arch/x86/mm/pat.c

   1 /*
   2  * Handle caching attributes in page tables (PAT)
   3  *
   4  * Authors: Venkatesh Pallipadi <venkatesh.pallipadi@intel.com>
   5  *          Suresh B Siddha <suresh.b.siddha@intel.com>
   6  *
   7  * Loosely based on earlier PAT patchset from Eric Biederman and Andi Kleen.
   8  */
   9
  10 #include <linux/seq_file.h>
  11 #include <linux/bootmem.h>
  12 #include <linux/debugfs.h>
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/gfp.h>
  16 #include <linux/mm.h>
  17 #include <linux/fs.h>
  18
  19 #include <asm/cacheflush.h>
  20 #include <asm/processor.h>
  21 #include <asm/tlbflush.h>
  22 #include <asm/pgtable.h>
  23 #include <asm/fcntl.h>
  24 #include <asm/e820.h>
  25 #include <asm/mtrr.h>
  26 #include <asm/page.h>
  27 #include <asm/msr.h>
  28 #include <asm/pat.h>
  29 #include <asm/io.h>
  30
  31 #ifdef CONFIG_X86_PAT
  32 int __read_mostly pat_enabled = 1;
  33
  34 void __cpuinit pat_disable(const char *reason)
  35 {
  36         pat_enabled = 0;
  37         printk(KERN_INFO "%s\n", reason);
  38 }
  39
  40 static int __init nopat(char *str)
  41 {
  42         pat_disable("PAT support disabled.");
  43         return 0;
  44 }
  45 early_param("nopat", nopat);
  46 #else
  47 static inline void pat_disable(const char *reason)
  48 {
  49         (void)reason;
  50 }
  51 #endif
  52
  53
  54 static int debug_enable;
  55
  56 static int __init pat_debug_setup(char *str)
  57 {
  58         debug_enable = 1;
  59         return 0;
  60 }
  61 __setup("debugpat", pat_debug_setup);
  62
  63 #define dprintk(fmt, arg...) \
  64         do { if (debug_enable) printk(KERN_INFO fmt, ##arg); } while (0)
  65
  66
  67 static u64 __read_mostly boot_pat_state;
  68
  69 enum {
  70         PAT_UC = 0,             /* uncached */
  71         PAT_WC = 1,             /* Write combining */
  72         PAT_WT = 4,             /* Write Through */
  73         PAT_WP = 5,             /* Write Protected */
  74         PAT_WB = 6,             /* Write Back (default) */
  75         PAT_UC_MINUS = 7,       /* UC, but can be overriden by MTRR */
  76 };
  77
  78 #define PAT(x, y)       ((u64)PAT_ ## y << ((x)*8))
  79
  80 void pat_init(void)
  81 {
  82         u64 pat;
  83
  84         if (!pat_enabled)
  85                 return;
  86
  87         if (!cpu_has_pat) {
  88                 if (!boot_pat_state) {
  89                         pat_disable("PAT not supported by CPU.");
  90                         return;
  91                 } else {
  92                         /*
  93                          * If this happens we are on a secondary CPU, but
  94                          * switched to PAT on the boot CPU. We have no way to
  95                          * undo PAT.
