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             flags;
  33         unsigned long   pfn;
  34         unsigned        force_split : 1;
  35         int             curpage;
  36 };
  37
  38 /*
  39  * Serialize cpa() (for !DEBUG_PAGEALLOC which uses large identity mappings)
  40  * using cpa_lock. So that we don't allow any other cpu, with stale large tlb
  41  * entries change the page attribute in parallel to some other cpu
  42  * splitting a large page entry along with changing the attribute.
  43  */
  44 static DEFINE_SPINLOCK(cpa_lock);
  45
  46 #define CPA_FLUSHTLB 1
  47 #define CPA_ARRAY 2
  48
  49 #ifdef CONFIG_PROC_FS
  50 static unsigned long direct_pages_count[PG_LEVEL_NUM];
  51
  52 void update_page_count(int level, unsigned long pages)
  53 {
  54         unsigned long flags;
  55
  56         /* Protect against CPA */
  57         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
  58         direct_pages_count[level] += pages;
  59         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
  60 }
  61
  62 static void split_page_count(int level)
  63 {
  64         direct_pages_count[level]--;
  65         direct_pages_count[level - 1] += PTRS_PER_PTE;
  66 }
  67
  68 int arch_report_meminfo(char *page)
  69 {
  70         int n = sprintf(page, "DirectMap4k:  %8lu kB\n",
  71                         direct_pages_count[PG_LEVEL_4K] << 2);
  72 #if defined(CONFIG_X86_64) || defined(CONFIG_X86_PAE)
  73         n += sprintf(page + n, "DirectMap2M:  %8lu kB\n",
  74                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 11);
  75 #else
  76         n += sprintf(page + n, "DirectMap4M:  %8lu kB\n",
  77                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 12);
  78 #endif
  79 #ifdef CONFIG_X86_64
  80         if (direct_gbpages)
  81                 n += sprintf(page + n, "DirectMap1G:  %8lu kB\n",
  82                         direct_pages_count[PG_LEVEL_1G] << 20);
  83 #endif
  84         return n;
  85 }
  86 #else
  87 static inline void split_page_count(int level) { }
  88 #endif
  89
  90 #ifdef CONFIG_X86_64
  91
  92 static inline unsigned long highmap_start_pfn(void)
  93 {
  94         return __pa(_text) >> PAGE_SHIFT;
  95 }
  96
  97 static inline unsigned long highmap_end_pfn(void)
  98 {
  99         return __pa(roundup((unsigned long)_end, PMD_SIZE)) >> PAGE_SHIFT;
 100 }
 101
 102 #endif
 103
 104 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 105 # define debug_pagealloc 1
 106 #else
 107 # define debug_pagealloc 0
 108 #endif
 109
 110 static inline int
 111 within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
 112 {
 113         return addr >= start && addr < end;
 114 }
 115
 116 /*
 117  * Flushing functions
 118  */
 119
 120 /**
 121  * clflush_cache_range - flush a cache range with clflush
 122  * @addr:       virtual start address
 123  * @size:       number of bytes to flush
 124  *
 125  * clflush is an unordered instruction which needs fencing with mfence
 126  * to avoid ordering issues.
 127  */
 128 void clflush_cache_range(void *vaddr, unsigned int size)
 129 {
 130         void *vend = vaddr + size - 1;
 131
 132         mb();
 133
 134         for (; vaddr < vend; vaddr += boot_cpu_data.x86_clflush_size)
 135                 clflush(vaddr);
 136         /*
 137          * Flush any possible final partial cacheline:
 138          */
 139         clflush(vend);
 140
 141         mb();
 142 }
 143
 144 static void __cpa_flush_all(void *arg)
 145 {
 146         unsigned long cache = (unsigned long)arg;
 147
 148         /*
 149          * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
 150          * large page flushing.
 151          */
 152         __flush_tlb_all();
 153
 154         if (cache && boot_cpu_data.x86_model >= 4)
 155                 wbinvd();
 156 }
 157
 158 static void cpa_flush_all(unsigned long cache)
 159 {
 160         BUG_ON(irqs_disabled());
 161
 162         on_each_cpu(__cpa_flush_all, (void *) cache, 1);
 163 }
 164
 165 static void __cpa_flush_range(void *arg)
 166 {
 167         /*
 168          * We could optimize that further and do individual per page
 169          * tlb invalidates for a low number of pages. Caveat: we must
 170          * flush the high aliases on 64bit as well.
