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