  96                          */
  97                         printk(KERN_ERR "PAT enabled, "
  98                                "but not supported by secondary CPU\n");
  99                         BUG();
 100                 }
 101         }
 102
 103         /* Set PWT to Write-Combining. All other bits stay the same */
 104         /*
 105          * PTE encoding used in Linux:
 106          *      PAT
 107          *      |PCD
 108          *      ||PWT
 109          *      |||
 110          *      000 WB          _PAGE_CACHE_WB
 111          *      001 WC          _PAGE_CACHE_WC
 112          *      010 UC-         _PAGE_CACHE_UC_MINUS
 113          *      011 UC          _PAGE_CACHE_UC
 114          * PAT bit unused
 115          */
 116         pat = PAT(0, WB) | PAT(1, WC) | PAT(2, UC_MINUS) | PAT(3, UC) |
 117               PAT(4, WB) | PAT(5, WC) | PAT(6, UC_MINUS) | PAT(7, UC);
 118
 119         /* Boot CPU check */
 120         if (!boot_pat_state)
 121                 rdmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, boot_pat_state);
 122
 123         wrmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, pat);
 124         printk(KERN_INFO "x86 PAT enabled: cpu %d, old 0x%Lx, new 0x%Lx\n",
 125                smp_processor_id(), boot_pat_state, pat);
 126 }
 127
 128 #undef PAT
 129
 130 static char *cattr_name(unsigned long flags)
 131 {
 132         switch (flags & _PAGE_CACHE_MASK) {
 133         case _PAGE_CACHE_UC:            return "uncached";
 134         case _PAGE_CACHE_UC_MINUS:      return "uncached-minus";
 135         case _PAGE_CACHE_WB:            return "write-back";
 136         case _PAGE_CACHE_WC:            return "write-combining";
 137         default:                        return "broken";
 138         }
 139 }
 140
 141 /*
 142  * The global memtype list keeps track of memory type for specific
 143  * physical memory areas. Conflicting memory types in different
 144  * mappings can cause CPU cache corruption. To avoid this we keep track.
 145  *
 146  * The list is sorted based on starting address and can contain multiple
 147  * entries for each address (this allows reference counting for overlapping
 148  * areas). All the aliases have the same cache attributes of course.
 149  * Zero attributes are represented as holes.
 150  *
 151  * Currently the data structure is a list because the number of mappings
 152  * are expected to be relatively small. If this should be a problem
 153  * it could be changed to a rbtree or similar.
 154  *
 155  * memtype_lock protects the whole list.
 156  */
 157
 158 struct memtype {
 159         u64                     start;
 160         u64                     end;
 161         unsigned long           type;
 162         struct list_head        nd;
 163 };
 164
 165 static LIST_HEAD(memtype_list);
 166 static DEFINE_SPINLOCK(memtype_lock);   /* protects memtype list */
 167
 168 /*
 169  * Does intersection of PAT memory type and MTRR memory type and returns
 170  * the resulting memory type as PAT understands it.
 171  * (Type in pat and mtrr will not have same value)
 172  * The intersection is based on "Effective Memory Type" tables in IA-32
 173  * SDM vol 3a
 174  */
 175 static unsigned long pat_x_mtrr_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type)
 176 {
 177         /*
 178          * Look for MTRR hint to get the effective type in case where PAT
 179          * request is for WB.
 180          */
 181         if (req_type == _PAGE_CACHE_WB) {
 182                 u8 mtrr_type;
 183
 184                 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
 185                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_UNCACHABLE)
 186                         return _PAGE_CACHE_UC;
 187                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_WRCOMB)
 188                         return _PAGE_CACHE_WC;
 189         }
 190
 191         return req_type;
 192 }
 193
 194 static int
 195 chk_conflict(struct memtype *new, struct memtype *entry, unsigned long *type)
 196 {
 197         if (new->type != entry->type) {
 198                 if (type) {
 199                         new->type = entry->type;
 200                         *type = entry->type;
 201                 } else
 202                         goto conflict;
 203         }
 204
 205          /* check overlaps with more than one entry in the list */
 206         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
 207                 if (new->end <= entry->start)
 208                         break;
 209                 else if (new->type != entry->type)
 210                         goto conflict;
 211         }
 212         return 0;
 213
 214  conflict:
 215         printk(KERN_INFO "%s:%d conflicting memory types "
 216                "%Lx-%Lx %s<->%s\n", current->comm, current->pid, new->start,
 217                new->end, cattr_name(new->type), cattr_name(entry->type));
 218         return -EBUSY;
 219 }
 220
 221 static struct memtype *cached_entry;
 222 static u64 cached_start;
 223
 224 static int pat_pagerange_is_ram(unsigned long start, unsigned long end)
 225 {
 226         int ram_page = 0, not_rampage = 0;
 227         unsigned long page_nr;
 228
 229         for (page_nr = (start >> PAGE_SHIFT); page_nr < (end >> PAGE_SHIFT);
 230              ++page_nr) {
 231                 /*
 232                  * For legacy reasons, physical address range in the legacy ISA
 233                  * region is tracked as non-RAM. This will allow users of
 234                  * /dev/mem to map portions of legacy ISA region, even when
 235                  * some of those portions are listed(or not even listed) with
 236                  * different e820 types(RAM/reserved/..)
