arch/x86/mm/pat.c

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