x86/pgtable: unify pagetable accessors, #4
[safe/jmp/linux-2.6] / include / asm-x86 / pgtable_32.h
1 #ifndef _I386_PGTABLE_H
2 #define _I386_PGTABLE_H
3
4
5 /*
6  * The Linux memory management assumes a three-level page table setup. On
7  * the i386, we use that, but "fold" the mid level into the top-level page
8  * table, so that we physically have the same two-level page table as the
9  * i386 mmu expects.
10  *
11  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
12  * the i386 page table tree.
13  */
14 #ifndef __ASSEMBLY__
15 #include <asm/processor.h>
16 #include <asm/fixmap.h>
17 #include <linux/threads.h>
18 #include <asm/paravirt.h>
19
20 #include <linux/bitops.h>
21 #include <linux/slab.h>
22 #include <linux/list.h>
23 #include <linux/spinlock.h>
24
25 struct mm_struct;
26 struct vm_area_struct;
27
28 /*
29  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
30  * for zero-mapped memory areas etc..
31  */
32 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
33 extern unsigned long empty_zero_page[1024];
34 extern pgd_t swapper_pg_dir[1024];
35 extern struct kmem_cache *pmd_cache;
36 extern spinlock_t pgd_lock;
37 extern struct page *pgd_list;
38 void check_pgt_cache(void);
39
40 void pmd_ctor(struct kmem_cache *, void *);
41 void pgtable_cache_init(void);
42 void paging_init(void);
43
44
45 /*
46  * The Linux x86 paging architecture is 'compile-time dual-mode', it
47  * implements both the traditional 2-level x86 page tables and the
48  * newer 3-level PAE-mode page tables.
49  */
50 #ifdef CONFIG_X86_PAE
51 # include <asm/pgtable-3level-defs.h>
52 # define PMD_SIZE       (1UL << PMD_SHIFT)
53 # define PMD_MASK       (~(PMD_SIZE-1))
54 #else
55 # include <asm/pgtable-2level-defs.h>
56 #endif
57
58 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
59 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE-1))
60
61 #define USER_PGD_PTRS (PAGE_OFFSET >> PGDIR_SHIFT)
62 #define KERNEL_PGD_PTRS (PTRS_PER_PGD-USER_PGD_PTRS)
63
64 #define TWOLEVEL_PGDIR_SHIFT    22
65 #define BOOT_USER_PGD_PTRS (__PAGE_OFFSET >> TWOLEVEL_PGDIR_SHIFT)
66 #define BOOT_KERNEL_PGD_PTRS (1024-BOOT_USER_PGD_PTRS)
67
68 /* Just any arbitrary offset to the start of the vmalloc VM area: the
69  * current 8MB value just means that there will be a 8MB "hole" after the
70  * physical memory until the kernel virtual memory starts.  That means that
71  * any out-of-bounds memory accesses will hopefully be caught.
72  * The vmalloc() routines leaves a hole of 4kB between each vmalloced
73  * area for the same reason. ;)
74  */
75 #define VMALLOC_OFFSET  (8*1024*1024)
76 #define VMALLOC_START   (((unsigned long) high_memory + \
77                         2*VMALLOC_OFFSET-1) & ~(VMALLOC_OFFSET-1))
78 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
79 # define VMALLOC_END    (PKMAP_BASE-2*PAGE_SIZE)
80 #else
81 # define VMALLOC_END    (FIXADDR_START-2*PAGE_SIZE)
82 #endif
83
84 /*
85  * Define this if things work differently on an i386 and an i486:
86  * it will (on an i486) warn about kernel memory accesses that are
87  * done without a 'access_ok(VERIFY_WRITE,..)'