 237                  */
 238                 if (page_nr >= (ISA_END_ADDRESS >> PAGE_SHIFT) &&
 239                     page_is_ram(page_nr))
 240                         ram_page = 1;
 241                 else
 242                         not_rampage = 1;
 243
 244                 if (ram_page == not_rampage)
 245                         return -1;
 246         }
 247
 248         return ram_page;
 249 }
 250
 251 /*
 252  * For RAM pages, mark the pages as non WB memory type using
 253  * PageNonWB (PG_arch_1). We allow only one set_memory_uc() or
 254  * set_memory_wc() on a RAM page at a time before marking it as WB again.
 255  * This is ok, because only one driver will be owning the page and
 256  * doing set_memory_*() calls.
 257  *
 258  * For now, we use PageNonWB to track that the RAM page is being mapped
 259  * as non WB. In future, we will have to use one more flag
 260  * (or some other mechanism in page_struct) to distinguish between
 261  * UC and WC mapping.
 262  */
 263 static int reserve_ram_pages_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
 264                                   unsigned long *new_type)
 265 {
 266         struct page *page;
 267         u64 pfn, end_pfn;
 268
 269         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 270                 page = pfn_to_page(pfn);
 271                 if (page_mapped(page) || PageNonWB(page))
 272                         goto out;
 273
 274                 SetPageNonWB(page);
 275         }
 276         return 0;
 277
 278 out:
 279         end_pfn = pfn;
 280         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < end_pfn; ++pfn) {
 281                 page = pfn_to_page(pfn);
 282                 ClearPageNonWB(page);
 283         }
 284
 285         return -EINVAL;
 286 }
 287
 288 static int free_ram_pages_type(u64 start, u64 end)
 289 {
 290         struct page *page;
 291         u64 pfn, end_pfn;
 292
 293         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 294                 page = pfn_to_page(pfn);
 295                 if (page_mapped(page) || !PageNonWB(page))
 296                         goto out;
 297
 298                 ClearPageNonWB(page);
 299         }
 300         return 0;
 301
 302 out:
 303         end_pfn = pfn;
 304         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < end_pfn; ++pfn) {
 305                 page = pfn_to_page(pfn);
 306                 SetPageNonWB(page);
 307         }
 308         return -EINVAL;
 309 }
 310
 311 /*
 312  * req_type typically has one of the:
 313  * - _PAGE_CACHE_WB
 314  * - _PAGE_CACHE_WC
 315  * - _PAGE_CACHE_UC_MINUS
 316  * - _PAGE_CACHE_UC
 317  *
 318  * req_type will have a special case value '-1', when requester want to inherit
 319  * the memory type from mtrr (if WB), existing PAT, defaulting to UC_MINUS.
 320  *
 321  * If new_type is NULL, function will return an error if it cannot reserve the
 322  * region with req_type. If new_type is non-NULL, function will return
 323  * available type in new_type in case of no error. In case of any error
 324  * it will return a negative return value.
 325  */
 326 int reserve_memtype(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
 327                     unsigned long *new_type)
 328 {
 329         struct memtype *new, *entry;
 330         unsigned long actual_type;
 331         struct list_head *where;
 332         int is_range_ram;
 333         int err = 0;
 334
 335         BUG_ON(start >= end); /* end is exclusive */
 336
 337         if (!pat_enabled) {
 338                 /* This is identical to page table setting without PAT */
 339                 if (new_type) {
 340                         if (req_type == -1)
 341                                 *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
 342                         else
 343                                 *new_type = req_type & _PAGE_CACHE_MASK;
 344                 }
 345                 return 0;
 346         }
 347
 348         /* Low ISA region is always mapped WB in page table. No need to track */
 349         if (is_ISA_range(start, end - 1)) {
 350                 if (new_type)
 351                         *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
 352                 return 0;
 353         }
 354
 355         if (req_type == -1) {
 356                 /*
 357                  * Call mtrr_lookup to get the type hint. This is an
 358                  * optimization for /dev/mem mmap'ers into WB memory (BIOS
 359                  * tools and ACPI tools). Use WB request for WB memory and use
 360                  * UC_MINUS otherwise.
