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
  12 #include <asm/processor.h>
  13 #include <asm/tlbflush.h>
  14 #include <asm/sections.h>
  15 #include <asm/uaccess.h>
  16 #include <asm/pgalloc.h>
  17
  18 /*
  19  * We must allow the BIOS range to be executable:
  20  */
  21 #define BIOS_BEGIN              0x000a0000
  22 #define BIOS_END                0x00100000
  23
  24 static inline int
  25 within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
  26 {
  27         return addr >= start && addr < end;
  28 }
  29
  30 /*
  31  * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
  32  * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
  33  * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
  34  * checks and fixes these known static required protection bits.
  35  */
  36 static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long address)
  37 {
  38         pgprot_t forbidden = __pgprot(0);
  39
  40         /*
  41          * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for
  42          * PCI BIOS based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
  43          */
  44         if (within(__pa(address), BIOS_BEGIN, BIOS_END))
  45                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
  46
  47         /*
  48          * The kernel text needs to be executable for obvious reasons
  49          * Does not cover __inittext since that is gone later on
  50          */
  51         if (within(address, (unsigned long)_text, (unsigned long)_etext))
  52                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
  53
  54 #ifdef CONFIG_DEBUG_RODATA
  55         /* The .rodata section needs to be read-only */
  56         if (within(address, (unsigned long)__start_rodata,
  57                                 (unsigned long)__end_rodata))
  58                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_RW;
  59 #endif
  60
  61         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) & ~pgprot_val(forbidden));
  62
  63         return prot;
  64 }
  65
  66 pte_t *lookup_address(unsigned long address, int *level)
  67 {
  68         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(address);
  69         pud_t *pud;
  70         pmd_t *pmd;
  71
  72         *level = PG_LEVEL_NONE;
  73
  74         if (pgd_none(*pgd))
  75                 return NULL;
  76         pud = pud_offset(pgd, address);
  77         if (pud_none(*pud))
  78                 return NULL;
  79         pmd = pmd_offset(pud, address);
  80         if (pmd_none(*pmd))
  81                 return NULL;
  82
  83         *level = PG_LEVEL_2M;
  84         if (pmd_large(*pmd))
  85                 return (pte_t *)pmd;
  86
  87         *level = PG_LEVEL_4K;
  88         return pte_offset_kernel(pmd, address);
  89 }
  90
  91 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
  92 {
  93         /* change init_mm */
  94         set_pte_atomic(kpte, pte);
  95 #ifdef CONFIG_X86_32
  96         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
  97                 struct page *page;
  98
  99                 for (page = pgd_list; page; page = (struct page *)page->index) {
 100                         pgd_t *pgd;
 101                         pud_t *pud;
 102                         pmd_t *pmd;
 103
 104                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 105                         pud = pud_offset(pgd, address);
 106                         pmd = pmd_offset(pud, address);
 107                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
 108                 }
 109         }
 110 #endif
 111 }
 112
 113 static int split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address)
 114 {
 115         pgprot_t ref_prot = pte_pgprot(pte_clrhuge(*kpte));
 116         gfp_t gfp_flags = GFP_KERNEL;
 117         unsigned long flags;
 118         unsigned long addr;
 119         pte_t *pbase, *tmp;
 120         struct page *base;
 121         int i, level;
 122
 123 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 124         gfp_flags = GFP_ATOMIC;
 125 #endif
 126         base = alloc_pages(gfp_flags, 0);
 127         if (!base)
 128                 return -ENOMEM;
 129
 130         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 131         /*
 132          * Check for races, another CPU might have split this page
 133          * up for us already:
 134          */
 135         tmp = lookup_address(address, &level);
 136         if (tmp != kpte) {
 137                 WARN_ON_ONCE(1);
 138                 goto out_unlock;
 139         }
 140
 141         address = __pa(address);
 142         addr = address & LARGE_PAGE_MASK;
 143         pbase = (pte_t *)page_address(base);
 144 #ifdef CONFIG_X86_32
 145         paravirt_alloc_pt(&init_mm, page_to_pfn(base));
 146 #endif
 147
 148         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, addr += PAGE_SIZE)
 149                 set_pte(&pbase[i], pfn_pte(addr >> PAGE_SHIFT, ref_prot));
 150
 151         /*
 152          * Install the new, split up pagetable. Important detail here:
 153          *
 154          * On Intel the NX bit of all levels must be cleared to make a
 155          * page executable. See section 4.13.2 of Intel 64 and IA-32
 156          * Architectures Software Developer's Manual).
 157          */
 158         ref_prot = pte_pgprot(pte_mkexec(pte_clrhuge(*kpte)));
 159         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, ref_prot));
 160         base = NULL;
 161
 162 out_unlock:
 163         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 164
 165         if (base)
 166                 __free_pages(base, 0);
 167
 168         return 0;
 169 }
 170
 171 static int
 172 __change_page_attr(unsigned long address, unsigned long pfn, pgprot_t prot)
 173 {
 174         struct page *kpte_page;
 175         int level, err = 0;
 176         pte_t *kpte;
 177
 178 #ifdef CONFIG_X86_32
 179         BUG_ON(pfn > max_low_pfn);
 180 #endif
 181
 182 repeat:
 183         kpte = lookup_address(address, &level);
 184         if (!kpte)
 185                 return -EINVAL;
 186
 187         kpte_page = virt_to_page(kpte);
 188         BUG_ON(PageLRU(kpte_page));
 189         BUG_ON(PageCompound(kpte_page));
 190
 191         prot = static_protections(prot, address);
 192
 193         if (level == PG_LEVEL_4K) {
 194                 set_pte_atomic(kpte, pfn_pte(pfn, canon_pgprot(prot)));
 195         } else {
 196                 err = split_large_page(kpte, address);
 197                 if (!err)
 198                         goto repeat;
 199         }
 200         return err;
 201 }
 202
 203 /**
 204  * change_page_attr_addr - Change page table attributes in linear mapping
 205  * @address: Virtual address in linear mapping.
