err.no Git - linux-2.6/blob - 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