db2a0efbf5738b8294153713e862183512acdfc1
[linux-3.10.git] / include / asm-x86_64 / pgtable.h
1 #ifndef _X86_64_PGTABLE_H
2 #define _X86_64_PGTABLE_H
3
4 /*
5  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
6  * the x86-64 page table tree.
7  */
8 #include <asm/processor.h>
9 #include <asm/fixmap.h>
10 #include <asm/bitops.h>
11 #include <linux/threads.h>
12 #include <asm/pda.h>
13
14 extern pud_t level3_kernel_pgt[512];
15 extern pud_t level3_physmem_pgt[512];
16 extern pud_t level3_ident_pgt[512];
17 extern pmd_t level2_kernel_pgt[512];
18 extern pgd_t init_level4_pgt[];
19 extern unsigned long __supported_pte_mask;
20
21 #define swapper_pg_dir init_level4_pgt
22
23 extern int nonx_setup(char *str);
24 extern void paging_init(void);
25 extern void clear_kernel_mapping(unsigned long addr, unsigned long size);
26
27 extern unsigned long pgkern_mask;
28
29 /*
30  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
31  * for zero-mapped memory areas etc..
32  */
33 extern unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE/sizeof(unsigned long)];
34 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
35
36 /*
37  * PGDIR_SHIFT determines what a top-level page table entry can map
38  */
39 #define PGDIR_SHIFT     39
40 #define PTRS_PER_PGD    512
41
42 /*
43  * 3rd level page
44  */
45 #define PUD_SHIFT       30
46 #define PTRS_PER_PUD    512
47
48 /*
49  * PMD_SHIFT determines the size of the area a middle-level
50  * page table can map
51  */
52 #define PMD_SHIFT       21
53 #define PTRS_PER_PMD    512
54
55 /*
56  * entries per page directory level
57  */
58 #define PTRS_PER_PTE    512
59
60 #define pte_ERROR(e) \
61         printk("%s:%d: bad pte %p(%016lx).\n", __FILE__, __LINE__, &(e), pte_val(e))
62 #define pmd_ERROR(e) \
63         printk("%s:%d: bad pmd %p(%016lx).\n", __FILE__, __LINE__, &(e), pmd_val(e))
64 #define pud_ERROR(e) \
65         printk("%s:%d: bad pud %p(%016lx).\n", __FILE__, __LINE__, &(e), pud_val(e))
66 #define pgd_ERROR(e) \
67         printk("%s:%d: bad pgd %p(%016lx).\n", __FILE__, __LINE__, &(e), pgd_val(e))
68
69 #define pgd_none(x)     (!pgd_val(x))
70 #define pud_none(x)     (!pud_val(x))
71
72 static inline void set_pte(pte_t *dst, pte_t val)
73 {
74         pte_val(*dst) = pte_val(val);
75
76 #define set_pte_at(mm,addr,ptep,pteval) set_pte(ptep,pteval)
77
78 static inline void set_pmd(pmd_t *dst, pmd_t val)
79 {
80         pmd_val(*dst) = pmd_val(val); 
81
82
83 static inline void set_pud(pud_t *dst, pud_t val)
84 {
85         pud_val(*dst) = pud_val(val);
86 }
87
88 extern inline void pud_clear (pud_t *pud)
89 {
90         set_pud(pud, __pud(0));
91 }
92
93 static inline void set_pgd(pgd_t *dst, pgd_t val)
94 {
95         pgd_val(*dst) = pgd_val(val); 
96
97
98 extern inline void pgd_clear (pgd_t * pgd)
99 {
100         set_pgd(pgd, __pgd(0));
101 }
102
103 #define pud_page(pud) \
104 ((unsigned long) __va(pud_val(pud) & PHYSICAL_PAGE_MASK))
105
106 #define ptep_get_and_clear(mm,addr,xp)  __pte(xchg(&(xp)->pte, 0))
107 #define pte_same(a, b)          ((a).pte == (b).pte)
108
109 #define PMD_SIZE        (1UL << PMD_SHIFT)
110 #define PMD_MASK        (~(PMD_SIZE-1))
111 #define PUD_SIZE        (1UL << PUD_SHIFT)
112 #define PUD_MASK        (~(PUD_SIZE-1))
113 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
114 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE-1))
115
116 #define USER_PTRS_PER_PGD       (TASK_SIZE/PGDIR_SIZE)
117 #define FIRST_USER_ADDRESS      0
118
119 #ifndef __ASSEMBLY__
120 #define MAXMEM           0x3fffffffffffUL
121 #define VMALLOC_START    0xffffc20000000000UL
122 #define VMALLOC_END      0xffffe1ffffffffffUL
123 #define MODULES_VADDR    0xffffffff88000000UL
124 #define MODULES_END      0xfffffffffff00000UL
125 #define MODULES_LEN   (MODULES_END - MODULES_VADDR)
126
127 #define _PAGE_BIT_PRESENT       0
128 #define _PAGE_BIT_RW            1
129 #define _PAGE_BIT_USER          2
130 #define _PAGE_BIT_PWT           3
131 #define _PAGE_BIT_PCD           4
132 #define _PAGE_BIT_ACCESSED      5
