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