Merge commit 'origin/master' into next
[linux-2.6] / arch / x86 / mm / pageattr.c
1 /*
2  * Copyright 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
3  * Thanks to Ben LaHaise for precious feedback.
4  */
5 #include <linux/highmem.h>
6 #include <linux/bootmem.h>
7 #include <linux/module.h>
8 #include <linux/sched.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/mm.h>
11 #include <linux/interrupt.h>
12 #include <linux/seq_file.h>
13 #include <linux/debugfs.h>
14
15 #include <asm/e820.h>
16 #include <asm/processor.h>
17 #include <asm/tlbflush.h>
18 #include <asm/sections.h>
19 #include <asm/setup.h>
20 #include <asm/uaccess.h>
21 #include <asm/pgalloc.h>
22 #include <asm/proto.h>
23 #include <asm/pat.h>
24
25 /*
26  * The current flushing context - we pass it instead of 5 arguments:
27  */
28 struct cpa_data {
29         unsigned long   *vaddr;
30         pgprot_t        mask_set;
31         pgprot_t        mask_clr;
32         int             numpages;
33         int             flags;
34         unsigned long   pfn;
35         unsigned        force_split : 1;
36         int             curpage;
37         struct page     **pages;
38 };
39
40 /*
41  * Serialize cpa() (for !DEBUG_PAGEALLOC which uses large identity mappings)
42  * using cpa_lock. So that we don't allow any other cpu, with stale large tlb
43  * entries change the page attribute in parallel to some other cpu
44  * splitting a large page entry along with changing the attribute.
45  */
46 static DEFINE_SPINLOCK(cpa_lock);
47
48 #define CPA_FLUSHTLB 1
49 #define CPA_ARRAY 2
50 #define CPA_PAGES_ARRAY 4
51
52 #ifdef CONFIG_PROC_FS
53 static unsigned long direct_pages_count[PG_LEVEL_NUM];
54
55 void update_page_count(int level, unsigned long pages)
56 {
57         unsigned long flags;
58
59         /* Protect against CPA */
60         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
61         direct_pages_count[level] += pages;
62         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
63 }
64
65 static void split_page_count(int level)
66 {
67         direct_pages_count[level]--;
68         direct_pages_count[level - 1] += PTRS_PER_PTE;
69 }
70
71 void arch_report_meminfo(struct seq_file *m)
72 {
73         seq_printf(m, "DirectMap4k:    %8lu kB\n",
74                         direct_pages_count[PG_LEVEL_4K] << 2);
75 #if defined(CONFIG_X86_64) || defined(CONFIG_X86_PAE)
76         seq_printf(m, "DirectMap2M:    %8lu kB\n",
77                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 11);
78 #else
79         seq_printf(m, "DirectMap4M:    %8lu kB\n",
80                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 12);
81 #endif
82 #ifdef CONFIG_X86_64
83         if (direct_gbpages)
84                 seq_printf(m, "DirectMap1G:    %8lu kB\n",
85                         direct_pages_count[PG_LEVEL_1G] << 20);
86 #endif
87 }
88 #else
89 static inline void split_page_count(int level) { }
90 #endif
91
92 #ifdef CONFIG_X86_64
93
94 static inline unsigned long highmap_start_pfn(void)
95 {
96         return __pa(_text) >> PAGE_SHIFT;
97 }
98
99 static inline unsigned long highmap_end_pfn(void)
100 {
101         return __pa(roundup(_brk_end, PMD_SIZE)) >> PAGE_SHIFT;
102 }
103
104 #endif
105
106 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
107 # define debug_pagealloc 1
108 #else
109 # define debug_pagealloc 0
110 #endif
111
112 static inline int
113 within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
114 {
115         return addr >= start && addr < end;
116 }
117
118 /*
119  * Flushing functions
120  */
121
122 /**
123  * clflush_cache_range - flush a cache range with clflush
124  * @addr:       virtual start address
125  * @size:       number of bytes to flush
126  *
127  * clflush is an unordered instruction which needs fencing with mfence
128  * to avoid ordering issues.
129  */
130 void clflush_cache_range(void *vaddr, unsigned int size)
131 {
132         void *vend = vaddr + size - 1;
133
134         mb();
135
136         for (; vaddr < vend; vaddr += boot_cpu_data.x86_clflush_size)
137                 clflush(vaddr);
138         /*
139          * Flush any possible final partial cacheline:
140          */
141         clflush(vend);
142
143         mb();
144 }
145
146 static void __cpa_flush_all(void *arg)
147 {
148         unsigned long cache = (unsigned long)arg;
149
150         /*
151          * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
152          * large page flushing.
