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 "
 229                                 "0x%Lx-0x%Lx, track 0x%lx, req 0x%lx\n",
 230                                 start, end, type, req_type);
 231                         if (new_type)
 232                                 *new_type = type;
 233
 234                         return -EBUSY;
 235                 }
 236         }
 237
 238         if (new_type)
 239                 *new_type = req_type;
 240
 241         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 242                 page = pfn_to_page(pfn);
 243                 set_page_memtype(page, req_type);
 244         }
 245         return 0;
 246 }
 247
 248 static int free_ram_pages_type(u64 start, u64 end)
 249 {
 250         struct page *page;
 251         u64 pfn;
 252
 253         for (pfn = (start >> PAGE_SHIFT); pfn < (end >> PAGE_SHIFT); ++pfn) {
 254                 page = pfn_to_page(pfn);
 255                 set_page_memtype(page, -1);
 256         }
 257         return 0;
 258 }
 259
 260 /*
 261  * req_type typically has one of the:
 262  * - _PAGE_CACHE_WB
 263  * - _PAGE_CACHE_WC
 264  * - _PAGE_CACHE_UC_MINUS
 265  * - _PAGE_CACHE_UC
 266  *
 267  * If new_type is NULL, function will return an error if it cannot reserve the
 268  * region with req_type. If new_type is non-NULL, function will return
 269  * available type in new_type in case of no error. In case of any error
 270  * it will return a negative return value.
 271  */
 272 int reserve_memtype(u64 start, u64 end, unsigned long req_type,
 273                     unsigned long *new_type)
 274 {
 275         struct memtype *new;
 276         unsigned long actual_type;
 277         int is_range_ram;
 278         int err = 0;
 279
 280         BUG_ON(start >= end); /* end is exclusive */
 281
 282         if (!pat_enabled) {
 283                 /* This is identical to page table setting without PAT */
 284                 if (new_type) {
 285                         if (req_type == _PAGE_CACHE_WC)
 286                                 *new_type = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 287                         else
 288                                 *new_type = req_type & _PAGE_CACHE_MASK;
 289                 }
 290                 return 0;
 291         }
 292
 293         /* Low ISA region is always mapped WB in page table. No need to track */
 294         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(start, end)) {
 295                 if (new_type)
 296                         *new_type = _PAGE_CACHE_WB;
 297                 return 0;
 298         }
 299
 300         /*
 301          * Call mtrr_lookup to get the type hint. This is an
 302          * optimization for /dev/mem mmap'ers into WB memory (BIOS
 303          * tools and ACPI tools). Use WB request for WB memory and use
 304          * UC_MINUS otherwise.
 305          */
 306         actual_type = pat_x_mtrr_type(start, end, req_type & _PAGE_CACHE_MASK);
 307
 308         if (new_type)
 309                 *new_type = actual_type;
 310
 311         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
 312         if (is_range_ram == 1) {
 313
 314                 err = reserve_ram_pages_type(start, end, req_type, new_type);
 315
 316                 return err;
 317         } else if (is_range_ram < 0) {
 318                 return -EINVAL;
 319         }
 320
 321         new  = kzalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
 322         if (!new)
 323                 return -ENOMEM;
 324
 325         new->start      = start;
 326         new->end        = end;
 327         new->type       = actual_type;
 328
 329         spin_lock(&memtype_lock);
 330
 331         err = rbt_memtype_check_insert(new, new_type);
 332         if (err) {
 333                 printk(KERN_INFO "reserve_memtype failed 0x%Lx-0x%Lx, "
 334                        "track %s, req %s\n",
 335                        start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type));
 336                 kfree(new);
 337                 spin_unlock(&memtype_lock);
 338
 339                 return err;
 340         }
 341
 342         spin_unlock(&memtype_lock);
 343
 344         dprintk("reserve_memtype added 0x%Lx-0x%Lx, track %s, req %s, ret %s\n",
