SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - 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 #include <linux/rbtree.h>
  19
  20 #include <asm/cacheflush.h>
  21 #include <asm/processor.h>
  22 #include <asm/tlbflush.h>
  23 #include <asm/x86_init.h>
  24 #include <asm/pgtable.h>
  25 #include <asm/fcntl.h>
  26 #include <asm/e820.h>
  27 #include <asm/mtrr.h>
  28 #include <asm/page.h>
  29 #include <asm/msr.h>
  30 #include <asm/pat.h>
  31 #include <asm/io.h>
  32
  33 #ifdef CONFIG_X86_PAT
  34 int __read_mostly pat_enabled = 1;
  35
  36 static inline void pat_disable(const char *reason)
  37 {
  38         pat_enabled = 0;
  39         printk(KERN_INFO "%s\n", reason);
  40 }
  41
  42 static int __init nopat(char *str)
  43 {
  44         pat_disable("PAT support disabled.");
  45         return 0;
  46 }
  47 early_param("nopat", nopat);
  48 #else
  49 static inline void pat_disable(const char *reason)
  50 {
  51         (void)reason;
  52 }
  53 #endif
  54
  55
  56 static int debug_enable;
  57
  58 static int __init pat_debug_setup(char *str)
  59 {
  60         debug_enable = 1;
  61         return 0;
  62 }
  63 __setup("debugpat", pat_debug_setup);
  64
  65 #define dprintk(fmt, arg...) \
  66         do { if (debug_enable) printk(KERN_INFO fmt, ##arg); } while (0)
  67
  68
  69 static u64 __read_mostly boot_pat_state;
  70
  71 enum {
  72         PAT_UC = 0,             /* uncached */
  73         PAT_WC = 1,             /* Write combining */
  74         PAT_WT = 4,             /* Write Through */
  75         PAT_WP = 5,             /* Write Protected */
  76         PAT_WB = 6,             /* Write Back (default) */
  77         PAT_UC_MINUS = 7,       /* UC, but can be overriden by MTRR */
  78 };
  79
  80 #define PAT(x, y)       ((u64)PAT_ ## y << ((x)*8))
  81
  82 void pat_init(void)
  83 {
  84         u64 pat;
  85         bool boot_cpu = !boot_pat_state;
  86
  87         if (!pat_enabled)
  88                 return;
  89
  90         if (!cpu_has_pat) {
  91                 if (!boot_pat_state) {
  92                         pat_disable("PAT not supported by CPU.");
  93                         return;
  94                 } else {
  95                         /*
  96                          * If this happens we are on a secondary CPU, but
  97                          * switched to PAT on the boot CPU. We have no way to
  98                          * undo PAT.
  99                          */
 100                         printk(KERN_ERR "PAT enabled, "
 101                                "but not supported by secondary CPU\n");
 102                         BUG();
 103                 }
 104         }
 105
 106         /* Set PWT to Write-Combining. All other bits stay the same */
 107         /*
 108          * PTE encoding used in Linux:
 109          *      PAT
 110          *      |PCD
 111          *      ||PWT
 112          *      |||
 113          *      000 WB          _PAGE_CACHE_WB
 114          *      001 WC          _PAGE_CACHE_WC
 115          *      010 UC-         _PAGE_CACHE_UC_MINUS
 116          *      011 UC          _PAGE_CACHE_UC
 117          * PAT bit unused
 118          */
 119         pat = PAT(0, WB) | PAT(1, WC) | PAT(2, UC_MINUS) | PAT(3, UC) |
 120               PAT(4, WB) | PAT(5, WC) | PAT(6, UC_MINUS) | PAT(7, UC);
 121
 122         /* Boot CPU check */
 123         if (!boot_pat_state)
 124                 rdmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, boot_pat_state);
 125
 126         wrmsrl(MSR_IA32_CR_PAT, pat);
 127
 128         if (boot_cpu)
 129                 printk(KERN_INFO "x86 PAT enabled: cpu %d, old 0x%Lx, new 0x%Lx\n",
 130                        smp_processor_id(), boot_pat_state, pat);
 131 }
 132
 133 #undef PAT
 134
 135 static char *cattr_name(unsigned long flags)
 136 {
 137         switch (flags & _PAGE_CACHE_MASK) {
 138         case _PAGE_CACHE_UC:            return "uncached";
 139         case _PAGE_CACHE_UC_MINUS:      return "uncached-minus";
 140         case _PAGE_CACHE_WB:            return "write-back";
 141         case _PAGE_CACHE_WC:            return "write-combining";
 142         default:                        return "broken";
 143         }
 144 }
 145
 146 /*
 147  * The global memtype list keeps track of memory type for specific
 148  * physical memory areas. Conflicting memory types in different
 149  * mappings can cause CPU cache corruption. To avoid this we keep track.