 171          */
 172         __flush_tlb_all();
 173 }
 174
 175 static void cpa_flush_range(unsigned long start, int numpages, int cache)
 176 {
 177         unsigned int i, level;
 178         unsigned long addr;
 179
 180         BUG_ON(irqs_disabled());
 181         WARN_ON(PAGE_ALIGN(start) != start);
 182
 183         on_each_cpu(__cpa_flush_range, NULL, 1);
 184
 185         if (!cache)
 186                 return;
 187
 188         /*
 189          * We only need to flush on one CPU,
 190          * clflush is a MESI-coherent instruction that
 191          * will cause all other CPUs to flush the same
 192          * cachelines:
 193          */
 194         for (i = 0, addr = start; i < numpages; i++, addr += PAGE_SIZE) {
 195                 pte_t *pte = lookup_address(addr, &level);
 196
 197                 /*
 198                  * Only flush present addresses:
 199                  */
 200                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 201                         clflush_cache_range((void *) addr, PAGE_SIZE);
 202         }
 203 }
 204
 205 static void cpa_flush_array(unsigned long *start, int numpages, int cache)
 206 {
 207         unsigned int i, level;
 208         unsigned long *addr;
 209
 210         BUG_ON(irqs_disabled());
 211
 212         on_each_cpu(__cpa_flush_range, NULL, 1);
 213
 214         if (!cache)
 215                 return;
 216
 217         /* 4M threshold */
 218         if (numpages >= 1024) {
 219                 if (boot_cpu_data.x86_model >= 4)
 220                         wbinvd();
 221                 return;
 222         }
 223         /*
 224          * We only need to flush on one CPU,
 225          * clflush is a MESI-coherent instruction that
 226          * will cause all other CPUs to flush the same
 227          * cachelines:
 228          */
 229         for (i = 0, addr = start; i < numpages; i++, addr++) {
 230                 pte_t *pte = lookup_address(*addr, &level);
 231
 232                 /*
 233                  * Only flush present addresses:
 234                  */
 235                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 236                         clflush_cache_range((void *) *addr, PAGE_SIZE);
 237         }
 238 }
 239
 240 /*
 241  * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
 242  * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
 243  * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
 244  * checks and fixes these known static required protection bits.
 245  */
 246 static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long address,
 247                                    unsigned long pfn)
 248 {
 249         pgprot_t forbidden = __pgprot(0);
 250
 251         /*
 252          * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for
 253          * PCI BIOS based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
 254          */
 255         if (within(pfn, BIOS_BEGIN >> PAGE_SHIFT, BIOS_END >> PAGE_SHIFT))
 256                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
 257
 258         /*
 259          * The kernel text needs to be executable for obvious reasons
 260          * Does not cover __inittext since that is gone later on. On
 261          * 64bit we do not enforce !NX on the low mapping
 262          */
 263         if (within(address, (unsigned long)_text, (unsigned long)_etext))
 264                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
 265
 266         /*
 267          * The .rodata section needs to be read-only. Using the pfn
 268          * catches all aliases.
 269          */
 270         if (within(pfn, __pa((unsigned long)__start_rodata) >> PAGE_SHIFT,
 271                    __pa((unsigned long)__end_rodata) >> PAGE_SHIFT))
 272                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_RW;
 273
 274         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) & ~pgprot_val(forbidden));
 275
 276         return prot;
 277 }
 278
 279 /*
 280  * Lookup the page table entry for a virtual address. Return a pointer
 281  * to the entry and the level of the mapping.
 282  *
 283  * Note: We return pud and pmd either when the entry is marked large
 284  * or when the present bit is not set. Otherwise we would return a
 285  * pointer to a nonexisting mapping.