153          */
154         __flush_tlb_all();
155
156         if (cache && boot_cpu_data.x86 >= 4)
157                 wbinvd();
158 }
159
160 static void cpa_flush_all(unsigned long cache)
161 {
162         BUG_ON(irqs_disabled());
163
164         on_each_cpu(__cpa_flush_all, (void *) cache, 1);
165 }
166
167 static void __cpa_flush_range(void *arg)
168 {
169         /*
170          * We could optimize that further and do individual per page
171          * tlb invalidates for a low number of pages. Caveat: we must
172          * flush the high aliases on 64bit as well.
173          */
174         __flush_tlb_all();
175 }
176
177 static void cpa_flush_range(unsigned long start, int numpages, int cache)
178 {
179         unsigned int i, level;
180         unsigned long addr;
181
182         BUG_ON(irqs_disabled());
183         WARN_ON(PAGE_ALIGN(start) != start);
184
185         on_each_cpu(__cpa_flush_range, NULL, 1);
186
187         if (!cache)
188                 return;
189
190         /*
191          * We only need to flush on one CPU,
192          * clflush is a MESI-coherent instruction that
193          * will cause all other CPUs to flush the same
194          * cachelines:
195          */
196         for (i = 0, addr = start; i < numpages; i++, addr += PAGE_SIZE) {
197                 pte_t *pte = lookup_address(addr, &level);
198
199                 /*
200                  * Only flush present addresses:
201                  */
202                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
203                         clflush_cache_range((void *) addr, PAGE_SIZE);
204         }
205 }
206
207 static void cpa_flush_array(unsigned long *start, int numpages, int cache,
208                             int in_flags, struct page **pages)
209 {
210         unsigned int i, level;
211         unsigned long do_wbinvd = cache && numpages >= 1024; /* 4M threshold */
212
213         BUG_ON(irqs_disabled());
214
215         on_each_cpu(__cpa_flush_all, (void *) do_wbinvd, 1);
216
217         if (!cache || do_wbinvd)
218                 return;
219
220         /*
221          * We only need to flush on one CPU,
222          * clflush is a MESI-coherent instruction that
223          * will cause all other CPUs to flush the same
224          * cachelines:
225          */
226         for (i = 0; i < numpages; i++) {
227                 unsigned long addr;
228                 pte_t *pte;
229
230                 if (in_flags & CPA_PAGES_ARRAY)
231                         addr = (unsigned long)page_address(pages[i]);
232                 else
233                         addr = start[i];
234
235                 pte = lookup_address(addr, &level);
236
237                 /*
238                  * Only flush present addresses:
239                  */
240                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
241                         clflush_cache_range((void *)addr, PAGE_SIZE);
242         }
243 }
244
245 /*
246  * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
247  * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
248  * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
249  * checks and fixes these known static required protection bits.
250  */
251 static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long address,
252                                    unsigned long pfn)
253 {
254         pgprot_t forbidden = __pgprot(0);
255
256         /*
257          * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for
258          * PCI BIOS based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
259          */
260         if (within(pfn, BIOS_BEGIN >> PAGE_SHIFT, BIOS_END >> PAGE_SHIFT))
261                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
262
263         /*
264          * The kernel text needs to be executable for obvious reasons
265          * Does not cover __inittext since that is gone later on. On
266          * 64bit we do not enforce !NX on the low mapping
267          */
268         if (within(address, (unsigned long)_text, (unsigned long)_etext))
269                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
270
271         /*
272          * The .rodata section needs to be read-only. Using the pfn
273          * catches all aliases.
274          */
275         if (within(pfn, __pa((unsigned long)__start_rodata) >> PAGE_SHIFT,
276                    __pa((unsigned long)__end_rodata) >> PAGE_SHIFT))
277                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_RW;
278
279         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) & ~pgprot_val(forbidden));
280
281         return prot;
282 }
283
284 /*
285  * Lookup the page table entry for a virtual address. Return a pointer
286  * to the entry and the level of the mapping.
287  *
288  * Note: We return pud and pmd either when the entry is marked large
289  * or when the present bit is not set. Otherwise we would return a
290  * pointer to a nonexisting mapping.