 345                 start, end, cattr_name(new->type), cattr_name(req_type),
 346                 new_type ? cattr_name(*new_type) : "-");
 347
 348         return err;
 349 }
 350
 351 int free_memtype(u64 start, u64 end)
 352 {
 353         int err = -EINVAL;
 354         int is_range_ram;
 355         struct memtype *entry;
 356
 357         if (!pat_enabled)
 358                 return 0;
 359
 360         /* Low ISA region is always mapped WB. No need to track */
 361         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(start, end))
 362                 return 0;
 363
 364         is_range_ram = pat_pagerange_is_ram(start, end);
 365         if (is_range_ram == 1) {
 366
 367                 err = free_ram_pages_type(start, end);
 368
 369                 return err;
 370         } else if (is_range_ram < 0) {
 371                 return -EINVAL;
 372         }
 373
 374         spin_lock(&memtype_lock);
 375         entry = rbt_memtype_erase(start, end);
 376         spin_unlock(&memtype_lock);
 377
 378         if (!entry) {
 379                 printk(KERN_INFO "%s:%d freeing invalid memtype %Lx-%Lx\n",
 380                         current->comm, current->pid, start, end);
 381                 return -EINVAL;
 382         }
 383
 384         kfree(entry);
 385
 386         dprintk("free_memtype request 0x%Lx-0x%Lx\n", start, end);
 387
 388         return 0;
 389 }
 390
 391
 392 /**
 393  * lookup_memtype - Looksup the memory type for a physical address
 394  * @paddr: physical address of which memory type needs to be looked up
 395  *
 396  * Only to be called when PAT is enabled
 397  *
 398  * Returns _PAGE_CACHE_WB, _PAGE_CACHE_WC, _PAGE_CACHE_UC_MINUS or
 399  * _PAGE_CACHE_UC
 400  */
 401 static unsigned long lookup_memtype(u64 paddr)
 402 {
 403         int rettype = _PAGE_CACHE_WB;
 404         struct memtype *entry;
 405
 406         if (x86_platform.is_untracked_pat_range(paddr, paddr + PAGE_SIZE))
 407                 return rettype;
 408
 409         if (pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + PAGE_SIZE)) {
 410                 struct page *page;
 411                 page = pfn_to_page(paddr >> PAGE_SHIFT);
 412                 rettype = get_page_memtype(page);
 413                 /*
 414                  * -1 from get_page_memtype() implies RAM page is in its
 415                  * default state and not reserved, and hence of type WB
 416                  */
 417                 if (rettype == -1)
 418                         rettype = _PAGE_CACHE_WB;
 419
 420                 return rettype;
 421         }
 422
 423         spin_lock(&memtype_lock);
 424
 425         entry = rbt_memtype_lookup(paddr);
 426         if (entry != NULL)
 427                 rettype = entry->type;
 428         else
 429                 rettype = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 430
 431         spin_unlock(&memtype_lock);
 432         return rettype;
 433 }
 434
 435 /**
 436  * io_reserve_memtype - Request a memory type mapping for a region of memory
 437  * @start: start (physical address) of the region
 438  * @end: end (physical address) of the region
 439  * @type: A pointer to memtype, with requested type. On success, requested
 440  * or any other compatible type that was available for the region is returned
 441  *
 442  * On success, returns 0
 443  * On failure, returns non-zero
 444  */
 445 int io_reserve_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end,
 446                         unsigned long *type)
 447 {
 448         resource_size_t size = end - start;
 449         unsigned long req_type = *type;
 450         unsigned long new_type;
 451         int ret;
 452
 453         WARN_ON_ONCE(iomem_map_sanity_check(start, size));
 454
 455         ret = reserve_memtype(start, end, req_type, &new_type);
 456         if (ret)
 457                 goto out_err;
 458
 459         if (!is_new_memtype_allowed(start, size, req_type, new_type))
 460                 goto out_free;
 461
 462         if (kernel_map_sync_memtype(start, size, new_type) < 0)
 463                 goto out_free;
 464
 465         *type = new_type;
 466         return 0;
 467
 468 out_free:
 469         free_memtype(start, end);
 470         ret = -EBUSY;
 471 out_err:
 472         return ret;
 473 }
 474
 475 /**
