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/uaccess.h>
  20 #include <asm/pgalloc.h>
  21 #include <asm/proto.h>
  22 #include <asm/pat.h>
  23
  24 /*
  25  * The current flushing context - we pass it instead of 5 arguments:
  26  */
  27 struct cpa_data {
  28         unsigned long   vaddr;
  29         pgprot_t        mask_set;
  30         pgprot_t        mask_clr;
  31         int             numpages;
  32         int             flushtlb;
  33         unsigned long   pfn;
  34         unsigned        force_split : 1;
  35 };
  36
  37 static unsigned long direct_pages_count[PG_LEVEL_NUM];
  38
  39 void __meminit update_page_count(int level, unsigned long pages)
  40 {
  41 #ifdef CONFIG_PROC_FS
  42         unsigned long flags;
  43         /* Protect against CPA */
  44         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
  45         direct_pages_count[level] += pages;
  46         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
  47 #endif
  48 }
  49
  50 #ifdef CONFIG_X86_64
  51
  52 static inline unsigned long highmap_start_pfn(void)
  53 {
  54         return __pa(_text) >> PAGE_SHIFT;
  55 }
  56
  57 static inline unsigned long highmap_end_pfn(void)
  58 {
  59         return __pa(round_up((unsigned long)_end, PMD_SIZE)) >> PAGE_SHIFT;
  60 }
  61
  62 #endif
  63
  64 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
  65 # define debug_pagealloc 1
  66 #else
  67 # define debug_pagealloc 0
  68 #endif
  69
  70 static inline int
  71 within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
  72 {
  73         return addr >= start && addr < end;
  74 }
  75
  76 /*
  77  * Flushing functions
  78  */
  79
  80 /**
  81  * clflush_cache_range - flush a cache range with clflush
  82  * @addr:       virtual start address
  83  * @size:       number of bytes to flush
  84  *
  85  * clflush is an unordered instruction which needs fencing with mfence
  86  * to avoid ordering issues.
  87  */
  88 void clflush_cache_range(void *vaddr, unsigned int size)
  89 {
  90         void *vend = vaddr + size - 1;
  91
  92         mb();
  93
  94         for (; vaddr < vend; vaddr += boot_cpu_data.x86_clflush_size)
  95                 clflush(vaddr);
  96         /*
  97          * Flush any possible final partial cacheline:
  98          */
  99         clflush(vend);
 100
 101         mb();
 102 }
 103
 104 static void __cpa_flush_all(void *arg)
 105 {
 106         unsigned long cache = (unsigned long)arg;
 107
 108         /*
 109          * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
 110          * large page flushing.
 111          */
 112         __flush_tlb_all();
 113
 114         if (cache && boot_cpu_data.x86_model >= 4)
 115                 wbinvd();
 116 }
 117
 118 static void cpa_flush_all(unsigned long cache)
 119 {
 120         BUG_ON(irqs_disabled());
 121
 122         on_each_cpu(__cpa_flush_all, (void *) cache, 1, 1);
 123 }
 124
 125 static void __cpa_flush_range(void *arg)
 126 {
 127         /*
 128          * We could optimize that further and do individual per page
 129          * tlb invalidates for a low number of pages. Caveat: we must
 130          * flush the high aliases on 64bit as well.
 131          */
 132         __flush_tlb_all();
 133 }
 134
 135 static void cpa_flush_range(unsigned long start, int numpages, int cache)
 136 {
 137         unsigned int i, level;
 138         unsigned long addr;
 139
 140         BUG_ON(irqs_disabled());
 141         WARN_ON(PAGE_ALIGN(start) != start);
 142
 143         on_each_cpu(__cpa_flush_range, NULL, 1, 1);
 144
 145         if (!cache)
 146                 return;
 147
 148         /*
 149          * We only need to flush on one CPU,
 150          * clflush is a MESI-coherent instruction that
 151          * will cause all other CPUs to flush the same
 152          * cachelines:
 153          */
 154         for (i = 0, addr = start; i < numpages; i++, addr += PAGE_SIZE) {
 155                 pte_t *pte = lookup_address(addr, &level);
 156
 157                 /*
 158                  * Only flush present addresses:
 159                  */
 160                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 161                         clflush_cache_range((void *) addr, PAGE_SIZE);
 162         }
 163 }
 164
 165 /*
 166  * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
 167  * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
 168  * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
 169  * checks and fixes these known static required protection bits.