291  */
292 pte_t *lookup_address(unsigned long address, unsigned int *level)
293 {
294         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(address);
295         pud_t *pud;
296         pmd_t *pmd;
297
298         *level = PG_LEVEL_NONE;
299
300         if (pgd_none(*pgd))
301                 return NULL;
302
303         pud = pud_offset(pgd, address);
304         if (pud_none(*pud))
305                 return NULL;
306
307         *level = PG_LEVEL_1G;
308         if (pud_large(*pud) || !pud_present(*pud))
309                 return (pte_t *)pud;
310
311         pmd = pmd_offset(pud, address);
312         if (pmd_none(*pmd))
313                 return NULL;
314
315         *level = PG_LEVEL_2M;
316         if (pmd_large(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
317                 return (pte_t *)pmd;
318
319         *level = PG_LEVEL_4K;
320
321         return pte_offset_kernel(pmd, address);
322 }
323 EXPORT_SYMBOL_GPL(lookup_address);
324
325 /*
326  * Set the new pmd in all the pgds we know about:
327  */
328 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
329 {
330         /* change init_mm */
331         set_pte_atomic(kpte, pte);
332 #ifdef CONFIG_X86_32
333         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
334                 struct page *page;
335
336                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
337                         pgd_t *pgd;
338                         pud_t *pud;
339                         pmd_t *pmd;
340
341                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
342                         pud = pud_offset(pgd, address);
343                         pmd = pmd_offset(pud, address);
344                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
345                 }
346         }
347 #endif
348 }
349
350 static int
351 try_preserve_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
352                         struct cpa_data *cpa)
353 {
354         unsigned long nextpage_addr, numpages, pmask, psize, flags, addr, pfn;
355         pte_t new_pte, old_pte, *tmp;
356         pgprot_t old_prot, new_prot;
357         int i, do_split = 1;
358         unsigned int level;
359
360         if (cpa->force_split)
361                 return 1;
362
363         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
364         /*
365          * Check for races, another CPU might have split this page
366          * up already:
367          */
368         tmp = lookup_address(address, &level);
369         if (tmp != kpte)
370                 goto out_unlock;
371
372         switch (level) {
373         case PG_LEVEL_2M:
374                 psize = PMD_PAGE_SIZE;
375                 pmask = PMD_PAGE_MASK;
376                 break;
377 #ifdef CONFIG_X86_64
378         case PG_LEVEL_1G:
379                 psize = PUD_PAGE_SIZE;
380                 pmask = PUD_PAGE_MASK;
381                 break;
382 #endif
383         default:
384                 do_split = -EINVAL;
385                 goto out_unlock;
386         }
387
388         /*
389          * Calculate the number of pages, which fit into this large
390          * page starting at address:
391          */
392         nextpage_addr = (address + psize) & pmask;
393         numpages = (nextpage_addr - address) >> PAGE_SHIFT;
394         if (numpages < cpa->numpages)
395                 cpa->numpages = numpages;
396
397         /*
398          * We are safe now. Check whether the new pgprot is the same:
399          */
400         old_pte = *kpte;
401         old_prot = new_prot = pte_pgprot(old_pte);
402
403         pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
404         pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
405
406         /*
407          * old_pte points to the large page base address. So we need
408          * to add the offset of the virtual address:
409          */
410         pfn = pte_pfn(old_pte) + ((address & (psize - 1)) >> PAGE_SHIFT);
411         cpa->pfn = pfn;
412
413         new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
414
415         /*
416          * We need to check the full range, whether
417          * static_protection() requires a different pgprot for one of
418          * the pages in the range we try to preserve:
419          */
420         addr = address + PAGE_SIZE;
421         pfn++;
422         for (i = 1; i < cpa->numpages; i++, addr += PAGE_SIZE, pfn++) {
423                 pgprot_t chk_prot = static_protections(new_prot, addr, pfn);
424
425                 if (pgprot_val(chk_prot) != pgprot_val(new_prot))
426                         goto out_unlock;
427         }
428
429         /*
430          * If there are no changes, return. maxpages has been updated
431          * above:
432          */
433         if (pgprot_val(new_prot) == pgprot_val(old_prot)) {
434                 do_split = 0;
435                 goto out_unlock;
436         }
437
438         /*
439          * We need to change the attributes. Check, whether we can
440          * change the large page in one go. We request a split, when
441          * the address is not aligned and the number of pages is
442          * smaller than the number of pages in the large page. Note
443          * that we limited the number of possible pages already to
444          * the number of pages in the large page.
445          */
446         if (address == (nextpage_addr - psize) && cpa->numpages == numpages) {
447                 /*
448                  * The address is aligned and the number of pages
449                  * covers the full page.
