git.oblomov.eu Git - linux-2.6/blob - 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(const 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 #else
  46 static inline void pat_disable(const char *reason)
  47 {
  48         (void)reason;
  49 }
  50 #endif
  51
  52
  53 static int debug_enable;
  54
  55 static int __init pat_debug_setup(char *str)
  56 {
  57         debug_enable = 1;
  58         return 0;
  59 }
  60 __setup("debugpat", pat_debug_setup);
  61
  62 #define dprintk(fmt, arg...) \
  63         do { if (debug_enable) printk(KERN_INFO fmt, ##arg); } while (0)
  64
  65
  66 static u64 __read_mostly boot_pat_state;
  67
  68 enum {
  69         PAT_UC = 0,             /* uncached */
  70         PAT_WC = 1,             /* Write combining */
  71         PAT_WT = 4,             /* Write Through */
  72         PAT_WP = 5,             /* Write Protected */
  73         PAT_WB = 6,             /* Write Back (default) */
  74         PAT_UC_MINUS = 7,       /* UC, but can be overriden by MTRR */
  75 };
  76
  77 #define PAT(x, y)       ((u64)PAT_ ## y << ((x)*8))
  78
  79 void pat_init(void)
  80 {
  81         u64 pat;
  82
  83         if (!pat_enabled)
  84                 return;
  85
  86         if (!cpu_has_pat) {
  87                 if (!boot_pat_state) {
  88                         pat_disable("PAT not supported by CPU.");
  89                         return;
  90                 } else {
  91                         /*
  92                          * If this happens we are on a secondary CPU, but
  93                          * switched to PAT on the boot CPU. We have no way to
  94                          * undo PAT.
  95                          */
  96                         printk(KERN_ERR "PAT enabled, "
  97                                "but not supported by secondary CPU\n");
  98                         BUG();
  99                 }
 100         }
 101
 102         /* Set PWT to Write-Combining. All other bits stay the same */
 103         /*
 104          * PTE encoding used in Linux:
 105          *      PAT
 106          *      |PCD
 107          *      ||PWT
 108          *      |||
 109          *      000 WB          _PAGE_CACHE_WB
 110          *      001 WC          _PAGE_CACHE_WC
 111          *      010 UC-         _PAGE_CACHE_UC_MINUS
 112          *      011 UC          _PAGE_CACHE_UC
 113          * PAT bit unused
 114          */
 115         pat = PAT(0, WB) | PAT(1, WC) | PAT(2, UC_MINUS) | PAT(3, UC) |
 116               PAT(4, WB) | PAT(5, WC) | PAT(6, UC_MINUS) | PAT(7, UC);
 117
 118         /* Boot CPU check */
 119         if (!boot_pat_state)
 120                 rdmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, boot_pat_state);
 121
 122         wrmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, pat);
 123         printk(KERN_INFO "x86 PAT enabled: cpu %d, old 0x%Lx, new 0x%Lx\n",
 124                smp_processor_id(), boot_pat_state, pat);
 125 }
 126
 127 #undef PAT
 128
 129 static char *cattr_name(unsigned long flags)
 130 {
 131         switch (flags & _PAGE_CACHE_MASK) {
 132         case _PAGE_CACHE_UC:            return "uncached";
 133         case _PAGE_CACHE_UC_MINUS:      return "uncached-minus";
 134         case _PAGE_CACHE_WB:            return "write-back";
 135         case _PAGE_CACHE_WC:            return "write-combining";
 136         default:                        return "broken";
 137         }
 138 }
 139
 140 /*
 141  * The global memtype list keeps track of memory type for specific
 142  * physical memory areas. Conflicting memory types in different
 143  * mappings can cause CPU cache corruption. To avoid this we keep track.
 144  *
 145  * The list is sorted based on starting address and can contain multiple
 146  * entries for each address (this allows reference counting for overlapping
 147  * areas). All the aliases have the same cache attributes of course.
 148  * Zero attributes are represented as holes.
 149  *
 150  * Currently the data structure is a list because the number of mappings
 151  * are expected to be relatively small. If this should be a problem
 152  * it could be changed to a rbtree or similar.
 153  *
 154  * memtype_lock protects the whole list.