 150  *
 151  * The list is sorted based on starting address and can contain multiple
 152  * entries for each address (this allows reference counting for overlapping
 153  * areas). All the aliases have the same cache attributes of course.
 154  * Zero attributes are represented as holes.
 155  *
 156  * The data structure is a list that is also organized as an rbtree
 157  * sorted on the start address of memtype range.
 158  *
 159  * memtype_lock protects both the linear list and rbtree.
 160  */
 161
 162 struct memtype {
 163         u64                     start;
 164         u64                     end;
 165         unsigned long           type;
 166         struct list_head        nd;
 167         struct rb_node          rb;
 168 };
 169
 170 static struct rb_root memtype_rbroot = RB_ROOT;
 171 static LIST_HEAD(memtype_list);
 172 static DEFINE_SPINLOCK(memtype_lock);   /* protects memtype list */
 173
 174 static struct memtype *memtype_rb_search(struct rb_root *root, u64 start)
 175 {
 176         struct rb_node *node = root->rb_node;
 177         struct memtype *last_lower = NULL;
 178
 179         while (node) {
 180                 struct memtype *data = container_of(node, struct memtype, rb);
 181
 182                 if (data->start < start) {
 183                         last_lower = data;
 184                         node = node->rb_right;
 185                 } else if (data->start > start) {
 186                         node = node->rb_left;
 187                 } else
 188                         return data;
 189         }
 190
 191         /* Will return NULL if there is no entry with its start <= start */
 192         return last_lower;
 193 }
 194
 195 static void memtype_rb_insert(struct rb_root *root, struct memtype *data)
 196 {
 197         struct rb_node **new = &(root->rb_node);
 198         struct rb_node *parent = NULL;
 199
 200         while (*new) {
 201                 struct memtype *this = container_of(*new, struct memtype, rb);
 202
 203                 parent = *new;
 204                 if (data->start <= this->start)
 205                         new = &((*new)->rb_left);
 206                 else if (data->start > this->start)
 207                         new = &((*new)->rb_right);
 208         }
 209
 210         rb_link_node(&data->rb, parent, new);
 211         rb_insert_color(&data->rb, root);
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Does intersection of PAT memory type and MTRR memory type and returns
 216  * the resulting memory type as PAT understands it.
 217  * (Type in pat and mtrr will not have same value)
 218  * The intersection is based on "Effective Memory Type" tables in IA-32
 219  * SDM vol 3a
 220  */
 221 static unsigned long pat_x_mtrr_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type)
 222 {
 223         /*
 224          * Look for MTRR hint to get the effective type in case where PAT
 225          * request is for WB.
 226          */
 227         if (req_type == _PAGE_CACHE_WB) {
 228                 u8 mtrr_type;
 229
 230                 mtrr_type = mtrr_type_lookup(start, end);
 231                 if (mtrr_type != MTRR_TYPE_WRBACK)
 232                         return _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 233
 234                 return _PAGE_CACHE_WB;
 235         }
 236
 237         return req_type;
 238 }
 239
 240 static int
 241 chk_conflict(struct memtype *new, struct memtype *entry, unsigned long *type)
 242 {
 243         if (new->type != entry->type) {
 244                 if (type) {
 245                         new->type = entry->type;
 246                         *type = entry->type;
 247                 } else
 248                         goto conflict;
 249         }
 250
 251          /* check overlaps with more than one entry in the list */
 252         list_for_each_entry_continue(entry, &memtype_list, nd) {
 253                 if (new->end <= entry->start)
 254                         break;
 255                 else if (new->type != entry->type)
 256                         goto conflict;
 257         }
 258         return 0;
 259
 260  conflict:
 261         printk(KERN_INFO "%s:%d conflicting memory types "
 262                "%Lx-%Lx %s<->%s\n", current->comm, current->pid, new->start,
 263                new->end, cattr_name(new->type), cattr_name(entry->type));
 264         return -EBUSY;
 265 }
 266
 267 static int pat_pagerange_is_ram(unsigned long start, unsigned long end)
 268 {
 269         int ram_page = 0, not_rampage = 0;
 270         unsigned long page_nr;
 271
 272         for (page_nr = (start >> PAGE_SHIFT); page_nr < (end >> PAGE_SHIFT);
 273              ++page_nr) {
 274                 /*
 275                  * For legacy reasons, physical address range in the legacy ISA
 276                  * region is tracked as non-RAM. This will allow users of
 277                  * /dev/mem to map portions of legacy ISA region, even when
 278                  * some of those portions are listed(or not even listed) with
 279                  * different e820 types(RAM/reserved/..)