450                  */
451                 new_pte = pfn_pte(pte_pfn(old_pte), canon_pgprot(new_prot));
452                 __set_pmd_pte(kpte, address, new_pte);
453                 cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
454                 do_split = 0;
455         }
456
457 out_unlock:
458         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
459
460         return do_split;
461 }
462
463 static int split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address)
464 {
465         unsigned long flags, pfn, pfninc = 1;
466         unsigned int i, level;
467         pte_t *pbase, *tmp;
468         pgprot_t ref_prot;
469         struct page *base;
470
471         if (!debug_pagealloc)
472                 spin_unlock(&cpa_lock);
473         base = alloc_pages(GFP_KERNEL, 0);
474         if (!debug_pagealloc)
475                 spin_lock(&cpa_lock);
476         if (!base)
477                 return -ENOMEM;
478
479         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
480         /*
481          * Check for races, another CPU might have split this page
482          * up for us already:
483          */
484         tmp = lookup_address(address, &level);
485         if (tmp != kpte)
486                 goto out_unlock;
487
488         pbase = (pte_t *)page_address(base);
489         paravirt_alloc_pte(&init_mm, page_to_pfn(base));
490         ref_prot = pte_pgprot(pte_clrhuge(*kpte));
491         /*
492          * If we ever want to utilize the PAT bit, we need to
493          * update this function to make sure it's converted from
494          * bit 12 to bit 7 when we cross from the 2MB level to
495          * the 4K level:
496          */
497         WARN_ON_ONCE(pgprot_val(ref_prot) & _PAGE_PAT_LARGE);
498
499 #ifdef CONFIG_X86_64
500         if (level == PG_LEVEL_1G) {
501                 pfninc = PMD_PAGE_SIZE >> PAGE_SHIFT;
502                 pgprot_val(ref_prot) |= _PAGE_PSE;
503         }
504 #endif
505
506         /*
507          * Get the target pfn from the original entry:
508          */
509         pfn = pte_pfn(*kpte);
510         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pfn += pfninc)
511                 set_pte(&pbase[i], pfn_pte(pfn, ref_prot));
512
513         if (address >= (unsigned long)__va(0) &&
514                 address < (unsigned long)__va(max_low_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
515                 split_page_count(level);
516
517 #ifdef CONFIG_X86_64
518         if (address >= (unsigned long)__va(1UL<<32) &&
519                 address < (unsigned long)__va(max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
520                 split_page_count(level);
521 #endif
522
523         /*
524          * Install the new, split up pagetable.
525          *
526          * We use the standard kernel pagetable protections for the new
527          * pagetable protections, the actual ptes set above control the
528          * primary protection behavior:
529          */
530         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, __pgprot(_KERNPG_TABLE)));
531
532         /*
533          * Intel Atom errata AAH41 workaround.
534          *
535          * The real fix should be in hw or in a microcode update, but
536          * we also probabilistically try to reduce the window of having
537          * a large TLB mixed with 4K TLBs while instruction fetches are
538          * going on.
539          */
540         __flush_tlb_all();
541
542         base = NULL;
543
544 out_unlock:
545         /*
546          * If we dropped out via the lookup_address check under
547          * pgd_lock then stick the page back into the pool:
548          */
549         if (base)
550                 __free_page(base);
551         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
552
553         return 0;
554 }
555
556 static int __cpa_process_fault(struct cpa_data *cpa, unsigned long vaddr,
557                                int primary)
558 {
559         /*
560          * Ignore all non primary paths.
561          */
562         if (!primary)
563                 return 0;
564
565         /*
566          * Ignore the NULL PTE for kernel identity mapping, as it is expected
567          * to have holes.
568          * Also set numpages to '1' indicating that we processed cpa req for
569          * one virtual address page and its pfn. TBD: numpages can be set based
570          * on the initial value and the level returned by lookup_address().