 361                  */
 362                 u8 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
 363
 364                 if (mtrr_type == MTRR_TYPE_WRBACK)
 365                         actual_type = _PAGE_CACHE_WB;
 366                 else
 367                         actual_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 368         } else {
 369                 actual_type = pat_x_mtrr_type(start, end,
 370                                               req_type & _PAGE_CACHE_MASK);
 371         }
 372
 373         if (new_type)
 374                 *new_type = actual_type;
 375
 376         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
 377         if (is_range_ram == 1)
 378                 return reserve_ram_pages_type(start, end, req_type,
 379                                               new_type);
 380         else if (is_range_ram < 0)
 381                 return -EINVAL;
 382
 383         new  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
 384         if (!new)
 385                 return -ENOMEM;
 386
 387         new->start      = start;
 388         new->end        = end;
 389         new->type       = actual_type;
 390
 391         spin_lock(&memtype_lock);
 392
 393         if (cached_entry && start >= cached_start)
 394                 entry = cached_entry;
 395         else
 396                 entry = list_entry(&memtype_list, struct memtype, nd);
 397
 398         /* Search for existing mapping that overlaps the current range */
 399         where = NULL;
 400         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
 401                 if (end <= entry->start) {
 402                         where = entry->nd.prev;
 403                         cached_entry = list_entry(where, struct memtype, nd);
 404                         break;
 405                 } else if (start <= entry->start) { /* end > entry->start */
 406                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
 407                         if (!err) {
 408                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
 409                                         entry->start, entry->end);
 410                                 where = entry->nd.prev;
 411                                 cached_entry = list_entry(where,
 412                                                         struct memtype, nd);
 413                         }
 414                         break;
 415                 } else if (start < entry->end) { /* start > entry->start */
 416                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
 417                         if (!err) {
 418                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
 419                                         entry->start, entry->end);
 420                                 cached_entry = list_entry(entry->nd.prev,
 421                                                         struct memtype, nd);
 422
 423                                 /*
 424                                  * Move to right position in the linked
 425                                  * list to add this new entry
 426                                  */
 427                                 list_for_each_entry_continue(entry,
 428                                                         &memtype_list, nd) {
 429                                         if (start <= entry->start) {
 430                                                 where = entry->nd.prev;
 431                                                 break;
 432                                         }
 433                                 }
 434                         }
 435                         break;
 436                 }
 437         }
 438
 439         if (err) {
 440                 printk(KERN_INFO "reserve_memtype failed 0x%Lx-0x%Lx, "
 441                        "track %s, req %s\n",
 442                        start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type));
 443                 kfree(new);
 444                 spin_unlock(&memtype_lock);
 445
 446                 return err;
 447         }
 448
 449         cached_start = start;
 450
 451         if (where)
 452                 list_add(&new->nd, where);
 453         else
 454                 list_add_tail(&new->nd, &memtype_list);
 455
 456         spin_unlock(&memtype_lock);
 457
 458         dprintk("reserve_memtype added 0x%Lx-0x%Lx, track %s, req %s, ret %s\n",
 459                 start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type),