 476  * io_free_memtype - Release a memory type mapping for a region of memory
 477  * @start: start (physical address) of the region
 478  * @end: end (physical address) of the region
 479  */
 480 void io_free_memtype(resource_size_t start, resource_size_t end)
 481 {
 482         free_memtype(start, end);
 483 }
 484
 485 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
 486                                 unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
 487 {
 488         return vma_prot;
 489 }
 490
 491 #ifdef CONFIG_STRICT_DEVMEM
 492 /* This check is done in drivers/char/mem.c in case of STRICT_DEVMEM*/
 493 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
 494 {
 495         return 1;
 496 }
 497 #else
 498 /* This check is needed to avoid cache aliasing when PAT is enabled */
 499 static inline int range_is_allowed(unsigned long pfn, unsigned long size)
 500 {
 501         u64 from = ((u64)pfn) << PAGE_SHIFT;
 502         u64 to = from + size;
 503         u64 cursor = from;
 504
 505         if (!pat_enabled)
 506                 return 1;
 507
 508         while (cursor < to) {
 509                 if (!devmem_is_allowed(pfn)) {
 510                         printk(KERN_INFO
 511                 "Program %s tried to access /dev/mem between %Lx->%Lx.\n",
 512                                 current->comm, from, to);
 513                         return 0;
 514                 }
 515                 cursor += PAGE_SIZE;
 516                 pfn++;
 517         }
 518         return 1;
 519 }
 520 #endif /* CONFIG_STRICT_DEVMEM */
 521
 522 int phys_mem_access_prot_allowed(struct file *file, unsigned long pfn,
 523                                 unsigned long size, pgprot_t *vma_prot)
 524 {
 525         unsigned long flags = _PAGE_CACHE_WB;
 526
 527         if (!range_is_allowed(pfn, size))
 528                 return 0;
 529
 530         if (file->f_flags & O_DSYNC)
 531                 flags = _PAGE_CACHE_UC_MINUS;
 532
 533 #ifdef CONFIG_X86_32
 534         /*
 535          * On the PPro and successors, the MTRRs are used to set
 536          * memory types for physical addresses outside main memory,
 537          * so blindly setting UC or PWT on those pages is wrong.
 538          * For Pentiums and earlier, the surround logic should disable
 539          * caching for the high addresses through the KEN pin, but
 540          * we maintain the tradition of paranoia in this code.
 541          */
 542         if (!pat_enabled &&
 543             !(boot_cpu_has(X86_FEATURE_MTRR) ||
 544               boot_cpu_has(X86_FEATURE_K6_MTRR) ||
 545               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CYRIX_ARR) ||
 546               boot_cpu_has(X86_FEATURE_CENTAUR_MCR)) &&
 547             (pfn << PAGE_SHIFT) >= __pa(high_memory)) {
 548                 flags = _PAGE_CACHE_UC;
 549         }
 550 #endif
 551
 552         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) & ~_PAGE_CACHE_MASK) |
 553                              flags);
 554         return 1;
 555 }
 556
 557 /*
 558  * Change the memory type for the physial address range in kernel identity
 559  * mapping space if that range is a part of identity map.
 560  */
 561 int kernel_map_sync_memtype(u64 base, unsigned long size, unsigned long flags)
 562 {
 563         unsigned long id_sz;
 564
 565         if (base >= __pa(high_memory))
 566                 return 0;
 567
 568         id_sz = (__pa(high_memory) < base + size) ?
 569                                 __pa(high_memory) - base :
 570                                 size;
 571
 572         if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(base), id_sz, flags) < 0) {
 573                 printk(KERN_INFO
 574                         "%s:%d ioremap_change_attr failed %s "
 575                         "for %Lx-%Lx\n",
 576                         current->comm, current->pid,
 577                         cattr_name(flags),
 578                         base, (unsigned long long)(base + size));
 579                 return -EINVAL;
 580         }
 581         return 0;
 582 }
 583
 584 /*
 585  * Internal interface to reserve a range of physical memory with prot.
 586  * Reserved non RAM regions only and after successful reserve_memtype,
 587  * this func also keeps identity mapping (if any) in sync with this new prot.
