 static DEFINE_SPINLOCK(memtype_lock);   /* protects memtype list */
157
158 /*
159  * Does intersection of PAT memory type and MTRR memory type and returns
160  * the resulting memory type as PAT understands it.
161  * (Type in pat and mtrr will not have same value)
162  * The intersection is based on "Effective Memory Type" tables in IA-32
163  * SDM vol 3a
164  */
165 static unsigned long pat_x_mtrr_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type)
166 {
167         /*
168          * Look for MTRR hint to get the effective type in case where PAT
169          * request is for WB.
170          */
171         if (req_type == _PAGE_CACHE_WB) {
172                 u8 mtrr_type;
173
174                 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
175                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_UNCACHABLE)
176                         return _PAGE_CACHE_UC;
177                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_WRCOMB)
178                         return _PAGE_CACHE_WC;
179         }
180
181         return req_type;
182 }
183
184 static int
185 chk_conflict(struct memtype *new, struct memtype *entry, unsigned long *type)
186 {
187         if (new->type != entry->type) {
188                 if (type) {
189                         new->type = entry->type;
190                         *type = entry->type;
191                 } else
192                         goto conflict;
193         }
194
195          /* check overlaps with more than one entry in the list */
196         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
197                 if (new->end <= entry->start)
198                         break;
199                 else if (new->type != entry->type)
200                         goto conflict;
201         }
202         return 0;
203
204  conflict:
205         printk(KERN_INFO "%s:%d conflicting memory types "
206                "%Lx-%Lx %s<->%s\n", current->comm, current->pid, new->start,
207                new->end, cattr_name(new->type), cattr_name(entry->type));
208         return -EBUSY;
209 }
210
211 static struct memtype *cached_entry;
212 static u64 cached_start;
213
214 /*
215  * For RAM pages, mark the pages as non WB memory type using
216  * PageNonWB (PG_arch_1). We allow only one set_memory_uc() or
217  * set_memory_wc() on a RAM page at a time before marking it as WB again.
218  * This is ok, because only one driver will be owning the page and
219  * doing set_memory_*() calls.
220  *
221  * For now, we use PageNonWB to track that the RAM page is being mapped
222  * as non WB. In future, we will have to use one more flag
223  * (or some other mechanism in page_struct) to distinguish between
224  * UC and WC mapping.
225  */
226 static int reserve_ram_pages_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
227                                   unsigned long *new_type)
228 {
229         struct page *page;
230         u64 pfn, end_pfn;
231
232         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
233                 page = pfn_to_page(pfn);
234                 if (page_mapped(page) || PageNonWB(page))
235                         goto out;
236
237                 SetPageNonWB(page);
238         }
239         return 0;
240
241 out:
242         end_pfn = pfn;
243         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < end_pfn; ++pfn) {
244                 page = pfn_to_page(pfn);
245                 ClearPageNonWB(page);
246         }
247
248         return -EINVAL;
249 }
250
251 static int free_ram_pages_type(u64 start, u64 end)
252 {
253         struct page *page;
254         u64 pfn, end_pfn;
255
256         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
257                 page = pfn_to_page(pfn);
258                 if (page_mapped(page) || !PageNonWB(page))
259                         goto out;
260
261                 ClearPageNonWB(page);
262         }
263         return 0;
264
265 out:
266         end_pfn = pfn;
267         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < end_pfn; ++pfn) {
268                 page = pfn_to_page(pfn);
269                 SetPageNonWB(page);
270         }
271         return -EINVAL;
272 }
273
274 /*
275  * req_type typically has one of the:
276  * - _PAGE_CACHE_WB
277  * - _PAGE_CACHE_WC
278  * - _PAGE_CACHE_UC_MINUS
279  * - _PAGE_CACHE_UC
280  *
281  * req_type will have a special case value '-1', when requester want to inherit
282  * the memory type from mtrr (if WB), existing PAT, defaulting to UC_MINUS.