 280                  */
 281                 if (page_nr >= (ISA_END_ADDRESS >> PAGE_SHIFT) &&
 282                     page_is_ram(page_nr))
 283                         ram_page = 1;
 284                 else
 285                         not_rampage = 1;
 286
 287                 if (ram_page == not_rampage)
 288                         return -1;
 289         }
 290
 291         return ram_page;
 292 }
 293
 294 /*
 295  * For RAM pages, we use page flags to mark the pages with appropriate type.
 296  * Here we do two pass:
 297  * - Find the memtype of all the pages in the range, look for any conflicts
 298  * - In case of no conflicts, set the new memtype for pages in the range
 299  *
 300  * Caller must hold memtype_lock for atomicity.
 301  */
 302 static int reserve_ram_pages_type(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
 303                                   unsigned long *new_type)
 304 {
 305         struct page *page;
 306         u64 pfn;
 307
 308         if (req_type == _PAGE_CACHE_UC) {
 309                 /* We do not support strong UC */
 310                 WARN_ON_ONCE(1);
 311                 req_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 312         }
 313
 314         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 315                 unsigned long type;
 316
 317                 page = pfn_to_page(pfn);
 318                 type = get_page_memtype(page);
 319                 if (type != -1) {
 320                         printk(KERN_INFO "reserve_ram_pages_type failed "
 321                                 "0x%Lx-0x%Lx, track 0x%lx, req 0x%lx\n",
 322                                 start, end, type, req_type);
 323                         if (new_type)
 324                                 *new_type = type;
 325
 326                         return -EBUSY;
 327                 }
 328         }
 329
 330         if (new_type)
 331                 *new_type = req_type;
 332
 333         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 334                 page = pfn_to_page(pfn);
 335                 set_page_memtype(page, req_type);
 336         }
 337         return 0;
 338 }
 339
 340 static int free_ram_pages_type(u64 start, u64 end)
 341 {
 342         struct page *page;
 343         u64 pfn;
 344
 345         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 346                 page = pfn_to_page(pfn);
 347                 set_page_memtype(page, -1);
 348         }
 349         return 0;
 350 }
 351
 352 int default_is_untracked_pat_range(u64 start, u64 end)
 353 {
 354         return is_ISA_range(start, end);
 355 }
 356
 357 /*
 358  * req_type typically has one of the:
 359  * - _PAGE_CACHE_WB
 360  * - _PAGE_CACHE_WC
 361  * - _PAGE_CACHE_UC_MINUS
 362  * - _PAGE_CACHE_UC
 363  *
 364  * req_type will have a special case value '-1', when requester want to inherit
 365  * the memory type from mtrr (if WB), existing PAT, defaulting to UC_MINUS.
 366  *
 367  * If new_type is NULL, function will return an error if it cannot reserve the
 368  * region with req_type. If new_type is non-NULL, function will return
 369  * available type in new_type in case of no error. In case of any error
 370  * it will return a negative return value.