 170  */
 171 static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long address,
 172                                    unsigned long pfn)
 173 {
 174         pgprot_t forbidden = __pgprot(0);
 175
 176         /*
 177          * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for
 178          * PCI BIOS based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
 179          */
 180         if (within(pfn, BIOS_BEGIN >> PAGE_SHIFT, BIOS_END >> PAGE_SHIFT))
 181                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
 182
 183         /*
 184          * The kernel text needs to be executable for obvious reasons
 185          * Does not cover __inittext since that is gone later on. On
 186          * 64bit we do not enforce !NX on the low mapping
 187          */
 188         if (within(address, (unsigned long)_text, (unsigned long)_etext))
 189                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
 190
 191         /*
 192          * The .rodata section needs to be read-only. Using the pfn
 193          * catches all aliases.
 194          */
 195         if (within(pfn, __pa((unsigned long)__start_rodata) >> PAGE_SHIFT,
 196                    __pa((unsigned long)__end_rodata) >> PAGE_SHIFT))
 197                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_RW;
 198
 199         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) & ~pgprot_val(forbidden));
 200
 201         return prot;
 202 }
 203
 204 /*
 205  * Lookup the page table entry for a virtual address. Return a pointer
 206  * to the entry and the level of the mapping.
 207  *
 208  * Note: We return pud and pmd either when the entry is marked large
 209  * or when the present bit is not set. Otherwise we would return a
 210  * pointer to a nonexisting mapping.
 211  */
 212 pte_t *lookup_address(unsigned long address, unsigned int *level)
 213 {
 214         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(address);
 215         pud_t *pud;
 216         pmd_t *pmd;
 217
 218         *level = PG_LEVEL_NONE;
 219
 220         if (pgd_none(*pgd))
 221                 return NULL;
 222
 223         pud = pud_offset(pgd, address);
 224         if (pud_none(*pud))
 225                 return NULL;
 226
 227         *level = PG_LEVEL_1G;
 228         if (pud_large(*pud) || !pud_present(*pud))
 229                 return (pte_t *)pud;
 230
 231         pmd = pmd_offset(pud, address);
 232         if (pmd_none(*pmd))
 233                 return NULL;
 234
 235         *level = PG_LEVEL_2M;
 236         if (pmd_large(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
 237                 return (pte_t *)pmd;
 238
 239         *level = PG_LEVEL_4K;
 240
 241         return pte_offset_kernel(pmd, address);
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Set the new pmd in all the pgds we know about:
 246  */
 247 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
 248 {
 249         /* change init_mm */
 250         set_pte_atomic(kpte, pte);
 251 #ifdef CONFIG_X86_32
 252         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
 253                 struct page *page;
 254
 255                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 256                         pgd_t *pgd;
 257                         pud_t *pud;
 258                         pmd_t *pmd;
 259
 260                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 261                         pud = pud_offset(pgd, address);
 262                         pmd = pmd_offset(pud, address);
 263                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
 264                 }
 265         }
 266 #endif
 267 }
 268
 269 static int
 270 try_preserve_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
 271                         struct cpa_data *cpa)
 272 {
 273         unsigned long nextpage_addr, numpages, pmask, psize, flags, addr, pfn;
 274         pte_t new_pte, old_pte, *tmp;
 275         pgprot_t old_prot, new_prot;
 276         int i, do_split = 1;
 277         unsigned int level;
 278
 279         if (cpa->force_split)
 280                 return 1;
 281
 282         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 283         /*
 284          * Check for races, another CPU might have split this page
 285          * up already:
 286          */
 287         tmp = lookup_address(address, &level);
 288         if (tmp != kpte)
 289                 goto out_unlock;
 290
 291         switch (level) {