283  *
284  * If new_type is NULL, function will return an error if it cannot reserve the
285  * region with req_type. If new_type is non-NULL, function will return
286  * available type in new_type in case of no error. In case of any error
287  * it will return a negative return value.
288  */
289 int reserve_memtype(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
290                     unsigned long *new_type)
291 {
292         struct memtype *new, *entry;
293         unsigned long actual_type;
294         struct list_head *where;
295         int is_range_ram;
296         int err = 0;
297
298         BUG_ON(start >= end); /* end is exclusive */
299
300         if (!pat_enabled) {
301                 /* This is identical to page table setting without PAT */
302                 if (new_type) {
303                         if (req_type == -1)
304                                 *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
305                         else
306                                 *new_type = req_type & _PAGE_CACHE_MASK;
307                 }
308                 return 0;
309         }
310
311         /* Low ISA region is always mapped WB in page table. No need to track */
312         if (is_ISA_range(start, end - 1)) {
313                 if (new_type)
314                         *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
315                 return 0;
316         }
317
318         if (req_type == -1) {
319                 /*
320                  * Call mtrr_lookup to get the type hint. This is an
321                  * optimization for /dev/mem mmap'ers into WB memory (BIOS
322                  * tools and ACPI tools). Use WB request for WB memory and use
323                  * UC_MINUS otherwise.
324                  */
325                 u8 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
326
327                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_WRBACK)
328                         actual_type = _PAGE_CACHE_WB;
329                 else
330                         actual_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
331         } else {
332                 actual_type = pat_x_mtrr_type(start, end,
333                                               req_type & _PAGE_CACHE_MASK);
334         }
335
336         is_range_ram = pagerange_is_ram(start, end);
337         if (is_range_ram == 1)
338                 return reserve_ram_pages_type(start, end, req_type, new_type);
339         else if (is_range_ram < 0)
340                 return -EINVAL;
341
342         new  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
343         if (!new)
344                 return -ENOMEM;
345
346         new->start      = start;
347         new->end        = end;
348         new->type       = actual_type;
349
350         if (new_type)
351                 *new_type = actual_type;
352
353         spin_lock(&memtype_lock);
354
355         if (cached_entry && start >= cached_start)
356                 entry = cached_entry;
357         else
358                 entry = list_entry(&memtype_list, struct memtype, nd);
359
360         /* Search for existing mapping that overlaps the current range */
361         where = NULL;
362         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
363                 if (end <= entry->start) {
364                         where = entry->nd.prev;
365                         cached_entry = list_entry(where, struct memtype, nd);
366                         break;
367                 } else if (start <= entry->start) { /* end > entry->start */
368                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
369                         if (!err) {
370                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
371                                         entry->start, entry->end);
372                                 where = entry->nd.prev;
373                                 cached_entry = list_entry(where,
374                                                         struct memtype, nd);
375                         }
376                         break;
377                 } else if (start < entry->end) { /* start > entry->start */
378                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
379                         if (!err) {
380                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
381                                         entry->start, entry->end);
382                                 cached_entry = list_entry(entry->nd.prev,
383                                                         struct memtype, nd);
384
385                                 /*
386                                  * Move to right position in the linked
387                                  * list to add this new entry
388                                  */
389                                 list_for_each_entry_continue(entry,
390                                                         &memtype_list, nd) {
391                                         if (start <= entry->start) {
392                                                 where = entry->nd.prev;
393                                                 break;
394                                         }