 206  * @numpages: Number of pages to change
 207  * @prot:    New page table attribute (PAGE_*)
 208  *
 209  * Change page attributes of a page in the direct mapping. This is a variant
 210  * of change_page_attr() that also works on memory holes that do not have
 211  * mem_map entry (pfn_valid() is false).
 212  *
 213  * See change_page_attr() documentation for more details.
 214  */
 215
 216 int change_page_attr_addr(unsigned long address, int numpages, pgprot_t prot)
 217 {
 218         int err = 0, kernel_map = 0, i;
 219
 220 #ifdef CONFIG_X86_64
 221         if (address >= __START_KERNEL_map &&
 222                         address < __START_KERNEL_map + KERNEL_TEXT_SIZE) {
 223
 224                 address = (unsigned long)__va(__pa(address));
 225                 kernel_map = 1;
 226         }
 227 #endif
 228
 229         for (i = 0; i < numpages; i++, address += PAGE_SIZE) {
 230                 unsigned long pfn = __pa(address) >> PAGE_SHIFT;
 231
 232                 if (!kernel_map || pte_present(pfn_pte(0, prot))) {
 233                         err = __change_page_attr(address, pfn, prot);
 234                         if (err)
 235                                 break;
 236                 }
 237 #ifdef CONFIG_X86_64
 238                 /*
 239                  * Handle kernel mapping too which aliases part of
 240                  * lowmem:
 241                  */
 242                 if (__pa(address) < KERNEL_TEXT_SIZE) {
 243                         unsigned long addr2;
 244                         pgprot_t prot2;
 245
 246                         addr2 = __START_KERNEL_map + __pa(address);
 247                         /* Make sure the kernel mappings stay executable */
 248                         prot2 = pte_pgprot(pte_mkexec(pfn_pte(0, prot)));
 249                         err = __change_page_attr(addr2, pfn, prot2);
 250                 }
 251 #endif
 252         }
 253
 254         return err;
 255 }
 256
 257 /**
 258  * change_page_attr - Change page table attributes in the linear mapping.
 259  * @page: First page to change
 260  * @numpages: Number of pages to change
 261  * @prot: New protection/caching type (PAGE_*)
 262  *
 263  * Returns 0 on success, otherwise a negated errno.
 264  *
 265  * This should be used when a page is mapped with a different caching policy
 266  * than write-back somewhere - some CPUs do not like it when mappings with
 267  * different caching policies exist. This changes the page attributes of the
 268  * in kernel linear mapping too.
 269  *
 270  * Caller must call global_flush_tlb() later to make the changes active.
 271  *
 272  * The caller needs to ensure that there are no conflicting mappings elsewhere
 273  * (e.g. in user space) * This function only deals with the kernel linear map.
 274  *
 275  * For MMIO areas without mem_map use change_page_attr_addr() instead.
 276  */
 277 int change_page_attr(struct page *page, int numpages, pgprot_t prot)
 278 {
 279         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
 280
 281         return change_page_attr_addr(addr, numpages, prot);
 282 }
 283 EXPORT_SYMBOL(change_page_attr);
 284
 285 void clflush_cache_range(void *addr, int size)
 286 {
 287         int i;
 288
 289         for (i = 0; i < size; i += boot_cpu_data.x86_clflush_size)
 290                 clflush(addr+i);
 291 }
 292
 293 static void flush_kernel_map(void *arg)
 294 {
 295         /*
 296          * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
 297          * large page flushing.
 298          */
 299         __flush_tlb_all();
 300
 301         if (boot_cpu_data.x86_model >= 4)
 302                 wbinvd();
 303 }
 304
 305 void global_flush_tlb(void)
 306 {
 307         BUG_ON(irqs_disabled());
 308
 309         on_each_cpu(flush_kernel_map, NULL, 1, 1);
 310 }
 311 EXPORT_SYMBOL(global_flush_tlb);
 312
 313 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 314 void kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
 315 {
 316         if (PageHighMem(page))
 317                 return;
 318         if (!enable) {
 319                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
 320                                            numpages * PAGE_SIZE);
 321         }
 322
 323         /*
 324          * If page allocator is not up yet then do not call c_p_a():
 325          */
 326         if (!debug_pagealloc_enabled)
 327                 return;
 328
 329         /*
 330          * The return value is ignored - the calls cannot fail,
 331          * large pages are disabled at boot time:
 332          */
 333         change_page_attr(page, numpages, enable ? PAGE_KERNEL : __pgprot(0));
 334
 335         /*
 336          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
 337          * but that can deadlock->flush only current cpu:
 338          */
 339         __flush_tlb_all();
 340 }
 341 #endif