 588  */
 589 static int reserve_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size, pgprot_t *vma_prot,
 590                                 int strict_prot)
 591 {
 592         int is_ram = 0;
 593         int ret;
 594         unsigned long want_flags = (pgprot_val(*vma_prot) & _PAGE_CACHE_MASK);
 595         unsigned long flags = want_flags;
 596
 597         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
 598
 599         /*
 600          * reserve_pfn_range() for RAM pages. We do not refcount to keep
 601          * track of number of mappings of RAM pages. We can assert that
 602          * the type requested matches the type of first page in the range.
 603          */
 604         if (is_ram) {
 605                 if (!pat_enabled)
 606                         return 0;
 607
 608                 flags = lookup_memtype(paddr);
 609                 if (want_flags != flags) {
 610                         printk(KERN_WARNING
 611                         "%s:%d map pfn RAM range req %s for %Lx-%Lx, got %s\n",
 612                                 current->comm, current->pid,
 613                                 cattr_name(want_flags),
 614                                 (unsigned long long)paddr,
 615                                 (unsigned long long)(paddr + size),
 616                                 cattr_name(flags));
 617                         *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
 618                                               (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
 619                                              flags);
 620                 }
 621                 return 0;
 622         }
 623
 624         ret = reserve_memtype(paddr, paddr + size, want_flags, &flags);
 625         if (ret)
 626                 return ret;
 627
 628         if (flags != want_flags) {
 629                 if (strict_prot ||
 630                     !is_new_memtype_allowed(paddr, size, want_flags, flags)) {
 631                         free_memtype(paddr, paddr + size);
 632                         printk(KERN_ERR "%s:%d map pfn expected mapping type %s"
 633                                 " for %Lx-%Lx, got %s\n",
 634                                 current->comm, current->pid,
 635                                 cattr_name(want_flags),
 636                                 (unsigned long long)paddr,
 637                                 (unsigned long long)(paddr + size),
 638                                 cattr_name(flags));
 639                         return -EINVAL;
 640                 }
 641                 /*
 642                  * We allow returning different type than the one requested in
 643                  * non strict case.
 644                  */
 645                 *vma_prot = __pgprot((pgprot_val(*vma_prot) &
 646                                       (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
 647                                      flags);
 648         }
 649
 650         if (kernel_map_sync_memtype(paddr, size, flags) < 0) {
 651                 free_memtype(paddr, paddr + size);
 652                 return -EINVAL;
 653         }
 654         return 0;
 655 }
 656
 657 /*
 658  * Internal interface to free a range of physical memory.
 659  * Frees non RAM regions only.
 660  */
 661 static void free_pfn_range(u64 paddr, unsigned long size)
 662 {
 663         int is_ram;
 664
 665         is_ram = pat_pagerange_is_ram(paddr, paddr + size);
 666         if (is_ram == 0)
 667                 free_memtype(paddr, paddr + size);
 668 }
 669
 670 /*
 671  * track_pfn_vma_copy is called when vma that is covering the pfnmap gets
 672  * copied through copy_page_range().
 673  *
 674  * If the vma has a linear pfn mapping for the entire range, we get the prot
 675  * from pte and reserve the entire vma range with single reserve_pfn_range call.
 676  */
 677 int track_pfn_vma_copy(struct vm_area_struct *vma)
 678 {
 679         resource_size_t paddr;
 680         unsigned long prot;
 681         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
 682         pgprot_t pgprot;
 683
 684         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 685                 /*
 686                  * reserve the whole chunk covered by vma. We need the
 687                  * starting address and protection from pte.
 688                  */
 689                 if (follow_phys(vma, vma->vm_start, 0, &prot, &paddr)) {
 690                         WARN_ON_ONCE(1);
 691                         return -EINVAL;
 692                 }
 693                 pgprot = __pgprot(prot);
 694                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, &pgprot, 1);
 695         }
 696
 697         return 0;
 698 }
 699
 700 /*
 701  * track_pfn_vma_new is called when a _new_ pfn mapping is being established
 702  * for physical range indicated by pfn and size.