571          */
572         if (within(vaddr, PAGE_OFFSET,
573                    PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))) {
574                 cpa->numpages = 1;
575                 cpa->pfn = __pa(vaddr) >> PAGE_SHIFT;
576                 return 0;
577         } else {
578                 WARN(1, KERN_WARNING "CPA: called for zero pte. "
579                         "vaddr = %lx cpa->vaddr = %lx\n", vaddr,
580                         *cpa->vaddr);
581
582                 return -EFAULT;
583         }
584 }
585
586 static int __change_page_attr(struct cpa_data *cpa, int primary)
587 {
588         unsigned long address;
589         int do_split, err;
590         unsigned int level;
591         pte_t *kpte, old_pte;
592
593         if (cpa->flags & CPA_PAGES_ARRAY)
594                 address = (unsigned long)page_address(cpa->pages[cpa->curpage]);
595         else if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
596                 address = cpa->vaddr[cpa->curpage];
597         else
598                 address = *cpa->vaddr;
599 repeat:
600         kpte = lookup_address(address, &level);
601         if (!kpte)
602                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
603
604         old_pte = *kpte;
605         if (!pte_val(old_pte))
606                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
607
608         if (level == PG_LEVEL_4K) {
609                 pte_t new_pte;
610                 pgprot_t new_prot = pte_pgprot(old_pte);
611                 unsigned long pfn = pte_pfn(old_pte);
612
613                 pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
614                 pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
615
616                 new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
617
618                 /*
619                  * We need to keep the pfn from the existing PTE,
620                  * after all we're only going to change it's attributes
621                  * not the memory it points to
622                  */
623                 new_pte = pfn_pte(pfn, canon_pgprot(new_prot));
624                 cpa->pfn = pfn;
625                 /*
626                  * Do we really change anything ?
627                  */
628                 if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {
629                         set_pte_atomic(kpte, new_pte);
630                         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
631                 }
632                 cpa->numpages = 1;
633                 return 0;
634         }
635
636         /*
637          * Check, whether we can keep the large page intact
638          * and just change the pte:
639          */
640         do_split = try_preserve_large_page(kpte, address, cpa);
641         /*
642          * When the range fits into the existing large page,
643          * return. cp->numpages and cpa->tlbflush have been updated in
644          * try_large_page:
645          */
646         if (do_split <= 0)
647                 return do_split;
648
649         /*
650          * We have to split the large page:
651          */
652         err = split_large_page(kpte, address);
653         if (!err) {
654                 /*
655                  * Do a global flush tlb after splitting the large page
656                  * and before we do the actual change page attribute in the PTE.
657                  *
658                  * With out this, we violate the TLB application note, that says
659                  * "The TLBs may contain both ordinary and large-page
660                  *  translations for a 4-KByte range of linear addresses. This
661                  *  may occur if software modifies the paging structures so that
662                  *  the page size used for the address range changes. If the two
663                  *  translations differ with respect to page frame or attributes
664                  *  (e.g., permissions), processor behavior is undefined and may
665                  *  be implementation-specific."
666                  *
667                  * We do this global tlb flush inside the cpa_lock, so that we
668                  * don't allow any other cpu, with stale tlb entries change the
669                  * page attribute in parallel, that also falls into the
670                  * just split large page entry.
671                  */
672                 flush_tlb_all();
673                 goto repeat;
674         }
675
676         return err;
677 }
678
679 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias);
680
681 static int cpa_process_alias(struct cpa_data *cpa)
682 {
683         struct cpa_data alias_cpa;
684         int ret = 0;
685         unsigned long temp_cpa_vaddr, vaddr;
686
687         if (cpa->pfn >= max_pfn_mapped)
688                 return 0;
689
690 #ifdef CONFIG_X86_64
691         if (cpa->pfn >= max_low_pfn_mapped && cpa->pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
692                 return 0;
693 #endif
694         /*
695          * No need to redo, when the primary call touched the direct
696          * mapping already:
697          */
698         if (cpa->flags & CPA_PAGES_ARRAY)
699                 vaddr = (unsigned long)page_address(cpa->pages[cpa->curpage]);
700         else if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
701                 vaddr = cpa->vaddr[cpa->curpage];
702         else
703                 vaddr = *cpa->vaddr;
704
705         if (!(within(vaddr, PAGE_OFFSET,
706                     PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT)))) {
707
708                 alias_cpa = *cpa;
709                 temp_cpa_vaddr = (unsigned long) __va(cpa->pfn << PAGE_SHIFT);
710                 alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
711                 alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
712
713
714                 ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
715         }
716
717 #ifdef CONFIG_X86_64
718         if (ret)
719                 return ret;
720         /*
721          * No need to redo, when the primary call touched the high
722          * mapping already:
723          */
724         if (within(vaddr, (unsigned long) _text, _brk_end))
725                 return 0;
726
727         /*
728          * If the physical address is inside the kernel map, we need
729          * to touch the high mapped kernel as well:
730          */
731         if (!within(cpa->pfn, highmap_start_pfn(), highmap_end_pfn()))
732                 return 0;
733
734         alias_cpa = *cpa;
735         temp_cpa_vaddr = (cpa->pfn << PAGE_SHIFT) + __START_KERNEL_map - phys_base;
736         alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
737         alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
738
739         /*
740          * The high mapping range is imprecise, so ignore the return value.
