a81b7e73275d5ac26306e727dd736289236da1e7
[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  * req_type will have a special case value '-1', when requester want to inherit
360  * the memory type from mtrr (if WB), existing PAT, defaulting to UC_MINUS.
361  *
362  * If new_type is NULL, function will return an error if it cannot reserve the
363  * region with req_type. If new_type is non-NULL, function will return
364  * available type in new_type in case of no error. In case of any error
365  * it will return a negative return value.
366  */
367 int reserve_memtype(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
368                     unsigned long *new_type)
369 {
370         struct memtype *new, *entry;
371         unsigned long actual_type;
372         struct list_head *where;
373         int is_range_ram;
374         int err = 0;
375
376         BUG_ON(start >= end); /* end is exclusive */
377
378         if (!pat_enabled) {
379                 /* This is identical to page table setting without PAT */
380                 if (new_type) {
381                         if (req_type == -1)
382                                 *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
383                         else if (req_type == _PAGE_CACHE_WC)
384                                 *new_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
385                         else
386                                 *new_type = req_type & _PAGE_CACHE_MASK;
387                 }
388                 return 0;
389         }
390
391         /* Low ISA region is always mapped WB in page table. No need to track */
392         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(start, end)) {
393                 if (new_type)
394                         *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
395                 return 0;
396         }
397
398         /*
399          * Call mtrr_lookup to get the type hint. This is an
400          * optimization for /dev/mem mmap'ers into WB memory (BIOS
401          * tools and ACPI tools). Use WB request for WB memory and use
402          * UC_MINUS otherwise.
403          */
404         actual_type = pat_x_mtrr_type(start, end, req_type & _PAGE_CACHE_MASK);
405
406         if (new_type)
407                 *new_type = actual_type;
408
409         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
410         if (is_range_ram == 1) {
411
412                 spin_lock(&memtype_lock);
413                 err = reserve_ram_pages_type(start, end, req_type, new_type);
414                 spin_unlock(&memtype_lock);
415
416                 return err;
417         } else if (is_range_ram < 0) {
418                 return -EINVAL;
419         }
420
421         new  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
422         if (!new)
423                 return -ENOMEM;
424
425         new->start      = start;
426         new->end        = end;
427         new->type       = actual_type;
428
429         spin_lock(&memtype_lock);
430
431         /* Search for existing mapping that overlaps the current range */
432         where = NULL;
433         list_for_each_entry(entry, &memtype_list, nd) {
434                 if (end <= entry->start) {
435                         where = entry->nd.prev;
436                         break;
437                 } else if (start <= entry->start) { /* end > entry->start */
438                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
439                         if (!err) {
440                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
441                                         entry->start, entry->end);
442                                 where = entry->nd.prev;
443                         }
444                         break;
445                 } else if (start < entry->end) { /* start > entry->start */
446                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
447                         if (!err) {
448                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
449                                         entry->start, entry->end);
450
451                                 /*
452                                  * Move to right position in the linked
453                                  * list to add this new entry
454                                  */
455                                 list_for_each_entry_continue(entry,
456                                                         &memtype_list, nd) {
457                                         if (start <= entry->start) {
458                                                 where = entry->nd.prev;
459                                                 break;
460                                         }
461                                 }
462                         }
463                         break;
464                 }
465         }
466
467         if (err) {
468                 printk(KERN_INFO "reserve_memtype failed 0x%Lx-0x%Lx, "