88  */
89 #undef TEST_ACCESS_OK
90
91 /* The boot page tables (all created as a single array) */
92 extern unsigned long pg0[];
93
94 #define pte_present(x)  ((x).pte_low & (_PAGE_PRESENT | _PAGE_PROTNONE))
95
96 /* To avoid harmful races, pmd_none(x) should check only the lower when PAE */
97 #define pmd_none(x)     (!(unsigned long)pmd_val(x))
98 #define pmd_present(x)  (pmd_val(x) & _PAGE_PRESENT)
99 #define pmd_bad(x)      ((pmd_val(x) & (~PAGE_MASK & ~_PAGE_USER)) != _KERNPG_TABLE)
100
101
102 #define pages_to_mb(x) ((x) >> (20-PAGE_SHIFT))
103
104 /*
105  * The following only work if pte_present() is true.
106  * Undefined behaviour if not..
107  */
108 static inline int pte_dirty(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_DIRTY; }
109 static inline int pte_young(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_ACCESSED; }
110 static inline int pte_write(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_RW; }
111 static inline int pte_huge(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_PSE; }
112
113 /*
114  * The following only works if pte_present() is not true.
115  */
116 static inline int pte_file(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_FILE; }
117
118 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)      { return __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_DIRTY); }
119 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)        { return __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_ACCESSED); }
120 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)    { return __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_RW); }
121 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)      { return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_DIRTY); }
122 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)      { return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_ACCESSED); }
123 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)      { return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_RW); }
124 static inline pte_t pte_mkhuge(pte_t pte)       { return __pte(pte_val(pte) | _PAGE_PSE); }
125
126 static inline pte_t pte_clrhuge(pte_t pte)      { return __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_PSE); }
127 static inline pte_t pte_mkexec(pte_t pte)       { return __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_NX); }
128
129 static inline int pmd_large(pmd_t pte) {
130         return (pmd_val(pte) & (_PAGE_PSE|_PAGE_PRESENT)) ==
131                 (_PAGE_PSE|_PAGE_PRESENT);
132 }
133
134 #ifdef CONFIG_X86_PAE
135 # include <asm/pgtable-3level.h>
136 #else
137 # include <asm/pgtable-2level.h>
138 #endif
139
140 #ifndef CONFIG_PARAVIRT
141 /*
142  * Rules for using pte_update - it must be called after any PTE update which
143  * has not been done using the set_pte / clear_pte interfaces.  It is used by
144  * shadow mode hypervisors to resynchronize the shadow page tables.  Kernel PTE
145  * updates should either be sets, clears, or set_pte_atomic for P->P
146  * transitions, which means this hook should only be called for user PTEs.
147  * This hook implies a P->P protection or access change has taken place, which
148  * requires a subsequent TLB flush.  The notification can optionally be delayed
149  * until the TLB flush event by using the pte_update_defer form of the
150  * interface, but care must be taken to assure that the flush happens while
151  * still holding the same page table lock so that the shadow and primary pages
152  * do not become out of sync on SMP.
153  */
154 #define pte_update(mm, addr, ptep)              do { } while (0)
155 #define pte_update_defer(mm, addr, ptep)        do { } while (0)
156 #endif
157
158 /* local pte updates need not use xchg for locking */
159 static inline pte_t native_local_ptep_get_and_clear(pte_t *ptep)
160 {
161         pte_t res = *ptep;
162
163         /* Pure native function needs no input for mm, addr */
164         native_pte_clear(NULL, 0, ptep);
165         return res;
166 }
167
168 /*
169  * We only update the dirty/accessed state if we set
170  * the dirty bit by hand in the kernel, since the hardware
171  * will do the accessed bit for us, and we don't want to
172  * race with other CPU's that might be updating the dirty
173  * bit at the same time.