 292         case PG_LEVEL_2M:
 293                 psize = PMD_PAGE_SIZE;
 294                 pmask = PMD_PAGE_MASK;
 295                 break;
 296 #ifdef CONFIG_X86_64
 297         case PG_LEVEL_1G:
 298                 psize = PUD_PAGE_SIZE;
 299                 pmask = PUD_PAGE_MASK;
 300                 break;
 301 #endif
 302         default:
 303                 do_split = -EINVAL;
 304                 goto out_unlock;
 305         }
 306
 307         /*
 308          * Calculate the number of pages, which fit into this large
 309          * page starting at address:
 310          */
 311         nextpage_addr = (address + psize) & pmask;
 312         numpages = (nextpage_addr - address) >> PAGE_SHIFT;
 313         if (numpages < cpa->numpages)
 314                 cpa->numpages = numpages;
 315
 316         /*
 317          * We are safe now. Check whether the new pgprot is the same:
 318          */
 319         old_pte = *kpte;
 320         old_prot = new_prot = pte_pgprot(old_pte);
 321
 322         pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 323         pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
 324
 325         /*
 326          * old_pte points to the large page base address. So we need
 327          * to add the offset of the virtual address:
 328          */
 329         pfn = pte_pfn(old_pte) + ((address & (psize - 1)) >> PAGE_SHIFT);
 330         cpa->pfn = pfn;
 331
 332         new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
 333
 334         /*
 335          * We need to check the full range, whether
 336          * static_protection() requires a different pgprot for one of
 337          * the pages in the range we try to preserve:
 338          */
 339         addr = address + PAGE_SIZE;
 340         pfn++;
 341         for (i = 1; i < cpa->numpages; i++, addr += PAGE_SIZE, pfn++) {
 342                 pgprot_t chk_prot = static_protections(new_prot, addr, pfn);
 343
 344                 if (pgprot_val(chk_prot) != pgprot_val(new_prot))
 345                         goto out_unlock;
 346         }
 347
 348         /*
 349          * If there are no changes, return. maxpages has been updated
 350          * above:
 351          */
 352         if (pgprot_val(new_prot) == pgprot_val(old_prot)) {
 353                 do_split = 0;
 354                 goto out_unlock;
 355         }
 356
 357         /*
 358          * We need to change the attributes. Check, whether we can
 359          * change the large page in one go. We request a split, when
 360          * the address is not aligned and the number of pages is
 361          * smaller than the number of pages in the large page. Note
 362          * that we limited the number of possible pages already to
 363          * the number of pages in the large page.
 364          */
 365         if (address == (nextpage_addr - psize) && cpa->numpages == numpages) {
 366                 /*
 367                  * The address is aligned and the number of pages
 368                  * covers the full page.
 369                  */
 370                 new_pte = pfn_pte(pte_pfn(old_pte), canon_pgprot(new_prot));
 371                 __set_pmd_pte(kpte, address, new_pte);
 372                 cpa->flushtlb = 1;
 373                 do_split = 0;
 374         }
 375
 376 out_unlock:
 377         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 378
 379         return do_split;
 380 }
 381
 382 static LIST_HEAD(page_pool);
 383 static unsigned long pool_size, pool_pages, pool_low;
 384 static unsigned long pool_used, pool_failed;
 385
 386 static void cpa_fill_pool(struct page **ret)
 387 {
 388         gfp_t gfp = GFP_KERNEL;
 389         unsigned long flags;
 390         struct page *p;
 391
 392         /*
 393          * Avoid recursion (on debug-pagealloc) and also signal
 394          * our priority to get to these pagetables:
 395          */
 396         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 397                 return;
 398         current->flags |= PF_MEMALLOC;
 399
 400         /*
 401          * Allocate atomically from atomic contexts:
 402          */
 403         if (in_atomic() || irqs_disabled() || debug_pagealloc)
 404                 gfp =  GFP_ATOMIC | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
 405
 406         while (pool_pages < pool_size || (ret && !*ret)) {
 407                 p = alloc_pages(gfp, 0);
 408                 if (!p) {
 409                         pool_failed++;