 286  */
 287 pte_t *lookup_address(unsigned long address, unsigned int *level)
 288 {
 289         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(address);
 290         pud_t *pud;
 291         pmd_t *pmd;
 292
 293         *level = PG_LEVEL_NONE;
 294
 295         if (pgd_none(*pgd))
 296                 return NULL;
 297
 298         pud = pud_offset(pgd, address);
 299         if (pud_none(*pud))
 300                 return NULL;
 301
 302         *level = PG_LEVEL_1G;
 303         if (pud_large(*pud) || !pud_present(*pud))
 304                 return (pte_t *)pud;
 305
 306         pmd = pmd_offset(pud, address);
 307         if (pmd_none(*pmd))
 308                 return NULL;
 309
 310         *level = PG_LEVEL_2M;
 311         if (pmd_large(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
 312                 return (pte_t *)pmd;
 313
 314         *level = PG_LEVEL_4K;
 315
 316         return pte_offset_kernel(pmd, address);
 317 }
 318 EXPORT_SYMBOL_GPL(lookup_address);
 319
 320 /*
 321  * Set the new pmd in all the pgds we know about:
 322  */
 323 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
 324 {
 325         /* change init_mm */
 326         set_pte_atomic(kpte, pte);
 327 #ifdef CONFIG_X86_32
 328         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
 329                 struct page *page;
 330
 331                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 332                         pgd_t *pgd;
 333                         pud_t *pud;
 334                         pmd_t *pmd;
 335
 336                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 337                         pud = pud_offset(pgd, address);
 338                         pmd = pmd_offset(pud, address);
 339                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
 340                 }
 341         }
 342 #endif
 343 }
 344
 345 static int
 346 try_preserve_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
 347                         struct cpa_data *cpa)
 348 {
 349         unsigned long nextpage_addr, numpages, pmask, psize, flags, addr, pfn;
 350         pte_t new_pte, old_pte, *tmp;
 351         pgprot_t old_prot, new_prot;
 352         int i, do_split = 1;
 353         unsigned int level;
 354
 355         if (cpa->force_split)
 356                 return 1;
 357
 358         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 359         /*
 360          * Check for races, another CPU might have split this page
 361          * up already:
 362          */
 363         tmp = lookup_address(address, &level);
 364         if (tmp != kpte)
 365                 goto out_unlock;
 366
 367         switch (level) {
 368         case PG_LEVEL_2M:
 369                 psize = PMD_PAGE_SIZE;
 370                 pmask = PMD_PAGE_MASK;
 371                 break;
 372 #ifdef CONFIG_X86_64
 373         case PG_LEVEL_1G:
 374                 psize = PUD_PAGE_SIZE;
 375                 pmask = PUD_PAGE_MASK;
 376                 break;
 377 #endif
 378         default:
 379                 do_split = -EINVAL;
 380                 goto out_unlock;
 381         }
 382
 383         /*
 384          * Calculate the number of pages, which fit into this large
 385          * page starting at address:
 386          */
 387         nextpage_addr = (address + psize) & pmask;
 388         numpages = (nextpage_addr - address) >> PAGE_SHIFT;
 389         if (numpages < cpa->numpages)
 390                 cpa->numpages = numpages;
 391
 392         /*
 393          * We are safe now. Check whether the new pgprot is the same:
 394          */
 395         old_pte = *kpte;
 396         old_prot = new_prot = pte_pgprot(old_pte);
 397
 398         pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 399         pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
 400
 401         /*
 402          * old_pte points to the large page base address. So we need
 403          * to add the offset of the virtual address:
 404          */
 405         pfn = pte_pfn(old_pte) + ((address & (psize - 1)) >> PAGE_SHIFT);
 406         cpa->pfn = pfn;
 407
 408         new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
 409
 410         /*
 411          * We need to check the full range, whether
 412          * static_protection() requires a different pgprot for one of
 413          * the pages in the range we try to preserve:
 414          */
 415         addr = address + PAGE_SIZE;
 416         pfn++;
 417         for (i = 1; i < cpa->numpages; i++, addr += PAGE_SIZE, pfn++) {
 418                 pgprot_t chk_prot = static_protections(new_prot, addr, pfn);
 419
 420                 if (pgprot_val(chk_prot) != pgprot_val(new_prot))
 421                         goto out_unlock;
 422         }
 423
 424         /*
 425          * If there are no changes, return. maxpages has been updated
 426          * above:
 427          */
 428         if (pgprot_val(new_prot) == pgprot_val(old_prot)) {
 429                 do_split = 0;
 430                 goto out_unlock;
 431         }
 432
 433         /*
 434          * We need to change the attributes. Check, whether we can
 435          * change the large page in one go. We request a split, when
 436          * the address is not aligned and the number of pages is
 437          * smaller than the number of pages in the large page. Note
 438          * that we limited the number of possible pages already to
 439          * the number of pages in the large page.