133 #define _PAGE_BIT_DIRTY         6
134 #define _PAGE_BIT_PSE           7       /* 4 MB (or 2MB) page */
135 #define _PAGE_BIT_GLOBAL        8       /* Global TLB entry PPro+ */
136 #define _PAGE_BIT_NX           63       /* No execute: only valid after cpuid check */
137
138 #define _PAGE_PRESENT   0x001
139 #define _PAGE_RW        0x002
140 #define _PAGE_USER      0x004
141 #define _PAGE_PWT       0x008
142 #define _PAGE_PCD       0x010
143 #define _PAGE_ACCESSED  0x020
144 #define _PAGE_DIRTY     0x040
145 #define _PAGE_PSE       0x080   /* 2MB page */
146 #define _PAGE_FILE      0x040   /* set:pagecache, unset:swap */
147 #define _PAGE_GLOBAL    0x100   /* Global TLB entry */
148
149 #define _PAGE_PROTNONE  0x080   /* If not present */
150 #define _PAGE_NX        (1UL<<_PAGE_BIT_NX)
151
152 #define _PAGE_TABLE     (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
153 #define _KERNPG_TABLE   (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
154
155 #define _PAGE_CHG_MASK  (PTE_MASK | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
156
157 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_PROTNONE | _PAGE_ACCESSED)
158 #define PAGE_SHARED     __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
159 #define PAGE_SHARED_EXEC __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
160 #define PAGE_COPY_NOEXEC __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
161 #define PAGE_COPY PAGE_COPY_NOEXEC
162 #define PAGE_COPY_EXEC __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
163 #define PAGE_READONLY   __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
164 #define PAGE_READONLY_EXEC __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
165 #define __PAGE_KERNEL \
166         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
167 #define __PAGE_KERNEL_EXEC \
168         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED)
169 #define __PAGE_KERNEL_NOCACHE \
170         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_PCD | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
171 #define __PAGE_KERNEL_RO \
172         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
173 #define __PAGE_KERNEL_VSYSCALL \
174         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
175 #define __PAGE_KERNEL_VSYSCALL_NOCACHE \
176         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_PCD)
177 #define __PAGE_KERNEL_LARGE \
178         (__PAGE_KERNEL | _PAGE_PSE)
179
180 #define MAKE_GLOBAL(x) __pgprot((x) | _PAGE_GLOBAL)
181
182 #define PAGE_KERNEL MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL)
183 #define PAGE_KERNEL_EXEC MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_EXEC)
184 #define PAGE_KERNEL_RO MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_RO)
185 #define PAGE_KERNEL_NOCACHE MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_NOCACHE)
186 #define PAGE_KERNEL_VSYSCALL32 __pgprot(__PAGE_KERNEL_VSYSCALL)
187 #define PAGE_KERNEL_VSYSCALL MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_VSYSCALL)
188 #define PAGE_KERNEL_LARGE MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_LARGE)
189 #define PAGE_KERNEL_VSYSCALL_NOCACHE MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_VSYSCALL_NOCACHE)
190
191 /*         xwr */
192 #define __P000  PAGE_NONE
193 #define __P001  PAGE_READONLY
194 #define __P010  PAGE_COPY
195 #define __P011  PAGE_COPY
196 #define __P100  PAGE_READONLY_EXEC
197 #define __P101  PAGE_READONLY_EXEC
198 #define __P110  PAGE_COPY_EXEC
199 #define __P111  PAGE_COPY_EXEC
200
201 #define __S000  PAGE_NONE
202 #define __S001  PAGE_READONLY
203 #define __S010  PAGE_SHARED
204 #define __S011  PAGE_SHARED
205 #define __S100  PAGE_READONLY_EXEC
206 #define __S101  PAGE_READONLY_EXEC
207 #define __S110  PAGE_SHARED_EXEC
208 #define __S111  PAGE_SHARED_EXEC
209
210 static inline unsigned long pgd_bad(pgd_t pgd) 
211
212        unsigned long val = pgd_val(pgd);
213        val &= ~PTE_MASK; 
214        val &= ~(_PAGE_USER | _PAGE_DIRTY); 
215        return val & ~(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_ACCESSED);      
