arch/x86/mm/pat/set_memory.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
   4  * Thanks to Ben LaHaise for precious feedback.
   5  */
   6 #include <linux/highmem.h>
   7 #include <linux/memblock.h>
   8 #include <linux/sched.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/interrupt.h>
  11 #include <linux/seq_file.h>
  12 #include <linux/debugfs.h>
  13 #include <linux/pfn.h>
  14 #include <linux/percpu.h>
  15 #include <linux/gfp.h>
  16 #include <linux/pci.h>
  17 #include <linux/vmalloc.h>
  18 #include <linux/libnvdimm.h>
  19 #include <linux/vmstat.h>
  20 #include <linux/kernel.h>
  21
  22 #include <asm/e820/api.h>
  23 #include <asm/processor.h>
  24 #include <asm/tlbflush.h>
  25 #include <asm/sections.h>
  26 #include <asm/setup.h>
  27 #include <linux/uaccess.h>
  28 #include <asm/pgalloc.h>
  29 #include <asm/proto.h>
  30 #include <asm/memtype.h>
  31 #include <asm/set_memory.h>
  32
  33 #include "../mm_internal.h"
  34
  35 /*
  36  * The current flushing context - we pass it instead of 5 arguments:
  37  */
  38 struct cpa_data {
  39         unsigned long   *vaddr;
  40         pgd_t           *pgd;
  41         pgprot_t        mask_set;
  42         pgprot_t        mask_clr;
  43         unsigned long   numpages;
  44         unsigned long   curpage;
  45         unsigned long   pfn;
  46         unsigned int    flags;
  47         unsigned int    force_split             : 1,
  48                         force_static_prot       : 1,
  49                         force_flush_all         : 1;
  50         struct page     **pages;
  51 };
  52
  53 enum cpa_warn {
  54         CPA_CONFLICT,
  55         CPA_PROTECT,
  56         CPA_DETECT,
  57 };
  58
  59 static const int cpa_warn_level = CPA_PROTECT;
  60
  61 /*
  62  * Serialize cpa() (for !DEBUG_PAGEALLOC which uses large identity mappings)
  63  * using cpa_lock. So that we don't allow any other cpu, with stale large tlb
  64  * entries change the page attribute in parallel to some other cpu
  65  * splitting a large page entry along with changing the attribute.
  66  */
  67 static DEFINE_SPINLOCK(cpa_lock);
  68
  69 #define CPA_FLUSHTLB 1
  70 #define CPA_ARRAY 2
  71 #define CPA_PAGES_ARRAY 4
  72 #define CPA_NO_CHECK_ALIAS 8 /* Do not search for aliases */
  73
  74 static inline pgprot_t cachemode2pgprot(enum page_cache_mode pcm)
  75 {
  76         return __pgprot(cachemode2protval(pcm));
  77 }
  78
  79 #ifdef CONFIG_PROC_FS
  80 static unsigned long direct_pages_count[PG_LEVEL_NUM];
  81
  82 void update_page_count(int level, unsigned long pages)
  83 {
  84         /* Protect against CPA */
  85         spin_lock(&pgd_lock);
  86         direct_pages_count[level] += pages;
  87         spin_unlock(&pgd_lock);
  88 }
  89
  90 static void split_page_count(int level)
  91 {
  92         if (direct_pages_count[level] == 0)
  93                 return;
  94
  95         direct_pages_count[level]--;
  96         if (system_state == SYSTEM_RUNNING) {
  97                 if (level == PG_LEVEL_2M)
  98                         count_vm_event(DIRECT_MAP_LEVEL2_SPLIT);
  99                 else if (level == PG_LEVEL_1G)
 100                         count_vm_event(DIRECT_MAP_LEVEL3_SPLIT);
 101         }
 102         direct_pages_count[level - 1] += PTRS_PER_PTE;
 103 }
 104
 105 void arch_report_meminfo(struct seq_file *m)
 106 {
 107         seq_printf(m, "DirectMap4k:    %8lu kB\n",
 108                         direct_pages_count[PG_LEVEL_4K] << 2);
 109 #if defined(CONFIG_X86_64) || defined(CONFIG_X86_PAE)
 110         seq_printf(m, "DirectMap2M:    %8lu kB\n",
 111                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 11);
 112 #else
 113         seq_printf(m, "DirectMap4M:    %8lu kB\n",
 114                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 12);
 115 #endif
 116         if (direct_gbpages)
 117                 seq_printf(m, "DirectMap1G:    %8lu kB\n",
 118                         direct_pages_count[PG_LEVEL_1G] << 20);
 119 }
 120 #else
 121 static inline void split_page_count(int level) { }
 122 #endif
 123
 124 #ifdef CONFIG_X86_CPA_STATISTICS
 125
 126 static unsigned long cpa_1g_checked;
 127 static unsigned long cpa_1g_sameprot;
 128 static unsigned long cpa_1g_preserved;
 129 static unsigned long cpa_2m_checked;
 130 static unsigned long cpa_2m_sameprot;
 131 static unsigned long cpa_2m_preserved;
 132 static unsigned long cpa_4k_install;
 133
 134 static inline void cpa_inc_1g_checked(void)
 135 {
 136         cpa_1g_checked++;
 137 }
 138
 139 static inline void cpa_inc_2m_checked(void)
 140 {
 141         cpa_2m_checked++;
 142 }
 143
 144 static inline void cpa_inc_4k_install(void)
 145 {
 146         data_race(cpa_4k_install++);
 147 }
 148
 149 static inline void cpa_inc_lp_sameprot(int level)
 150 {
 151         if (level == PG_LEVEL_1G)
 152                 cpa_1g_sameprot++;
 153         else
 154                 cpa_2m_sameprot++;
 155 }
 156
 157 static inline void cpa_inc_lp_preserved(int level)
 158 {
 159         if (level == PG_LEVEL_1G)
 160                 cpa_1g_preserved++;
 161         else
 162                 cpa_2m_preserved++;
 163 }
 164
 165 static int cpastats_show(struct seq_file *m, void *p)
 166 {
 167         seq_printf(m, "1G pages checked:     %16lu\n", cpa_1g_checked);
 168         seq_printf(m, "1G pages sameprot:    %16lu\n", cpa_1g_sameprot);
 169         seq_printf(m, "1G pages preserved:   %16lu\n", cpa_1g_preserved);
 170         seq_printf(m, "2M pages checked:     %16lu\n", cpa_2m_checked);
 171         seq_printf(m, "2M pages sameprot:    %16lu\n", cpa_2m_sameprot);
 172         seq_printf(m, "2M pages preserved:   %16lu\n", cpa_2m_preserved);
 173         seq_printf(m, "4K pages set-checked: %16lu\n", cpa_4k_install);
 174         return 0;
 175 }
 176
 177 static int cpastats_open(struct inode *inode, struct file *file)
 178 {
 179         return single_open(file, cpastats_show, NULL);
 180 }
 181
 182 static const struct file_operations cpastats_fops = {
 183         .open           = cpastats_open,
 184         .read           = seq_read,
 185         .llseek         = seq_lseek,
 186         .release        = single_release,
 187 };
 188
 189 static int __init cpa_stats_init(void)
 190 {
 191         debugfs_create_file("cpa_stats", S_IRUSR, arch_debugfs_dir, NULL,
 192                             &cpastats_fops);
 193         return 0;
 194 }
 195 late_initcall(cpa_stats_init);
 196 #else
 197 static inline void cpa_inc_1g_checked(void) { }
 198 static inline void cpa_inc_2m_checked(void) { }
 199 static inline void cpa_inc_4k_install(void) { }
 200 static inline void cpa_inc_lp_sameprot(int level) { }
 201 static inline void cpa_inc_lp_preserved(int level) { }
 202 #endif
 203
 204
 205 static inline int
 206 within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
 207 {
 208         return addr >= start && addr < end;
 209 }
 210
 211 static inline int
 212 within_inclusive(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
 213 {
 214         return addr >= start && addr <= end;
 215 }
 216
 217 #ifdef CONFIG_X86_64
 218
 219 static inline unsigned long highmap_start_pfn(void)
 220 {
 221         return __pa_symbol(_text) >> PAGE_SHIFT;
 222 }
 223
 224 static inline unsigned long highmap_end_pfn(void)
 225 {
 226         /* Do not reference physical address outside the kernel. */
 227         return __pa_symbol(roundup(_brk_end, PMD_SIZE) - 1) >> PAGE_SHIFT;
 228 }
 229
 230 static bool __cpa_pfn_in_highmap(unsigned long pfn)
 231 {
 232         /*
 233          * Kernel text has an alias mapping at a high address, known
 234          * here as "highmap".