 371  */
 372 int reserve_memtype(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
 373                     unsigned long *new_type)
 374 {
 375         struct memtype *new, *entry;
 376         unsigned long actual_type;
 377         struct list_head *where;
 378         int is_range_ram;
 379         int err = 0;
 380
 381         BUG_ON(start >= end); /* end is exclusive */
 382
 383         if (!pat_enabled) {
 384                 /* This is identical to page table setting without PAT */
 385                 if (new_type) {
 386                         if (req_type == -1)
 387                                 *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
 388                         else if (req_type == _PAGE_CACHE_WC)
 389                                 *new_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 390                         else
 391                                 *new_type = req_type & _PAGE_CACHE_MASK;
 392                 }
 393                 return 0;
 394         }
 395
 396         /* Low ISA region is always mapped WB in page table. No need to track */
 397         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(start, end - 1)) {
 398                 if (new_type)
 399                         *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
 400                 return 0;
 401         }
 402
 403         /*
 404          * Call mtrr_lookup to get the type hint. This is an
 405          * optimization for /dev/mem mmap'ers into WB memory (BIOS
 406          * tools and ACPI tools). Use WB request for WB memory and use
 407          * UC_MINUS otherwise.
 408          */
 409         actual_type = pat_x_mtrr_type(start, end, req_type & _PAGE_CACHE_MASK);
 410
 411         if (new_type)
 412                 *new_type = actual_type;
 413
 414         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
 415         if (is_range_ram == 1) {
 416
 417                 spin_lock(&memtype_lock);
 418                 err = reserve_ram_pages_type(start, end, req_type, new_type);
 419                 spin_unlock(&memtype_lock);
 420
 421                 return err;
 422         } else if (is_range_ram < 0) {
 423                 return -EINVAL;
 424         }
 425
 426         new  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
 427         if (!new)
 428                 return -ENOMEM;
 429
 430         new->start      = start;
 431         new->end        = end;
 432         new->type       = actual_type;
 433
 434         spin_lock(&memtype_lock);
 435
 436         /* Search for existing mapping that overlaps the current range */
 437         where = NULL;
 438         list_for_each_entry(entry, &memtype_list, nd) {
 439                 if (end <= entry->start) {
 440                         where = entry->nd.prev;
 441                         break;
 442                 } else if (start <= entry->start) { /* end > entry->start */
 443                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
 444                         if (!err) {
 445                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
 446                                         entry->start, entry->end);
 447                                 where = entry->nd.prev;
 448                         }
 449                         break;
 450                 } else if (start < entry->end) { /* start > entry->start */
 451                         err = chk_conflict(new, entry, new_type);
 452                         if (!err) {
 453                                 dprintk("Overlap at 0x%Lx-0x%Lx\n",
 454                                         entry->start, entry->end);
 455
 456                                 /*
 457                                  * Move to right position in the linked
 458                                  * list to add this new entry
 459                                  */
 460                                 list_for_each_entry_continue(entry,
 461                                                         &memtype_list, nd) {
 462                                         if (start <= entry->start) {
 463                                                 where = entry->nd.prev;
 464                                                 break;
 465                                         }
 466                                 }
 467                         }
 468                         break;
 469                 }
 470         }
 471
 472         if (err) {
 473                 printk(KERN_INFO "reserve_memtype failed 0x%Lx-0x%Lx, "
 474                        "track %s, req %s\n",
 475                        start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type));
 476                 kfree(new);
 477                 spin_unlock(&memtype_lock);
 478
 479                 return err;
 480         }
 481
 482         if (where)
 483                 list_add(&new->nd, where);
 484         else
 485                 list_add_tail(&new->nd, &memtype_list);
 486
 487         memtype_rb_insert(&memtype_rbroot, new);
 488
 489         spin_unlock(&memtype_lock);
 490
 491         dprintk("reserve_memtype added 0x%Lx-0x%Lx, track %s, req %s, ret %s\n",