 155  */
 156
 157 struct memtype {
 158         u64                     start;
 159         u64                     end;
 160         unsigned long           type;
 161         struct list_head        nd;
 162 };
 163
 164 static LIST_HEAD(memtype_list);
 165 static DEFINE_SPINLOCK(memtype_lock);   /* protects memtype list */
 166
 167 /*
 168  * Does intersection of PAT memory type and MTRR memory type and returns
 169  * the resulting memory type as PAT understands it.
 170  * (Type in pat and mtrr will not have same value)
 171  * The intersection is based on "Effective Memory Type" tables in IA-32
 172  * SDM vol 3a
 173  */
 174 static unsigned long pat_x_mtrr_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type)
 175 {
 176         /*
 177          * Look for MTRR hint to get the effective type in case where PAT
 178          * request is for WB.
 179          */
 180         if (req_type == _PAGE_CACHE_WB) {
 181                 u8 mtrr_type;
 182
 183                 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
 184                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_UNCACHABLE)
 185                         return _PAGE_CACHE_UC;
 186                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_WRCOMB)
 187                         return _PAGE_CACHE_WC;
 188         }
 189
 190         return req_type;
 191 }
 192
 193 static int
 194 chk_conflict(struct memtype *new, struct memtype *entry, unsigned long *type)
 195 {
 196         if (new->type != entry->type) {
 197                 if (type) {
 198                         new->type = entry->type;
 199                         *type = entry->type;
 200                 } else
 201                         goto conflict;
 202         }
 203
 204          /* check overlaps with more than one entry in the list */
 205         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
 206                 if (new->end <= entry->start)
 207                         break;
 208                 else if (new->type != entry->type)
 209                         goto conflict;
 210         }
 211         return 0;
 212
 213  conflict:
 214         printk(KERN_INFO "%s:%d conflicting memory types "
 215                "%Lx-%Lx %s<->%s\n", current->comm, current->pid, new->start,
 216                new->end, cattr_name(new->type), cattr_name(entry->type));
 217         return -EBUSY;
 218 }
 219
 220 static struct memtype *cached_entry;
 221 static u64 cached_start;
 222
 223 /*
 224  * For RAM pages, mark the pages as non WB memory type using
 225  * PageNonWB (PG_arch_1). We allow only one set_memory_uc() or
 226  * set_memory_wc() on a RAM page at a time before marking it as WB again.
 227  * This is ok, because only one driver will be owning the page and
 228  * doing set_memory_*() calls.
 229  *
 230  * For now, we use PageNonWB to track that the RAM page is being mapped
 231  * as non WB. In future, we will have to use one more flag
 232  * (or some other mechanism in page_struct) to distinguish between
 233  * UC and WC mapping.
 234  */
 235 static int reserve_ram_pages_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
 236                                   unsigned long *new_type)
 237 {
 238         struct page *page;
 239         u64 pfn, end_pfn;
 240
 241         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 242                 page = pfn_to_page(pfn);
 243                 if (page_mapped(page) || PageNonWB(page))
 244                         goto out;
 245
 246                 SetPageNonWB(page);
 247         }
 248         return 0;
 249
 250 out:
 251         end_pfn = pfn;
 252         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < end_pfn; ++pfn) {
 253                 page = pfn_to_page(pfn);
 254                 ClearPageNonWB(page);
 255         }
 256
 257         return -EINVAL;
 258 }
 259
 260 static int free_ram_pages_type(u64 start, u64 end)
 261 {
 262         struct page *page;
 263         u64 pfn, end_pfn;
 264
 265         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 266                 page = pfn_to_page(pfn);
 267                 if (page_mapped(page) || !PageNonWB(page))
 268                         goto out;
 269
 270                 ClearPageNonWB(page);
 271         }
 272         return 0;
 273
 274 out:
 275         end_pfn = pfn;
 276         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < end_pfn; ++pfn) {
 277                 page = pfn_to_page(pfn);
 278                 SetPageNonWB(page);
 279         }
 280         return -EINVAL;
 281 }
 282
 283 /*
 284  * req_type typically has one of the:
 285  * - _PAGE_CACHE_WB
 286  * - _PAGE_CACHE_WC
 287  * - _PAGE_CACHE_UC_MINUS
 288  * - _PAGE_CACHE_UC
 289  *
 290  * req_type will have a special case value '-1', when requester want to inherit
 291  * the memory type from mtrr (if WB), existing PAT, defaulting to UC_MINUS.
 292  *
 293  * If new_type is NULL, function will return an error if it cannot reserve the
 294  * region with req_type. If new_type is non-NULL, function will return
 295  * available type in new_type in case of no error. In case of any error
 296  * it will return a negative return value.