 235          */
 236         return within_inclusive(pfn, highmap_start_pfn(), highmap_end_pfn());
 237 }
 238
 239 #else
 240
 241 static bool __cpa_pfn_in_highmap(unsigned long pfn)
 242 {
 243         /* There is no highmap on 32-bit */
 244         return false;
 245 }
 246
 247 #endif
 248
 249 /*
 250  * See set_mce_nospec().
 251  *
 252  * Machine check recovery code needs to change cache mode of poisoned pages to
 253  * UC to avoid speculative access logging another error. But passing the
 254  * address of the 1:1 mapping to set_memory_uc() is a fine way to encourage a
 255  * speculative access. So we cheat and flip the top bit of the address. This
 256  * works fine for the code that updates the page tables. But at the end of the
 257  * process we need to flush the TLB and cache and the non-canonical address
 258  * causes a #GP fault when used by the INVLPG and CLFLUSH instructions.
 259  *
 260  * But in the common case we already have a canonical address. This code
 261  * will fix the top bit if needed and is a no-op otherwise.
 262  */
 263 static inline unsigned long fix_addr(unsigned long addr)
 264 {
 265 #ifdef CONFIG_X86_64
 266         return (long)(addr << 1) >> 1;
 267 #else
 268         return addr;
 269 #endif
 270 }
 271
 272 static unsigned long __cpa_addr(struct cpa_data *cpa, unsigned long idx)
 273 {
 274         if (cpa->flags & CPA_PAGES_ARRAY) {
 275                 struct page *page = cpa->pages[idx];
 276
 277                 if (unlikely(PageHighMem(page)))
 278                         return 0;
 279
 280                 return (unsigned long)page_address(page);
 281         }
 282
 283         if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 284                 return cpa->vaddr[idx];
 285
 286         return *cpa->vaddr + idx * PAGE_SIZE;
 287 }
 288
 289 /*
 290  * Flushing functions
 291  */
 292
 293 static void clflush_cache_range_opt(void *vaddr, unsigned int size)
 294 {
 295         const unsigned long clflush_size = boot_cpu_data.x86_clflush_size;
 296         void *p = (void *)((unsigned long)vaddr & ~(clflush_size - 1));
 297         void *vend = vaddr + size;
 298
 299         if (p >= vend)
 300                 return;
 301
 302         for (; p < vend; p += clflush_size)
 303                 clflushopt(p);
 304 }
 305
 306 /**
 307  * clflush_cache_range - flush a cache range with clflush
 308  * @vaddr:      virtual start address
 309  * @size:       number of bytes to flush
 310  *
 311  * CLFLUSHOPT is an unordered instruction which needs fencing with MFENCE or
 312  * SFENCE to avoid ordering issues.
 313  */
 314 void clflush_cache_range(void *vaddr, unsigned int size)
 315 {
 316         mb();
 317         clflush_cache_range_opt(vaddr, size);
 318         mb();
 319 }
 320 EXPORT_SYMBOL_GPL(clflush_cache_range);
 321
 322 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PMEM_API
 323 void arch_invalidate_pmem(void *addr, size_t size)
 324 {
 325         clflush_cache_range(addr, size);
 326 }
 327 EXPORT_SYMBOL_GPL(arch_invalidate_pmem);
 328 #endif
 329
 330 static void __cpa_flush_all(void *arg)
 331 {
 332         unsigned long cache = (unsigned long)arg;
 333
 334         /*
 335          * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
 336          * large page flushing.
 337          */
 338         __flush_tlb_all();
 339
 340         if (cache && boot_cpu_data.x86 >= 4)
 341                 wbinvd();
 342 }
 343
 344 static void cpa_flush_all(unsigned long cache)
 345 {
 346         BUG_ON(irqs_disabled() && !early_boot_irqs_disabled);
 347
 348         on_each_cpu(__cpa_flush_all, (void *) cache, 1);
 349 }
 350
 351 static void __cpa_flush_tlb(void *data)
 352 {
 353         struct cpa_data *cpa = data;
 354         unsigned int i;
 355
 356         for (i = 0; i < cpa->numpages; i++)
 357                 flush_tlb_one_kernel(fix_addr(__cpa_addr(cpa, i)));
 358 }
 359
 360 static void cpa_flush(struct cpa_data *data, int cache)
 361 {
 362         struct cpa_data *cpa = data;
 363         unsigned int i;
 364
 365         BUG_ON(irqs_disabled() && !early_boot_irqs_disabled);
 366
 367         if (cache && !static_cpu_has(X86_FEATURE_CLFLUSH)) {
 368                 cpa_flush_all(cache);
 369                 return;
 370         }
 371
 372         if (cpa->force_flush_all || cpa->numpages > tlb_single_page_flush_ceiling)
 373                 flush_tlb_all();
 374         else
 375                 on_each_cpu(__cpa_flush_tlb, cpa, 1);
 376
 377         if (!cache)
 378                 return;
 379
 380         mb();
 381         for (i = 0; i < cpa->numpages; i++) {
 382                 unsigned long addr = __cpa_addr(cpa, i);
 383                 unsigned int level;
 384
 385                 pte_t *pte = lookup_address(addr, &level);
 386
 387                 /*
 388                  * Only flush present addresses:
 389                  */
 390                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 391                         clflush_cache_range_opt((void *)fix_addr(addr), PAGE_SIZE);
 392         }
 393         mb();
 394 }
 395
 396 static bool overlaps(unsigned long r1_start, unsigned long r1_end,
 397                      unsigned long r2_start, unsigned long r2_end)
 398 {
 399         return (r1_start <= r2_end && r1_end >= r2_start) ||
 400                 (r2_start <= r1_end && r2_end >= r1_start);
 401 }
 402
 403 #ifdef CONFIG_PCI_BIOS
 404 /*
 405  * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for PCI BIOS
 406  * based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
 407  */
 408 #define BIOS_PFN        PFN_DOWN(BIOS_BEGIN)
 409 #define BIOS_PFN_END    PFN_DOWN(BIOS_END - 1)
 410
 411 static pgprotval_t protect_pci_bios(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
 412 {
 413         if (pcibios_enabled && overlaps(spfn, epfn, BIOS_PFN, BIOS_PFN_END))
 414                 return _PAGE_NX;
 415         return 0;
 416 }
 417 #else
 418 static pgprotval_t protect_pci_bios(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
 419 {
 420         return 0;
 421 }
 422 #endif
 423
 424 /*
 425  * The .rodata section needs to be read-only. Using the pfn catches all
 426  * aliases.  This also includes __ro_after_init, so do not enforce until
 427  * kernel_set_to_readonly is true.
 428  */
 429 static pgprotval_t protect_rodata(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
 430 {
 431         unsigned long epfn_ro, spfn_ro = PFN_DOWN(__pa_symbol(__start_rodata));
 432
 433         /*
 434          * Note: __end_rodata is at page aligned and not inclusive, so
 435          * subtract 1 to get the last enforced PFN in the rodata area.
