e5910ac37e599a628bcbc11695401d8fd69ba1d9
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / x86 / mm / pageattr.c
1 /*
2  * Copyright 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
3  * Thanks to Ben LaHaise for precious feedback.
4  */
5 #include <linux/highmem.h>
6 #include <linux/bootmem.h>
7 #include <linux/module.h>
8 #include <linux/sched.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/mm.h>
11
12 #include <asm/e820.h>
13 #include <asm/processor.h>
14 #include <asm/tlbflush.h>
15 #include <asm/sections.h>
16 #include <asm/uaccess.h>
17 #include <asm/pgalloc.h>
18
19 static inline int
20 within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
21 {
22         return addr >= start && addr < end;
23 }
24
25 /*
26  * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
27  * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
28  * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
29  * checks and fixes these known static required protection bits.
30  */
31 static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long address)
32 {
33         pgprot_t forbidden = __pgprot(0);
34
35         /*
36          * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for
37          * PCI BIOS based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
38          */
39         if (within(__pa(address), BIOS_BEGIN, BIOS_END))
40                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
41
42         /*
43          * The kernel text needs to be executable for obvious reasons
44          * Does not cover __inittext since that is gone later on
45          */
46         if (within(address, (unsigned long)_text, (unsigned long)_etext))
47                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
48
49 #ifdef CONFIG_DEBUG_RODATA
50         /* The .rodata section needs to be read-only */
51         if (within(address, (unsigned long)__start_rodata,
52                                 (unsigned long)__end_rodata))
53                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_RW;
54 #endif
55
56         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) & ~pgprot_val(forbidden));
57
58         return prot;
59 }
60
61 pte_t *lookup_address(unsigned long address, int *level)
62 {
63         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(address);
64         pud_t *pud;
65         pmd_t *pmd;
66
67         *level = PG_LEVEL_NONE;
68
69         if (pgd_none(*pgd))
70                 return NULL;
71         pud = pud_offset(pgd, address);
72         if (pud_none(*pud))
73                 return NULL;
74         pmd = pmd_offset(pud, address);
75         if (pmd_none(*pmd))
76                 return NULL;
77
78         *level = PG_LEVEL_2M;
79         if (pmd_large(*pmd))
80                 return (pte_t *)pmd;
81
82         *level = PG_LEVEL_4K;
83         return pte_offset_kernel(pmd, address);
84 }
85
86 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
87 {
88         /* change init_mm */
89         set_pte_atomic(kpte, pte);
90 #ifdef CONFIG_X86_32
91         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
92                 struct page *page;
93
94                 for (page = pgd_list; page; page = (struct page *)page->index) {
95                         pgd_t *pgd;
96                         pud_t *pud;
97                         pmd_t *pmd;
98
99                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
100                         pud = pud_offset(pgd, address);
101                         pmd = pmd_offset(pud, address);
102                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
103                 }
104         }
105 #endif
106 }
107
108 static int split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address)
109 {
110         pgprot_t ref_prot = pte_pgprot(pte_clrhuge(*kpte));
111         gfp_t gfp_flags = GFP_KERNEL;
112         unsigned long flags;
113         unsigned long addr;
114         pte_t *pbase, *tmp;
115         struct page *base;
116         int i, level;
117
118 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
119         gfp_flags = GFP_ATOMIC;
120 #endif
121         base = alloc_pages(gfp_flags, 0);
122         if (!base)
123                 return -ENOMEM;
124
125         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
126         /*
127          * Check for races, another CPU might have split this page
128          * up for us already:
129          */
130         tmp = lookup_address(address, &level);
131         if (tmp != kpte) {
132                 WARN_ON_ONCE(1);
133                 goto out_unlock;
134         }
135
136         address = __pa(address);
137         addr = address & LARGE_PAGE_MASK;
138         pbase = (pte_t *)page_address(base);
139 #ifdef CONFIG_X86_32
140         paravirt_alloc_pt(&init_mm, page_to_pfn(base));
141 #endif
142
143         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, addr += PAGE_SIZE)
144                 set_pte(&pbase[i], pfn_pte(addr >> PAGE_SHIFT, ref_prot));
145
146         /*
147          * Install the new, split up pagetable. Important detail here:
148          *
149          * On Intel the NX bit of all levels must be cleared to make a
150          * page executable. See section 4.13.2 of Intel 64 and IA-32
151          * Architectures Software Developer's Manual).