 410                         break;
 411                 }
 412                 /*
 413                  * If the call site needs a page right now, provide it:
 414                  */
 415                 if (ret && !*ret) {
 416                         *ret = p;
 417                         continue;
 418                 }
 419                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 420                 list_add(&p->lru, &page_pool);
 421                 pool_pages++;
 422                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 423         }
 424
 425         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
 426 }
 427
 428 #define SHIFT_MB                (20 - PAGE_SHIFT)
 429 #define ROUND_MB_GB             ((1 << 10) - 1)
 430 #define SHIFT_MB_GB             10
 431 #define POOL_PAGES_PER_GB       16
 432
 433 void __init cpa_init(void)
 434 {
 435         struct sysinfo si;
 436         unsigned long gb;
 437
 438         si_meminfo(&si);
 439         /*
 440          * Calculate the number of pool pages:
 441          *
 442          * Convert totalram (nr of pages) to MiB and round to the next
 443          * GiB. Shift MiB to Gib and multiply the result by
 444          * POOL_PAGES_PER_GB:
 445          */
 446         if (debug_pagealloc) {
 447                 gb = ((si.totalram >> SHIFT_MB) + ROUND_MB_GB) >> SHIFT_MB_GB;
 448                 pool_size = POOL_PAGES_PER_GB * gb;
 449         } else {
 450                 pool_size = 1;
 451         }
 452         pool_low = pool_size;
 453
 454         cpa_fill_pool(NULL);
 455         printk(KERN_DEBUG
 456                "CPA: page pool initialized %lu of %lu pages preallocated\n",
 457                pool_pages, pool_size);
 458 }
 459
 460 static int split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address)
 461 {
 462         unsigned long flags, pfn, pfninc = 1;
 463         unsigned int i, level;
 464         pte_t *pbase, *tmp;
 465         pgprot_t ref_prot;
 466         struct page *base;
 467
 468         /*
 469          * Get a page from the pool. The pool list is protected by the
 470          * pgd_lock, which we have to take anyway for the split
 471          * operation:
 472          */
 473         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 474         if (list_empty(&page_pool)) {
 475                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 476                 base = NULL;
 477                 cpa_fill_pool(&base);
 478                 if (!base)
 479                         return -ENOMEM;
 480                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 481         } else {
 482                 base = list_first_entry(&page_pool, struct page, lru);
 483                 list_del(&base->lru);
 484                 pool_pages--;
 485
 486                 if (pool_pages < pool_low)
 487                         pool_low = pool_pages;
 488         }
 489
 490         /*
 491          * Check for races, another CPU might have split this page
 492          * up for us already:
 493          */
 494         tmp = lookup_address(address, &level);
 495         if (tmp != kpte)
 496                 goto out_unlock;
 497
 498         pbase = (pte_t *)page_address(base);
 499         paravirt_alloc_pte(&init_mm, page_to_pfn(base));
 500         ref_prot = pte_pgprot(pte_clrhuge(*kpte));
 501
 502 #ifdef CONFIG_X86_64
 503         if (level == PG_LEVEL_1G) {
 504                 pfninc = PMD_PAGE_SIZE >> PAGE_SHIFT;
 505                 pgprot_val(ref_prot) |= _PAGE_PSE;
 506         }
 507 #endif
 508
 509         /*
 510          * Get the target pfn from the original entry:
 511          */
 512         pfn = pte_pfn(*kpte);
 513         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pfn += pfninc)
 514                 set_pte(&pbase[i], pfn_pte(pfn, ref_prot));
 515
 516         if (address >= (unsigned long)__va(0) &&
 517                 address < (unsigned long)__va(max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT)) {
 518                 direct_pages_count[level]--;
 519                 direct_pages_count[level - 1] += PTRS_PER_PTE;
 520         }
 521
 522         /*
 523          * Install the new, split up pagetable. Important details here:
 524          *
 525          * On Intel the NX bit of all levels must be cleared to make a
 526          * page executable. See section 4.13.2 of Intel 64 and IA-32
 527          * Architectures Software Developer's Manual).