 460                 new_type ? cattr_name(*new_type) : "-");
 461
 462         return err;
 463 }
 464
 465 int free_memtype(u64 start, u64 end)
 466 {
 467         struct memtype *entry;
 468         int err = -EINVAL;
 469         int is_range_ram;
 470
 471         if (!pat_enabled)
 472                 return 0;
 473
 474         /* Low ISA region is always mapped WB. No need to track */
 475         if (is_ISA_range(start, end - 1))
 476                 return 0;
 477
 478         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
 479         if (is_range_ram == 1)
 480                 return free_ram_pages_type(start, end);
 481         else if (is_range_ram < 0)
 482                 return -EINVAL;
 483
 484         spin_lock(&memtype_lock);
 485         list_for_each_entry(entry, &memtype_list, nd) {
 486                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
 487                         if (cached_entry == entry || cached_start == start)
 488                                 cached_entry = NULL;
 489
 490                         list_del(&entry->nd);
 491                         kfree(entry);
 492                         err = 0;
 493                         break;
 494                 }
 495         }
 496         spin_unlock(&memtype_lock);
 497
 498         if (err) {
 499                 printk(KERN_INFO "%s:%d freeing invalid memtype %Lx-%Lx\n",
 500                         current->comm, current->pid, start, end);
 501         }
 502
 503         dprintk("free_memtype request 0x%Lx-0x%Lx\n", start, end);
 504
 505         return err;
 506 }
 507
 508
 509 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
 510                                 unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 511 {
 512         return vma_prot;
 513 }
 514
 515 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 516 /* This check is done in drivers/char/mem.c in case of STRICT_DEVMEM*/
 517 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
 518 {
 519         return 1;
 520 }
 521 #else
 522 /* This check is needed to avoid cache aliasing when PAT is enabled */
 523 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
 524 {
 525         u64 from = ((u64)pfn) << PAGE_SHIFT;
 526         u64 to = from + size;
 527         u64 cursor = from;
 528
 529         if (!pat_enabled)
 530                 return 1;
 531
 532         while (cursor < to) {
 533                 if (!devmem_is_allowed(pfn)) {
 534                         printk(KERN_INFO
 535                 "Program %s tried to access /dev/mem between %Lx->%Lx.\n",
 536                                 current->comm, from, to);
 537                         return 0;
 538                 }
 539                 cursor += PAGE_SIZE;
 540                 pfn++;
 541         }
 542         return 1;
 543 }
 544 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
 545
 546 int phys_mem_access_prot_allowed(struct file *file, unsigned long pfn,
 547                                 unsigned long size, pgprot_t *vma_prot)
 548 {
 549         u64 offset = ((u64) pfn) << PAGE_SHIFT;
 550         unsigned long flags = -1;
 551         int retval;
 552
 553         if (!range_is_allowed(pfn, size))
 554                 return 0;
 555
 556         if (file->f_flags & O_SYNC) {
 557                 flags = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 558         }
 559
 560 #ifdef CONFIG_X86_32
 561         /*
 562          * On the PPro and successors, the MTRRs are used to set
 563          * memory types for physical addresses outside main memory,
 564          * so blindly setting UC or PWT on those pages is wrong.
 565          * For Pentiums and earlier, the surround logic should disable
 566          * caching for the high addresses through the KEN pin, but
 567          * we maintain the tradition of paranoia in this code.
 568          */
 569         if (!pat_enabled &&
 570             !(boot_cpu_has(X86_FEATURE_MTRR) ||
 571               boot_cpu_has(X86_FEATURE_K6_MTRR) ||
 572               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CYRIX_ARR) ||
 573               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CENTAUR_MCR)) &&
 574             (pfn << PAGE_SHIFT) >= __pa(high_memory)) {
 575                 flags = _PAGE_CACHE_UC;
 576         }
 577 #endif
 578
 579         /*
 580          * With O_SYNC, we can only take UC_MINUS mapping. Fail if we cannot.
