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 void clflush_cache_range(void *addr, int size)
  13 {
  14         int i;
  15
  16         for (i = 0; i < size; i += boot_cpu_data.x86_clflush_size)
  17                 clflush(addr+i);
  18 }
  19
  20 #include <asm/processor.h>
  21 #include <asm/tlbflush.h>
  22 #include <asm/sections.h>
  23 #include <asm/uaccess.h>
  24 #include <asm/pgalloc.h>
  25
  26 /*
  27  * We must allow the BIOS range to be executable:
  28  */
  29 #define BIOS_BEGIN              0x000a0000
  30 #define BIOS_END                0x00100000
  31
  32 static inline int
  33 within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
  34 {
  35         return addr >= start && addr < end;
  36 }
  37
  38 /*
  39  * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
  40  * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
  41  * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
  42  * checks and fixes these known static required protection bits.
  43  */
  44 static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long address)
  45 {
  46         pgprot_t forbidden = __pgprot(0);
  47
  48         /*
  49          * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for
  50          * PCI BIOS based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
  51          */
  52         if (within(__pa(address), BIOS_BEGIN, BIOS_END))
  53                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
  54
  55         /*
  56          * The kernel text needs to be executable for obvious reasons
  57          * Does not cover __inittext since that is gone later on
  58          */
  59         if (within(address, (unsigned long)_text, (unsigned long)_etext))
  60                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_NX;
  61
  62 #ifdef CONFIG_DEBUG_RODATA
  63         /* The .rodata section needs to be read-only */
  64         if (within(address, (unsigned long)__start_rodata,
  65                                 (unsigned long)__end_rodata))
  66                 pgprot_val(forbidden) |= _PAGE_RW;
  67 #endif
  68
  69         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) & ~pgprot_val(forbidden));
  70
  71         return prot;
  72 }
  73
  74 pte_t *lookup_address(unsigned long address, int *level)
  75 {
  76         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(address);
  77         pud_t *pud;
  78         pmd_t *pmd;
  79
  80         *level = PG_LEVEL_NONE;
  81
  82         if (pgd_none(*pgd))
  83                 return NULL;
  84         pud = pud_offset(pgd, address);
  85         if (pud_none(*pud))
  86                 return NULL;
  87         pmd = pmd_offset(pud, address);
  88         if (pmd_none(*pmd))
  89                 return NULL;
  90
  91         *level = PG_LEVEL_2M;
  92         if (pmd_large(*pmd))
  93                 return (pte_t *)pmd;
  94
  95         *level = PG_LEVEL_4K;
  96         return pte_offset_kernel(pmd, address);
  97 }
  98
  99 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
 100 {
 101         /* change init_mm */
 102         set_pte_atomic(kpte, pte);
 103 #ifdef CONFIG_X86_32
 104         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
 105                 struct page *page;
 106
 107                 for (page = pgd_list; page; page = (struct page *)page->index) {
 108                         pgd_t *pgd;
 109                         pud_t *pud;
 110                         pmd_t *pmd;
 111
 112                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 113                         pud = pud_offset(pgd, address);
 114                         pmd = pmd_offset(pud, address);
 115                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
 116                 }
 117         }
 118 #endif
 119 }
 120
 121 static int split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address)
 122 {
 123         pgprot_t ref_prot = pte_pgprot(pte_clrhuge(*kpte));
 124         gfp_t gfp_flags = GFP_KERNEL;
 125         unsigned long flags;
 126         unsigned long addr;
 127         pte_t *pbase, *tmp;
 128         struct page *base;
 129         int i, level;
 130
 131 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 132         gfp_flags = GFP_ATOMIC;
 133 #endif
 134         base = alloc_pages(gfp_flags, 0);
 135         if (!base)
 136                 return -ENOMEM;
 137
 138         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 139         /*
 140          * Check for races, another CPU might have split this page
 141          * up for us already:
 142          */
 143         tmp = lookup_address(address, &level);
 144         if (tmp != kpte) {
 145                 WARN_ON_ONCE(1);
 146                 goto out_unlock;
 147         }
 148
 149         address = __pa(address);
 150         addr = address & LARGE_PAGE_MASK;
 151         pbase = (pte_t *)page_address(base);
 152 #ifdef CONFIG_X86_32
 153         paravirt_alloc_pt(&init_mm, page_to_pfn(base));
 154 #endif
 155
 156         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, addr += PAGE_SIZE)
 157                 set_pte(&pbase[i], pfn_pte(addr >> PAGE_SHIFT, ref_prot));
 158
 159         /*
 160          * Install the new, split up pagetable. Important detail here:
 161          *
 162          * On Intel the NX bit of all levels must be cleared to make a
 163          * page executable. See section 4.13.2 of Intel 64 and IA-32
 164          * Architectures Software Developer's Manual).