152          */
153         ref_prot = pte_pgprot(pte_mkexec(pte_clrhuge(*kpte)));
154         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, ref_prot));
155         base = NULL;
156
157 out_unlock:
158         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
159
160         if (base)
161                 __free_pages(base, 0);
162
163         return 0;
164 }
165
166 static int
167 __change_page_attr(unsigned long address, unsigned long pfn, pgprot_t prot)
168 {
169         struct page *kpte_page;
170         int level, err = 0;
171         pte_t *kpte;
172
173 #ifdef CONFIG_X86_32
174         BUG_ON(pfn > max_low_pfn);
175 #endif
176
177 repeat:
178         kpte = lookup_address(address, &level);
179         if (!kpte)
180                 return -EINVAL;
181
182         kpte_page = virt_to_page(kpte);
183         BUG_ON(PageLRU(kpte_page));
184         BUG_ON(PageCompound(kpte_page));
185
186         prot = static_protections(prot, address);
187
188         if (level == PG_LEVEL_4K) {
189                 set_pte_atomic(kpte, pfn_pte(pfn, canon_pgprot(prot)));
190         } else {
191                 err = split_large_page(kpte, address);
192                 if (!err)
193                         goto repeat;
194         }
195         return err;
196 }
197
198 /**
199  * change_page_attr_addr - Change page table attributes in linear mapping
200  * @address: Virtual address in linear mapping.
201  * @numpages: Number of pages to change
202  * @prot:    New page table attribute (PAGE_*)
203  *
204  * Change page attributes of a page in the direct mapping. This is a variant
205  * of change_page_attr() that also works on memory holes that do not have
206  * mem_map entry (pfn_valid() is false).
207  *
208  * See change_page_attr() documentation for more details.
209  *
210  * Modules and drivers should use the set_memory_* APIs instead.
211  */
212
213 int change_page_attr_addr(unsigned long address, int numpages, pgprot_t prot)
214 {
215         int err = 0, kernel_map = 0, i;
216
217 #ifdef CONFIG_X86_64
218         if (address >= __START_KERNEL_map &&
219                         address < __START_KERNEL_map + KERNEL_TEXT_SIZE) {
220
221                 address = (unsigned long)__va(__pa(address));
222                 kernel_map = 1;
223         }
224 #endif
225
226         for (i = 0; i < numpages; i++, address += PAGE_SIZE) {
227                 unsigned long pfn = __pa(address) >> PAGE_SHIFT;
228
229                 if (!kernel_map || pte_present(pfn_pte(0, prot))) {
230                         err = __change_page_attr(address, pfn, prot);
231                         if (err)
232                                 break;
233                 }
234 #ifdef CONFIG_X86_64
235                 /*
236                  * Handle kernel mapping too which aliases part of
237                  * lowmem:
238                  */
239                 if (__pa(address) < KERNEL_TEXT_SIZE) {
240                         unsigned long addr2;
241                         pgprot_t prot2;
242
243                         addr2 = __START_KERNEL_map + __pa(address);
244                         /* Make sure the kernel mappings stay executable */
245                         prot2 = pte_pgprot(pte_mkexec(pfn_pte(0, prot)));
246                         err = __change_page_attr(addr2, pfn, prot2);
247                 }
248 #endif
249         }
250
251         return err;
252 }
253
254 /**
255  * change_page_attr - Change page table attributes in the linear mapping.
256  * @page: First page to change
257  * @numpages: Number of pages to change
258  * @prot: New protection/caching type (PAGE_*)
259  *
260  * Returns 0 on success, otherwise a negated errno.
261  *
262  * This should be used when a page is mapped with a different caching policy
263  * than write-back somewhere - some CPUs do not like it when mappings with
264  * different caching policies exist. This changes the page attributes of the
265  * in kernel linear mapping too.
266  *
267  * Caller must call global_flush_tlb() later to make the changes active.