 581          *
 582          * Without O_SYNC, we want to get
 583          * - WB for WB-able memory and no other conflicting mappings
 584          * - UC_MINUS for non-WB-able memory with no other conflicting mappings
 585          * - Inherit from confliting mappings otherwise
 586          */
 587         if (flags != -1) {
 588                 retval = reserve_memtype(offset, offset + size, flags, NULL);
 589         } else {
 590                 retval = reserve_memtype(offset, offset + size, -1, &flags);
 591         }
 592
 593         if (retval < 0)
 594                 return 0;
 595
 596         if (((pfn < max_low_pfn_mapped) ||
 597              (pfn >= (1UL<<(32 - PAGE_SHIFT)) && pfn < max_pfn_mapped)) &&
 598             ioremap_change_attr((unsigned long)__va(offset), size, flags) < 0) {
 599                 free_memtype(offset, offset + size);
 600                 printk(KERN_INFO
 601                 "%s:%d /dev/mem ioremap_change_attr failed %s for %Lx-%Lx\n",
 602                         current->comm, current->pid,
 603                         cattr_name(flags),
 604                         offset, (unsigned long long)(offset + size));
 605                 return 0;
 606         }
 607
 608         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) & ~_PAGE_CACHE_MASK) |
 609                              flags);
 610         return 1;
 611 }
 612
 613 void map_devmem(unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 614 {
 615         unsigned long want_flags = (pgprot_val(vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
 616         u64 addr = (u64)pfn << PAGE_SHIFT;
 617         unsigned long flags;
 618
 619         reserve_memtype(addr, addr + size, want_flags, &flags);
 620         if (flags != want_flags) {
 621                 printk(KERN_INFO
 622                 "%s:%d /dev/mem expected mapping type %s for %Lx-%Lx, got %s\n",
 623                         current->comm, current->pid,
 624                         cattr_name(want_flags),
 625                         addr, (unsigned long long)(addr + size),
 626                         cattr_name(flags));
 627         }
 628 }
 629
 630 void unmap_devmem(unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 631 {
 632         u64 addr = (u64)pfn << PAGE_SHIFT;
 633
 634         free_memtype(addr, addr + size);
 635 }
 636
 637 /*
 638  * Change the memory type for the physial address range in kernel identity
 639  * mapping space if that range is a part of identity map.
 640  */
 641 int kernel_map_sync_memtype(u64 base, unsigned long size, unsigned long flags)
 642 {
 643         unsigned long id_sz;
 644
 645         if (!pat_enabled || base >= __pa(high_memory))
 646                 return 0;
 647
 648         id_sz = (__pa(high_memory) < base + size) ?
 649                                 __pa(high_memory) - base :
 650                                 size;
 651
 652         if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(base), id_sz, flags) < 0) {
 653                 printk(KERN_INFO
 654                         "%s:%d ioremap_change_attr failed %s "
 655                         "for %Lx-%Lx\n",
 656                         current->comm, current->pid,
 657                         cattr_name(flags),
 658                         base, (unsigned long long)(base + size));
 659                 return -EINVAL;
 660         }
 661         return 0;
 662 }
 663
 664 /*
 665  * Internal interface to reserve a range of physical memory with prot.
 666  * Reserved non RAM regions only and after successful reserve_memtype,
 667  * this func also keeps identity mapping (if any) in sync with this new prot.
 668  */
 669 static int reserve_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size, pgprot_t *vma_prot,
 670                                 int strict_prot)
 671 {
 672         int is_ram = 0;
 673         int ret;
 674         unsigned long flags;
 675         unsigned long want_flags = (pgprot_val(*vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
 676
 677         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
 678
 679         /*
 680          * reserve_pfn_range() doesn't support RAM pages.
 681          */
 682         if (is_ram != 0)
 683                 return -EINVAL;
 684
 685         ret = reserve_memtype(paddr, paddr + size, want_flags, &flags);
 686         if (ret)
 687                 return ret;
 688
 689         if (flags != want_flags) {
 690                 if (strict_prot || !is_new_memtype_allowed(want_flags, flags)) {
 691                         free_memtype(paddr, paddr + size);
 692                         printk(KERN_ERR "%s:%d map pfn expected mapping type %s"
 693                                 " for %Lx-%Lx, got %s\n",
 694                                 current->comm, current->pid,
 695                                 cattr_name(want_flags),
 696                                 (unsigned long long)paddr,
 697                                 (unsigned long long)(paddr + size),
 698                                 cattr_name(flags));
 699                         return -EINVAL;
 700                 }
 701                 /*
 702                  * We allow returning different type than the one requested in
 703                  * non strict case.
 704                  */
 705                 *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
 706                                       (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
 707                                      flags);
 708         }
 709
 710         if (kernel_map_sync_memtype(paddr, size, flags) < 0) {
 711                 free_memtype(paddr, paddr + size);
 712                 return -EINVAL;
 713         }
 714         return 0;
 715 }
 716
 717 /*
 718  * Internal interface to free a range of physical memory.