 436          */
 437         epfn_ro = PFN_DOWN(__pa_symbol(__end_rodata)) - 1;
 438
 439         if (kernel_set_to_readonly && overlaps(spfn, epfn, spfn_ro, epfn_ro))
 440                 return _PAGE_RW;
 441         return 0;
 442 }
 443
 444 /*
 445  * Protect kernel text against becoming non executable by forbidding
 446  * _PAGE_NX.  This protects only the high kernel mapping (_text -> _etext)
 447  * out of which the kernel actually executes.  Do not protect the low
 448  * mapping.
 449  *
 450  * This does not cover __inittext since that is gone after boot.
 451  */
 452 static pgprotval_t protect_kernel_text(unsigned long start, unsigned long end)
 453 {
 454         unsigned long t_end = (unsigned long)_etext - 1;
 455         unsigned long t_start = (unsigned long)_text;
 456
 457         if (overlaps(start, end, t_start, t_end))
 458                 return _PAGE_NX;
 459         return 0;
 460 }
 461
 462 #if defined(CONFIG_X86_64)
 463 /*
 464  * Once the kernel maps the text as RO (kernel_set_to_readonly is set),
 465  * kernel text mappings for the large page aligned text, rodata sections
 466  * will be always read-only. For the kernel identity mappings covering the
 467  * holes caused by this alignment can be anything that user asks.
 468  *
 469  * This will preserve the large page mappings for kernel text/data at no
 470  * extra cost.
 471  */
 472 static pgprotval_t protect_kernel_text_ro(unsigned long start,
 473                                           unsigned long end)
 474 {
 475         unsigned long t_end = (unsigned long)__end_rodata_hpage_align - 1;
 476         unsigned long t_start = (unsigned long)_text;
 477         unsigned int level;
 478
 479         if (!kernel_set_to_readonly || !overlaps(start, end, t_start, t_end))
 480                 return 0;
 481         /*
 482          * Don't enforce the !RW mapping for the kernel text mapping, if
 483          * the current mapping is already using small page mapping.  No
 484          * need to work hard to preserve large page mappings in this case.
 485          *
 486          * This also fixes the Linux Xen paravirt guest boot failure caused
 487          * by unexpected read-only mappings for kernel identity
 488          * mappings. In this paravirt guest case, the kernel text mapping
 489          * and the kernel identity mapping share the same page-table pages,
 490          * so the protections for kernel text and identity mappings have to
 491          * be the same.
 492          */
 493         if (lookup_address(start, &level) && (level != PG_LEVEL_4K))
 494                 return _PAGE_RW;
 495         return 0;
 496 }
 497 #else
 498 static pgprotval_t protect_kernel_text_ro(unsigned long start,
 499                                           unsigned long end)
 500 {
 501         return 0;
 502 }
 503 #endif
 504
 505 static inline bool conflicts(pgprot_t prot, pgprotval_t val)
 506 {
 507         return (pgprot_val(prot) & ~val) != pgprot_val(prot);
 508 }
 509
 510 static inline void check_conflict(int warnlvl, pgprot_t prot, pgprotval_t val,
 511                                   unsigned long start, unsigned long end,
 512                                   unsigned long pfn, const char *txt)
 513 {
 514         static const char *lvltxt[] = {
 515                 [CPA_CONFLICT]  = "conflict",
 516                 [CPA_PROTECT]   = "protect",
 517                 [CPA_DETECT]    = "detect",
 518         };
 519
 520         if (warnlvl > cpa_warn_level || !conflicts(prot, val))
 521                 return;
 522
 523         pr_warn("CPA %8s %10s: 0x%016lx - 0x%016lx PFN %lx req %016llx prevent %016llx\n",
 524                 lvltxt[warnlvl], txt, start, end, pfn, (unsigned long long)pgprot_val(prot),
 525                 (unsigned long long)val);
 526 }
 527
 528 /*
 529  * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
 530  * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
 531  * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
 532  * checks and fixes these known static required protection bits.
 533  */
 534 static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long start,
 535                                           unsigned long pfn, unsigned long npg,
 536                                           unsigned long lpsize, int warnlvl)
 537 {
 538         pgprotval_t forbidden, res;
 539         unsigned long end;
 540
 541         /*
 542          * There is no point in checking RW/NX conflicts when the requested
 543          * mapping is setting the page !PRESENT.
 544          */
 545         if (!(pgprot_val(prot) & _PAGE_PRESENT))
 546                 return prot;
 547
 548         /* Operate on the virtual address */
 549         end = start + npg * PAGE_SIZE - 1;
 550
 551         res = protect_kernel_text(start, end);
 552         check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "Text NX");
 553         forbidden = res;
 554
 555         /*
 556          * Special case to preserve a large page. If the change spawns the
 557          * full large page mapping then there is no point to split it
 558          * up. Happens with ftrace and is going to be removed once ftrace
 559          * switched to text_poke().
 560          */
 561         if (lpsize != (npg * PAGE_SIZE) || (start & (lpsize - 1))) {
 562                 res = protect_kernel_text_ro(start, end);
 563                 check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "Text RO");
 564                 forbidden |= res;
 565         }
 566
 567         /* Check the PFN directly */
 568         res = protect_pci_bios(pfn, pfn + npg - 1);
 569         check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "PCIBIOS NX");
 570         forbidden |= res;
 571
 572         res = protect_rodata(pfn, pfn + npg - 1);
 573         check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "Rodata RO");
 574         forbidden |= res;
 575
 576         return __pgprot(pgprot_val(prot) & ~forbidden);
 577 }
 578
 579 /*
 580  * Lookup the page table entry for a virtual address in a specific pgd.
 581  * Return a pointer to the entry and the level of the mapping.
 582  */
 583 pte_t *lookup_address_in_pgd(pgd_t *pgd, unsigned long address,
 584                              unsigned int *level)
 585 {
 586         p4d_t *p4d;
 587         pud_t *pud;
 588         pmd_t *pmd;
 589
 590         *level = PG_LEVEL_NONE;
 591
 592         if (pgd_none(*pgd))
 593                 return NULL;
 594
 595         p4d = p4d_offset(pgd, address);
 596         if (p4d_none(*p4d))
 597                 return NULL;
 598
 599         *level = PG_LEVEL_512G;
 600         if (p4d_large(*p4d) || !p4d_present(*p4d))
 601                 return (pte_t *)p4d;
 602
 603         pud = pud_offset(p4d, address);
 604         if (pud_none(*pud))
 605                 return NULL;
 606
 607         *level = PG_LEVEL_1G;
 608         if (pud_large(*pud) || !pud_present(*pud))
 609                 return (pte_t *)pud;
 610
 611         pmd = pmd_offset(pud, address);
 612         if (pmd_none(*pmd))
 613                 return NULL;
 614
 615         *level = PG_LEVEL_2M;
 616         if (pmd_large(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
 617                 return (pte_t *)pmd;
 618
 619         *level = PG_LEVEL_4K;
 620
 621         return pte_offset_kernel(pmd, address);
 622 }
 623
 624 /*
 625  * Lookup the page table entry for a virtual address. Return a pointer
 626  * to the entry and the level of the mapping.
 627  *
 628  * Note: We return pud and pmd either when the entry is marked large
 629  * or when the present bit is not set. Otherwise we would return a
 630  * pointer to a nonexisting mapping.
 631  */
 632 pte_t *lookup_address(unsigned long address, unsigned int *level)
 633 {
 634         return lookup_address_in_pgd(pgd_offset_k(address), address, level);
 635 }
 636 EXPORT_SYMBOL_GPL(lookup_address);
 637
 638 /*
 639  * Lookup the page table entry for a virtual address in a given mm. Return a
 640  * pointer to the entry and the level of the mapping.
