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