174  */
175 #define  __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
176 #define ptep_set_access_flags(vma, address, ptep, entry, dirty)         \
177 ({                                                                      \
178         int __changed = !pte_same(*(ptep), entry);                      \
179         if (__changed && dirty) {                                       \
180                 (ptep)->pte_low = (entry).pte_low;                      \
181                 pte_update_defer((vma)->vm_mm, (address), (ptep));      \
182                 flush_tlb_page(vma, address);                           \
183         }                                                               \
184         __changed;                                                      \
185 })
186
187 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
188 #define ptep_test_and_clear_young(vma, addr, ptep) ({                   \
189         int __ret = 0;                                                  \
190         if (pte_young(*(ptep)))                                         \
191                 __ret = test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_ACCESSED,          \
192                                                 &(ptep)->pte_low);      \
193         if (__ret)                                                      \
194                 pte_update((vma)->vm_mm, addr, ptep);                   \
195         __ret;                                                          \
196 })
197
198 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
199 #define ptep_clear_flush_young(vma, address, ptep)                      \
200 ({                                                                      \
201         int __young;                                                    \
202         __young = ptep_test_and_clear_young((vma), (address), (ptep));  \
203         if (__young)                                                    \
204                 flush_tlb_page(vma, address);                           \
205         __young;                                                        \
206 })
207
208 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
209 static inline pte_t ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
210 {
211         pte_t pte = native_ptep_get_and_clear(ptep);
212         pte_update(mm, addr, ptep);
213         return pte;
214 }
215
216 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR_FULL
217 static inline pte_t ptep_get_and_clear_full(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep, int full)
218 {
219         pte_t pte;
220         if (full) {
221                 /*
222                  * Full address destruction in progress; paravirt does not
223                  * care about updates and native needs no locking
224                  */
225                 pte = native_local_ptep_get_and_clear(ptep);
226         } else {
227                 pte = ptep_get_and_clear(mm, addr, ptep);
228         }
229         return pte;
230 }
231
232 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
233 static inline void ptep_set_wrprotect(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
234 {
235         clear_bit(_PAGE_BIT_RW, &ptep->pte_low);
236         pte_update(mm, addr, ptep);
237 }
238
239 /*
240  * clone_pgd_range(pgd_t *dst, pgd_t *src, int count);
241  *
242  *  dst - pointer to pgd range anwhere on a pgd page
243  *  src - ""
244  *  count - the number of pgds to copy.
245  *
246  * dst and src can be on the same page, but the range must not overlap,
247  * and must not cross a page boundary.
248  */
249 static inline void clone_pgd_range(pgd_t *dst, pgd_t *src, int count)
250 {
251        memcpy(dst, src, count * sizeof(pgd_t));
252 }
253
254 /*
255  * Macro to mark a page protection value as "uncacheable".  On processors which do not support
256  * it, this is a no-op.
257  */
258 #define pgprot_noncached(prot)  ((boot_cpu_data.x86 > 3)                                          \
259                                  ? (__pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) : (prot))
260
261 /*
262  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
263  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
264  */
265
266 #define mk_pte(page, pgprot)    pfn_pte(page_to_pfn(page), (pgprot))
267
268 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
269 {
270         pte.pte_low &= _PAGE_CHG_MASK;
271         pte.pte_low |= pgprot_val(newprot);
272 #ifdef CONFIG_X86_PAE
273         /*
274          * Chop off the NX bit (if present), and add the NX portion of
275          * the newprot (if present):
276          */
277         pte.pte_high &= ~(1 << (_PAGE_BIT_NX - 32));
278         pte.pte_high |= (pgprot_val(newprot) >> 32) & \
279                                         (__supported_pte_mask >> 32);
280 #endif
281         return pte;
282 }
283
284 #define pmd_large(pmd) \
285 ((pmd_val(pmd) & (_PAGE_PSE|_PAGE_PRESENT)) == (_PAGE_PSE|_PAGE_PRESENT))
286
287 /*
288  * the pgd page can be thought of an array like this: pgd_t[PTRS_PER_PGD]
289  *
290  * this macro returns the index of the entry in the pgd page which would
291  * control the given virtual address
292  */
293 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
294 #define pgd_index_k(addr) pgd_index(addr)
295
296 /*
297  * pgd_offset() returns a (pgd_t *)
298  * pgd_index() is used get the offset into the pgd page's array of pgd_t's;
299  */
300 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd+pgd_index(address))
301
302 /*
303  * a shortcut which implies the use of the kernel's pgd, instead
304  * of a process's
305  */
306 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
307
308 /*
309  * the pmd page can be thought of an array like this: pmd_t[PTRS_PER_PMD]
310  *
311  * this macro returns the index of the entry in the pmd page which would
312  * control the given virtual address
313  */
314 #define pmd_index(address) \
315                 (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
316
317 /*
318  * the pte page can be thought of an array like this: pte_t[PTRS_PER_PTE]
319  *
320  * this macro returns the index of the entry in the pte page which would
321  * control the given virtual address
322  */
323 #define pte_index(address) \
324                 (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE - 1))
325 #define pte_offset_kernel(dir, address) \
326         ((pte_t *) pmd_page_vaddr(*(dir)) +  pte_index(address))
327
328 #define pmd_page(pmd) (pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT))
329
330 #define pmd_page_vaddr(pmd) \
331                 ((unsigned long) __va(pmd_val(pmd) & PAGE_MASK))
332
333 /*
334  * Helper function that returns the kernel pagetable entry controlling
335  * the virtual address 'address'. NULL means no pagetable entry present.