 641  */
 642 pte_t *lookup_address_in_mm(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 643                             unsigned int *level)
 644 {
 645         return lookup_address_in_pgd(pgd_offset(mm, address), address, level);
 646 }
 647 EXPORT_SYMBOL_GPL(lookup_address_in_mm);
 648
 649 static pte_t *_lookup_address_cpa(struct cpa_data *cpa, unsigned long address,
 650                                   unsigned int *level)
 651 {
 652         if (cpa->pgd)
 653                 return lookup_address_in_pgd(cpa->pgd + pgd_index(address),
 654                                                address, level);
 655
 656         return lookup_address(address, level);
 657 }
 658
 659 /*
 660  * Lookup the PMD entry for a virtual address. Return a pointer to the entry
 661  * or NULL if not present.
 662  */
 663 pmd_t *lookup_pmd_address(unsigned long address)
 664 {
 665         pgd_t *pgd;
 666         p4d_t *p4d;
 667         pud_t *pud;
 668
 669         pgd = pgd_offset_k(address);
 670         if (pgd_none(*pgd))
 671                 return NULL;
 672
 673         p4d = p4d_offset(pgd, address);
 674         if (p4d_none(*p4d) || p4d_large(*p4d) || !p4d_present(*p4d))
 675                 return NULL;
 676
 677         pud = pud_offset(p4d, address);
 678         if (pud_none(*pud) || pud_large(*pud) || !pud_present(*pud))
 679                 return NULL;
 680
 681         return pmd_offset(pud, address);
 682 }
 683
 684 /*
 685  * This is necessary because __pa() does not work on some
 686  * kinds of memory, like vmalloc() or the alloc_remap()
 687  * areas on 32-bit NUMA systems.  The percpu areas can
 688  * end up in this kind of memory, for instance.
 689  *
 690  * This could be optimized, but it is only intended to be
 691  * used at initialization time, and keeping it
 692  * unoptimized should increase the testing coverage for
 693  * the more obscure platforms.
 694  */
 695 phys_addr_t slow_virt_to_phys(void *__virt_addr)
 696 {
 697         unsigned long virt_addr = (unsigned long)__virt_addr;
 698         phys_addr_t phys_addr;
 699         unsigned long offset;
 700         enum pg_level level;
 701         pte_t *pte;
 702
 703         pte = lookup_address(virt_addr, &level);
 704         BUG_ON(!pte);
 705
 706         /*
 707          * pXX_pfn() returns unsigned long, which must be cast to phys_addr_t
 708          * before being left-shifted PAGE_SHIFT bits -- this trick is to
 709          * make 32-PAE kernel work correctly.
 710          */
 711         switch (level) {
 712         case PG_LEVEL_1G:
 713                 phys_addr = (phys_addr_t)pud_pfn(*(pud_t *)pte) << PAGE_SHIFT;
 714                 offset = virt_addr & ~PUD_PAGE_MASK;
 715                 break;
 716         case PG_LEVEL_2M:
 717                 phys_addr = (phys_addr_t)pmd_pfn(*(pmd_t *)pte) << PAGE_SHIFT;
 718                 offset = virt_addr & ~PMD_PAGE_MASK;
 719                 break;
 720         default:
 721                 phys_addr = (phys_addr_t)pte_pfn(*pte) << PAGE_SHIFT;
 722                 offset = virt_addr & ~PAGE_MASK;
 723         }
 724
 725         return (phys_addr_t)(phys_addr | offset);
 726 }
 727 EXPORT_SYMBOL_GPL(slow_virt_to_phys);
 728
 729 /*
 730  * Set the new pmd in all the pgds we know about:
 731  */
 732 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
 733 {
 734         /* change init_mm */
 735         set_pte_atomic(kpte, pte);
 736 #ifdef CONFIG_X86_32
 737         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
 738                 struct page *page;
 739
 740                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 741                         pgd_t *pgd;
 742                         p4d_t *p4d;
 743                         pud_t *pud;
 744                         pmd_t *pmd;
 745
 746                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 747                         p4d = p4d_offset(pgd, address);
 748                         pud = pud_offset(p4d, address);
 749                         pmd = pmd_offset(pud, address);
 750                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
 751                 }
 752         }
 753 #endif
 754 }
 755
 756 static pgprot_t pgprot_clear_protnone_bits(pgprot_t prot)
 757 {
 758         /*
 759          * _PAGE_GLOBAL means "global page" for present PTEs.
 760          * But, it is also used to indicate _PAGE_PROTNONE
 761          * for non-present PTEs.
 762          *
 763          * This ensures that a _PAGE_GLOBAL PTE going from
 764          * present to non-present is not confused as
 765          * _PAGE_PROTNONE.
 766          */
 767         if (!(pgprot_val(prot) & _PAGE_PRESENT))
 768                 pgprot_val(prot) &= ~_PAGE_GLOBAL;
 769
 770         return prot;
 771 }
 772
 773 static int __should_split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
 774                                      struct cpa_data *cpa)
 775 {
 776         unsigned long numpages, pmask, psize, lpaddr, pfn, old_pfn;
 777         pgprot_t old_prot, new_prot, req_prot, chk_prot;
 778         pte_t new_pte, *tmp;
 779         enum pg_level level;
 780
 781         /*
 782          * Check for races, another CPU might have split this page
 783          * up already:
 784          */
 785         tmp = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level);
 786         if (tmp != kpte)
 787                 return 1;
 788
 789         switch (level) {
 790         case PG_LEVEL_2M:
 791                 old_prot = pmd_pgprot(*(pmd_t *)kpte);
 792                 old_pfn = pmd_pfn(*(pmd_t *)kpte);
 793                 cpa_inc_2m_checked();
 794                 break;
 795         case PG_LEVEL_1G:
 796                 old_prot = pud_pgprot(*(pud_t *)kpte);
 797                 old_pfn = pud_pfn(*(pud_t *)kpte);
 798                 cpa_inc_1g_checked();
 799                 break;
 800         default:
 801                 return -EINVAL;
 802         }
 803
 804         psize = page_level_size(level);
 805         pmask = page_level_mask(level);
 806
 807         /*
 808          * Calculate the number of pages, which fit into this large
 809          * page starting at address:
 810          */
 811         lpaddr = (address + psize) & pmask;
 812         numpages = (lpaddr - address) >> PAGE_SHIFT;
 813         if (numpages < cpa->numpages)
 814                 cpa->numpages = numpages;
 815
 816         /*
 817          * We are safe now. Check whether the new pgprot is the same:
 818          * Convert protection attributes to 4k-format, as cpa->mask* are set
 819          * up accordingly.
 820          */
 821
 822         /* Clear PSE (aka _PAGE_PAT) and move PAT bit to correct position */
 823         req_prot = pgprot_large_2_4k(old_prot);
 824
 825         pgprot_val(req_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 826         pgprot_val(req_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
 827
 828         /*
 829          * req_prot is in format of 4k pages. It must be converted to large
 830          * page format: the caching mode includes the PAT bit located at
 831          * different bit positions in the two formats.
 832          */
 833         req_prot = pgprot_4k_2_large(req_prot);
 834         req_prot = pgprot_clear_protnone_bits(req_prot);
 835         if (pgprot_val(req_prot) & _PAGE_PRESENT)
 836                 pgprot_val(req_prot) |= _PAGE_PSE;
 837
 838         /*
 839          * old_pfn points to the large page base pfn. So we need to add the
 840          * offset of the virtual address:
 841          */
 842         pfn = old_pfn + ((address & (psize - 1)) >> PAGE_SHIFT);
 843         cpa->pfn = pfn;
 844
 845         /*
 846          * Calculate the large page base address and the number of 4K pages
 847          * in the large page
 848          */
 849         lpaddr = address & pmask;
 850         numpages = psize >> PAGE_SHIFT;
 851
 852         /*
 853          * Sanity check that the existing mapping is correct versus the static
 854          * protections. static_protections() guards against !PRESENT, so no
 855          * extra conditional required here.