741          */
742         __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
743 #endif
744         return ret;
745 }
746
747 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias)
748 {
749         int ret, numpages = cpa->numpages;
750
751         while (numpages) {
752                 /*
753                  * Store the remaining nr of pages for the large page
754                  * preservation check.
755                  */
756                 cpa->numpages = numpages;
757                 /* for array changes, we can't use large page */
758                 if (cpa->flags & (CPA_ARRAY | CPA_PAGES_ARRAY))
759                         cpa->numpages = 1;
760
761                 if (!debug_pagealloc)
762                         spin_lock(&cpa_lock);
763                 ret = __change_page_attr(cpa, checkalias);
764                 if (!debug_pagealloc)
765                         spin_unlock(&cpa_lock);
766                 if (ret)
767                         return ret;
768
769                 if (checkalias) {
770                         ret = cpa_process_alias(cpa);
771                         if (ret)
772                                 return ret;
773                 }
774
775                 /*
776                  * Adjust the number of pages with the result of the
777                  * CPA operation. Either a large page has been
778                  * preserved or a single page update happened.
779                  */
780                 BUG_ON(cpa->numpages > numpages);
781                 numpages -= cpa->numpages;
782                 if (cpa->flags & (CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY))
783                         cpa->curpage++;
784                 else
785                         *cpa->vaddr += cpa->numpages * PAGE_SIZE;
786
787         }
788         return 0;
789 }
790
791 static inline int cache_attr(pgprot_t attr)
792 {
793         return pgprot_val(attr) &
794                 (_PAGE_PAT | _PAGE_PAT_LARGE | _PAGE_PWT | _PAGE_PCD);
795 }
796
797 static int change_page_attr_set_clr(unsigned long *addr, int numpages,
798                                     pgprot_t mask_set, pgprot_t mask_clr,
799                                     int force_split, int in_flag,
800                                     struct page **pages)
801 {
802         struct cpa_data cpa;
803         int ret, cache, checkalias;
804
805         /*
806          * Check, if we are requested to change a not supported
807          * feature:
808          */
809         mask_set = canon_pgprot(mask_set);
810         mask_clr = canon_pgprot(mask_clr);
811         if (!pgprot_val(mask_set) && !pgprot_val(mask_clr) && !force_split)
812                 return 0;
813
814         /* Ensure we are PAGE_SIZE aligned */
815         if (in_flag & CPA_ARRAY) {
816                 int i;
817                 for (i = 0; i < numpages; i++) {
818                         if (addr[i] & ~PAGE_MASK) {
819                                 addr[i] &= PAGE_MASK;
820                                 WARN_ON_ONCE(1);
821                         }
822                 }
823         } else if (!(in_flag & CPA_PAGES_ARRAY)) {
824                 /*
825                  * in_flag of CPA_PAGES_ARRAY implies it is aligned.
826                  * No need to cehck in that case
827                  */
828                 if (*addr & ~PAGE_MASK) {
829                         *addr &= PAGE_MASK;
830                         /*
831                          * People should not be passing in unaligned addresses:
832                          */
833                         WARN_ON_ONCE(1);
834                 }
835         }
836
837         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
838         kmap_flush_unused();
839
840         vm_unmap_aliases();
841
842         cpa.vaddr = addr;
843         cpa.pages = pages;
844         cpa.numpages = numpages;
845         cpa.mask_set = mask_set;
846         cpa.mask_clr = mask_clr;
847         cpa.flags = 0;
848         cpa.curpage = 0;
849         cpa.force_split = force_split;
850
851         if (in_flag & (CPA_ARRAY | CPA_PAGES_ARRAY))
852                 cpa.flags |= in_flag;
853
854         /* No alias checking for _NX bit modifications */
855         checkalias = (pgprot_val(mask_set) | pgprot_val(mask_clr)) != _PAGE_NX;
856
857         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, checkalias);
858
859         /*
860          * Check whether we really changed something:
861          */
862         if (!(cpa.flags & CPA_FLUSHTLB))
863                 goto out;
864
865         /*
866          * No need to flush, when we did not set any of the caching
867          * attributes:
868          */
869         cache = cache_attr(mask_set);
870
871         /*
872          * On success we use clflush, when the CPU supports it to
873          * avoid the wbindv. If the CPU does not support it and in the
874          * error case we fall back to cpa_flush_all (which uses
875          * wbindv):
876          */
877         if (!ret && cpu_has_clflush) {
878                 if (cpa.flags & (CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY)) {
879                         cpa_flush_array(addr, numpages, cache,
880                                         cpa.flags, pages);
881                 } else
882                         cpa_flush_range(*addr, numpages, cache);
883         } else
884                 cpa_flush_all(cache);
885
886 out:
887         return ret;
888 }
889
890 static inline int change_page_attr_set(unsigned long *addr, int numpages,
891                                        pgprot_t mask, int array)
892 {
893         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
894                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
895 }
896
897 static inline int change_page_attr_clear(unsigned long *addr, int numpages,
898                                          pgprot_t mask, int array)
899 {
900         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
901                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
902 }
903
904 static inline int cpa_set_pages_array(struct page **pages, int numpages,
905                                        pgprot_t mask)
906 {
907         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
908                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
909 }
910