268  *
269  * The caller needs to ensure that there are no conflicting mappings elsewhere
270  * (e.g. in user space) * This function only deals with the kernel linear map.
271  *
272  * For MMIO areas without mem_map use change_page_attr_addr() instead.
273  *
274  * Modules and drivers should use the set_pages_* APIs instead.
275  */
276 int change_page_attr(struct page *page, int numpages, pgprot_t prot)
277 {
278         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
279
280         return change_page_attr_addr(addr, numpages, prot);
281 }
282 EXPORT_UNUSED_SYMBOL(change_page_attr); /* to be removed in 2.6.27 */
283
284 /**
285  * change_page_attr_set - Change page table attributes in the linear mapping.
286  * @addr: Virtual address in linear mapping.
287  * @numpages: Number of pages to change
288  * @prot: Protection/caching type bits to set (PAGE_*)
289  *
290  * Returns 0 on success, otherwise a negated errno.
291  *
292  * This should be used when a page is mapped with a different caching policy
293  * than write-back somewhere - some CPUs do not like it when mappings with
294  * different caching policies exist. This changes the page attributes of the
295  * in kernel linear mapping too.
296  *
297  * Caller must call global_flush_tlb() later to make the changes active.
298  *
299  * The caller needs to ensure that there are no conflicting mappings elsewhere
300  * (e.g. in user space) * This function only deals with the kernel linear map.
301  *
302  * This function is different from change_page_attr() in that only selected bits
303  * are impacted, all other bits remain as is.
304  */
305 int change_page_attr_set(unsigned long addr, int numpages, pgprot_t prot)
306 {
307         pgprot_t current_prot;
308         int level;
309         pte_t *pte;
310
311         pte = lookup_address(addr, &level);
312         if (pte)
313                 current_prot = pte_pgprot(*pte);
314         else
315                 pgprot_val(current_prot) = 0;
316
317         pgprot_val(prot) = pgprot_val(current_prot) | pgprot_val(prot);
318
319         return change_page_attr_addr(addr, numpages, prot);
320 }
321
322 /**
323  * change_page_attr_clear - Change page table attributes in the linear mapping.
324  * @addr: Virtual address in linear mapping.
325  * @numpages: Number of pages to change
326  * @prot: Protection/caching type bits to clear (PAGE_*)
327  *
328  * Returns 0 on success, otherwise a negated errno.
329  *
330  * This should be used when a page is mapped with a different caching policy
331  * than write-back somewhere - some CPUs do not like it when mappings with
332  * different caching policies exist. This changes the page attributes of the
333  * in kernel linear mapping too.
334  *
335  * Caller must call global_flush_tlb() later to make the changes active.
336  *
337  * The caller needs to ensure that there are no conflicting mappings elsewhere
338  * (e.g. in user space) * This function only deals with the kernel linear map.
339  *
340  * This function is different from change_page_attr() in that only selected bits
341  * are impacted, all other bits remain as is.