 856          */
 857         chk_prot = static_protections(old_prot, lpaddr, old_pfn, numpages,
 858                                       psize, CPA_CONFLICT);
 859
 860         if (WARN_ON_ONCE(pgprot_val(chk_prot) != pgprot_val(old_prot))) {
 861                 /*
 862                  * Split the large page and tell the split code to
 863                  * enforce static protections.
 864                  */
 865                 cpa->force_static_prot = 1;
 866                 return 1;
 867         }
 868
 869         /*
 870          * Optimization: If the requested pgprot is the same as the current
 871          * pgprot, then the large page can be preserved and no updates are
 872          * required independent of alignment and length of the requested
 873          * range. The above already established that the current pgprot is
 874          * correct, which in consequence makes the requested pgprot correct
 875          * as well if it is the same. The static protection scan below will
 876          * not come to a different conclusion.
 877          */
 878         if (pgprot_val(req_prot) == pgprot_val(old_prot)) {
 879                 cpa_inc_lp_sameprot(level);
 880                 return 0;
 881         }
 882
 883         /*
 884          * If the requested range does not cover the full page, split it up
 885          */
 886         if (address != lpaddr || cpa->numpages != numpages)
 887                 return 1;
 888
 889         /*
 890          * Check whether the requested pgprot is conflicting with a static
 891          * protection requirement in the large page.
 892          */
 893         new_prot = static_protections(req_prot, lpaddr, old_pfn, numpages,
 894                                       psize, CPA_DETECT);
 895
 896         /*
 897          * If there is a conflict, split the large page.
 898          *
 899          * There used to be a 4k wise evaluation trying really hard to
 900          * preserve the large pages, but experimentation has shown, that this
 901          * does not help at all. There might be corner cases which would
 902          * preserve one large page occasionally, but it's really not worth the
 903          * extra code and cycles for the common case.
 904          */
 905         if (pgprot_val(req_prot) != pgprot_val(new_prot))
 906                 return 1;
 907
 908         /* All checks passed. Update the large page mapping. */
 909         new_pte = pfn_pte(old_pfn, new_prot);
 910         __set_pmd_pte(kpte, address, new_pte);
 911         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
 912         cpa_inc_lp_preserved(level);
 913         return 0;
 914 }
 915
 916 static int should_split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
 917                                    struct cpa_data *cpa)
 918 {
 919         int do_split;
 920
 921         if (cpa->force_split)
 922                 return 1;
 923
 924         spin_lock(&pgd_lock);
 925         do_split = __should_split_large_page(kpte, address, cpa);
 926         spin_unlock(&pgd_lock);
 927
 928         return do_split;
 929 }
 930
 931 static void split_set_pte(struct cpa_data *cpa, pte_t *pte, unsigned long pfn,
 932                           pgprot_t ref_prot, unsigned long address,
 933                           unsigned long size)
 934 {
 935         unsigned int npg = PFN_DOWN(size);
 936         pgprot_t prot;
 937
 938         /*
 939          * If should_split_large_page() discovered an inconsistent mapping,
 940          * remove the invalid protection in the split mapping.
 941          */
 942         if (!cpa->force_static_prot)
 943                 goto set;
 944
 945         /* Hand in lpsize = 0 to enforce the protection mechanism */
 946         prot = static_protections(ref_prot, address, pfn, npg, 0, CPA_PROTECT);
 947
 948         if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(ref_prot))
 949                 goto set;
 950
 951         /*
 952          * If this is splitting a PMD, fix it up. PUD splits cannot be
 953          * fixed trivially as that would require to rescan the newly
 954          * installed PMD mappings after returning from split_large_page()
 955          * so an eventual further split can allocate the necessary PTE
 956          * pages. Warn for now and revisit it in case this actually
 957          * happens.
 958          */
 959         if (size == PAGE_SIZE)
 960                 ref_prot = prot;
 961         else
 962                 pr_warn_once("CPA: Cannot fixup static protections for PUD split\n");
 963 set:
 964         set_pte(pte, pfn_pte(pfn, ref_prot));
 965 }
 966
 967 static int
 968 __split_large_page(struct cpa_data *cpa, pte_t *kpte, unsigned long address,
 969                    struct page *base)
 970 {
 971         unsigned long lpaddr, lpinc, ref_pfn, pfn, pfninc = 1;
 972         pte_t *pbase = (pte_t *)page_address(base);
 973         unsigned int i, level;
 974         pgprot_t ref_prot;
 975         pte_t *tmp;
 976
 977         spin_lock(&pgd_lock);
 978         /*
 979          * Check for races, another CPU might have split this page
 980          * up for us already:
 981          */
 982         tmp = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level);
 983         if (tmp != kpte) {
 984                 spin_unlock(&pgd_lock);
 985                 return 1;
 986         }
 987
 988         paravirt_alloc_pte(&init_mm, page_to_pfn(base));
 989
 990         switch (level) {
 991         case PG_LEVEL_2M:
 992                 ref_prot = pmd_pgprot(*(pmd_t *)kpte);
 993                 /*
 994                  * Clear PSE (aka _PAGE_PAT) and move
 995                  * PAT bit to correct position.
 996                  */
 997                 ref_prot = pgprot_large_2_4k(ref_prot);
 998                 ref_pfn = pmd_pfn(*(pmd_t *)kpte);
 999                 lpaddr = address & PMD_MASK;
1000                 lpinc = PAGE_SIZE;
1001                 break;
1002
1003         case PG_LEVEL_1G:
1004                 ref_prot = pud_pgprot(*(pud_t *)kpte);
1005                 ref_pfn = pud_pfn(*(pud_t *)kpte);
1006                 pfninc = PMD_PAGE_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1007                 lpaddr = address & PUD_MASK;
1008                 lpinc = PMD_SIZE;
1009                 /*
1010                  * Clear the PSE flags if the PRESENT flag is not set
1011                  * otherwise pmd_present/pmd_huge will return true
1012                  * even on a non present pmd.
1013                  */
1014                 if (!(pgprot_val(ref_prot) & _PAGE_PRESENT))
1015                         pgprot_val(ref_prot) &= ~_PAGE_PSE;
1016                 break;
1017
1018         default:
1019                 spin_unlock(&pgd_lock);
1020                 return 1;
1021         }
1022
1023         ref_prot = pgprot_clear_protnone_bits(ref_prot);
1024
1025         /*
1026          * Get the target pfn from the original entry:
1027          */
1028         pfn = ref_pfn;
1029         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pfn += pfninc, lpaddr += lpinc)
1030                 split_set_pte(cpa, pbase + i, pfn, ref_prot, lpaddr, lpinc);
1031
1032         if (virt_addr_valid(address)) {
1033                 unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(address));
1034
1035                 if (pfn_range_is_mapped(pfn, pfn + 1))
1036                         split_page_count(level);
1037         }
1038
1039         /*
1040          * Install the new, split up pagetable.
1041          *
1042          * We use the standard kernel pagetable protections for the new
1043          * pagetable protections, the actual ptes set above control the
1044          * primary protection behavior:
1045          */
1046         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, __pgprot(_KERNPG_TABLE)));
1047
1048         /*
1049          * Do a global flush tlb after splitting the large page
1050          * and before we do the actual change page attribute in the PTE.
1051          *
1052          * Without this, we violate the TLB application note, that says:
1053          * "The TLBs may contain both ordinary and large-page
1054          *  translations for a 4-KByte range of linear addresses. This
1055          *  may occur if software modifies the paging structures so that
1056          *  the page size used for the address range changes. If the two
1057          *  translations differ with respect to page frame or attributes
1058          *  (e.g., permissions), processor behavior is undefined and may
1059          *  be implementation-specific."