 492                 start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type),
 493                 new_type ? cattr_name(*new_type) : "-");
 494
 495         return err;
 496 }
 497
 498 int free_memtype(u64 start, u64 end)
 499 {
 500         struct memtype *entry, *saved_entry;
 501         int err = -EINVAL;
 502         int is_range_ram;
 503
 504         if (!pat_enabled)
 505                 return 0;
 506
 507         /* Low ISA region is always mapped WB. No need to track */
 508         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(start, end - 1))
 509                 return 0;
 510
 511         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
 512         if (is_range_ram == 1) {
 513
 514                 spin_lock(&memtype_lock);
 515                 err = free_ram_pages_type(start, end);
 516                 spin_unlock(&memtype_lock);
 517
 518                 return err;
 519         } else if (is_range_ram < 0) {
 520                 return -EINVAL;
 521         }
 522
 523         spin_lock(&memtype_lock);
 524
 525         entry = memtype_rb_search(&memtype_rbroot, start);
 526         if (unlikely(entry == NULL))
 527                 goto unlock_ret;
 528
 529         /*
 530          * Saved entry points to an entry with start same or less than what
 531          * we searched for. Now go through the list in both directions to look
 532          * for the entry that matches with both start and end, with list stored
 533          * in sorted start address
 534          */
 535         saved_entry = entry;
 536         list_for_each_entry_from(entry, &memtype_list, nd) {
 537                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
 538                         rb_erase(&entry->rb, &memtype_rbroot);
 539                         list_del(&entry->nd);
 540                         kfree(entry);
 541                         err = 0;
 542                         break;
 543                 } else if (entry->start > start) {
 544                         break;
 545                 }
 546         }
 547
 548         if (!err)
 549                 goto unlock_ret;
 550
 551         entry = saved_entry;
 552         list_for_each_entry_reverse(entry, &memtype_list, nd) {
 553                 if (entry->start == start && entry->end == end) {
 554                         rb_erase(&entry->rb, &memtype_rbroot);
 555                         list_del(&entry->nd);
 556                         kfree(entry);
 557                         err = 0;
 558                         break;
 559                 } else if (entry->start < start) {
 560                         break;
 561                 }
 562         }
 563 unlock_ret:
 564         spin_unlock(&memtype_lock);
 565
 566         if (err) {
 567                 printk(KERN_INFO "%s:%d freeing invalid memtype %Lx-%Lx\n",
 568                         current->comm, current->pid, start, end);
 569         }
 570
 571         dprintk("free_memtype request 0x%Lx-0x%Lx\n", start, end);
 572
 573         return err;
 574 }
 575
 576
 577 /**
 578  * lookup_memtype - Looksup the memory type for a physical address
 579  * @paddr: physical address of which memory type needs to be looked up
 580  *
 581  * Only to be called when PAT is enabled
 582  *
 583  * Returns _PAGE_CACHE_WB, _PAGE_CACHE_WC, _PAGE_CACHE_UC_MINUS or
 584  * _PAGE_CACHE_UC
 585  */
 586 static unsigned long lookup_memtype(u64 paddr)
 587 {
 588         int rettype = _PAGE_CACHE_WB;
 589         struct memtype *entry;
 590
 591         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(paddr, paddr + PAGE_SIZE - 1))
 592                 return rettype;
 593
 594         if (pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + PAGE_SIZE)) {
 595                 struct page *page;
 596                 spin_lock(&memtype_lock);
 597                 page = pfn_to_page(paddr >> PAGE_SHIFT);
 598                 rettype = get_page_memtype(page);
 599                 spin_unlock(&memtype_lock);
 600                 /*
 601                  * -1 from get_page_memtype() implies RAM page is in its
 602                  * default state and not reserved, and hence of type WB
 603                  */
 604                 if (rettype == -1)
 605                         rettype = _PAGE_CACHE_WB;
 606
 607                 return rettype;
 608         }
 609
 610         spin_lock(&memtype_lock);
 611
 612         entry = memtype_rb_search(&memtype_rbroot, paddr);
 613         if (entry != NULL)
 614                 rettype = entry->type;
 615         else
 616                 rettype = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 617
 618         spin_unlock(&memtype_lock);
 619         return rettype;
 620 }
 621
 622 /**
 623  * io_reserve_memtype - Request a memory type mapping for a region of memory
 624  * @start: start (physical address) of the region
 625  * @end: end (physical address) of the region
 626  * @type: A pointer to memtype, with requested type. On success, requested
 627  * or any other compatible type that was available for the region is returned
 628  *
 629  * On success, returns 0
 630  * On failure, returns non-zero
 631  */