342  */
343 int change_page_attr_clear(unsigned long addr, int numpages, pgprot_t prot)
344 {
345         pgprot_t current_prot;
346         int level;
347         pte_t *pte;
348
349         pte = lookup_address(addr, &level);
350         if (pte)
351                 current_prot = pte_pgprot(*pte);
352         else
353                 pgprot_val(current_prot) = 0;
354
355         pgprot_val(prot) = pgprot_val(current_prot) & ~pgprot_val(prot);
356
357         return change_page_attr_addr(addr, numpages, prot);
358 }
359
360 int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
361 {
362         pgprot_t uncached;
363
364         pgprot_val(uncached) = _PAGE_PCD | _PAGE_PWT;
365         return change_page_attr_set(addr, numpages, uncached);
366 }
367 EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);
368
369 int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
370 {
371         pgprot_t uncached;
372
373         pgprot_val(uncached) = _PAGE_PCD | _PAGE_PWT;
374         return change_page_attr_clear(addr, numpages, uncached);
375 }
376 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);
377
378 int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
379 {
380         pgprot_t nx;
381
382         pgprot_val(nx) = _PAGE_NX;
383         return change_page_attr_clear(addr, numpages, nx);
384 }
385 EXPORT_SYMBOL(set_memory_x);
386
387 int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
388 {
389         pgprot_t nx;
390
391         pgprot_val(nx) = _PAGE_NX;
392         return change_page_attr_set(addr, numpages, nx);
393 }
394 EXPORT_SYMBOL(set_memory_nx);
395
396 int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
397 {
398         pgprot_t rw;
399
400         pgprot_val(rw) = _PAGE_RW;
401         return change_page_attr_clear(addr, numpages, rw);
402 }
403
404 int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
405 {
406         pgprot_t rw;
407
408         pgprot_val(rw) = _PAGE_RW;
409         return change_page_attr_set(addr, numpages, rw);
410 }
411
412 int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
413 {
414         pgprot_t present;
415
416         pgprot_val(present) = _PAGE_PRESENT;
417         return change_page_attr_clear(addr, numpages, present);
418 }
419
420 int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
421 {
422         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
423         pgprot_t uncached;
424
425         pgprot_val(uncached) = _PAGE_PCD | _PAGE_PWT;
426         return change_page_attr_set(addr, numpages, uncached);
427 }
428 EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);
429
430 int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
431 {
432         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
433         pgprot_t uncached;
434
435         pgprot_val(uncached) = _PAGE_PCD | _PAGE_PWT;
436         return change_page_attr_clear(addr, numpages, uncached);
437 }
438 EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);
439
440 int set_pages_x(struct page *page, int numpages)
441 {
442         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
443         pgprot_t nx;
444
445         pgprot_val(nx) = _PAGE_NX;
446         return change_page_attr_clear(addr, numpages, nx);
447 }
448 EXPORT_SYMBOL(set_pages_x);
449
450 int set_pages_nx(struct page *page, int numpages)
451 {
452         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
453         pgprot_t nx;
454
455         pgprot_val(nx) = _PAGE_NX;
456         return change_page_attr_set(addr, numpages, nx);
457 }
458 EXPORT_SYMBOL(set_pages_nx);
459
460 int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
461 {
462         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
463         pgprot_t rw;
464
465         pgprot_val(rw) = _PAGE_RW;
466         return change_page_attr_clear(addr, numpages, rw);
467 }
468
469 int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
470 {
471         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
472         pgprot_t rw;
473
474         pgprot_val(rw) = _PAGE_RW;
475         return change_page_attr_set(addr, numpages, rw);
476 }
477
478 void clflush_cache_range(void *addr, int size)
479 {
480         int i;
481
482         for (i = 0; i < size; i += boot_cpu_data.x86_clflush_size)
483                 clflush(addr+i);
484 }
485
486 static void flush_kernel_map(void *arg)
487 {
488         /*
489          * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
490          * large page flushing.
491          */
492         __flush_tlb_all();
493
494         if (boot_cpu_data.x86_model >= 4)
495                 wbinvd();
496 }
497
498 void global_flush_tlb(void)
499 {
500         BUG_ON(irqs_disabled());
501
502         on_each_cpu(flush_kernel_map, NULL, 1, 1);
503 }
504 EXPORT_SYMBOL(global_flush_tlb);
505
506 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
507
508 static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
509 {
510         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
511         return change_page_attr_set(addr, numpages,
512                                 __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW));
513 }
514
515 static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
516 {
517         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
518         return change_page_attr_clear(addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT));
519 }
520
521 void kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
522 {
523         if (PageHighMem(page))
524                 return;
525         if (!enable) {
526                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
527                                            numpages * PAGE_SIZE);
528         }
529
530         /*
531          * If page allocator is not up yet then do not call c_p_a():
532          */
533         if (!debug_pagealloc_enabled)
534                 return;
535
536         /*
537          * The return value is ignored - the calls cannot fail,
538          * large pages are disabled at boot time:
539          */
540         if (enable)
541                 __set_pages_p(page, numpages);
542         else
543                 __set_pages_np(page, numpages);
544
545         /*
546          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
547          * but that can deadlock->flush only current cpu:
548          */
549         __flush_tlb_all();
550 }
551 #endif