395                                 }
396                         }
397                         break;
398                 }
399         }
400
401         if (err) {
402                 printk(KERN_INFO "reserve_memtype failed 0x%Lx-0x%Lx, "
403                        "track %s, req %s\n",
404                        start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type));
405                 kfree(new);
406                 spin_unlock(&memtype_lock);
407
408                 return err;
409         }
410
411         cached_start = start;
412
413         if (where)
414                 list_add(&new->nd, where);
415         else
416                 list_add_tail(&new->nd, &memtype_list);
417
418         spin_unlock(&memtype_lock);
419
420         dprintk("reserve_memtype added 0x%Lx-0x%Lx, track %s, req %s, ret %s\n",
421                 start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type),
422                 new_type ? cattr_name(*new_type) : "-");
423
424         return err;
425 }
426
427 int free_memtype(u64 start, u64 end)
428 {
429         struct memtype *entry;
430         int err = -EINVAL;
431         int is_range_ram;
432
433         if (!pat_enabled)
434                 return 0;
435
436         /* Low ISA region is always mapped WB. No need to track */
437         if (is_ISA_range(start, end - 1))
438                 return 0;
439
440         is_range_ram = pagerange_is_ram(start, end);
441         if (is_range_ram == 1)
442                 return free_ram_pages_type(start, end);
443         else if (is_range_ram < 0)
444                 return -EINVAL;
445
446         spin_lock(&memtype_lock);
447         list_for_each_entry(entry, &memtype_list, nd) {
448                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
449                         if (cached_entry == entry || cached_start == start)
450                                 cached_entry = NULL;
451
452                         list_del(&entry->nd);
453                         kfree(entry);
454                         err = 0;
455                         break;
456                 }
457         }
458         spin_unlock(&memtype_lock);
459
460         if (err) {
461                 printk(KERN_INFO "%s:%d freeing invalid memtype %Lx-%Lx\n",
462                         current->comm, current->pid, start, end);
463         }
464
465         dprintk("free_memtype request 0x%Lx-0x%Lx\n", start, end);
466
467         return err;
468 }
469
470
471 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
472                                 unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
473 {
474         return vma_prot;
475 }
476
477 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
478 /* This check is done in drivers/char/mem.c in case of STRICT_DEVMEM*/
479 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
480 {
481         return 1;
482 }
483 #else
484 /* This check is needed to avoid cache aliasing when PAT is enabled */
485 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
486 {
487         u64 from = ((u64)pfn) << PAGE_SHIFT;
488         u64 to = from + size;
489         u64 cursor = from;
490
491         if (!pat_enabled)
492                 return 1;
493
494         while (cursor < to) {
495                 if (!devmem_is_allowed(pfn)) {
496                         printk(KERN_INFO
497                 "Program %s tried to access /dev/mem between %Lx->%Lx.\n",
498                                 current->comm, from, to);
499                         return 0;
500                 }
501                 cursor += PAGE_SIZE;
502                 pfn++;
503         }
504         return 1;
505 }
506 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
507
508 int phys_mem_access_prot_allowed(struct file *file, unsigned long pfn,
509                                 unsigned long size, pgprot_t *vma_prot)
510 {
511         u64 offset = ((u64) pfn) << PAGE_SHIFT;
512         unsigned long flags = -1;
513         int retval;
514
515         if (!range_is_allowed(pfn, size))
516                 return 0;
517
518         if (file->f_flags & O_SYNC) {
519                 flags = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
520         }
521
522 #ifdef CONFIG_X86_32
523         /*
524          * On the PPro and successors, the MTRRs are used to set
525          * memory types for physical addresses outside main memory,
526          * so blindly setting UC or PWT on those pages is wrong.
527          * For Pentiums and earlier, the surround logic should disable
528          * caching for the high addresses through the KEN pin, but
529          * we maintain the tradition of paranoia in this code.
530          */
531         if (!pat_enabled &&
532             !(boot_cpu_has(X86_FEATURE_MTRR) ||
533               boot_cpu_has(X86_FEATURE_K6_MTRR) ||
534               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CYRIX_ARR) ||
535               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CENTAUR_MCR)) &&
536             (pfn << PAGE_SHIFT) >= __pa(high_memory)) {
537                 flags = _PAGE_CACHE_UC;
538         }
539 #endif
540
541         /*
542          * With O_SYNC, we can only take UC_MINUS mapping. Fail if we cannot.