 297  */
 298 int reserve_memtype(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
 299                     unsigned long *new_type)
 300 {
 301         struct memtype *new, *entry;
 302         unsigned long actual_type;
 303         struct list_head *where;
 304         int is_range_ram;
 305         int err = 0;
 306
 307         BUG_ON(start >= end); /* end is exclusive */
 308
 309         if (!pat_enabled) {
 310                 /* This is identical to page table setting without PAT */
 311                 if (new_type) {
 312                         if (req_type == -1)
 313                                 *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
 314                         else
 315                                 *new_type = req_type & _PAGE_CACHE_MASK;
 316                 }
 317                 return 0;
 318         }
 319
 320         /* Low ISA region is always mapped WB in page table. No need to track */
 321         if (is_ISA_range(start, end - 1)) {
 322                 if (new_type)
 323                         *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
 324                 return 0;
 325         }
 326
 327         if (req_type == -1) {
 328                 /*
 329                  * Call mtrr_lookup to get the type hint. This is an
 330                  * optimization for /dev/mem mmap'ers into WB memory (BIOS
 331                  * tools and ACPI tools). Use WB request for WB memory and use
 332                  * UC_MINUS otherwise.
 333                  */
 334                 u8 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
 335
 336                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_WRBACK)
 337                         actual_type = _PAGE_CACHE_WB;
 338                 else
 339                         actual_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 340         } else {
 341                 actual_type = pat_x_mtrr_type(start, end,
 342                                               req_type & _PAGE_CACHE_MASK);
 343         }
 344
 345         if (new_type)
 346                 *new_type = actual_type;
 347
 348         /*
 349          * For legacy reasons, some parts of the physical address range in the
 350          * legacy 1MB region is treated as non-RAM (even when listed as RAM in
 351          * the e820 tables).  So we will track the memory attributes of this
 352          * legacy 1MB region using the linear memtype_list always.
 353          */
 354         if (end >= ISA_END_ADDRESS) {
 355                 is_range_ram = pagerange_is_ram(start, end);
 356                 if (is_range_ram == 1)
 357                         return reserve_ram_pages_type(start, end, req_type,
 358                                                       new_type);
 359                 else if (is_range_ram < 0)
 360                         return -EINVAL;
 361         }
 362
 363         new  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
 364         if (!new)
 365                 return -ENOMEM;
 366
 367         new->start      = start;
 368         new->end        = end;
 369         new->type       = actual_type;
 370
 371         spin_lock(&memtype_lock);
 372
 373         if (cached_entry && start >= cached_start)
 374                 entry = cached_entry;
 375         else
 376                 entry = list_entry(&memtype_list, struct memtype, nd);
 377
 378         /* Search for existing mapping that overlaps the current range */
 379         where = NULL;
 380         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
 381                 if (end <= entry->start) {
 382                         where = entry->nd.prev;
 383                         cached_entry = list_entry(where, struct memtype, nd);
 384                         break;
 385                 } else if (start <= entry->start) { /* end > entry->start */
 386                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
 387                         if (!err) {
 388                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
 389                                         entry->start, entry->end);
 390                                 where = entry->nd.prev;
 391                                 cached_entry = list_entry(where,
 392                                                         struct memtype, nd);
 393                         }
 394                         break;
 395                 } else if (start < entry->end) { /* start > entry->start */
 396                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
 397                         if (!err) {
 398                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
 399                                         entry->start, entry->end);
 400                                 cached_entry = list_entry(entry->nd.prev,
 401                                                         struct memtype, nd);
 402
 403                                 /*
 404                                  * Move to right position in the linked
 405                                  * list to add this new entry
 406                                  */
 407                                 list_for_each_entry_continue(entry,
 408                                                         &memtype_list, nd) {
 409                                         if (start <= entry->start) {
 410                                                 where = entry->nd.prev;
 411                                                 break;
 412                                         }
 413                                 }
 414                         }
 415                         break;
 416                 }
 417         }
 418
 419         if (err) {
 420                 printk(KERN_INFO "reserve_memtype failed 0x%Lx-0x%Lx, "
 421                        "track %s, req %s\n",
 422                        start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type));
 423                 kfree(new);
 424                 spin_unlock(&memtype_lock);
 425
 426                 return err;
 427         }
 428
 429         cached_start = start;
 430
 431         if (where)
 432                 list_add(&new->nd, where);
 433         else
 434                 list_add_tail(&new->nd, &memtype_list);
 435
 436         spin_unlock(&memtype_lock);
 437
 438         dprintk("reserve_memtype added 0x%Lx-0x%Lx, track %s, req %s, ret %s\n",
 439                 start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type),
 440                 new_type ? cattr_name(*new_type) : "-");
 441
 442         return err;
 443 }
 444
 445 int free_memtype(u64 start, u64 end)
 446 {
 447         struct memtype *entry;
 448         int err = -EINVAL;
 449         int is_range_ram;
 450
 451         if (!pat_enabled)
 452                 return 0;
 453
 454         /* Low ISA region is always mapped WB. No need to track */
 455         if (is_ISA_range(start, end - 1))
 456                 return 0;
 457
 458         /*
 459          * For legacy reasons, some parts of the physical address range in the
 460          * legacy 1MB region is treated as non-RAM (even when listed as RAM in
 461          * the e820 tables).  So we will track the memory attributes of this
 462          * legacy 1MB region using the linear memtype_list always.