 528          *
 529          * Mark the entry present. The current mapping might be
 530          * set to not present, which we preserved above.
 531          */
 532         ref_prot = pte_pgprot(pte_mkexec(pte_clrhuge(*kpte)));
 533         pgprot_val(ref_prot) |= _PAGE_PRESENT;
 534         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, ref_prot));
 535         base = NULL;
 536
 537 out_unlock:
 538         /*
 539          * If we dropped out via the lookup_address check under
 540          * pgd_lock then stick the page back into the pool:
 541          */
 542         if (base) {
 543                 list_add(&base->lru, &page_pool);
 544                 pool_pages++;
 545         } else
 546                 pool_used++;
 547         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 548
 549         return 0;
 550 }
 551
 552 static int __change_page_attr(struct cpa_data *cpa, int primary)
 553 {
 554         unsigned long address = cpa->vaddr;
 555         int do_split, err;
 556         unsigned int level;
 557         pte_t *kpte, old_pte;
 558
 559 repeat:
 560         kpte = lookup_address(address, &level);
 561         if (!kpte)
 562                 return 0;
 563
 564         old_pte = *kpte;
 565         if (!pte_val(old_pte)) {
 566                 if (!primary)
 567                         return 0;
 568                 printk(KERN_WARNING "CPA: called for zero pte. "
 569                        "vaddr = %lx cpa->vaddr = %lx\n", address,
 570                        cpa->vaddr);
 571                 WARN_ON(1);
 572                 return -EINVAL;
 573         }
 574
 575         if (level == PG_LEVEL_4K) {
 576                 pte_t new_pte;
 577                 pgprot_t new_prot = pte_pgprot(old_pte);
 578                 unsigned long pfn = pte_pfn(old_pte);
 579
 580                 pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 581                 pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
 582
 583                 new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
 584
 585                 /*
 586                  * We need to keep the pfn from the existing PTE,
 587                  * after all we're only going to change it's attributes
 588                  * not the memory it points to
 589                  */
 590                 new_pte = pfn_pte(pfn, canon_pgprot(new_prot));
 591                 cpa->pfn = pfn;
 592                 /*
 593                  * Do we really change anything ?
 594                  */
 595                 if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {
 596                         set_pte_atomic(kpte, new_pte);
 597                         cpa->flushtlb = 1;
 598                 }
 599                 cpa->numpages = 1;
 600                 return 0;
 601         }
 602
 603         /*
 604          * Check, whether we can keep the large page intact
 605          * and just change the pte:
 606          */
 607         do_split = try_preserve_large_page(kpte, address, cpa);
 608         /*
 609          * When the range fits into the existing large page,
 610          * return. cp->numpages and cpa->tlbflush have been updated in
 611          * try_large_page:
 612          */
 613         if (do_split <= 0)
 614                 return do_split;
 615
 616         /*
 617          * We have to split the large page:
 618          */
 619         err = split_large_page(kpte, address);
 620         if (!err) {
 621                 cpa->flushtlb = 1;
 622                 goto repeat;
 623         }
 624
 625         return err;
 626 }
 627
 628 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias);
 629
 630 static int cpa_process_alias(struct cpa_data *cpa)
 631 {
 632         struct cpa_data alias_cpa;
 633         int ret = 0;
 634
 635         if (cpa->pfn > max_pfn_mapped)
 636                 return 0;
 637
 638         /*
 639          * No need to redo, when the primary call touched the direct
 640          * mapping already:
 641          */
 642         if (!within(cpa->vaddr, PAGE_OFFSET,
 643                     PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))) {
 644
 645                 alias_cpa = *cpa;
 646                 alias_cpa.vaddr = (unsigned long) __va(cpa->pfn << PAGE_SHIFT);
 647
 648                 ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
 649         }
 650
 651 #ifdef CONFIG_X86_64
 652         if (ret)
 653                 return ret;
 654         /*
 655          * No need to redo, when the primary call touched the high
 656          * mapping already:
 657          */
 658         if (within(cpa->vaddr, (unsigned long) _text, (unsigned long) _end))
 659                 return 0;
 660
 661         /*
 662          * If the physical address is inside the kernel map, we need
 663          * to touch the high mapped kernel as well:
 664          */
 665         if (!within(cpa->pfn, highmap_start_pfn(), highmap_end_pfn()))
 666                 return 0;
 667
 668         alias_cpa = *cpa;
 669         alias_cpa.vaddr =
 670                 (cpa->pfn << PAGE_SHIFT) + __START_KERNEL_map - phys_base;
 671
 672         /*
 673          * The high mapping range is imprecise, so ignore the return value.