543          *
544          * Without O_SYNC, we want to get
545          * - WB for WB-able memory and no other conflicting mappings
546          * - UC_MINUS for non-WB-able memory with no other conflicting mappings
547          * - Inherit from confliting mappings otherwise
548          */
549         if (flags != -1) {
550                 retval = reserve_memtype(offset, offset + size, flags, NULL);
551         } else {
552                 retval = reserve_memtype(offset, offset + size, -1, &flags);
553         }
554
555         if (retval < 0)
556                 return 0;
557
558         if (((pfn < max_low_pfn_mapped) ||
559              (pfn >= (1UL<<(32 - PAGE_SHIFT)) && pfn < max_pfn_mapped)) &&
560             ioremap_change_attr((unsigned long)__va(offset), size, flags) < 0) {
561                 free_memtype(offset, offset + size);
562                 printk(KERN_INFO
563                 "%s:%d /dev/mem ioremap_change_attr failed %s for %Lx-%Lx\n",
564                         current->comm, current->pid,
565                         cattr_name(flags),
566                         offset, (unsigned long long)(offset + size));
567                 return 0;
568         }
569
570         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) & ~_PAGE_CACHE_MASK) |
571                              flags);
572         return 1;
573 }
574
575 void map_devmem(unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
576 {
577         unsigned long want_flags = (pgprot_val(vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
578         u64 addr = (u64)pfn << PAGE_SHIFT;
579         unsigned long flags;
580
581         reserve_memtype(addr, addr + size, want_flags, &flags);
582         if (flags != want_flags) {
583                 printk(KERN_INFO
584                 "%s:%d /dev/mem expected mapping type %s for %Lx-%Lx, got %s\n",
585                         current->comm, current->pid,
586                         cattr_name(want_flags),
587                         addr, (unsigned long long)(addr + size),
588                         cattr_name(flags));
589         }
590 }
591
592 void unmap_devmem(unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
593 {
594         u64 addr = (u64)pfn << PAGE_SHIFT;
595
596         free_memtype(addr, addr + size);
597 }
598
599 /*
600  * Internal interface to reserve a range of physical memory with prot.
601  * Reserved non RAM regions only and after successful reserve_memtype,
602  * this func also keeps identity mapping (if any) in sync with this new prot.
603  */
604 static int reserve_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size, pgprot_t *vma_prot,
605                                 int strict_prot)
606 {
607         int is_ram = 0;
608         int id_sz, ret;
609         unsigned long flags;
610         unsigned long want_flags = (pgprot_val(*vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
611
612         is_ram = pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
613
614         if (is_ram != 0) {
615                 /*
616                  * For mapping RAM pages, drivers need to call
617                  * set_memory_[uc|wc|wb] directly, for reserve and free, before
618                  * setting up the PTE.
619                  */
620                 WARN_ON_ONCE(1);
621                 return 0;
622         }
623
624         ret = reserve_memtype(paddr, paddr + size, want_flags, &flags);
625         if (ret)
626                 return ret;
627
628         if (flags != want_flags) {
629                 if (strict_prot || !is_new_memtype_allowed(want_flags, flags)) {
630                         free_memtype(paddr, paddr + size);
631                         printk(KERN_ERR "%s:%d map pfn expected mapping type %s"
632                                 " for %Lx-%Lx, got %s\n",
633                                 current->comm, current->pid,
634                                 cattr_name(want_flags),
635                                 (unsigned long long)paddr,
636                                 (unsigned long long)(paddr + size),
637                                 cattr_name(flags));
638                         return -EINVAL;
639                 }
640                 /*
641                  * We allow returning different type than the one requested in
642                  * non strict case.
643                  */
644                 *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
645                                       (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
646                                      flags);
647         }
648
649         /* Need to keep identity mapping in sync */
650         if (paddr >= __pa(high_memory))
651                 return 0;
652
653         id_sz = (__pa(high_memory) < paddr + size) ?
