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