 463          */
 464         if (end >= ISA_END_ADDRESS) {
 465                 is_range_ram = pagerange_is_ram(start, end);
 466                 if (is_range_ram == 1)
 467                         return free_ram_pages_type(start, end);
 468                 else if (is_range_ram < 0)
 469                         return -EINVAL;
 470         }
 471
 472         spin_lock(&memtype_lock);
 473         list_for_each_entry(entry, &memtype_list, nd) {
 474                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
 475                         if (cached_entry == entry || cached_start == start)
 476                                 cached_entry = NULL;
 477
 478                         list_del(&entry->nd);
 479                         kfree(entry);
 480                         err = 0;
 481                         break;
 482                 }
 483         }
 484         spin_unlock(&memtype_lock);
 485
 486         if (err) {
 487                 printk(KERN_INFO "%s:%d freeing invalid memtype %Lx-%Lx\n",
 488                         current->comm, current->pid, start, end);
 489         }
 490
 491         dprintk("free_memtype request 0x%Lx-0x%Lx\n", start, end);
 492
 493         return err;
 494 }
 495
 496
 497 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
 498                                 unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 499 {
 500         return vma_prot;
 501 }
 502
 503 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 504 /* This check is done in drivers/char/mem.c in case of STRICT_DEVMEM*/
 505 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
 506 {
 507         return 1;
 508 }
 509 #else
 510 /* This check is needed to avoid cache aliasing when PAT is enabled */
 511 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
 512 {
 513         u64 from = ((u64)pfn) << PAGE_SHIFT;
 514         u64 to = from + size;
 515         u64 cursor = from;
 516
 517         if (!pat_enabled)
 518                 return 1;
 519
 520         while (cursor < to) {
 521                 if (!devmem_is_allowed(pfn)) {
 522                         printk(KERN_INFO
 523                 "Program %s tried to access /dev/mem between %Lx->%Lx.\n",
 524                                 current->comm, from, to);
 525                         return 0;
 526                 }
 527                 cursor += PAGE_SIZE;
 528                 pfn++;
 529         }
 530         return 1;
 531 }
 532 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
 533
 534 int phys_mem_access_prot_allowed(struct file *file, unsigned long pfn,
 535                                 unsigned long size, pgprot_t *vma_prot)
 536 {
 537         u64 offset = ((u64) pfn) << PAGE_SHIFT;
 538         unsigned long flags = -1;
 539         int retval;
 540
 541         if (!range_is_allowed(pfn, size))
 542                 return 0;
 543
 544         if (file->f_flags & O_SYNC) {
 545                 flags = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 546         }
 547
 548 #ifdef CONFIG_X86_32
 549         /*
 550          * On the PPro and successors, the MTRRs are used to set
 551          * memory types for physical addresses outside main memory,
 552          * so blindly setting UC or PWT on those pages is wrong.
 553          * For Pentiums and earlier, the surround logic should disable
 554          * caching for the high addresses through the KEN pin, but
 555          * we maintain the tradition of paranoia in this code.