 674          */
 675         __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
 676 #endif
 677         return ret;
 678 }
 679
 680 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias)
 681 {
 682         int ret, numpages = cpa->numpages;
 683
 684         while (numpages) {
 685                 /*
 686                  * Store the remaining nr of pages for the large page
 687                  * preservation check.
 688                  */
 689                 cpa->numpages = numpages;
 690
 691                 ret = __change_page_attr(cpa, checkalias);
 692                 if (ret)
 693                         return ret;
 694
 695                 if (checkalias) {
 696                         ret = cpa_process_alias(cpa);
 697                         if (ret)
 698                                 return ret;
 699                 }
 700
 701                 /*
 702                  * Adjust the number of pages with the result of the
 703                  * CPA operation. Either a large page has been
 704                  * preserved or a single page update happened.
 705                  */
 706                 BUG_ON(cpa->numpages > numpages);
 707                 numpages -= cpa->numpages;
 708                 cpa->vaddr += cpa->numpages * PAGE_SIZE;
 709         }
 710         return 0;
 711 }
 712
 713 static inline int cache_attr(pgprot_t attr)
 714 {
 715         return pgprot_val(attr) &
 716                 (_PAGE_PAT | _PAGE_PAT_LARGE | _PAGE_PWT | _PAGE_PCD);
 717 }
 718
 719 static int change_page_attr_set_clr(unsigned long addr, int numpages,
 720                                     pgprot_t mask_set, pgprot_t mask_clr,
 721                                     int force_split)
 722 {
 723         struct cpa_data cpa;
 724         int ret, cache, checkalias;
 725
 726         /*
 727          * Check, if we are requested to change a not supported
 728          * feature:
 729          */
 730         mask_set = canon_pgprot(mask_set);
 731         mask_clr = canon_pgprot(mask_clr);
 732         if (!pgprot_val(mask_set) && !pgprot_val(mask_clr) && !force_split)
 733                 return 0;
 734
 735         /* Ensure we are PAGE_SIZE aligned */
 736         if (addr & ~PAGE_MASK) {
 737                 addr &= PAGE_MASK;
 738                 /*
 739                  * People should not be passing in unaligned addresses:
 740                  */
 741                 WARN_ON_ONCE(1);
 742         }
 743
 744         cpa.vaddr = addr;
 745         cpa.numpages = numpages;
 746         cpa.mask_set = mask_set;
 747         cpa.mask_clr = mask_clr;
 748         cpa.flushtlb = 0;
 749         cpa.force_split = force_split;
 750
 751         /* No alias checking for _NX bit modifications */
 752         checkalias = (pgprot_val(mask_set) | pgprot_val(mask_clr)) != _PAGE_NX;
 753
 754         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, checkalias);
 755
 756         /*
 757          * Check whether we really changed something:
 758          */
 759         if (!cpa.flushtlb)
 760                 goto out;
 761
 762         /*
 763          * No need to flush, when we did not set any of the caching
 764          * attributes:
 765          */
 766         cache = cache_attr(mask_set);
 767
 768         /*
 769          * On success we use clflush, when the CPU supports it to
 770          * avoid the wbindv. If the CPU does not support it and in the
 771          * error case we fall back to cpa_flush_all (which uses
 772          * wbindv):
 773          */
 774         if (!ret && cpu_has_clflush)
 775                 cpa_flush_range(addr, numpages, cache);
 776         else
 777                 cpa_flush_all(cache);
 778
 779 out:
 780         cpa_fill_pool(NULL);
 781
 782         return ret;
 783 }
 784
 785 static inline int change_page_attr_set(unsigned long addr, int numpages,
 786                                        pgprot_t mask)
 787 {
 788         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, mask, __pgprot(0), 0);
 789 }
 790
 791 static inline int change_page_attr_clear(unsigned long addr, int numpages,
 792                                          pgprot_t mask)
 793 {
 794         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0), mask, 0);
 795 }
 796
 797 int _set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
 798 {
 799         /*
 800          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 801          */
 802         return change_page_attr_set(addr, numpages,
 803                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS));
 804 }
 805
 806 int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
 807 {
 808         /*
 809          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 810          */
 811         if (reserve_memtype(addr, addr + numpages * PAGE_SIZE,
 812                             _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
 813                 return -EINVAL;
 814
 815         return _set_memory_uc(addr, numpages);
 816 }
 817 EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);
 818
 819 int _set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
 820 {
 821         return change_page_attr_set(addr, numpages,