 440          */
 441         if (address == (nextpage_addr - psize) && cpa->numpages == numpages) {
 442                 /*
 443                  * The address is aligned and the number of pages
 444                  * covers the full page.
 445                  */
 446                 new_pte = pfn_pte(pte_pfn(old_pte), canon_pgprot(new_prot));
 447                 __set_pmd_pte(kpte, address, new_pte);
 448                 cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
 449                 do_split = 0;
 450         }
 451
 452 out_unlock:
 453         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 454
 455         return do_split;
 456 }
 457
 458 static int split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address)
 459 {
 460         unsigned long flags, pfn, pfninc = 1;
 461         unsigned int i, level;
 462         pte_t *pbase, *tmp;
 463         pgprot_t ref_prot;
 464         struct page *base;
 465
 466         if (!debug_pagealloc)
 467                 spin_unlock(&cpa_lock);
 468         base = alloc_pages(GFP_KERNEL, 0);
 469         if (!debug_pagealloc)
 470                 spin_lock(&cpa_lock);
 471         if (!base)
 472                 return -ENOMEM;
 473
 474         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 475         /*
 476          * Check for races, another CPU might have split this page
 477          * up for us already:
 478          */
 479         tmp = lookup_address(address, &level);
 480         if (tmp != kpte)
 481                 goto out_unlock;
 482
 483         pbase = (pte_t *)page_address(base);
 484         paravirt_alloc_pte(&init_mm, page_to_pfn(base));
 485         ref_prot = pte_pgprot(pte_clrhuge(*kpte));
 486
 487 #ifdef CONFIG_X86_64
 488         if (level == PG_LEVEL_1G) {
 489                 pfninc = PMD_PAGE_SIZE >> PAGE_SHIFT;
 490                 pgprot_val(ref_prot) |= _PAGE_PSE;
 491         }
 492 #endif
 493
 494         /*
 495          * Get the target pfn from the original entry:
 496          */
 497         pfn = pte_pfn(*kpte);
 498         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pfn += pfninc)
 499                 set_pte(&pbase[i], pfn_pte(pfn, ref_prot));
 500
 501         if (address >= (unsigned long)__va(0) &&
 502                 address < (unsigned long)__va(max_low_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
 503                 split_page_count(level);
 504
 505 #ifdef CONFIG_X86_64
 506         if (address >= (unsigned long)__va(1UL<<32) &&
 507                 address < (unsigned long)__va(max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
 508                 split_page_count(level);
 509 #endif
 510
 511         /*
 512          * Install the new, split up pagetable. Important details here:
 513          *
 514          * On Intel the NX bit of all levels must be cleared to make a
 515          * page executable. See section 4.13.2 of Intel 64 and IA-32
 516          * Architectures Software Developer's Manual).
 517          *
 518          * Mark the entry present. The current mapping might be
 519          * set to not present, which we preserved above.