 165          */
 166         ref_prot = pte_pgprot(pte_mkexec(pte_clrhuge(*kpte)));
 167         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, ref_prot));
 168         base = NULL;
 169
 170 out_unlock:
 171         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 172
 173         if (base)
 174                 __free_pages(base, 0);
 175
 176         return 0;
 177 }
 178
 179 static int
 180 __change_page_attr(unsigned long address, unsigned long pfn, pgprot_t prot)
 181 {
 182         struct page *kpte_page;
 183         int level, err = 0;
 184         pte_t *kpte;
 185
 186 #ifdef CONFIG_X86_32
 187         BUG_ON(pfn > max_low_pfn);
 188 #endif
 189
 190 repeat:
 191         kpte = lookup_address(address, &level);
 192         if (!kpte)
 193                 return -EINVAL;
 194
 195         kpte_page = virt_to_page(kpte);
 196         BUG_ON(PageLRU(kpte_page));
 197         BUG_ON(PageCompound(kpte_page));
 198
 199         prot = static_protections(prot, address);
 200
 201         if (level == PG_LEVEL_4K) {
 202                 set_pte_atomic(kpte, pfn_pte(pfn, canon_pgprot(prot)));
 203         } else {
 204                 err = split_large_page(kpte, address);
 205                 if (!err)
 206                         goto repeat;
 207         }
 208         return err;
 209 }
 210
 211 /**
 212  * change_page_attr_addr - Change page table attributes in linear mapping
 213  * @address: Virtual address in linear mapping.
 214  * @numpages: Number of pages to change
 215  * @prot:    New page table attribute (PAGE_*)
 216  *
 217  * Change page attributes of a page in the direct mapping. This is a variant
 218  * of change_page_attr() that also works on memory holes that do not have
 219  * mem_map entry (pfn_valid() is false).
 220  *
 221  * See change_page_attr() documentation for more details.
 222  */
 223
 224 int change_page_attr_addr(unsigned long address, int numpages, pgprot_t prot)
 225 {
 226         int err = 0, kernel_map = 0, i;
 227
 228 #ifdef CONFIG_X86_64
 229         if (address >= __START_KERNEL_map &&
 230                         address < __START_KERNEL_map + KERNEL_TEXT_SIZE) {
 231
 232                 address = (unsigned long)__va(__pa(address));
 233                 kernel_map = 1;
 234         }
 235 #endif
 236
 237         for (i = 0; i < numpages; i++, address += PAGE_SIZE) {
 238                 unsigned long pfn = __pa(address) >> PAGE_SHIFT;
 239
 240                 if (!kernel_map || pte_present(pfn_pte(0, prot))) {
 241                         err = __change_page_attr(address, pfn, prot);
 242                         if (err)
 243                                 break;
 244                 }
 245 #ifdef CONFIG_X86_64
 246                 /*
 247                  * Handle kernel mapping too which aliases part of
 248                  * lowmem:
 249                  */
 250                 if (__pa(address) < KERNEL_TEXT_SIZE) {
 251                         unsigned long addr2;
 252                         pgprot_t prot2;
 253
 254                         addr2 = __START_KERNEL_map + __pa(address);
 255                         /* Make sure the kernel mappings stay executable */
 256                         prot2 = pte_pgprot(pte_mkexec(pfn_pte(0, prot)));
 257                         err = __change_page_attr(addr2, pfn, prot2);
 258                 }
 259 #endif
 260         }
 261
 262         return err;
 263 }
 264
 265 /**
 266  * change_page_attr - Change page table attributes in the linear mapping.
 267  * @page: First page to change
 268  * @numpages: Number of pages to change
 269  * @prot: New protection/caching type (PAGE_*)
 270  *
 271  * Returns 0 on success, otherwise a negated errno.
 272  *
 273  * This should be used when a page is mapped with a different caching policy
 274  * than write-back somewhere - some CPUs do not like it when mappings with
 275  * different caching policies exist. This changes the page attributes of the
 276  * in kernel linear mapping too.
 277  *
 278  * Caller must call global_flush_tlb() later to make the changes active.
 279  *
 280  * The caller needs to ensure that there are no conflicting mappings elsewhere
 281  * (e.g. in user space) * This function only deals with the kernel linear map.
 282  *
 283  * For MMIO areas without mem_map use change_page_attr_addr() instead.
 284  */
 285 int change_page_attr(struct page *page, int numpages, pgprot_t prot)
 286 {
 287         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
 288
 289         return change_page_attr_addr(addr, numpages, prot);
 290 }
 291 EXPORT_SYMBOL(change_page_attr);
 292
 293 static void flush_kernel_map(void *arg)
 294 {
 295         /*
 296          * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
 297          * large page flushing.
 298          */
 299         __flush_tlb_all();
 300
 301         if (boot_cpu_data.x86_model >= 4)
 302                 wbinvd();
 303 }
 304
 305 void global_flush_tlb(void)
 306 {
 307         BUG_ON(irqs_disabled());
 308
 309         on_each_cpu(flush_kernel_map, NULL, 1, 1);
 310 }
 311 EXPORT_SYMBOL(global_flush_tlb);
 312
 313 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 314 void kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
 315 {
 316         if (PageHighMem(page))
 317                 return;
 318         if (!enable) {
 319                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
 320                                            numpages * PAGE_SIZE);
 321         }
 322
 323         /*
 324          * If page allocator is not up yet then do not call c_p_a():
 325          */
 326         if (!debug_pagealloc_enabled)
 327                 return;
 328
 329         /*
 330          * The return value is ignored - the calls cannot fail,
 331          * large pages are disabled at boot time:
 332          */
 333         change_page_attr(page, numpages, enable ? PAGE_KERNEL : __pgprot(0));
 334
 335         /*
 336          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
 337          * but that can deadlock->flush only current cpu:
 338          */
 339         __flush_tlb_all();
 340 }
 341 #endif