 822                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_WC));
 823 }
 824
 825 int set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
 826 {
 827         if (!pat_wc_enabled)
 828                 return set_memory_uc(addr, numpages);
 829
 830         if (reserve_memtype(addr, addr + numpages * PAGE_SIZE,
 831                 _PAGE_CACHE_WC, NULL))
 832                 return -EINVAL;
 833
 834         return _set_memory_wc(addr, numpages);
 835 }
 836 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wc);
 837
 838 int _set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
 839 {
 840         return change_page_attr_clear(addr, numpages,
 841                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK));
 842 }
 843
 844 int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
 845 {
 846         free_memtype(addr, addr + numpages * PAGE_SIZE);
 847
 848         return _set_memory_wb(addr, numpages);
 849 }
 850 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);
 851
 852 int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
 853 {
 854         return change_page_attr_clear(addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX));
 855 }
 856 EXPORT_SYMBOL(set_memory_x);
 857
 858 int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
 859 {
 860         return change_page_attr_set(addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX));
 861 }
 862 EXPORT_SYMBOL(set_memory_nx);
 863
 864 int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
 865 {
 866         return change_page_attr_clear(addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW));
 867 }
 868
 869 int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
 870 {
 871         return change_page_attr_set(addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW));
 872 }
 873
 874 int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
 875 {
 876         return change_page_attr_clear(addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT));
 877 }
 878
 879 int set_memory_4k(unsigned long addr, int numpages)
 880 {
 881         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0),
 882                                         __pgprot(0), 1);
 883 }
 884
 885 int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
 886 {
 887         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
 888
 889         return set_memory_uc(addr, numpages);
 890 }
 891 EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);
 892
 893 int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
 894 {
 895         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
 896
 897         return set_memory_wb(addr, numpages);
 898 }
 899 EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);
 900
 901 int set_pages_x(struct page *page, int numpages)
 902 {
 903         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
 904
 905         return set_memory_x(addr, numpages);
 906 }
 907 EXPORT_SYMBOL(set_pages_x);
 908
 909 int set_pages_nx(struct page *page, int numpages)
 910 {
 911         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
 912
 913         return set_memory_nx(addr, numpages);
 914 }
 915 EXPORT_SYMBOL(set_pages_nx);
 916
 917 int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
 918 {
 919         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
 920
 921         return set_memory_ro(addr, numpages);
 922 }
 923
 924 int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
 925 {
 926         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
 927
 928         return set_memory_rw(addr, numpages);
 929 }
 930
 931 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 932
 933 static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
 934 {
 935         struct cpa_data cpa = { .vaddr = (unsigned long) page_address(page),
 936                                 .numpages = numpages,
 937                                 .mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
 938                                 .mask_clr = __pgprot(0)};
 939
 940         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
 941 }
 942
 943 static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
 944 {
 945         struct cpa_data cpa = { .vaddr = (unsigned long) page_address(page),
 946                                 .numpages = numpages,
 947                                 .mask_set = __pgprot(0),
 948                                 .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW)};
 949
 950         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
 951 }
 952
 953 void kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
 954 {
 955         if (PageHighMem(page))
 956                 return;
 957         if (!enable) {
 958                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
 959                                            numpages * PAGE_SIZE);
 960         }
 961
 962         /*
 963          * If page allocator is not up yet then do not call c_p_a():
 964          */
 965         if (!debug_pagealloc_enabled)
 966                 return;
 967
 968         /*
 969          * The return value is ignored as the calls cannot fail.