 520          */
 521         ref_prot = pte_pgprot(pte_mkexec(pte_clrhuge(*kpte)));
 522         pgprot_val(ref_prot) |= _PAGE_PRESENT;
 523         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, ref_prot));
 524         base = NULL;
 525
 526 out_unlock:
 527         /*
 528          * If we dropped out via the lookup_address check under
 529          * pgd_lock then stick the page back into the pool:
 530          */
 531         if (base)
 532                 __free_page(base);
 533         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 534
 535         return 0;
 536 }
 537
 538 static int __change_page_attr(struct cpa_data *cpa, int primary)
 539 {
 540         unsigned long address;
 541         int do_split, err;
 542         unsigned int level;
 543         pte_t *kpte, old_pte;
 544
 545         if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 546                 address = cpa->vaddr[cpa->curpage];
 547         else
 548                 address = *cpa->vaddr;
 549
 550 repeat:
 551         kpte = lookup_address(address, &level);
 552         if (!kpte)
 553                 return 0;
 554
 555         old_pte = *kpte;
 556         if (!pte_val(old_pte)) {
 557                 if (!primary)
 558                         return 0;
 559                 WARN(1, KERN_WARNING "CPA: called for zero pte. "
 560                        "vaddr = %lx cpa->vaddr = %lx\n", address,
 561                        *cpa->vaddr);
 562                 return -EINVAL;
 563         }
 564
 565         if (level == PG_LEVEL_4K) {
 566                 pte_t new_pte;
 567                 pgprot_t new_prot = pte_pgprot(old_pte);
 568                 unsigned long pfn = pte_pfn(old_pte);
 569
 570                 pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 571                 pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
 572
 573                 new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn);
 574
 575                 /*
 576                  * We need to keep the pfn from the existing PTE,
 577                  * after all we're only going to change it's attributes
 578                  * not the memory it points to
 579                  */
 580                 new_pte = pfn_pte(pfn, canon_pgprot(new_prot));
 581                 cpa->pfn = pfn;
 582                 /*
 583                  * Do we really change anything ?
 584                  */
 585                 if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {
 586                         set_pte_atomic(kpte, new_pte);
 587                         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
 588                 }
 589                 cpa->numpages = 1;
 590                 return 0;
 591         }
 592
 593         /*
 594          * Check, whether we can keep the large page intact
 595          * and just change the pte:
 596          */
 597         do_split = try_preserve_large_page(kpte, address, cpa);
 598         /*
 599          * When the range fits into the existing large page,
 600          * return. cp->numpages and cpa->tlbflush have been updated in
 601          * try_large_page:
 602          */
 603         if (do_split <= 0)
 604                 return do_split;
 605
 606         /*
 607          * We have to split the large page:
 608          */
 609         err = split_large_page(kpte, address);
 610         if (!err) {
 611                 /*
 612                  * Do a global flush tlb after splitting the large page
 613                  * and before we do the actual change page attribute in the PTE.
 614                  *
 615                  * With out this, we violate the TLB application note, that says
 616                  * "The TLBs may contain both ordinary and large-page
 617                  *  translations for a 4-KByte range of linear addresses. This
 618                  *  may occur if software modifies the paging structures so that
 619                  *  the page size used for the address range changes. If the two
 620                  *  translations differ with respect to page frame or attributes
 621                  *  (e.g., permissions), processor behavior is undefined and may
 622                  *  be implementation-specific."
 623                  *
 624                  * We do this global tlb flush inside the cpa_lock, so that we
 625                  * don't allow any other cpu, with stale tlb entries change the
 626                  * page attribute in parallel, that also falls into the
 627                  * just split large page entry.
 628                  */
 629                 flush_tlb_all();
 630                 goto repeat;
 631         }
 632
 633         return err;
 634 }
 635
 636 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias);
 637
 638 static int cpa_process_alias(struct cpa_data *cpa)
 639 {
 640         struct cpa_data alias_cpa;
 641         int ret = 0;
 642         unsigned long temp_cpa_vaddr, vaddr;
 643
 644         if (cpa->pfn >= max_pfn_mapped)
 645                 return 0;
 646
 647 #ifdef CONFIG_X86_64
 648         if (cpa->pfn >= max_low_pfn_mapped && cpa->pfn < (1UL<<(32-PAGE_SHIFT)))
 649                 return 0;
 650 #endif
 651         /*
 652          * No need to redo, when the primary call touched the direct
 653          * mapping already:
 654          */
 655         if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 656                 vaddr = cpa->vaddr[cpa->curpage];
 657         else
 658                 vaddr = *cpa->vaddr;
 659
 660         if (!(within(vaddr, PAGE_OFFSET,
 661                     PAGE_OFFSET + (max_low_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
 662 #ifdef CONFIG_X86_64
 663                 || within(vaddr, PAGE_OFFSET + (1UL<<32),
 664                     PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))
 665 #endif
 666         )) {
 667
 668                 alias_cpa = *cpa;
 669                 temp_cpa_vaddr = (unsigned long) __va(cpa->pfn << PAGE_SHIFT);
 670                 alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
 671                 alias_cpa.flags &= ~CPA_ARRAY;
 672
 673
 674                 ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
 675         }
 676
 677 #ifdef CONFIG_X86_64
 678         if (ret)
 679                 return ret;
 680         /*
 681          * No need to redo, when the primary call touched the high
 682          * mapping already:
 683          */
 684         if (within(vaddr, (unsigned long) _text, (unsigned long) _end))
 685                 return 0;
 686
 687         /*
 688          * If the physical address is inside the kernel map, we need
 689          * to touch the high mapped kernel as well:
 690          */
 691         if (!within(cpa->pfn, highmap_start_pfn(), highmap_end_pfn()))
 692                 return 0;
 693
 694         alias_cpa = *cpa;
 695         temp_cpa_vaddr = (cpa->pfn << PAGE_SHIFT) + __START_KERNEL_map - phys_base;
 696         alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
 697         alias_cpa.flags &= ~CPA_ARRAY;
 698
 699         /*
 700          * The high mapping range is imprecise, so ignore the return value.