469                        "track %s, req %s\n",
470                        start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type));
471                 kfree(new);
472                 spin_unlock(&memtype_lock);
473
474                 return err;
475         }
476
477         if (where)
478                 list_add(&new->nd, where);
479         else
480                 list_add_tail(&new->nd, &memtype_list);
481
482         memtype_rb_insert(&memtype_rbroot, new);
483
484         spin_unlock(&memtype_lock);
485
486         dprintk("reserve_memtype added 0x%Lx-0x%Lx, track %s, req %s, ret %s\n",
487                 start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type),
488                 new_type ? cattr_name(*new_type) : "-");
489
490         return err;
491 }
492
493 int free_memtype(u64 start, u64 end)
494 {
495         struct memtype *entry, *saved_entry;
496         int err = -EINVAL;
497         int is_range_ram;
498
499         if (!pat_enabled)
500                 return 0;
501
502         /* Low ISA region is always mapped WB. No need to track */
503         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(start, end))
504                 return 0;
505
506         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
507         if (is_range_ram == 1) {
508
509                 spin_lock(&memtype_lock);
510                 err = free_ram_pages_type(start, end);
511                 spin_unlock(&memtype_lock);
512
513                 return err;
514         } else if (is_range_ram < 0) {
515                 return -EINVAL;
516         }
517
518         spin_lock(&memtype_lock);
519
520         entry = memtype_rb_search(&memtype_rbroot, start);
521         if (unlikely(entry == NULL))
522                 goto unlock_ret;
523
524         /*
525          * Saved entry points to an entry with start same or less than what
526          * we searched for. Now go through the list in both directions to look
527          * for the entry that matches with both start and end, with list stored
528          * in sorted start address
529          */
530         saved_entry = entry;
531         list_for_each_entry_from(entry, &memtype_list, nd) {
532                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
533                         rb_erase(&entry->rb, &memtype_rbroot);
534                         list_del(&entry->nd);
535                         kfree(entry);
536                         err = 0;
537                         break;
538                 } else if (entry->start > start) {
539                         break;
540                 }
541         }
542
543         if (!err)
544                 goto unlock_ret;
545
546         entry = saved_entry;
547         list_for_each_entry_reverse(entry, &memtype_list, nd) {
548                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
549                         rb_erase(&entry->rb, &memtype_rbroot);
550                         list_del(&entry->nd);
551                         kfree(entry);
552                         err = 0;
553                         break;
554                 } else if (entry->start < start) {
555                         break;
556                 }
557         }
558 unlock_ret:
559         spin_unlock(&memtype_lock);
560
561         if (err) {
562                 printk(KERN_INFO "%s:%d freeing invalid memtype %Lx-%Lx\n",
563                         current->comm, current->pid, start, end);
564         }
565
566         dprintk("free_memtype request 0x%Lx-0x%Lx\n", start, end);
567
568         return err;
569 }
570
571
572 /**
573  * lookup_memtype - Looksup the memory type for a physical address
574  * @paddr: physical address of which memory type needs to be looked up
575  *
576  * Only to be called when PAT is enabled
577  *
578  * Returns _PAGE_CACHE_WB, _PAGE_CACHE_WC, _PAGE_CACHE_UC_MINUS or
579  * _PAGE_CACHE_UC
580  */
581 static unsigned long lookup_memtype(u64 paddr)
582 {
583         int rettype = _PAGE_CACHE_WB;
584         struct memtype *entry;
585
586         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(paddr, paddr + PAGE_SIZE))
587                 return rettype;
588
589         if (pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + PAGE_SIZE)) {
590                 struct page *page;
591                 spin_lock(&memtype_lock);
592                 page = pfn_to_page(paddr >> PAGE_SHIFT);
593                 rettype = get_page_memtype(page);
594                 spin_unlock(&memtype_lock);
595                 /*
596                  * -1 from get_page_memtype() implies RAM page is in its
597                  * default state and not reserved, and hence of type WB
598                  */
599                 if (rettype == -1)
600                         rettype = _PAGE_CACHE_WB;
601
602                 return rettype;
603         }
604
605         spin_lock(&memtype_lock);
606
607         entry = memtype_rb_search(&memtype_rbroot, paddr);
608         if (entry != NULL)
609                 rettype = entry->type;