 556          */
 557         if (!pat_enabled &&
 558             !(boot_cpu_has(X86_FEATURE_MTRR) ||
 559               boot_cpu_has(X86_FEATURE_K6_MTRR) ||
 560               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CYRIX_ARR) ||
 561               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CENTAUR_MCR)) &&
 562             (pfn << PAGE_SHIFT) >= __pa(high_memory)) {
 563                 flags = _PAGE_CACHE_UC;
 564         }
 565 #endif
 566
 567         /*
 568          * With O_SYNC, we can only take UC_MINUS mapping. Fail if we cannot.
 569          *
 570          * Without O_SYNC, we want to get
 571          * - WB for WB-able memory and no other conflicting mappings
 572          * - UC_MINUS for non-WB-able memory with no other conflicting mappings
 573          * - Inherit from confliting mappings otherwise
 574          */
 575         if (flags != -1) {
 576                 retval = reserve_memtype(offset, offset + size, flags, NULL);
 577         } else {
 578                 retval = reserve_memtype(offset, offset + size, -1, &flags);
 579         }
 580
 581         if (retval < 0)
 582                 return 0;
 583
 584         if (((pfn < max_low_pfn_mapped) ||
 585              (pfn >= (1UL<<(32 - PAGE_SHIFT)) && pfn < max_pfn_mapped)) &&
 586             ioremap_change_attr((unsigned long)__va(offset), size, flags) < 0) {
 587                 free_memtype(offset, offset + size);
 588                 printk(KERN_INFO
 589                 "%s:%d /dev/mem ioremap_change_attr failed %s for %Lx-%Lx\n",
 590                         current->comm, current->pid,
 591                         cattr_name(flags),
 592                         offset, (unsigned long long)(offset + size));
 593                 return 0;
 594         }
 595
 596         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) & ~_PAGE_CACHE_MASK) |
 597                              flags);
 598         return 1;
 599 }
 600
 601 void map_devmem(unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 602 {
 603         unsigned long want_flags = (pgprot_val(vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
 604         u64 addr = (u64)pfn << PAGE_SHIFT;
 605         unsigned long flags;
 606
 607         reserve_memtype(addr, addr + size, want_flags, &flags);
 608         if (flags != want_flags) {
 609                 printk(KERN_INFO
 610                 "%s:%d /dev/mem expected mapping type %s for %Lx-%Lx, got %s\n",
 611                         current->comm, current->pid,
 612                         cattr_name(want_flags),
 613                         addr, (unsigned long long)(addr + size),
 614                         cattr_name(flags));
 615         }
 616 }
 617
 618 void unmap_devmem(unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 619 {
 620         u64 addr = (u64)pfn << PAGE_SHIFT;
 621
 622         free_memtype(addr, addr + size);
 623 }
 624
 625 /*
 626  * Internal interface to reserve a range of physical memory with prot.
 627  * Reserved non RAM regions only and after successful reserve_memtype,
 628  * this func also keeps identity mapping (if any) in sync with this new prot.
 629  */
 630 static int reserve_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size, pgprot_t *vma_prot,
 631                                 int strict_prot)
 632 {
 633         int is_ram = 0;
 634         int id_sz, ret;
 635         unsigned long flags;
 636         unsigned long want_flags = (pgprot_val(*vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
 637
 638         is_ram = pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
 639
 640         if (is_ram != 0) {
 641                 /*
 642                  * For mapping RAM pages, drivers need to call
 643                  * set_memory_[uc|wc|wb] directly, for reserve and free, before
 644                  * setting up the PTE.
 645                  */
 646                 WARN_ON_ONCE(1);
 647                 return 0;
 648         }
 649
 650         ret = reserve_memtype(paddr, paddr + size, want_flags, &flags);
 651         if (ret)
 652                 return ret;
 653
 654         if (flags != want_flags) {
 655                 if (strict_prot || !is_new_memtype_allowed(want_flags, flags)) {
 656                         free_memtype(paddr, paddr + size);
 657                         printk(KERN_ERR "%s:%d map pfn expected mapping type %s"
 658                                 " for %Lx-%Lx, got %s\n",
 659                                 current->comm, current->pid,
 660                                 cattr_name(want_flags),
 661                                 (unsigned long long)paddr,
 662                                 (unsigned long long)(paddr + size),
 663                                 cattr_name(flags));
 664                         return -EINVAL;
 665                 }
 666                 /*
 667                  * We allow returning different type than the one requested in
 668                  * non strict case.
 669                  */
 670                 *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
 671                                       (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
 672                                      flags);
 673         }
 674
 675         /* Need to keep identity mapping in sync */
 676         if (paddr >= __pa(high_memory))
 677                 return 0;
 678
 679         id_sz = (__pa(high_memory) < paddr + size) ?