654                                 __pa(high_memory) - paddr :
655                                 size;
656
657         if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(paddr), id_sz, flags) < 0) {
658                 free_memtype(paddr, paddr + size);
659                 printk(KERN_ERR
660                         "%s:%d reserve_pfn_range ioremap_change_attr failed %s "
661                         "for %Lx-%Lx\n",
662                         current->comm, current->pid,
663                         cattr_name(flags),
664                         (unsigned long long)paddr,
665                         (unsigned long long)(paddr + size));
666                 return -EINVAL;
667         }
668         return 0;
669 }
670
671 /*
672  * Internal interface to free a range of physical memory.
673  * Frees non RAM regions only.
674  */
675 static void free_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size)
676 {
677         int is_ram;
678
679         is_ram = pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
680         if (is_ram == 0)
681                 free_memtype(paddr, paddr + size);
682 }
683
684 /*
685  * track_pfn_vma_copy is called when vma that is covering the pfnmap gets
686  * copied through copy_page_range().
687  *
688  * If the vma has a linear pfn mapping for the entire range, we get the prot
689  * from pte and reserve the entire vma range with single reserve_pfn_range call.
690  * Otherwise, we reserve the entire vma range, my ging through the PTEs page
691  * by page to get physical address and protection.
692  */
693 int track_pfn_vma_copy(struct vm_area_struct *vma)
694 {
695         int retval = 0;
696         unsigned long i, j;
697         resource_size_t paddr;
698         unsigned long prot;
699         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
700         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
701         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
702         pgprot_t pgprot;
703
704         if (!pat_enabled)
705                 return 0;
706
707         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
708                 /*
709                  * reserve the whole chunk covered by vma. We need the
710                  * starting address and protection from pte.
711                  */
712                 if (follow_phys(vma, vma_start, 0, &prot, &paddr)) {
713                         WARN_ON_ONCE(1);
714                         return -EINVAL;
715                 }
716                 pgprot = __pgprot(prot);
717                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, &pgprot, 1);
718         }
719
720         /* reserve entire vma page by page, using pfn and prot from pte */
721         for (i = 0; i < vma_size; i += PAGE_SIZE) {
722                 if (follow_phys(vma, vma_start + i, 0, &prot, &paddr))
723                         continue;
724
725                 pgprot = __pgprot(prot);
726                 retval = reserve_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE, &pgprot, 1);
727                 if (retval)
728                         goto cleanup_ret;
729         }
730         return 0;
731
732 cleanup_ret:
733         /* Reserve error: Cleanup partial reservation and return error */
734         for (j = 0; j < i; j += PAGE_SIZE) {
735                 if (follow_phys(vma, vma_start + j, 0, &prot, &paddr))
736                         continue;
737
738                 free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
739         }
740
741         return retval;
742 }
743
744 /*
745  * track_pfn_vma_new is called when a _new_ pfn mapping is being established
746  * for physical range indicated by pfn and size.
747  *
748  * prot is passed in as a parameter for the new mapping. If the vma has a
749  * linear pfn mapping for the entire range reserve the entire vma range with
750  * single reserve_pfn_range call.
751  * Otherwise, we look t the pfn and size and reserve only the specified range
752  * page by page.
753  *
754  * Note that this function can be called with caller trying to map only a
755  * subrange/page inside the vma.
756  */
757 int track_pfn_vma_new(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t *prot,
758                         unsigned long pfn, unsigned long size)
759 {
760         int retval = 0;
761         unsigned long i, j;
762         resource_size_t base_paddr;
763         resource_size_t paddr;
764         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
765         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
766         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
767
768         if (!pat_enabled)
769                 return 0;
770
771         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
772                 /* reserve the whole chunk starting from vm_pgoff */
773                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
774                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, prot, 0);
775         }
776
777         /* reserve page by page using pfn and size */
778         base_paddr = (resource_size_t)pfn << PAGE_SHIFT;
779         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
780                 paddr = base_paddr + i;
781                 retval = reserve_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE, prot, 0);
782                 if (retval)
783                         goto cleanup_ret;
784         }
785         return 0;
786
787 cleanup_ret:
788         /* Reserve error: Cleanup partial reservation and return error */
789         for (j = 0; j < i; j += PAGE_SIZE) {
790                 paddr = base_paddr + j;
791                 free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
792         }
793
794         return retval;
795 }
796
797 /*
798  * untrack_pfn_vma is called while unmapping a pfnmap for a region.