336  * NOTE: the return type is pte_t but if the pmd is PSE then we return it
337  * as a pte too.
338  */
339 extern pte_t *lookup_address(unsigned long address);
340
341 /*
342  * Make a given kernel text page executable/non-executable.
343  * Returns the previous executability setting of that page (which
344  * is used to restore the previous state). Used by the SMP bootup code.
345  * NOTE: this is an __init function for security reasons.
346  */
347 #ifdef CONFIG_X86_PAE
348  extern int set_kernel_exec(unsigned long vaddr, int enable);
349 #else
350  static inline int set_kernel_exec(unsigned long vaddr, int enable) { return 0;}
351 #endif
352
353 #if defined(CONFIG_HIGHPTE)
354 #define pte_offset_map(dir, address) \
355         ((pte_t *)kmap_atomic_pte(pmd_page(*(dir)),KM_PTE0) + pte_index(address))
356 #define pte_offset_map_nested(dir, address) \
357         ((pte_t *)kmap_atomic_pte(pmd_page(*(dir)),KM_PTE1) + pte_index(address))
358 #define pte_unmap(pte) kunmap_atomic(pte, KM_PTE0)
359 #define pte_unmap_nested(pte) kunmap_atomic(pte, KM_PTE1)
360 #else
361 #define pte_offset_map(dir, address) \
362         ((pte_t *)page_address(pmd_page(*(dir))) + pte_index(address))
363 #define pte_offset_map_nested(dir, address) pte_offset_map(dir, address)
364 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
365 #define pte_unmap_nested(pte) do { } while (0)
366 #endif
367
368 /* Clear a kernel PTE and flush it from the TLB */
369 #define kpte_clear_flush(ptep, vaddr)                                   \
370 do {                                                                    \
371         pte_clear(&init_mm, vaddr, ptep);                               \
372         __flush_tlb_one(vaddr);                                         \
373 } while (0)
374
375 /*
376  * The i386 doesn't have any external MMU info: the kernel page
377  * tables contain all the necessary information.
378  */
379 #define update_mmu_cache(vma,address,pte) do { } while (0)
380
381 void native_pagetable_setup_start(pgd_t *base);
382 void native_pagetable_setup_done(pgd_t *base);
383
384 #ifndef CONFIG_PARAVIRT
385 static inline void paravirt_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
386 {
387         native_pagetable_setup_start(base);
388 }
389
390 static inline void paravirt_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
391 {
392         native_pagetable_setup_done(base);
393 }
394 #endif  /* !CONFIG_PARAVIRT */
395
396 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
397
398 /*
399  * kern_addr_valid() is (1) for FLATMEM and (0) for
400  * SPARSEMEM and DISCONTIGMEM
401  */
402 #ifdef CONFIG_FLATMEM
403 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
404 #else
405 #define kern_addr_valid(kaddr)  (0)
406 #endif
407
408 #define io_remap_pfn_range(vma, vaddr, pfn, size, prot)         \
409                 remap_pfn_range(vma, vaddr, pfn, size, prot)
410
411 #include <asm-generic/pgtable.h>
412
413 #endif /* _I386_PGTABLE_H */