610         else
611                 rettype = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
612
613         spin_unlock(&memtype_lock);
614         return rettype;
615 }
616
617 /**
618  * io_reserve_memtype - Request a memory type mapping for a region of memory
619  * @start: start (physical address) of the region
620  * @end: end (physical address) of the region
621  * @type: A pointer to memtype, with requested type. On success, requested
622  * or any other compatible type that was available for the region is returned
623  *
624  * On success, returns 0
625  * On failure, returns non-zero
626  */
627 int io_reserve_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end,
628                         unsigned long *type)
629 {
630         resource_size_t size = end - start;
631         unsigned long req_type = *type;
632         unsigned long new_type;
633         int ret;
634
635         WARN_ON_ONCE(iomem_map_sanity_check(start, size));
636
637         ret = reserve_memtype(start, end, req_type, &new_type);
638         if (ret)
639                 goto out_err;
640
641         if (!is_new_memtype_allowed(start, size, req_type, new_type))
642                 goto out_free;
643
644         if (kernel_map_sync_memtype(start, size, new_type) < 0)
645                 goto out_free;
646
647         *type = new_type;
648         return 0;
649
650 out_free:
651         free_memtype(start, end);
652         ret = -EBUSY;
653 out_err:
654         return ret;
655 }
656
657 /**
658  * io_free_memtype - Release a memory type mapping for a region of memory
659  * @start: start (physical address) of the region
660  * @end: end (physical address) of the region
661  */
662 void io_free_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end)
663 {
664         free_memtype(start, end);
665 }
666
667 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
668                                 unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
669 {
670         return vma_prot;
671 }
672
673 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
674 /* This check is done in drivers/char/mem.c in case of STRICT_DEVMEM*/
675 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
676 {
677         return 1;
678 }
679 #else
680 /* This check is needed to avoid cache aliasing when PAT is enabled */
681 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
682 {
683         u64 from = ((u64)pfn) << PAGE_SHIFT;
684         u64 to = from + size;
685         u64 cursor = from;
686
687         if (!pat_enabled)
688                 return 1;
689
690         while (cursor < to) {
691                 if (!devmem_is_allowed(pfn)) {
692                         printk(KERN_INFO
693                 "Program %s tried to access /dev/mem between %Lx->%Lx.\n",
694                                 current->comm, from, to);
695                         return 0;
696                 }
697                 cursor += PAGE_SIZE;
698                 pfn++;
699         }
700         return 1;
701 }
702 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
703
704 int phys_mem_access_prot_allowed(struct file *file, unsigned long pfn,
705                                 unsigned long size, pgprot_t *vma_prot)
706 {
707         unsigned long flags = _PAGE_CACHE_WB;
708
709         if (!range_is_allowed(pfn, size))
710                 return 0;
711
712         if (file->f_flags & O_SYNC) {
713                 flags = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
714         }
715
716 #ifdef CONFIG_X86_32
717         /*
718          * On the PPro and successors, the MTRRs are used to set
719          * memory types for physical addresses outside main memory,
720          * so blindly setting UC or PWT on those pages is wrong.
721          * For Pentiums and earlier, the surround logic should disable
722          * caching for the high addresses through the KEN pin, but
723          * we maintain the tradition of paranoia in this code.
724          */
725         if (!pat_enabled &&
726             !(boot_cpu_has(X86_FEATURE_MTRR) ||
727               boot_cpu_has(X86_FEATURE_K6_MTRR) ||
728               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CYRIX_ARR) ||
729               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CENTAUR_MCR)) &&
730             (pfn << PAGE_SHIFT) >= __pa(high_memory)) {
731                 flags = _PAGE_CACHE_UC;
732         }
733 #endif
734
735         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) & ~_PAGE_CACHE_MASK) |
736                              flags);
737         return 1;
738 }
739
740 /*
741  * Change the memory type for the physial address range in kernel identity
742  * mapping space if that range is a part of identity map.
743  */
744 int kernel_map_sync_memtype(u64 base, unsigned long size, unsigned long flags)
745 {
746         unsigned long id_sz;
747
748         if (base >= __pa(high_memory))
749                 return 0;
750
751         id_sz = (__pa(high_memory) < base + size) ?