799  * untrack can be called for a specific region indicated by pfn and size or
800  * can be for the entire vma (in which case size can be zero).
801  */
802 void untrack_pfn_vma(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
803                         unsigned long size)
804 {
805         unsigned long i;
806         resource_size_t paddr;
807         unsigned long prot;
808         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
809         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
810         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
811
812         if (!pat_enabled)
813                 return;
814
815         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
816                 /* free the whole chunk starting from vm_pgoff */
817                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
818                 free_pfn_range(paddr, vma_size);
819                 return;
820         }
821
822         if (size != 0 && size != vma_size) {
823                 /* free page by page, using pfn and size */
824                 paddr = (resource_size_t)pfn << PAGE_SHIFT;
825                 for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
826                         paddr = paddr + i;
827                         free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
828                 }
829         } else {
830                 /* free entire vma, page by page, using the pfn from pte */
831                 for (i = 0; i < vma_size; i += PAGE_SIZE) {
832                         if (follow_phys(vma, vma_start + i, 0, &prot, &paddr))
833                                 continue;
834
835                         free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
836                 }
837         }
838 }
839
840 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
841 {
842         if (pat_enabled)
843                 return __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE_WC);
844         else
845                 return pgprot_noncached(prot);
846 }
847
848 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_X86_PAT)
849
850 /* get Nth element of the linked list */
851 static struct memtype *memtype_get_idx(loff_t pos)
852 {
853         struct memtype *list_node, *print_entry;
854         int i = 1;
855
856         print_entry  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
857         if (!print_entry)
858                 return NULL;
859
860         spin_lock(&memtype_lock);
861         list_for_each_entry(list_node, &memtype_list, nd) {
862                 if (pos == i) {
863                         *print_entry = *list_node;
864                         spin_unlock(&memtype_lock);
865                         return print_entry;
866                 }
867                 ++i;
868         }
869         spin_unlock(&memtype_lock);
870         kfree(print_entry);
871
872         return NULL;
873 }
874
875 static void *memtype_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
876 {
877         if (*pos == 0) {
878                 ++*pos;
879                 seq_printf(seq, "PAT memtype list:\n");
880         }
881
882         return memtype_get_idx(*pos);
883 }
884
885 static void *memtype_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
886 {
887         ++*pos;
888         return memtype_get_idx(*pos);
889 }
890
891 static void memtype_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
892 {
893 }
894
895 static int memtype_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
896 {
897         struct memtype *print_entry = (struct memtype *)v;
898
899         seq_printf(seq, "%s @ 0x%Lx-0x%Lx\n", cattr_name(print_entry->type),
900                         print_entry->start, print_entry->end);
901         kfree(print_entry);
902
903         return 0;
904 }
905
906 static struct seq_operations memtype_seq_ops = {
907         .start = memtype_seq_start,
908         .next  = memtype_seq_next,
909         .stop  = memtype_seq_stop,
910         .show  = memtype_seq_show,
911 };
912
913 static int memtype_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
914 {
915         return seq_open(file, &memtype_seq_ops);
916 }
917
918 static const struct file_operations memtype_fops = {
919         .open    = memtype_seq_open,
920         .read    = seq_read,
921         .llseek  = seq_lseek,
922         .release = seq_release,
923 };
924
925 static int __init pat_memtype_list_init(void)
926 {
927         debugfs_create_file("pat_memtype_list", S_IRUSR, arch_debugfs_dir,
928                                 NULL, &memtype_fops);
929         return 0;
930 }
931
932 late_initcall(pat_memtype_list_init);
933
934 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_X86_PAT */