 632 int io_reserve_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end,
 633                         unsigned long *type)
 634 {
 635         resource_size_t size = end - start;
 636         unsigned long req_type = *type;
 637         unsigned long new_type;
 638         int ret;
 639
 640         WARN_ON_ONCE(iomem_map_sanity_check(start, size));
 641
 642         ret = reserve_memtype(start, end, req_type, &new_type);
 643         if (ret)
 644                 goto out_err;
 645
 646         if (!is_new_memtype_allowed(start, size, req_type, new_type))
 647                 goto out_free;
 648
 649         if (kernel_map_sync_memtype(start, size, new_type) < 0)
 650                 goto out_free;
 651
 652         *type = new_type;
 653         return 0;
 654
 655 out_free:
 656         free_memtype(start, end);
 657         ret = -EBUSY;
 658 out_err:
 659         return ret;
 660 }
 661
 662 /**
 663  * io_free_memtype - Release a memory type mapping for a region of memory
 664  * @start: start (physical address) of the region
 665  * @end: end (physical address) of the region
 666  */
 667 void io_free_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end)
 668 {
 669         free_memtype(start, end);
 670 }
 671
 672 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
 673                                 unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 674 {
 675         return vma_prot;
 676 }
 677
 678 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 679 /* This check is done in drivers/char/mem.c in case of STRICT_DEVMEM*/
 680 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
 681 {
 682         return 1;
 683 }
 684 #else
 685 /* This check is needed to avoid cache aliasing when PAT is enabled */
 686 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
 687 {
 688         u64 from = ((u64)pfn) << PAGE_SHIFT;
 689         u64 to = from + size;
 690         u64 cursor = from;
 691
 692         if (!pat_enabled)
 693                 return 1;
 694
 695         while (cursor < to) {
 696                 if (!devmem_is_allowed(pfn)) {
 697                         printk(KERN_INFO
 698                 "Program %s tried to access /dev/mem between %Lx->%Lx.\n",
 699                                 current->comm, from, to);
 700                         return 0;
 701                 }
 702                 cursor += PAGE_SIZE;
 703                 pfn++;
 704         }
 705         return 1;
 706 }
 707 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
 708
 709 int phys_mem_access_prot_allowed(struct file *file, unsigned long pfn,
 710                                 unsigned long size, pgprot_t *vma_prot)
 711 {
 712         unsigned long flags = _PAGE_CACHE_WB;
 713
 714         if (!range_is_allowed(pfn, size))
 715                 return 0;
 716
 717         if (file->f_flags & O_SYNC) {
 718                 flags = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 719         }
 720
 721 #ifdef CONFIG_X86_32
 722         /*
 723          * On the PPro and successors, the MTRRs are used to set
 724          * memory types for physical addresses outside main memory,
 725          * so blindly setting UC or PWT on those pages is wrong.
 726          * For Pentiums and earlier, the surround logic should disable
 727          * caching for the high addresses through the KEN pin, but
 728          * we maintain the tradition of paranoia in this code.
 729          */
 730         if (!pat_enabled &&
 731             !(boot_cpu_has(X86_FEATURE_MTRR) ||
 732               boot_cpu_has(X86_FEATURE_K6_MTRR) ||
 733               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CYRIX_ARR) ||
 734               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CENTAUR_MCR)) &&
 735             (pfn << PAGE_SHIFT) >= __pa(high_memory)) {
 736                 flags = _PAGE_CACHE_UC;
 737         }
 738 #endif
 739
 740         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) & ~_PAGE_CACHE_MASK) |
 741                              flags);
 742         return 1;
 743 }
 744
 745 /*
 746  * Change the memory type for the physial address range in kernel identity
 747  * mapping space if that range is a part of identity map.
 748  */
 749 int kernel_map_sync_memtype(u64 base, unsigned long size, unsigned long flags)
 750 {
 751         unsigned long id_sz;
 752
 753         if (base >= __pa(high_memory))
 754                 return 0;
 755
 756         id_sz = (__pa(high_memory) < base + size) ?
 757                                 __pa(high_memory) - base :
 758                                 size;
 759
 760         if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(base), id_sz, flags) < 0) {
 761                 printk(KERN_INFO
 762                         "%s:%d ioremap_change_attr failed %s "
 763                         "for %Lx-%Lx\n",
 764                         current->comm, current->pid,
 765                         cattr_name(flags),
 766                         base, (unsigned long long)(base + size));
 767                 return -EINVAL;
 768         }
 769         return 0;
 770 }
 771
 772 /*
 773  * Internal interface to reserve a range of physical memory with prot.