 680                                 __pa(high_memory) - paddr :
 681                                 size;
 682
 683         if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(paddr), id_sz, flags) < 0) {
 684                 free_memtype(paddr, paddr + size);
 685                 printk(KERN_ERR
 686                         "%s:%d reserve_pfn_range ioremap_change_attr failed %s "
 687                         "for %Lx-%Lx\n",
 688                         current->comm, current->pid,
 689                         cattr_name(flags),
 690                         (unsigned long long)paddr,
 691                         (unsigned long long)(paddr + size));
 692                 return -EINVAL;
 693         }
 694         return 0;
 695 }
 696
 697 /*
 698  * Internal interface to free a range of physical memory.
 699  * Frees non RAM regions only.
 700  */
 701 static void free_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size)
 702 {
 703         int is_ram;
 704
 705         is_ram = pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
 706         if (is_ram == 0)
 707                 free_memtype(paddr, paddr + size);
 708 }
 709
 710 /*
 711  * track_pfn_vma_copy is called when vma that is covering the pfnmap gets
 712  * copied through copy_page_range().
 713  *
 714  * If the vma has a linear pfn mapping for the entire range, we get the prot
 715  * from pte and reserve the entire vma range with single reserve_pfn_range call.
 716  * Otherwise, we reserve the entire vma range, my ging through the PTEs page
 717  * by page to get physical address and protection.
 718  */
 719 int track_pfn_vma_copy(struct vm_area_struct *vma)
 720 {
 721         int retval = 0;
 722         unsigned long i, j;
 723         resource_size_t paddr;
 724         unsigned long prot;
 725         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
 726         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
 727         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
 728         pgprot_t pgprot;
 729
 730         if (!pat_enabled)
 731                 return 0;
 732
 733         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 734                 /*
 735                  * reserve the whole chunk covered by vma. We need the
 736                  * starting address and protection from pte.
 737                  */
 738                 if (follow_phys(vma, vma_start, 0, &prot, &paddr)) {
 739                         WARN_ON_ONCE(1);
 740                         return -EINVAL;
 741                 }
 742                 pgprot = __pgprot(prot);
 743                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, &pgprot, 1);
 744         }
 745
 746         /* reserve entire vma page by page, using pfn and prot from pte */
 747         for (i = 0; i < vma_size; i += PAGE_SIZE) {
 748                 if (follow_phys(vma, vma_start + i, 0, &prot, &paddr))
 749                         continue;
 750
 751                 pgprot = __pgprot(prot);
 752                 retval = reserve_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE, &pgprot, 1);
 753                 if (retval)
 754                         goto cleanup_ret;
 755         }
 756         return 0;
 757
 758 cleanup_ret:
 759         /* Reserve error: Cleanup partial reservation and return error */
 760         for (j = 0; j < i; j += PAGE_SIZE) {
 761                 if (follow_phys(vma, vma_start + j, 0, &prot, &paddr))
 762                         continue;
 763
 764                 free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
 765         }
 766
 767         return retval;
 768 }
 769
 770 /*
 771  * track_pfn_vma_new is called when a _new_ pfn mapping is being established
 772  * for physical range indicated by pfn and size.
 773  *
 774  * prot is passed in as a parameter for the new mapping. If the vma has a
 775  * linear pfn mapping for the entire range reserve the entire vma range with
 776  * single reserve_pfn_range call.
 777  * Otherwise, we look t the pfn and size and reserve only the specified range
 778  * page by page.
 779  *
 780  * Note that this function can be called with caller trying to map only a
 781  * subrange/page inside the vma.
 782  */
 783 int track_pfn_vma_new(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t *prot,
 784                         unsigned long pfn, unsigned long size)
 785 {
 786         int retval = 0;
 787         unsigned long i, j;
 788         resource_size_t base_paddr;
 789         resource_size_t paddr;
 790         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
 791         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
 792         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
 793
 794         if (!pat_enabled)
 795                 return 0;
 796
 797         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 798                 /* reserve the whole chunk starting from vm_pgoff */
 799                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 800                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, prot, 0);
 801         }
 802
 803         /* reserve page by page using pfn and size */
 804         base_paddr = (resource_size_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 805         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 806                 paddr = base_paddr + i;
 807                 retval = reserve_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE, prot, 0);
 808                 if (retval)
 809                         goto cleanup_ret;
 810         }
 811         return 0;
 812
 813 cleanup_ret:
 814         /* Reserve error: Cleanup partial reservation and return error */
 815         for (j = 0; j < i; j += PAGE_SIZE) {
 816                 paddr = base_paddr + j;
 817                 free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
 818         }
 819
 820         return retval;
 821 }
 822
 823 /*
 824  * untrack_pfn_vma is called while unmapping a pfnmap for a region.