 701          */
 702         __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
 703 #endif
 704         return ret;
 705 }
 706
 707 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias)
 708 {
 709         int ret, numpages = cpa->numpages;
 710
 711         while (numpages) {
 712                 /*
 713                  * Store the remaining nr of pages for the large page
 714                  * preservation check.
 715                  */
 716                 cpa->numpages = numpages;
 717                 /* for array changes, we can't use large page */
 718                 if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 719                         cpa->numpages = 1;
 720
 721                 if (!debug_pagealloc)
 722                         spin_lock(&cpa_lock);
 723                 ret = __change_page_attr(cpa, checkalias);
 724                 if (!debug_pagealloc)
 725                         spin_unlock(&cpa_lock);
 726                 if (ret)
 727                         return ret;
 728
 729                 if (checkalias) {
 730                         ret = cpa_process_alias(cpa);
 731                         if (ret)
 732                                 return ret;
 733                 }
 734
 735                 /*
 736                  * Adjust the number of pages with the result of the
 737                  * CPA operation. Either a large page has been
 738                  * preserved or a single page update happened.
 739                  */
 740                 BUG_ON(cpa->numpages > numpages);
 741                 numpages -= cpa->numpages;
 742                 if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 743                         cpa->curpage++;
 744                 else
 745                         *cpa->vaddr += cpa->numpages * PAGE_SIZE;
 746
 747         }
 748         return 0;
 749 }
 750
 751 static inline int cache_attr(pgprot_t attr)
 752 {
 753         return pgprot_val(attr) &
 754                 (_PAGE_PAT | _PAGE_PAT_LARGE | _PAGE_PWT | _PAGE_PCD);
 755 }
 756
 757 static int change_page_attr_set_clr(unsigned long *addr, int numpages,
 758                                     pgprot_t mask_set, pgprot_t mask_clr,
 759                                     int force_split, int array)
 760 {
 761         struct cpa_data cpa;
 762         int ret, cache, checkalias;
 763
 764         /*
 765          * Check, if we are requested to change a not supported
 766          * feature:
 767          */
 768         mask_set = canon_pgprot(mask_set);
 769         mask_clr = canon_pgprot(mask_clr);
 770         if (!pgprot_val(mask_set) && !pgprot_val(mask_clr) && !force_split)
 771                 return 0;
 772
 773         /* Ensure we are PAGE_SIZE aligned */
 774         if (!array) {
 775                 if (*addr & ~PAGE_MASK) {
 776                         *addr &= PAGE_MASK;
 777                         /*
 778                          * People should not be passing in unaligned addresses:
 779                          */
 780                         WARN_ON_ONCE(1);
 781                 }
 782         } else {
 783                 int i;
 784                 for (i = 0; i < numpages; i++) {
 785                         if (addr[i] & ~PAGE_MASK) {
 786                                 addr[i] &= PAGE_MASK;
 787                                 WARN_ON_ONCE(1);
 788                         }
 789                 }
 790         }
 791
 792         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
 793         kmap_flush_unused();
 794
 795         vm_unmap_aliases();
 796
 797         cpa.vaddr = addr;
 798         cpa.numpages = numpages;
 799         cpa.mask_set = mask_set;
 800         cpa.mask_clr = mask_clr;
 801         cpa.flags = 0;
 802         cpa.curpage = 0;
 803         cpa.force_split = force_split;
 804
 805         if (array)
 806                 cpa.flags |= CPA_ARRAY;
 807
 808         /* No alias checking for _NX bit modifications */
 809         checkalias = (pgprot_val(mask_set) | pgprot_val(mask_clr)) != _PAGE_NX;
 810
 811         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, checkalias);
 812
 813         /*
 814          * Check whether we really changed something:
 815          */
 816         if (!(cpa.flags & CPA_FLUSHTLB))
 817                 goto out;
 818
 819         /*
 820          * No need to flush, when we did not set any of the caching
 821          * attributes:
 822          */
 823         cache = cache_attr(mask_set);
 824
 825         /*
 826          * On success we use clflush, when the CPU supports it to
 827          * avoid the wbindv. If the CPU does not support it and in the
 828          * error case we fall back to cpa_flush_all (which uses
 829          * wbindv):
 830          */
 831         if (!ret && cpu_has_clflush) {
 832                 if (cpa.flags & CPA_ARRAY)
 833                         cpa_flush_array(addr, numpages, cache);
 834                 else
 835                         cpa_flush_range(*addr, numpages, cache);
 836         } else
 837                 cpa_flush_all(cache);
 838
 839 out:
 840         return ret;
 841 }
 842
 843 static inline int change_page_attr_set(unsigned long *addr, int numpages,
 844                                        pgprot_t mask, int array)
 845 {
 846         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
 847                 array);
 848 }
 849