911 static inline int cpa_clear_pages_array(struct page **pages, int numpages,
912                                          pgprot_t mask)
913 {
914         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
915                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
916 }
917
918 int _set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
919 {
920         /*
921          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
922          */
923         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
924                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 0);
925 }
926
927 int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
928 {
929         int ret;
930
931         /*
932          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
933          */
934         ret = reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
935                             _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL);
936         if (ret)
937                 goto out_err;
938
939         ret = _set_memory_uc(addr, numpages);
940         if (ret)
941                 goto out_free;
942
943         return 0;
944
945 out_free:
946         free_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
947 out_err:
948         return ret;
949 }
950 EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);
951
952 int set_memory_array_uc(unsigned long *addr, int addrinarray)
953 {
954         int i, j;
955         int ret;
956
957         /*
958          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
959          */
960         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
961                 ret = reserve_memtype(__pa(addr[i]), __pa(addr[i]) + PAGE_SIZE,
962                                         _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL);
963                 if (ret)
964                         goto out_free;
965         }
966
967         ret = change_page_attr_set(addr, addrinarray,
968                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 1);
969         if (ret)
970                 goto out_free;
971
972         return 0;
973
974 out_free:
975         for (j = 0; j < i; j++)
976                 free_memtype(__pa(addr[j]), __pa(addr[j]) + PAGE_SIZE);
977
978         return ret;
979 }
980 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_uc);
981
982 int _set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
983 {
984         int ret;
985         ret = change_page_attr_set(&addr, numpages,
986                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 0);
987
988         if (!ret) {
989                 ret = change_page_attr_set(&addr, numpages,
990                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_WC), 0);
991         }
992         return ret;
993 }
994
995 int set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
996 {
997         int ret;
998
999         if (!pat_enabled)
1000                 return set_memory_uc(addr, numpages);
1001
1002         ret = reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
1003                 _PAGE_CACHE_WC, NULL);
1004         if (ret)
1005                 goto out_err;
1006
1007         ret = _set_memory_wc(addr, numpages);
1008         if (ret)
1009                 goto out_free;
1010
1011         return 0;
1012
1013 out_free:
1014         free_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1015 out_err:
1016         return ret;
1017 }
1018 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wc);
1019
1020 int _set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
1021 {
1022         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
1023                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 0);
1024 }
1025
1026 int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
1027 {
1028         int ret;
1029
1030         ret = _set_memory_wb(addr, numpages);
1031         if (ret)
1032                 return ret;
1033
1034         free_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1035         return 0;
1036 }
1037 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);
1038
1039 int set_memory_array_wb(unsigned long *addr, int addrinarray)
1040 {
1041         int i;
1042         int ret;
1043
1044         ret = change_page_attr_clear(addr, addrinarray,
1045                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 1);
1046         if (ret)
1047                 return ret;
1048
1049         for (i = 0; i < addrinarray; i++)
1050                 free_memtype(__pa(addr[i]), __pa(addr[i]) + PAGE_SIZE);
1051
1052         return 0;
1053 }
1054 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_wb);
1055
1056 int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
1057 {
1058         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
1059 }
1060 EXPORT_SYMBOL(set_memory_x);
1061
1062 int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
1063 {
1064         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
1065 }
1066 EXPORT_SYMBOL(set_memory_nx);
1067
1068 int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
1069 {
1070         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
1071 }
1072 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_ro);
1073
1074 int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
1075 {
1076         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
1077 }
1078 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_rw);
1079
1080 int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
1081 {
1082         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
1083 }
1084
1085 int set_memory_4k(unsigned long addr, int numpages)
1086 {
1087         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
1088                                         __pgprot(0), 1, 0, NULL);
1089 }
1090
1091 int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
1092 {
1093         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1094
1095         return set_memory_uc(addr, numpages);
1096 }
1097 EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);
1098
1099 int set_pages_array_uc(struct page **pages, int addrinarray)
1100 {
1101         unsigned long start;
1102         unsigned long end;
1103         int i;
1104         int free_idx;
1105
1106         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
1107                 start = (unsigned long)page_address(pages[i]);