 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_vma_new(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t *prot,
 709                         unsigned long pfn, unsigned long size)
 710 {
 711         unsigned long flags;
 712         resource_size_t paddr;
 713         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
 714
 715         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 716                 /* reserve the whole chunk starting from vm_pgoff */
 717                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 718                 return reserve_pfn_range(paddr, vma_size, prot, 0);
 719         }
 720
 721         if (!pat_enabled)
 722                 return 0;
 723
 724         /* for vm_insert_pfn and friends, we set prot based on lookup */
 725         flags = lookup_memtype(pfn << PAGE_SHIFT);
 726         *prot = __pgprot((pgprot_val(vma->vm_page_prot) & (~_PAGE_CACHE_MASK)) |
 727                          flags);
 728
 729         return 0;
 730 }
 731
 732 /*
 733  * untrack_pfn_vma is called while unmapping a pfnmap for a region.
 734  * untrack can be called for a specific region indicated by pfn and size or
 735  * can be for the entire vma (in which case size can be zero).
 736  */
 737 void untrack_pfn_vma(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
 738                         unsigned long size)
 739 {
 740         resource_size_t paddr;
 741         unsigned long vma_size = vma->vm_end - vma->vm_start;
 742
 743         if (is_linear_pfn_mapping(vma)) {
 744                 /* free the whole chunk starting from vm_pgoff */
 745                 paddr = (resource_size_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 746                 free_pfn_range(paddr, vma_size);
 747                 return;
 748         }
 749 }
 750
 751 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
 752 {
 753         if (pat_enabled)
 754                 return __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE_WC);
 755         else
 756                 return pgprot_noncached(prot);
 757 }
 758 EXPORT_SYMBOL_GPL(pgprot_writecombine);
 759
 760 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_X86_PAT)
 761
 762 static struct memtype *memtype_get_idx(loff_t pos)
 763 {
 764         struct memtype *print_entry;
 765         int ret;
 766
 767         print_entry  = kzalloc(sizeof(struct memtype), GFP_KERNEL);
 768         if (!print_entry)
 769                 return NULL;
 770
 771         spin_lock(&memtype_lock);
 772         ret = rbt_memtype_copy_nth_element(print_entry, pos);
 773         spin_unlock(&memtype_lock);
 774
 775         if (!ret) {
 776                 return print_entry;
 777         } else {
 778                 kfree(print_entry);
 779                 return NULL;
 780         }
 781 }
 782
 783 static void *memtype_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
 784 {
 785         if (*pos == 0) {
 786                 ++*pos;
 787                 seq_printf(seq, "PAT memtype list:\n");
 788         }
 789
 790         return memtype_get_idx(*pos);
 791 }
 792
 793 static void *memtype_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
 794 {
 795         ++*pos;
 796         return memtype_get_idx(*pos);
 797 }
 798
 799 static void memtype_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
 800 {
 801 }
 802
 803 static int memtype_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
 804 {
 805         struct memtype *print_entry = (struct memtype *)v;
 806
 807         seq_printf(seq, "%s @ 0x%Lx-0x%Lx\n", cattr_name(print_entry->type),
 808                         print_entry->start, print_entry->end);
 809         kfree(print_entry);
 810
 811         return 0;
 812 }
 813
 814 static const struct seq_operations memtype_seq_ops = {
 815         .start = memtype_seq_start,
 816         .next  = memtype_seq_next,
 817         .stop  = memtype_seq_stop,
 818         .show  = memtype_seq_show,
 819 };
 820
 821 static int memtype_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
 822 {
 823         return seq_open(file, &memtype_seq_ops);
 824 }
 825
 826 static const struct file_operations memtype_fops = {
 827         .open    = memtype_seq_open,
 828         .read    = seq_read,
 829         .llseek  = seq_lseek,
 830         .release = seq_release,
 831 };
 832
 833 static int __init pat_memtype_list_init(void)
 834 {
 835         if (pat_enabled) {
 836                 debugfs_create_file("pat_memtype_list", S_IRUSR,
 837                                     arch_debugfs_dir, NULL, &memtype_fops);
 838         }
 839         return 0;
 840 }
 841
 842 late_initcall(pat_memtype_list_init);
 843
 844 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_X86_PAT */