 850 static inline int change_page_attr_clear(unsigned long *addr, int numpages,
 851                                          pgprot_t mask, int array)
 852 {
 853         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
 854                 array);
 855 }
 856
 857 int _set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
 858 {
 859         /*
 860          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 861          */
 862         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
 863                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 0);
 864 }
 865
 866 int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
 867 {
 868         /*
 869          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 870          */
 871         if (reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
 872                             _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
 873                 return -EINVAL;
 874
 875         return _set_memory_uc(addr, numpages);
 876 }
 877 EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);
 878
 879 int set_memory_array_uc(unsigned long *addr, int addrinarray)
 880 {
 881         unsigned long start;
 882         unsigned long end;
 883         int i;
 884         /*
 885          * for now UC MINUS. see comments in ioremap_nocache()
 886          */
 887         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
 888                 start = __pa(addr[i]);
 889                 for (end = start + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
 890                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
 891                                 break;
 892                         i++;
 893                 }
 894                 if (reserve_memtype(start, end, _PAGE_CACHE_UC_MINUS, NULL))
 895                         goto out;
 896         }
 897
 898         return change_page_attr_set(addr, addrinarray,
 899                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_UC_MINUS), 1);
 900 out:
 901         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
 902                 unsigned long tmp = __pa(addr[i]);
 903
 904                 if (tmp == start)
 905                         break;
 906                 for (end = tmp + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
 907                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
 908                                 break;
 909                         i++;
 910                 }
 911                 free_memtype(tmp, end);
 912         }
 913         return -EINVAL;
 914 }
 915 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_uc);
 916
 917 int _set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
 918 {
 919         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
 920                                     __pgprot(_PAGE_CACHE_WC), 0);
 921 }
 922
 923 int set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
 924 {
 925         if (!pat_enabled)
 926                 return set_memory_uc(addr, numpages);
 927
 928         if (reserve_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
 929                 _PAGE_CACHE_WC, NULL))
 930                 return -EINVAL;
 931
 932         return _set_memory_wc(addr, numpages);
 933 }
 934 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wc);
 935
 936 int _set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
 937 {
 938         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
 939                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 0);
 940 }
 941
 942 int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
 943 {
 944         free_memtype(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
 945
 946         return _set_memory_wb(addr, numpages);
 947 }
 948 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);
 949
 950 int set_memory_array_wb(unsigned long *addr, int addrinarray)
 951 {
 952         int i;
 953
 954         for (i = 0; i < addrinarray; i++) {
 955                 unsigned long start = __pa(addr[i]);
 956                 unsigned long end;
 957
 958                 for (end = start + PAGE_SIZE; i < addrinarray - 1; end += PAGE_SIZE) {
 959                         if (end != __pa(addr[i + 1]))
 960                                 break;
 961                         i++;
 962                 }
 963                 free_memtype(start, end);
 964         }
 965         return change_page_attr_clear(addr, addrinarray,
 966                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 1);
 967 }
 968 EXPORT_SYMBOL(set_memory_array_wb);
 969
 970 int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
 971 {
 972         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
 973 }
 974 EXPORT_SYMBOL(set_memory_x);
 975
 976 int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
 977 {
 978         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
 979 }
 980 EXPORT_SYMBOL(set_memory_nx);
 981
 982 int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
 983 {
 984         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
 985 }
 986 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_ro);
 987
 988 int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
 989 {
 990         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
 991 }
 992 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_rw);
 993
 994 int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