 774  * Reserved non RAM regions only and after successful reserve_memtype,
 775  * this func also keeps identity mapping (if any) in sync with this new prot.
 776  */
 777 static int reserve_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size, pgprot_t *vma_prot,
 778                                 int strict_prot)
 779 {
 780         int is_ram = 0;
 781         int ret;
 782         unsigned long want_flags = (pgprot_val(*vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
 783         unsigned long flags = want_flags;
 784
 785         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
 786
 787         /*
 788          * reserve_pfn_range() for RAM pages. We do not refcount to keep
 789          * track of number of mappings of RAM pages. We can assert that
 790          * the type requested matches the type of first page in the range.
 791          */
 792         if (is_ram) {
 793                 if (!pat_enabled)
 794                         return 0;
 795
 796                 flags = lookup_memtype(paddr);
 797                 if (want_flags != flags) {
 798                         printk(KERN_WARNING
 799                         "%s:%d map pfn RAM range req %s for %Lx-%Lx, got %s\n",
 800                                 current->comm, current->pid,
 801                                 cattr_name(want_flags),
 802                                 (unsigned long long)paddr,
 803                                 (unsigned long long)(paddr + size),
 804                                 cattr_name(flags));
 805                         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
 806                                               (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
 807                                              flags);
 808                 }
 809                 return 0;
 810         }
 811
 812         ret = reserve_memtype(paddr, paddr + size, want_flags, &flags);
 813         if (ret)
 814                 return ret;
 815
 816         if (flags != want_flags) {
 817                 if (strict_prot ||
 818                     !is_new_memtype_allowed(paddr, size, want_flags, flags)) {
 819                         free_memtype(paddr, paddr + size);
 820                         printk(KERN_ERR "%s:%d map pfn expected mapping type %s"
 821                                 " for %Lx-%Lx, got %s\n",
 822                                 current->comm, current->pid,
 823                                 cattr_name(want_flags),
 824                                 (unsigned long long)paddr,
 825                                 (unsigned long long)(paddr + size),
 826                                 cattr_name(flags));
 827                         return -EINVAL;
 828                 }
 829                 /*
 830                  * We allow returning different type than the one requested in
 831                  * non strict case.
 832                  */
 833                 *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
 834                                       (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
 835                                      flags);
 836         }
 837
 838         if (kernel_map_sync_memtype(paddr, size, flags) < 0) {
 839                 free_memtype(paddr, paddr + size);
 840                 return -EINVAL;
 841         }
 842         return 0;
 843 }
 844
 845 /*
 846  * Internal interface to free a range of physical memory.
 847  * Frees non RAM regions only.
 848  */
 849 static void free_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size)
 850 {
 851         int is_ram;
 852
 853         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
 854         if (is_ram == 0)
 855                 free_memtype(paddr, paddr + size);
 856 }
 857
 858 /*
 859  * track_pfn_vma_copy is called when vma that is covering the pfnmap gets
 860  * copied through copy_page_range().
 861  *
 862  * If the vma has a linear pfn mapping for the entire range, we get the prot
 863  * from pte and reserve the entire vma range with single reserve_pfn_range call.
 864  */
 865 int track_pfn_vma_copy(struct vm_area_struct *vma)
 866 {
 867         resource_size_t paddr;
 868         unsigned long prot;
 869         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
 870         pgprot_t pgprot;
 871
 872         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 873                 /*
 874                  * reserve the whole chunk covered by vma. We need the
 875                  * starting address and protection from pte.
 876                  */
 877                 if (follow_phys(vma, vma->vm_start, 0, &prot, &paddr)) {
 878                         WARN_ON_ONCE(1);
 879                         return -EINVAL;
 880                 }
 881                 pgprot = __pgprot(prot);
 882                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, &pgprot, 1);
 883         }
 884
 885         return 0;
 886 }
 887
 888 /*
 889  * track_pfn_vma_new is called when a _new_ pfn mapping is being established
 890  * for physical range indicated by pfn and size.