 719  * Frees non RAM regions only.
 720  */
 721 static void free_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size)
 722 {
 723         int is_ram;
 724
 725         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
 726         if (is_ram == 0)
 727                 free_memtype(paddr, paddr + size);
 728 }
 729
 730 /*
 731  * track_pfn_vma_copy is called when vma that is covering the pfnmap gets
 732  * copied through copy_page_range().
 733  *
 734  * If the vma has a linear pfn mapping for the entire range, we get the prot
 735  * from pte and reserve the entire vma range with single reserve_pfn_range call.
 736  * Otherwise, we reserve the entire vma range, my ging through the PTEs page
 737  * by page to get physical address and protection.
 738  */
 739 int track_pfn_vma_copy(struct vm_area_struct *vma)
 740 {
 741         int retval = 0;
 742         unsigned long i, j;
 743         resource_size_t paddr;
 744         unsigned long prot;
 745         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
 746         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
 747         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
 748         pgprot_t pgprot;
 749
 750         if (!pat_enabled)
 751                 return 0;
 752
 753         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 754                 /*
 755                  * reserve the whole chunk covered by vma. We need the
 756                  * starting address and protection from pte.
 757                  */
 758                 if (follow_phys(vma, vma_start, 0, &prot, &paddr)) {
 759                         WARN_ON_ONCE(1);
 760                         return -EINVAL;
 761                 }
 762                 pgprot = __pgprot(prot);
 763                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, &pgprot, 1);
 764         }
 765
 766         /* reserve entire vma page by page, using pfn and prot from pte */
 767         for (i = 0; i < vma_size; i += PAGE_SIZE) {
 768                 if (follow_phys(vma, vma_start + i, 0, &prot, &paddr))
 769                         continue;
 770
 771                 pgprot = __pgprot(prot);
 772                 retval = reserve_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE, &pgprot, 1);
 773                 if (retval)
 774                         goto cleanup_ret;
 775         }
 776         return 0;
 777
 778 cleanup_ret:
 779         /* Reserve error: Cleanup partial reservation and return error */
 780         for (j = 0; j < i; j += PAGE_SIZE) {
 781                 if (follow_phys(vma, vma_start + j, 0, &prot, &paddr))
 782                         continue;
 783
 784                 free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
 785         }
 786
 787         return retval;
 788 }
 789
 790 /*
 791  * track_pfn_vma_new is called when a _new_ pfn mapping is being established
 792  * for physical range indicated by pfn and size.
 793  *
 794  * prot is passed in as a parameter for the new mapping. If the vma has a
 795  * linear pfn mapping for the entire range reserve the entire vma range with
 796  * single reserve_pfn_range call.
 797  * Otherwise, we look t the pfn and size and reserve only the specified range
 798  * page by page.
 799  *
 800  * Note that this function can be called with caller trying to map only a
 801  * subrange/page inside the vma.
 802  */
 803 int track_pfn_vma_new(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t *prot,
 804                         unsigned long pfn, unsigned long size)
 805 {
 806         int retval = 0;
 807         unsigned long i, j;
 808         resource_size_t base_paddr;
 809         resource_size_t paddr;
 810         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
 811         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
 812         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
 813
 814         if (!pat_enabled)
 815                 return 0;
 816
 817         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 818                 /* reserve the whole chunk starting from vm_pgoff */
 819                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 820                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, prot, 0);
 821         }
 822
 823         /* reserve page by page using pfn and size */
 824         base_paddr = (resource_size_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 825         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 826                 paddr = base_paddr + i;
 827                 retval = reserve_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE, prot, 0);
 828                 if (retval)
 829                         goto cleanup_ret;
 830         }
 831         return 0;
 832
 833 cleanup_ret:
 834         /* Reserve error: Cleanup partial reservation and return error */
 835         for (j = 0; j < i; j += PAGE_SIZE) {
 836                 paddr = base_paddr + j;
 837                 free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
 838         }
 839
 840         return retval;
 841 }
 842
 843 /*
 844  * untrack_pfn_vma is called while unmapping a pfnmap for a region.