1060          *
1061          * We do this global tlb flush inside the cpa_lock, so that we
1062          * don't allow any other cpu, with stale tlb entries change the
1063          * page attribute in parallel, that also falls into the
1064          * just split large page entry.
1065          */
1066         flush_tlb_all();
1067         spin_unlock(&pgd_lock);
1068
1069         return 0;
1070 }
1071
1072 static int split_large_page(struct cpa_data *cpa, pte_t *kpte,
1073                             unsigned long address)
1074 {
1075         struct page *base;
1076
1077         if (!debug_pagealloc_enabled())
1078                 spin_unlock(&cpa_lock);
1079         base = alloc_pages(GFP_KERNEL, 0);
1080         if (!debug_pagealloc_enabled())
1081                 spin_lock(&cpa_lock);
1082         if (!base)
1083                 return -ENOMEM;
1084
1085         if (__split_large_page(cpa, kpte, address, base))
1086                 __free_page(base);
1087
1088         return 0;
1089 }
1090
1091 static bool try_to_free_pte_page(pte_t *pte)
1092 {
1093         int i;
1094
1095         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1096                 if (!pte_none(pte[i]))
1097                         return false;
1098
1099         free_page((unsigned long)pte);
1100         return true;
1101 }
1102
1103 static bool try_to_free_pmd_page(pmd_t *pmd)
1104 {
1105         int i;
1106
1107         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++)
1108                 if (!pmd_none(pmd[i]))
1109                         return false;
1110
1111         free_page((unsigned long)pmd);
1112         return true;
1113 }
1114
1115 static bool unmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long start, unsigned long end)
1116 {
1117         pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, start);
1118
1119         while (start < end) {
1120                 set_pte(pte, __pte(0));
1121
1122                 start += PAGE_SIZE;
1123                 pte++;
1124         }
1125
1126         if (try_to_free_pte_page((pte_t *)pmd_page_vaddr(*pmd))) {
1127                 pmd_clear(pmd);
1128                 return true;
1129         }
1130         return false;
1131 }
1132
1133 static void __unmap_pmd_range(pud_t *pud, pmd_t *pmd,
1134                               unsigned long start, unsigned long end)
1135 {
1136         if (unmap_pte_range(pmd, start, end))
1137                 if (try_to_free_pmd_page(pud_pgtable(*pud)))
1138                         pud_clear(pud);
1139 }
1140
1141 static void unmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long start, unsigned long end)
1142 {
1143         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, start);
1144
1145         /*
1146          * Not on a 2MB page boundary?
1147          */
1148         if (start & (PMD_SIZE - 1)) {
1149                 unsigned long next_page = (start + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
1150                 unsigned long pre_end = min_t(unsigned long, end, next_page);
1151
1152                 __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, pre_end);
1153
1154                 start = pre_end;
1155                 pmd++;
1156         }
1157
1158         /*
1159          * Try to unmap in 2M chunks.
1160          */
1161         while (end - start >= PMD_SIZE) {
1162                 if (pmd_large(*pmd))
1163                         pmd_clear(pmd);
1164                 else
1165                         __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, start + PMD_SIZE);
1166
1167                 start += PMD_SIZE;
1168                 pmd++;
1169         }
1170
1171         /*
1172          * 4K leftovers?
1173          */
1174         if (start < end)
1175                 return __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, end);
1176
1177         /*
1178          * Try again to free the PMD page if haven't succeeded above.
1179          */
1180         if (!pud_none(*pud))
1181                 if (try_to_free_pmd_page(pud_pgtable(*pud)))
1182                         pud_clear(pud);
1183 }
1184
1185 static void unmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long start, unsigned long end)
1186 {
1187         pud_t *pud = pud_offset(p4d, start);
1188
1189         /*
1190          * Not on a GB page boundary?
1191          */
1192         if (start & (PUD_SIZE - 1)) {
1193                 unsigned long next_page = (start + PUD_SIZE) & PUD_MASK;
1194                 unsigned long pre_end   = min_t(unsigned long, end, next_page);
1195
1196                 unmap_pmd_range(pud, start, pre_end);
1197
1198                 start = pre_end;
1199                 pud++;
1200         }
1201
1202         /*
1203          * Try to unmap in 1G chunks?
1204          */
1205         while (end - start >= PUD_SIZE) {
1206
1207                 if (pud_large(*pud))
1208                         pud_clear(pud);
1209                 else
1210                         unmap_pmd_range(pud, start, start + PUD_SIZE);
1211
1212                 start += PUD_SIZE;
1213                 pud++;
1214         }
1215
1216         /*
1217          * 2M leftovers?
1218          */
1219         if (start < end)
1220                 unmap_pmd_range(pud, start, end);
1221
1222         /*
1223          * No need to try to free the PUD page because we'll free it in
1224          * populate_pgd's error path
1225          */
1226 }
1227
1228 static int alloc_pte_page(pmd_t *pmd)
1229 {
1230         pte_t *pte = (pte_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1231         if (!pte)
1232                 return -1;
1233
1234         set_pmd(pmd, __pmd(__pa(pte) | _KERNPG_TABLE));
1235         return 0;
1236 }
1237
1238 static int alloc_pmd_page(pud_t *pud)
1239 {
1240         pmd_t *pmd = (pmd_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1241         if (!pmd)
1242                 return -1;
1243
1244         set_pud(pud, __pud(__pa(pmd) | _KERNPG_TABLE));
1245         return 0;
1246 }
1247
1248 static void populate_pte(struct cpa_data *cpa,
1249                          unsigned long start, unsigned long end,
1250                          unsigned num_pages, pmd_t *pmd, pgprot_t pgprot)
1251 {
1252         pte_t *pte;
1253
1254         pte = pte_offset_kernel(pmd, start);
1255
1256         pgprot = pgprot_clear_protnone_bits(pgprot);
1257
1258         while (num_pages-- && start < end) {
1259                 set_pte(pte, pfn_pte(cpa->pfn, pgprot));
1260
1261                 start    += PAGE_SIZE;
1262                 cpa->pfn++;
1263                 pte++;
1264         }
1265 }
1266
1267 static long populate_pmd(struct cpa_data *cpa,
1268                          unsigned long start, unsigned long end,
1269                          unsigned num_pages, pud_t *pud, pgprot_t pgprot)
1270 {
1271         long cur_pages = 0;
1272         pmd_t *pmd;
1273         pgprot_t pmd_pgprot;
1274
1275         /*
1276          * Not on a 2M boundary?
1277          */
1278         if (start & (PMD_SIZE - 1)) {
1279                 unsigned long pre_end = start + (num_pages << PAGE_SHIFT);
1280                 unsigned long next_page = (start + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
1281
1282                 pre_end   = min_t(unsigned long, pre_end, next_page);
1283                 cur_pages = (pre_end - start) >> PAGE_SHIFT;
1284                 cur_pages = min_t(unsigned int, num_pages, cur_pages);
1285
1286                 /*
1287                  * Need a PTE page?
1288                  */
1289                 pmd = pmd_offset(pud, start);
1290                 if (pmd_none(*pmd))
1291                         if (alloc_pte_page(pmd))
1292                                 return -1;
1293
1294                 populate_pte(cpa, start, pre_end, cur_pages, pmd, pgprot);
1295
1296                 start = pre_end;
1297         }
1298
1299         /*
1300          * We mapped them all?
1301          */
1302         if (num_pages == cur_pages)
1303                 return cur_pages;
1304
1305         pmd_pgprot = pgprot_4k_2_large(pgprot);
1306
1307         while (end - start >= PMD_SIZE) {
1308
1309                 /*
1310                  * We cannot use a 1G page so allocate a PMD page if needed.