 970          * Large pages are kept enabled at boot time, and are
 971          * split up quickly with DEBUG_PAGEALLOC. If a splitup
 972          * fails here (due to temporary memory shortage) no damage
 973          * is done because we just keep the largepage intact up
 974          * to the next attempt when it will likely be split up:
 975          */
 976         if (enable)
 977                 __set_pages_p(page, numpages);
 978         else
 979                 __set_pages_np(page, numpages);
 980
 981         /*
 982          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
 983          * but that can deadlock->flush only current cpu:
 984          */
 985         __flush_tlb_all();
 986
 987         /*
 988          * Try to refill the page pool here. We can do this only after
 989          * the tlb flush.
 990          */
 991         cpa_fill_pool(NULL);
 992 }
 993
 994 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
 995 static int dpa_show(struct seq_file *m, void *v)
 996 {
 997         seq_puts(m, "DEBUG_PAGEALLOC\n");
 998         seq_printf(m, "pool_size     : %lu\n", pool_size);
 999         seq_printf(m, "pool_pages    : %lu\n", pool_pages);
1000         seq_printf(m, "pool_low      : %lu\n", pool_low);
1001         seq_printf(m, "pool_used     : %lu\n", pool_used);
1002         seq_printf(m, "pool_failed   : %lu\n", pool_failed);
1003
1004         return 0;
1005 }
1006
1007 static int dpa_open(struct inode *inode, struct file *filp)
1008 {
1009         return single_open(filp, dpa_show, NULL);
1010 }
1011
1012 static const struct file_operations dpa_fops = {
1013         .open           = dpa_open,
1014         .read           = seq_read,
1015         .llseek         = seq_lseek,
1016         .release        = single_release,
1017 };
1018
1019 static int __init debug_pagealloc_proc_init(void)
1020 {
1021         struct dentry *de;
1022
1023         de = debugfs_create_file("debug_pagealloc", 0600, NULL, NULL,
1024                                  &dpa_fops);
1025         if (!de)
1026                 return -ENOMEM;
1027
1028         return 0;
1029 }
1030 __initcall(debug_pagealloc_proc_init);
1031 #endif
1032
1033 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1034
1035 bool kernel_page_present(struct page *page)
1036 {
1037         unsigned int level;
1038         pte_t *pte;
1039
1040         if (PageHighMem(page))
1041                 return false;
1042
1043         pte = lookup_address((unsigned long)page_address(page), &level);
1044         return (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT);
1045 }
1046
1047 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
1048
1049 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
1050
1051 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1052 int arch_report_meminfo(char *page)
1053 {
1054         int n;
1055         n = sprintf(page, "DirectMap4k:  %8lu\n"
1056                           "DirectMap2M:  %8lu\n",
1057                         direct_pages_count[PG_LEVEL_4K],
1058                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M]);
1059 #ifdef CONFIG_X86_64
1060         n += sprintf(page + n, "DirectMap1G:  %8lu\n",
1061                         direct_pages_count[PG_LEVEL_1G]);
1062 #endif
1063         return n;
1064 }
1065 #endif
1066
1067 /*
1068  * The testcases use internal knowledge of the implementation that shouldn't
1069  * be exposed to the rest of the kernel. Include these directly here.
1070  */
1071 #ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
1072 #include "pageattr-test.c"
1073 #endif