 845  * untrack can be called for a specific region indicated by pfn and size or
 846  * can be for the entire vma (in which case size can be zero).
 847  */
 848 void untrack_pfn_vma(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
 849                         unsigned long size)
 850 {
 851         unsigned long i;
 852         resource_size_t paddr;
 853         unsigned long prot;
 854         unsigned long vma_start = vma->vm_start;
 855         unsigned long vma_end = vma->vm_end;
 856         unsigned long vma_size = vma_end - vma_start;
 857
 858         if (!pat_enabled)
 859                 return;
 860
 861         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 862                 /* free the whole chunk starting from vm_pgoff */
 863                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 864                 free_pfn_range(paddr, vma_size);
 865                 return;
 866         }
 867
 868         if (size != 0 && size != vma_size) {
 869                 /* free page by page, using pfn and size */
 870                 paddr = (resource_size_t)pfn << PAGE_SHIFT;
 871                 for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 872                         paddr = paddr + i;
 873                         free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
 874                 }
 875         } else {
 876                 /* free entire vma, page by page, using the pfn from pte */
 877                 for (i = 0; i < vma_size; i += PAGE_SIZE) {
 878                         if (follow_phys(vma, vma_start + i, 0, &prot, &paddr))
 879                                 continue;
 880
 881                         free_pfn_range(paddr, PAGE_SIZE);
 882                 }
 883         }
 884 }
 885
 886 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
 887 {
 888         if (pat_enabled)
 889                 return __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE_WC);
 890         else
 891                 return pgprot_noncached(prot);
 892 }
 893 EXPORT_SYMBOL_GPL(pgprot_writecombine);
 894
 895 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_X86_PAT)
 896
 897 /* get Nth element of the linked list */
 898 static struct memtype *memtype_get_idx(loff_t pos)
 899 {
 900         struct memtype *list_node, *print_entry;
 901         int i = 1;
 902
 903         print_entry  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
 904         if (!print_entry)
 905                 return NULL;
 906
 907         spin_lock(&memtype_lock);
 908         list_for_each_entry(list_node, &memtype_list, nd) {
 909                 if (pos == i) {
 910                         *print_entry = *list_node;
 911                         spin_unlock(&memtype_lock);
 912                         return print_entry;
 913                 }
 914                 ++i;
 915         }
 916         spin_unlock(&memtype_lock);
 917         kfree(print_entry);
 918
 919         return NULL;
 920 }
 921
 922 static void *memtype_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
 923 {
 924         if (*pos == 0) {
 925                 ++*pos;
 926                 seq_printf(seq, "PAT memtype list:\n");
 927         }
 928
 929         return memtype_get_idx(*pos);
 930 }
 931
 932 static void *memtype_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
 933 {
 934         ++*pos;
 935         return memtype_get_idx(*pos);
 936 }
 937
 938 static void memtype_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
 939 {
 940 }
 941
 942 static int memtype_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
 943 {
 944         struct memtype *print_entry = (struct memtype *)v;
 945
 946         seq_printf(seq, "%s @ 0x%Lx-0x%Lx\n", cattr_name(print_entry->type),
 947                         print_entry->start, print_entry->end);
 948         kfree(print_entry);
 949
 950         return 0;
 951 }
 952
 953 static struct seq_operations memtype_seq_ops = {
 954         .start = memtype_seq_start,
 955         .next  = memtype_seq_next,
 956         .stop  = memtype_seq_stop,
 957         .show  = memtype_seq_show,
 958 };
 959
 960 static int memtype_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
 961 {
 962         return seq_open(file, &memtype_seq_ops);
 963 }
 964
 965 static const struct file_operations memtype_fops = {
 966         .open    = memtype_seq_open,
 967         .read    = seq_read,
 968         .llseek  = seq_lseek,
 969         .release = seq_release,
 970 };
 971
 972 static int __init pat_memtype_list_init(void)
 973 {
 974         debugfs_create_file("pat_memtype_list", S_IRUSR, arch_debugfs_dir,
 975                                 NULL, &memtype_fops);
 976         return 0;
 977 }
 978
 979 late_initcall(pat_memtype_list_init);
 980
 981 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_X86_PAT */