1311                  */
1312                 if (pud_none(*pud))
1313                         if (alloc_pmd_page(pud))
1314                                 return -1;
1315
1316                 pmd = pmd_offset(pud, start);
1317
1318                 set_pmd(pmd, pmd_mkhuge(pfn_pmd(cpa->pfn,
1319                                         canon_pgprot(pmd_pgprot))));
1320
1321                 start     += PMD_SIZE;
1322                 cpa->pfn  += PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1323                 cur_pages += PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1324         }
1325
1326         /*
1327          * Map trailing 4K pages.
1328          */
1329         if (start < end) {
1330                 pmd = pmd_offset(pud, start);
1331                 if (pmd_none(*pmd))
1332                         if (alloc_pte_page(pmd))
1333                                 return -1;
1334
1335                 populate_pte(cpa, start, end, num_pages - cur_pages,
1336                              pmd, pgprot);
1337         }
1338         return num_pages;
1339 }
1340
1341 static int populate_pud(struct cpa_data *cpa, unsigned long start, p4d_t *p4d,
1342                         pgprot_t pgprot)
1343 {
1344         pud_t *pud;
1345         unsigned long end;
1346         long cur_pages = 0;
1347         pgprot_t pud_pgprot;
1348
1349         end = start + (cpa->numpages << PAGE_SHIFT);
1350
1351         /*
1352          * Not on a Gb page boundary? => map everything up to it with
1353          * smaller pages.
1354          */
1355         if (start & (PUD_SIZE - 1)) {
1356                 unsigned long pre_end;
1357                 unsigned long next_page = (start + PUD_SIZE) & PUD_MASK;
1358
1359                 pre_end   = min_t(unsigned long, end, next_page);
1360                 cur_pages = (pre_end - start) >> PAGE_SHIFT;
1361                 cur_pages = min_t(int, (int)cpa->numpages, cur_pages);
1362
1363                 pud = pud_offset(p4d, start);
1364
1365                 /*
1366                  * Need a PMD page?
1367                  */
1368                 if (pud_none(*pud))
1369                         if (alloc_pmd_page(pud))
1370                                 return -1;
1371
1372                 cur_pages = populate_pmd(cpa, start, pre_end, cur_pages,
1373                                          pud, pgprot);
1374                 if (cur_pages < 0)
1375                         return cur_pages;
1376
1377                 start = pre_end;
1378         }
1379
1380         /* We mapped them all? */
1381         if (cpa->numpages == cur_pages)
1382                 return cur_pages;
1383
1384         pud = pud_offset(p4d, start);
1385         pud_pgprot = pgprot_4k_2_large(pgprot);
1386
1387         /*
1388          * Map everything starting from the Gb boundary, possibly with 1G pages
1389          */
1390         while (boot_cpu_has(X86_FEATURE_GBPAGES) && end - start >= PUD_SIZE) {
1391                 set_pud(pud, pud_mkhuge(pfn_pud(cpa->pfn,
1392                                    canon_pgprot(pud_pgprot))));
1393
1394                 start     += PUD_SIZE;
1395                 cpa->pfn  += PUD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1396                 cur_pages += PUD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1397                 pud++;
1398         }
1399
1400         /* Map trailing leftover */
1401         if (start < end) {
1402                 long tmp;
1403
1404                 pud = pud_offset(p4d, start);
1405                 if (pud_none(*pud))
1406                         if (alloc_pmd_page(pud))
1407                                 return -1;
1408
1409                 tmp = populate_pmd(cpa, start, end, cpa->numpages - cur_pages,
1410                                    pud, pgprot);
1411                 if (tmp < 0)
1412                         return cur_pages;
1413
1414                 cur_pages += tmp;
1415         }
1416         return cur_pages;
1417 }
1418
1419 /*
1420  * Restrictions for kernel page table do not necessarily apply when mapping in
1421  * an alternate PGD.
1422  */
1423 static int populate_pgd(struct cpa_data *cpa, unsigned long addr)
1424 {
1425         pgprot_t pgprot = __pgprot(_KERNPG_TABLE);
1426         pud_t *pud = NULL;      /* shut up gcc */
1427         p4d_t *p4d;
1428         pgd_t *pgd_entry;
1429         long ret;
1430
1431         pgd_entry = cpa->pgd + pgd_index(addr);
1432
1433         if (pgd_none(*pgd_entry)) {
1434                 p4d = (p4d_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1435                 if (!p4d)
1436                         return -1;
1437
1438                 set_pgd(pgd_entry, __pgd(__pa(p4d) | _KERNPG_TABLE));
1439         }
1440
1441         /*
1442          * Allocate a PUD page and hand it down for mapping.
1443          */
1444         p4d = p4d_offset(pgd_entry, addr);
1445         if (p4d_none(*p4d)) {
1446                 pud = (pud_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1447                 if (!pud)
1448                         return -1;
1449
1450                 set_p4d(p4d, __p4d(__pa(pud) | _KERNPG_TABLE));
1451         }
1452
1453         pgprot_val(pgprot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
1454         pgprot_val(pgprot) |=  pgprot_val(cpa->mask_set);
1455
1456         ret = populate_pud(cpa, addr, p4d, pgprot);
1457         if (ret < 0) {
1458                 /*
1459                  * Leave the PUD page in place in case some other CPU or thread
1460                  * already found it, but remove any useless entries we just
1461                  * added to it.
1462                  */
1463                 unmap_pud_range(p4d, addr,
1464                                 addr + (cpa->numpages << PAGE_SHIFT));
1465                 return ret;
1466         }
1467
1468         cpa->numpages = ret;
1469         return 0;
1470 }
1471
1472 static int __cpa_process_fault(struct cpa_data *cpa, unsigned long vaddr,
1473                                int primary)
1474 {
1475         if (cpa->pgd) {
1476                 /*
1477                  * Right now, we only execute this code path when mapping
1478                  * the EFI virtual memory map regions, no other users
1479                  * provide a ->pgd value. This may change in the future.
1480                  */
1481                 return populate_pgd(cpa, vaddr);
1482         }
1483
1484         /*
1485          * Ignore all non primary paths.
1486          */
1487         if (!primary) {
1488                 cpa->numpages = 1;
1489                 return 0;
1490         }
1491
1492         /*
1493          * Ignore the NULL PTE for kernel identity mapping, as it is expected
1494          * to have holes.
1495          * Also set numpages to '1' indicating that we processed cpa req for
1496          * one virtual address page and its pfn. TBD: numpages can be set based
1497          * on the initial value and the level returned by lookup_address().
1498          */
1499         if (within(vaddr, PAGE_OFFSET,
1500                    PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))) {
1501                 cpa->numpages = 1;
1502                 cpa->pfn = __pa(vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1503                 return 0;
1504
1505         } else if (__cpa_pfn_in_highmap(cpa->pfn)) {
1506                 /* Faults in the highmap are OK, so do not warn: */
1507                 return -EFAULT;
1508         } else {
1509                 WARN(1, KERN_WARNING "CPA: called for zero pte. "
1510                         "vaddr = %lx cpa->vaddr = %lx\n", vaddr,
1511                         *cpa->vaddr);
1512
1513                 return -EFAULT;
1514         }
1515 }
1516
1517 static int __change_page_attr(struct cpa_data *cpa, int primary)
1518 {
1519         unsigned long address;
1520         int do_split, err;
1521         unsigned int level;
1522         pte_t *kpte, old_pte;
1523
1524         address = __cpa_addr(cpa, cpa->curpage);
1525 repeat:
1526         kpte = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level);
1527         if (!kpte)
1528                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
1529
1530         old_pte = *kpte;
1531         if (pte_none(old_pte))
1532                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
1533
1534         if (level == PG_LEVEL_4K) {
1535                 pte_t new_pte;
1536                 pgprot_t new_prot = pte_pgprot(old_pte);
1537                 unsigned long pfn = pte_pfn(old_pte);
1538
1539                 pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
1540                 pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
1541
1542                 cpa_inc_4k_install();
1543                 /* Hand in lpsize = 0 to enforce the protection mechanism */
1544                 new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn, 1, 0,
1545                                               CPA_PROTECT);
1546
1547                 new_prot = pgprot_clear_protnone_bits(new_prot);
1548
1549                 /*
1550                  * We need to keep the pfn from the existing PTE,
1551                  * after all we're only going to change it's attributes
1552                  * not the memory it points to
1553                  */
1554                 new_pte = pfn_pte(pfn, new_prot);
1555                 cpa->pfn = pfn;
1556                 /*
1557                  * Do we really change anything ?