216
217
218 static inline unsigned long pud_bad(pud_t pud)
219 {
220        unsigned long val = pud_val(pud);
221        val &= ~PTE_MASK;
222        val &= ~(_PAGE_USER | _PAGE_DIRTY);
223        return val & ~(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_ACCESSED);
224 }
225
226 #define pte_none(x)     (!pte_val(x))
227 #define pte_present(x)  (pte_val(x) & (_PAGE_PRESENT | _PAGE_PROTNONE))
228 #define pte_clear(mm,addr,xp)   do { set_pte_at(mm, addr, xp, __pte(0)); } while (0)
229
230 #define pages_to_mb(x) ((x) >> (20-PAGE_SHIFT)) /* FIXME: is this
231                                                    right? */
232 #define pte_page(x)     pfn_to_page(pte_pfn(x))
233 #define pte_pfn(x)  ((pte_val(x) >> PAGE_SHIFT) & __PHYSICAL_MASK)
234
235 static inline pte_t pfn_pte(unsigned long page_nr, pgprot_t pgprot)
236 {
237         pte_t pte;
238         pte_val(pte) = (page_nr << PAGE_SHIFT);
239         pte_val(pte) |= pgprot_val(pgprot);
240         pte_val(pte) &= __supported_pte_mask;
241         return pte;
242 }
243
244 /*
245  * The following only work if pte_present() is true.
246  * Undefined behaviour if not..
247  */
248 static inline int pte_user(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_USER; }
249 extern inline int pte_read(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_USER; }
250 extern inline int pte_exec(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_USER; }
251 extern inline int pte_dirty(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_DIRTY; }
252 extern inline int pte_young(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_ACCESSED; }
253 extern inline int pte_write(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_RW; }
254 static inline int pte_file(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_FILE; }
255
256 extern inline pte_t pte_rdprotect(pte_t pte)    { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_USER)); return pte; }
257 extern inline pte_t pte_exprotect(pte_t pte)    { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_USER)); return pte; }
258 extern inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)      { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_DIRTY)); return pte; }
259 extern inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)        { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_ACCESSED)); return pte; }
260 extern inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)    { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_RW)); return pte; }
261 extern inline pte_t pte_mkread(pte_t pte)       { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_USER)); return pte; }
262 extern inline pte_t pte_mkexec(pte_t pte)       { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_USER)); return pte; }
263 extern inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)      { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_DIRTY)); return pte; }
264 extern inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)      { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_ACCESSED)); return pte; }
265 extern inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)      { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_RW)); return pte; }
266
267 struct vm_area_struct;
268
269 static inline int ptep_test_and_clear_dirty(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep)
270 {
271         if (!pte_dirty(*ptep))
272                 return 0;
273         return test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_DIRTY, ptep);
274 }
275
276 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep)
277 {
278         if (!pte_young(*ptep))
279                 return 0;
280         return test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_ACCESSED, ptep);
281 }
282
283 static inline void ptep_set_wrprotect(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
284 {
285         clear_bit(_PAGE_BIT_RW, ptep);
286 }
287
288 /*
289  * Macro to mark a page protection value as "uncacheable".