752                                 __pa(high_memory) - base :
753                                 size;
754
755         if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(base), id_sz, flags) < 0) {
756                 printk(KERN_INFO
757                         "%s:%d ioremap_change_attr failed %s "
758                         "for %Lx-%Lx\n",
759                         current->comm, current->pid,
760                         cattr_name(flags),
761                         base, (unsigned long long)(base + size));
762                 return -EINVAL;
763         }
764         return 0;
765 }
766
767 /*
768  * Internal interface to reserve a range of physical memory with prot.
769  * Reserved non RAM regions only and after successful reserve_memtype,
770  * this func also keeps identity mapping (if any) in sync with this new prot.
771  */
772 static int reserve_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size, pgprot_t *vma_prot,
773                                 int strict_prot)
774 {
775         int is_ram = 0;
776         int ret;
777         unsigned long want_flags = (pgprot_val(*vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
778         unsigned long flags = want_flags;
779
780         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
781
782         /*
783          * reserve_pfn_range() for RAM pages. We do not refcount to keep
784          * track of number of mappings of RAM pages. We can assert that
785          * the type requested matches the type of first page in the range.
786          */
787         if (is_ram) {
788                 if (!pat_enabled)
789                         return 0;
790
791                 flags = lookup_memtype(paddr);
792                 if (want_flags != flags) {
793                         printk(KERN_WARNING
794                         "%s:%d map pfn RAM range req %s for %Lx-%Lx, got %s\n",
795                                 current->comm, current->pid,
796                                 cattr_name(want_flags),
797                                 (unsigned long long)paddr,
798                                 (unsigned long long)(paddr + size),
799                                 cattr_name(flags));
800                         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
801                                               (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
802                                              flags);
803                 }
804                 return 0;
805         }
806
807         ret = reserve_memtype(paddr, paddr + size, want_flags, &flags);
808         if (ret)
809                 return ret;
810
811         if (flags != want_flags) {
812                 if (strict_prot ||
813                     !is_new_memtype_allowed(paddr, size, want_flags, flags)) {
814                         free_memtype(paddr, paddr + size);
815                         printk(KERN_ERR "%s:%d map pfn expected mapping type %s"
816                                 " for %Lx-%Lx, got %s\n",
817                                 current->comm, current->pid,
818                                 cattr_name(want_flags),
819                                 (unsigned long long)paddr,
820                                 (unsigned long long)(paddr + size),
821                                 cattr_name(flags));
822                         return -EINVAL;
823                 }
824                 /*
825                  * We allow returning different type than the one requested in
826                  * non strict case.
827                  */
828                 *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
829                                       (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
830                                      flags);
831         }
832
833         if (kernel_map_sync_memtype(paddr, size, flags) < 0) {
834                 free_memtype(paddr, paddr + size);
835                 return -EINVAL;
836         }
837         return 0;
838 }
839
840 /*
841  * Internal interface to free a range of physical memory.
842  * Frees non RAM regions only.
843  */
844 static void free_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size)
845 {
846         int is_ram;
847
848         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
849         if (is_ram == 0)
850                 free_memtype(paddr, paddr + size);
851 }
852
853 /*
854  * track_pfn_vma_copy is called when vma that is covering the pfnmap gets
855  * copied through copy_page_range().
856  *
857  * If the vma has a linear pfn mapping for the entire range, we get the prot
858  * from pte and reserve the entire vma range with single reserve_pfn_range call.
859  */
860 int track_pfn_vma_copy(struct vm_area_struct *vma)
861 {
862         resource_size_t paddr;
863         unsigned long prot;
864         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
865         pgprot_t pgprot;
866
867         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
868                 /*
869                  * reserve the whole chunk covered by vma. We need the
870                  * starting address and protection from pte.
871                  */
872                 if (follow_phys(vma, vma->vm_start, 0, &prot, &paddr)) {
873                         WARN_ON_ONCE(1);
874                         return -EINVAL;
875                 }
876                 pgprot = __pgprot(prot);
877                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, &pgprot, 1);
878         }
879
880         return 0;
881 }
882
883 /*
884  * track_pfn_vma_new is called when a _new_ pfn mapping is being established
885  * for physical range indicated by pfn and size.