 825  * untrack can be called for a specific region indicated by pfn and size or
 826  * can be for the entire vma (in which case size can be zero).
 827  */
 828 void untrack_pfn_vma(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
 829                         unsigned long size)
 830 {
 831         unsigned long i;
 832         resource_size_t paddr;
 833         unsigned long prot;
 834         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
 835         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
 836         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
 837
 838         if (!pat_enabled)
 839                 return;
 840
 841         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 842                 /* free the whole chunk starting from vm_pgoff */
 843                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 844                 free_pfn_range(paddr, vma_size);
 845                 return;
 846         }
 847
 848         if (size != 0 && size != vma_size) {
 849                 /* free page by page, using pfn and size */
 850                 paddr = (resource_size_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 851                 for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 852                         paddr = paddr + i;
 853                         free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
 854                 }
 855         } else {
 856                 /* free entire vma, page by page, using the pfn from pte */
 857                 for (i = 0; i < vma_size; i += PAGE_SIZE) {
 858                         if (follow_phys(vma, vma_start + i, 0, &prot, &paddr))
 859                                 continue;
 860
 861                         free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
 862                 }
 863         }
 864 }
 865
 866 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
 867 {
 868         if (pat_enabled)
 869                 return __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE_WC);
 870         else
 871                 return pgprot_noncached(prot);
 872 }
 873
 874 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_X86_PAT)
 875
 876 /* get Nth element of the linked list */
 877 static struct memtype *memtype_get_idx(loff_t pos)
 878 {
 879         struct memtype *list_node, *print_entry;
 880         int i = 1;
 881
 882         print_entry  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
 883         if (!print_entry)
 884                 return NULL;
 885
 886         spin_lock(&memtype_lock);
 887         list_for_each_entry(list_node, &memtype_list, nd) {
 888                 if (pos == i) {
 889                         *print_entry = *list_node;
 890                         spin_unlock(&memtype_lock);
 891                         return print_entry;
 892                 }
 893                 ++i;
 894         }
 895         spin_unlock(&memtype_lock);
 896         kfree(print_entry);
 897
 898         return NULL;
 899 }
 900
 901 static void *memtype_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
 902 {
 903         if (*pos == 0) {
 904                 ++*pos;
 905                 seq_printf(seq, "PAT memtype list:\n");
 906         }
 907
 908         return memtype_get_idx(*pos);
 909 }
 910
 911 static void *memtype_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
 912 {
 913         ++*pos;
 914         return memtype_get_idx(*pos);
 915 }
 916
 917 static void memtype_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
 918 {
 919 }
 920
 921 static int memtype_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
 922 {
 923         struct memtype *print_entry = (struct memtype *)v;
 924
 925         seq_printf(seq, "%s @ 0x%Lx-0x%Lx\n", cattr_name(print_entry->type),
 926                         print_entry->start, print_entry->end);
 927         kfree(print_entry);
 928
 929         return 0;
 930 }
 931
 932 static struct seq_operations memtype_seq_ops = {
 933         .start = memtype_seq_start,
 934         .next  = memtype_seq_next,
 935         .stop  = memtype_seq_stop,
 936         .show  = memtype_seq_show,
 937 };
 938
 939 static int memtype_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
 940 {
 941         return seq_open(file, &memtype_seq_ops);
 942 }
 943
 944 static const struct file_operations memtype_fops = {
 945         .open    = memtype_seq_open,
 946         .read    = seq_read,
 947         .llseek  = seq_lseek,
 948         .release = seq_release,
 949 };
 950
 951 static int __init pat_memtype_list_init(void)
 952 {
 953         debugfs_create_file("pat_memtype_list", S_IRUSR, arch_debugfs_dir,
 954                                 NULL, &memtype_fops);
 955         return 0;
 956 }
 957
 958 late_initcall(pat_memtype_list_init);
 959
 960 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_X86_PAT */