290  */
291 #define pgprot_noncached(prot)  (__pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT))
292
293 #define __LARGE_PTE (_PAGE_PSE|_PAGE_PRESENT) 
294 static inline int pmd_large(pmd_t pte) { 
295         return (pmd_val(pte) & __LARGE_PTE) == __LARGE_PTE; 
296 }       
297
298
299 /*
300  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
301  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
302  */
303
304 #define page_pte(page) page_pte_prot(page, __pgprot(0))
305
306 /*
307  * Level 4 access.
308  */
309 #define pgd_page(pgd) ((unsigned long) __va((unsigned long)pgd_val(pgd) & PTE_MASK))
310 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
311 #define pgd_offset(mm, addr) ((mm)->pgd + pgd_index(addr))
312 #define pgd_offset_k(address) (init_level4_pgt + pgd_index(address))
313 #define pgd_present(pgd) (pgd_val(pgd) & _PAGE_PRESENT)
314 #define mk_kernel_pgd(address) ((pgd_t){ (address) | _KERNPG_TABLE })
315
316 /* PUD - Level3 access */
317 /* to find an entry in a page-table-directory. */
318 #define pud_index(address) (((address) >> PUD_SHIFT) & (PTRS_PER_PUD-1))
319 #define pud_offset(pgd, address) ((pud_t *) pgd_page(*(pgd)) + pud_index(address))
320 #define pud_offset_k(pgd, addr) pud_offset(pgd, addr)
321 #define pud_present(pud) (pud_val(pud) & _PAGE_PRESENT)
322
323 static inline pud_t *__pud_offset_k(pud_t *pud, unsigned long address)
324
325         return pud + pud_index(address);
326
327
328 /* PMD  - Level 2 access */
329 #define pmd_page_kernel(pmd) ((unsigned long) __va(pmd_val(pmd) & PTE_MASK))
330 #define pmd_page(pmd)           (pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT))
331
332 #define pmd_index(address) (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
333 #define pmd_offset(dir, address) ((pmd_t *) pud_page(*(dir)) + \
334                         pmd_index(address))
335 #define pmd_none(x)     (!pmd_val(x))
336 #define pmd_present(x)  (pmd_val(x) & _PAGE_PRESENT)
337 #define pmd_clear(xp)   do { set_pmd(xp, __pmd(0)); } while (0)
338 #define pmd_bad(x)      ((pmd_val(x) & (~PTE_MASK & ~_PAGE_USER)) != _KERNPG_TABLE )
339 #define pfn_pmd(nr,prot) (__pmd(((nr) << PAGE_SHIFT) | pgprot_val(prot)))
340 #define pmd_pfn(x)  ((pmd_val(x) >> PAGE_SHIFT) & __PHYSICAL_MASK)
341
342 #define pte_to_pgoff(pte) ((pte_val(pte) & PHYSICAL_PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT)
343 #define pgoff_to_pte(off) ((pte_t) { ((off) << PAGE_SHIFT) | _PAGE_FILE })
344 #define PTE_FILE_MAX_BITS __PHYSICAL_MASK_SHIFT
345
346 /* PTE - Level 1 access. */
347
348 /* page, protection -> pte */
349 #define mk_pte(page, pgprot)    pfn_pte(page_to_pfn(page), (pgprot))
350 #define mk_pte_huge(entry) (pte_val(entry) |= _PAGE_PRESENT | _PAGE_PSE)
351  
352 /* physical address -> PTE */
353 static inline pte_t mk_pte_phys(unsigned long physpage, pgprot_t pgprot)
354
355         pte_t pte;
356         pte_val(pte) = physpage | pgprot_val(pgprot); 
357         return pte; 
358 }
359  
360 /* Change flags of a PTE */
361 extern inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
362
363         pte_val(pte) &= _PAGE_CHG_MASK;
364         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
365         pte_val(pte) &= __supported_pte_mask;
366        return pte; 
367 }