886  *
887  * prot is passed in as a parameter for the new mapping. If the vma has a
888  * linear pfn mapping for the entire range reserve the entire vma range with
889  * single reserve_pfn_range call.
890  */
891 int track_pfn_vma_new(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t *prot,
892                         unsigned long pfn, unsigned long size)
893 {
894         unsigned long flags;
895         resource_size_t paddr;
896         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
897
898         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
899                 /* reserve the whole chunk starting from vm_pgoff */
900                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
901                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, prot, 0);
902         }
903
904         if (!pat_enabled)
905                 return 0;
906
907         /* for vm_insert_pfn and friends, we set prot based on lookup */
908         flags = lookup_memtype(pfn << PAGE_SHIFT);
909         *prot = __pgprot((pgprot_val(vma->vm_page_prot) & (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
910                          flags);
911
912         return 0;
913 }
914
915 /*
916  * untrack_pfn_vma is called while unmapping a pfnmap for a region.
917  * untrack can be called for a specific region indicated by pfn and size or
918  * can be for the entire vma (in which case size can be zero).
919  */
920 void untrack_pfn_vma(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
921                         unsigned long size)
922 {
923         resource_size_t paddr;
924         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
925
926         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
927                 /* free the whole chunk starting from vm_pgoff */
928                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
929                 free_pfn_range(paddr, vma_size);
930                 return;
931         }
932 }
933
934 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
935 {
936         if (pat_enabled)
937                 return __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE_WC);
938         else
939                 return pgprot_noncached(prot);
940 }
941 EXPORT_SYMBOL_GPL(pgprot_writecombine);
942
943 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_X86_PAT)
944
945 /* get Nth element of the linked list */
946 static struct memtype *memtype_get_idx(loff_t pos)
947 {
948         struct memtype *list_node, *print_entry;
949         int i = 1;
950
951         print_entry  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
952         if (!print_entry)
953                 return NULL;
954
955         spin_lock(&memtype_lock);
956         list_for_each_entry(list_node, &memtype_list, nd) {
957                 if (pos == i) {
958                         *print_entry = *list_node;
959                         spin_unlock(&memtype_lock);
960                         return print_entry;
961                 }
962                 ++i;
963         }
964         spin_unlock(&memtype_lock);
965         kfree(print_entry);
966
967         return NULL;
968 }
969
970 static void *memtype_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
971 {
972         if (*pos == 0) {
973                 ++*pos;
974                 seq_printf(seq, "PAT memtype list:\n");
975         }
976
977         return memtype_get_idx(*pos);
978 }
979
980 static void *memtype_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
981 {
982         ++*pos;
983         return memtype_get_idx(*pos);
984 }
985
986 static void memtype_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
987 {
988 }
989
990 static int memtype_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
991 {
992         struct memtype *print_entry = (struct memtype *)v;
993
994         seq_printf(seq, "%s @ 0x%Lx-0x%Lx\n", cattr_name(print_entry->type),
995                         print_entry->start, print_entry->end);
996         kfree(print_entry);
997
998         return 0;
999 }
1000
1001 static const struct seq_operations memtype_seq_ops = {
1002         .start = memtype_seq_start,
1003         .next  = memtype_seq_next,
1004         .stop  = memtype_seq_stop,
1005         .show  = memtype_seq_show,
1006 };
1007
1008 static int memtype_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
1009 {
1010         return seq_open(file, &memtype_seq_ops);
1011 }
1012
1013 static const struct file_operations memtype_fops = {
1014         .open    = memtype_seq_open,
1015         .read    = seq_read,
1016         .llseek  = seq_lseek,
1017         .release = seq_release,
1018 };
1019
1020 static int __init pat_memtype_list_init(void)
1021 {
1022         if (pat_enabled) {
1023                 debugfs_create_file("pat_memtype_list", S_IRUSR,
1024                                     arch_debugfs_dir, NULL, &memtype_fops);
1025         }
1026         return 0;
1027 }
1028
1029 late_initcall(pat_memtype_list_init);
1030
1031 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_X86_PAT */