1108                 end = start + PAGE_SIZE;
1109                 if (reserve_memtype(start, end, _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
1110                         goto err_out;
1111         }
1112
1113         if (cpa_set_pages_array(pages, addrinarray,
1114                         __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS)) == 0) {
1115                 return 0; /* Success */
1116         }
1117 err_out:
1118         free_idx = i;
1119         for (i = 0; i < free_idx; i++) {
1120                 start = (unsigned long)page_address(pages[i]);
1121                 end = start + PAGE_SIZE;
1122                 free_memtype(start, end);
1123         }
1124         return -EINVAL;
1125 }
1126 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_uc);
1127
1128 int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
1129 {
1130         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1131
1132         return set_memory_wb(addr, numpages);
1133 }
1134 EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);
1135
1136 int set_pages_array_wb(struct page **pages, int addrinarray)
1137 {
1138         int retval;
1139         unsigned long start;
1140         unsigned long end;
1141         int i;
1142
1143         retval = cpa_clear_pages_array(pages, addrinarray,
1144                         __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK));
1145         if (retval)
1146                 return retval;
1147
1148         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
1149                 start = (unsigned long)page_address(pages[i]);
1150                 end = start + PAGE_SIZE;
1151                 free_memtype(start, end);
1152         }
1153
1154         return 0;
1155 }
1156 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_wb);
1157
1158 int set_pages_x(struct page *page, int numpages)
1159 {
1160         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1161
1162         return set_memory_x(addr, numpages);
1163 }
1164 EXPORT_SYMBOL(set_pages_x);
1165
1166 int set_pages_nx(struct page *page, int numpages)
1167 {
1168         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1169
1170         return set_memory_nx(addr, numpages);
1171 }
1172 EXPORT_SYMBOL(set_pages_nx);
1173
1174 int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
1175 {
1176         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1177
1178         return set_memory_ro(addr, numpages);
1179 }
1180
1181 int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
1182 {
1183         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1184
1185         return set_memory_rw(addr, numpages);
1186 }
1187
1188 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1189
1190 static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
1191 {
1192         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1193         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1194                                 .numpages = numpages,
1195                                 .mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1196                                 .mask_clr = __pgprot(0),
1197                                 .flags = 0};
1198
1199         /*
1200          * No alias checking needed for setting present flag. otherwise,
1201          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1202          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1203          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1204          */
1205         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1206 }
1207
1208 static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
1209 {
1210         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1211         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1212                                 .numpages = numpages,
1213                                 .mask_set = __pgprot(0),
1214                                 .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1215                                 .flags = 0};
1216
1217         /*
1218          * No alias checking needed for setting not present flag. otherwise,
1219          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1220          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1221          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1222          */
1223         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1224 }
1225
1226 void kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
1227 {
1228         if (PageHighMem(page))
1229                 return;
1230         if (!enable) {
1231                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1232                                            numpages * PAGE_SIZE);
1233         }
1234
1235         /*
1236          * If page allocator is not up yet then do not call c_p_a():
1237          */
1238         if (!debug_pagealloc_enabled)
1239                 return;
1240
1241         /*
1242          * The return value is ignored as the calls cannot fail.
1243          * Large pages for identity mappings are not used at boot time
1244          * and hence no memory allocations during large page split.
1245          */
1246         if (enable)
1247                 __set_pages_p(page, numpages);
1248         else
1249                 __set_pages_np(page, numpages);
1250
1251         /*
1252          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
1253          * but that can deadlock->flush only current cpu:
1254          */
1255         __flush_tlb_all();
1256 }
1257
1258 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1259
1260 bool kernel_page_present(struct page *page)
1261 {
1262         unsigned int level;
1263         pte_t *pte;
1264
1265         if (PageHighMem(page))
1266                 return false;
1267
1268         pte = lookup_address((unsigned long)page_address(page), &level);
1269         return (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT);
1270 }
1271
1272 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
1273
1274 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
1275
1276 /*
1277  * The testcases use internal knowledge of the implementation that shouldn't
1278  * be exposed to the rest of the kernel. Include these directly here.
1279  */
1280 #ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
1281 #include "pageattr-test.c"
1282 #endif