 995 {
 996         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
 997 }
 998
 999 int set_memory_4k(unsigned long addr, int numpages)
1000 {
1001         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
1002                                         __pgprot(0), 1, 0);
1003 }
1004
1005 int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
1006 {
1007         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1008
1009         return set_memory_uc(addr, numpages);
1010 }
1011 EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);
1012
1013 int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
1014 {
1015         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1016
1017         return set_memory_wb(addr, numpages);
1018 }
1019 EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);
1020
1021 int set_pages_x(struct page *page, int numpages)
1022 {
1023         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1024
1025         return set_memory_x(addr, numpages);
1026 }
1027 EXPORT_SYMBOL(set_pages_x);
1028
1029 int set_pages_nx(struct page *page, int numpages)
1030 {
1031         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1032
1033         return set_memory_nx(addr, numpages);
1034 }
1035 EXPORT_SYMBOL(set_pages_nx);
1036
1037 int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
1038 {
1039         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1040
1041         return set_memory_ro(addr, numpages);
1042 }
1043
1044 int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
1045 {
1046         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
1047
1048         return set_memory_rw(addr, numpages);
1049 }
1050
1051 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1052
1053 static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
1054 {
1055         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1056         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1057                                 .numpages = numpages,
1058                                 .mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1059                                 .mask_clr = __pgprot(0),
1060                                 .flags = 0};
1061
1062         /*
1063          * No alias checking needed for setting present flag. otherwise,
1064          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1065          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1066          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1067          */
1068         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1069 }
1070
1071 static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
1072 {
1073         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
1074         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
1075                                 .numpages = numpages,
1076                                 .mask_set = __pgprot(0),
1077                                 .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
1078                                 .flags = 0};
1079
1080         /*
1081          * No alias checking needed for setting not present flag. otherwise,
1082          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
1083          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
1084          * atomic context especially). Let's keep it simple!
1085          */
1086         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
1087 }
1088
1089 void kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
1090 {
1091         if (PageHighMem(page))
1092                 return;
1093         if (!enable) {
1094                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1095                                            numpages * PAGE_SIZE);
1096         }
1097
1098         /*
1099          * If page allocator is not up yet then do not call c_p_a():
1100          */
1101         if (!debug_pagealloc_enabled)
1102                 return;
1103
1104         /*
1105          * The return value is ignored as the calls cannot fail.
1106          * Large pages for identity mappings are not used at boot time
1107          * and hence no memory allocations during large page split.
1108          */
1109         if (enable)
1110                 __set_pages_p(page, numpages);
1111         else
1112                 __set_pages_np(page, numpages);
1113
1114         /*
1115          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
1116          * but that can deadlock->flush only current cpu:
1117          */
1118         __flush_tlb_all();
1119 }
1120
1121 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1122
1123 bool kernel_page_present(struct page *page)
1124 {
1125         unsigned int level;
1126         pte_t *pte;
1127
1128         if (PageHighMem(page))
1129                 return false;
1130
1131         pte = lookup_address((unsigned long)page_address(page), &level);
1132         return (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT);
1133 }
1134
1135 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
1136
1137 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
1138
1139 /*
1140  * The testcases use internal knowledge of the implementation that shouldn't
1141  * be exposed to the rest of the kernel. Include these directly here.
1142  */
1143 #ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
1144 #include "pageattr-test.c"
1145 #endif