368
369 #define pte_index(address) \
370                 ((address >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE - 1))
371 #define pte_offset_kernel(dir, address) ((pte_t *) pmd_page_kernel(*(dir)) + \
372                         pte_index(address))
373
374 /* x86-64 always has all page tables mapped. */
375 #define pte_offset_map(dir,address) pte_offset_kernel(dir,address)
376 #define pte_offset_map_nested(dir,address) pte_offset_kernel(dir,address)
377 #define pte_unmap(pte) /* NOP */
378 #define pte_unmap_nested(pte) /* NOP */ 
379
380 #define update_mmu_cache(vma,address,pte) do { } while (0)
381
382 /* We only update the dirty/accessed state if we set
383  * the dirty bit by hand in the kernel, since the hardware
384  * will do the accessed bit for us, and we don't want to
385  * race with other CPU's that might be updating the dirty
386  * bit at the same time. */
387 #define  __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
388 #define ptep_set_access_flags(__vma, __address, __ptep, __entry, __dirty) \
389         do {                                                              \
390                 if (__dirty) {                                            \
391                         set_pte(__ptep, __entry);                         \
392                         flush_tlb_page(__vma, __address);                 \
393                 }                                                         \
394         } while (0)
395
396 /* Encode and de-code a swap entry */
397 #define __swp_type(x)                   (((x).val >> 1) & 0x3f)
398 #define __swp_offset(x)                 ((x).val >> 8)
399 #define __swp_entry(type, offset)       ((swp_entry_t) { ((type) << 1) | ((offset) << 8) })
400 #define __pte_to_swp_entry(pte)         ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
401 #define __swp_entry_to_pte(x)           ((pte_t) { (x).val })
402
403 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
404
405 extern int kern_addr_valid(unsigned long addr); 
406
407 #define io_remap_page_range(vma, vaddr, paddr, size, prot)              \
408                 remap_pfn_range(vma, vaddr, (paddr) >> PAGE_SHIFT, size, prot)
409
410 #define io_remap_pfn_range(vma, vaddr, pfn, size, prot)         \
411                 remap_pfn_range(vma, vaddr, pfn, size, prot)
412
413 #define MK_IOSPACE_PFN(space, pfn)      (pfn)
414 #define GET_IOSPACE(pfn)                0
415 #define GET_PFN(pfn)                    (pfn)
416
417 #define HAVE_ARCH_UNMAPPED_AREA
418
419 #define pgtable_cache_init()   do { } while (0)
420 #define check_pgt_cache()      do { } while (0)
421
422 #define PAGE_AGP    PAGE_KERNEL_NOCACHE
423 #define HAVE_PAGE_AGP 1
424
425 /* fs/proc/kcore.c */
426 #define kc_vaddr_to_offset(v) ((v) & __VIRTUAL_MASK)
427 #define kc_offset_to_vaddr(o) \
428    (((o) & (1UL << (__VIRTUAL_MASK_SHIFT-1))) ? ((o) | (~__VIRTUAL_MASK)) : (o))
429
430 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
431 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_DIRTY
432 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
433 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
434 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
435 #include <asm-generic/pgtable.h>
436
437 #endif /* _X86_64_PGTABLE_H */