 891  *
 892  * prot is passed in as a parameter for the new mapping. If the vma has a
 893  * linear pfn mapping for the entire range reserve the entire vma range with
 894  * single reserve_pfn_range call.
 895  */
 896 int track_pfn_vma_new(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t *prot,
 897                         unsigned long pfn, unsigned long size)
 898 {
 899         unsigned long flags;
 900         resource_size_t paddr;
 901         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
 902
 903         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 904                 /* reserve the whole chunk starting from vm_pgoff */
 905                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 906                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, prot, 0);
 907         }
 908
 909         if (!pat_enabled)
 910                 return 0;
 911
 912         /* for vm_insert_pfn and friends, we set prot based on lookup */
 913         flags = lookup_memtype(pfn << PAGE_SHIFT);
 914         *prot = __pgprot((pgprot_val(vma->vm_page_prot) & (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
 915                          flags);
 916
 917         return 0;
 918 }
 919
 920 /*
 921  * untrack_pfn_vma is called while unmapping a pfnmap for a region.
 922  * untrack can be called for a specific region indicated by pfn and size or
 923  * can be for the entire vma (in which case size can be zero).
 924  */
 925 void untrack_pfn_vma(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
 926                         unsigned long size)
 927 {
 928         resource_size_t paddr;
 929         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
 930
 931         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 932                 /* free the whole chunk starting from vm_pgoff */
 933                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 934                 free_pfn_range(paddr, vma_size);
 935                 return;
 936         }
 937 }
 938
 939 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
 940 {
 941         if (pat_enabled)
 942                 return __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE_WC);
 943         else
 944                 return pgprot_noncached(prot);
 945 }
 946 EXPORT_SYMBOL_GPL(pgprot_writecombine);
 947
 948 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_X86_PAT)
 949
 950 /* get Nth element of the linked list */
 951 static struct memtype *memtype_get_idx(loff_t pos)
 952 {
 953         struct memtype *list_node, *print_entry;
 954         int i = 1;
 955
 956         print_entry  = kmalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
 957         if (!print_entry)
 958                 return NULL;
 959
 960         spin_lock(&memtype_lock);
 961         list_for_each_entry(list_node, &memtype_list, nd) {
 962                 if (pos == i) {
 963                         *print_entry = *list_node;
 964                         spin_unlock(&memtype_lock);
 965                         return print_entry;
 966                 }
 967                 ++i;
 968         }
 969         spin_unlock(&memtype_lock);
 970         kfree(print_entry);
 971
 972         return NULL;
 973 }
 974
 975 static void *memtype_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
 976 {
 977         if (*pos == 0) {
 978                 ++*pos;
 979                 seq_printf(seq, "PAT memtype list:\n");
 980         }
 981
 982         return memtype_get_idx(*pos);
 983 }
 984
 985 static void *memtype_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
 986 {
 987         ++*pos;
 988         return memtype_get_idx(*pos);
 989 }
 990
 991 static void memtype_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
 992 {
 993 }
 994
 995 static int memtype_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
 996 {
 997         struct memtype *print_entry = (struct memtype *)v;
 998
 999         seq_printf(seq, "%s @ 0x%Lx-0x%Lx\n", cattr_name(print_entry->type),
1000                         print_entry->start, print_entry->end);
1001         kfree(print_entry);
1002
1003         return 0;
1004 }
1005
1006 static const struct seq_operations memtype_seq_ops = {
1007         .start = memtype_seq_start,
1008         .next  = memtype_seq_next,
1009         .stop  = memtype_seq_stop,
1010         .show  = memtype_seq_show,
1011 };
1012
1013 static int memtype_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
1014 {
1015         return seq_open(file, &memtype_seq_ops);
1016 }
1017
1018 static const struct file_operations memtype_fops = {
1019         .open    = memtype_seq_open,
1020         .read    = seq_read,
1021         .llseek  = seq_lseek,
1022         .release = seq_release,
1023 };
1024
1025 static int __init pat_memtype_list_init(void)
1026 {
1027         debugfs_create_file("pat_memtype_list", S_IRUSR, arch_debugfs_dir,
1028                                 NULL, &memtype_fops);
1029         return 0;
1030 }
1031
1032 late_initcall(pat_memtype_list_init);
1033
1034 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_X86_PAT */