1558                  */
1559                 if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {
1560                         set_pte_atomic(kpte, new_pte);
1561                         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
1562                 }
1563                 cpa->numpages = 1;
1564                 return 0;
1565         }
1566
1567         /*
1568          * Check, whether we can keep the large page intact
1569          * and just change the pte:
1570          */
1571         do_split = should_split_large_page(kpte, address, cpa);
1572         /*
1573          * When the range fits into the existing large page,
1574          * return. cp->numpages and cpa->tlbflush have been updated in
1575          * try_large_page:
1576          */
1577         if (do_split <= 0)
1578                 return do_split;
1579
1580         /*
1581          * We have to split the large page:
1582          */
1583         err = split_large_page(cpa, kpte, address);
1584         if (!err)
1585                 goto repeat;
1586
1587         return err;
1588 }
1589
1590 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias);
1591
1592 static int cpa_process_alias(struct cpa_data *cpa)
1593 {
1594         struct cpa_data alias_cpa;
1595         unsigned long laddr = (unsigned long)__va(cpa->pfn << PAGE_SHIFT);
1596         unsigned long vaddr;
1597         int ret;
1598
1599         if (!pfn_range_is_mapped(cpa->pfn, cpa->pfn + 1))
1600                 return 0;
1601
1602         /*
1603          * No need to redo, when the primary call touched the direct
1604          * mapping already:
1605          */
1606         vaddr = __cpa_addr(cpa, cpa->curpage);
1607         if (!(within(vaddr, PAGE_OFFSET,
1608                     PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT)))) {
1609
1610                 alias_cpa = *cpa;
1611                 alias_cpa.vaddr = &laddr;
1612                 alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
1613                 alias_cpa.curpage = 0;
1614
1615                 cpa->force_flush_all = 1;
1616
1617                 ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
1618                 if (ret)
1619                         return ret;
1620         }
1621
1622 #ifdef CONFIG_X86_64
1623         /*
1624          * If the primary call didn't touch the high mapping already
1625          * and the physical address is inside the kernel map, we need
1626          * to touch the high mapped kernel as well:
1627          */
1628         if (!within(vaddr, (unsigned long)_text, _brk_end) &&
1629             __cpa_pfn_in_highmap(cpa->pfn)) {
1630                 unsigned long temp_cpa_vaddr = (cpa->pfn << PAGE_SHIFT) +
1631                                                __START_KERNEL_map - phys_base;
1632                 alias_cpa = *cpa;
1633                 alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
1634                 alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
1635                 alias_cpa.curpage = 0;
1636
1637                 cpa->force_flush_all = 1;
1638                 /*
1639                  * The high mapping range is imprecise, so ignore the
1640                  * return value.
1641                  */
1642                 __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
1643         }
1644 #endif
1645
1646         return 0;
1647 }
1648
1649 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias)
1650 {
1651         unsigned long numpages = cpa->numpages;
1652         unsigned long rempages = numpages;
1653         int ret = 0;
1654
1655         while (rempages) {
1656                 /*
1657                  * Store the remaining nr of pages for the large page
1658                  * preservation check.
1659                  */
1660                 cpa->numpages = rempages;
1661                 /* for array changes, we can't use large page */
1662                 if (cpa->flags & (CPA_ARRAY | CPA_PAGES_ARRAY))
1663                         cpa->numpages = 1;
1664
1665                 if (!debug_pagealloc_enabled())
1666                         spin_lock(&cpa_lock);
1667                 ret = __change_page_attr(cpa, checkalias);
1668                 if (!debug_pagealloc_enabled())
1669                         spin_unlock(&cpa_lock);
1670                 if (ret)
1671                         goto out;
1672
1673                 if (checkalias) {
1674                         ret = cpa_process_alias(cpa);
1675                         if (ret)
1676                                 goto out;
1677                 }
1678
1679                 /*
1680                  * Adjust the number of pages with the result of the
1681                  * CPA operation. Either a large page has been
1682                  * preserved or a single page update happened.
1683                  */
1684                 BUG_ON(cpa->numpages > rempages || !cpa->numpages);
1685                 rempages -= cpa->numpages;
1686                 cpa->curpage += cpa->numpages;
1687         }
1688
1689 out:
1690         /* Restore the original numpages */
1691         cpa->numpages = numpages;
1692         return ret;
1693 }
1694
1695 static int change_page_attr_set_clr(unsigned long *addr, int numpages,
1696                                     pgprot_t mask_set, pgprot_t mask_clr,
1697                                     int force_split, int in_flag,
1698                                     struct page **pages)
1699 {
1700         struct cpa_data cpa;
1701         int ret, cache, checkalias;
1702
1703         memset(&cpa, 0, sizeof(cpa));
1704
1705         /*
1706          * Check, if we are requested to set a not supported
1707          * feature.  Clearing non-supported features is OK.
1708          */
1709         mask_set = canon_pgprot(mask_set);
1710
1711         if (!pgprot_val(mask_set) && !pgprot_val(mask_clr) && !force_split)
1712                 return 0;
1713
1714         /* Ensure we are PAGE_SIZE aligned */
1715         if (in_flag & CPA_ARRAY) {
1716                 int i;
1717                 for (i = 0; i < numpages; i++) {
1718                         if (addr[i] & ~PAGE_MASK) {
1719                                 addr[i] &= PAGE_MASK;
1720                                 WARN_ON_ONCE(1);
1721                         }
1722                 }
1723         } else if (!(in_flag & CPA_PAGES_ARRAY)) {
1724                 /*
1725                  * in_flag of CPA_PAGES_ARRAY implies it is aligned.
1726                  * No need to check in that case
1727                  */
1728                 if (*addr & ~PAGE_MASK) {
1729                         *addr &= PAGE_MASK;
1730                         /*
1731                          * People should not be passing in unaligned addresses:
1732                          */
1733                         WARN_ON_ONCE(1);
1734                 }
1735         }
1736
1737         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
1738         kmap_flush_unused();
1739
1740         vm_unmap_aliases();
1741
1742         cpa.vaddr = addr;
1743         cpa.pages = pages;
1744         cpa.numpages = numpages;
1745         cpa.mask_set = mask_set;
1746         cpa.mask_clr = mask_clr;
1747         cpa.flags = 0;
1748         cpa.curpage = 0;
1749         cpa.force_split = force_split;
1750
1751         if (in_flag & (CPA_ARRAY | CPA_PAGES_ARRAY))
1752                 cpa.flags |= in_flag;
1753
1754         /* No alias checking for _NX bit modifications */
1755         checkalias = (pgprot_val(mask_set) | pgprot_val(mask_clr)) != _PAGE_NX;
1756         /* Has caller explicitly disabled alias checking? */
1757         if (in_flag & CPA_NO_CHECK_ALIAS)
1758                 checkalias = 0;
1759
1760         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, checkalias);
1761
1762         /*
1763          * Check whether we really changed something:
1764          */
1765         if (!(cpa.flags & CPA_FLUSHTLB))
1766                 goto out;
1767
1768         /*
1769          * No need to flush, when we did not set any of the caching
1770          * attributes:
1771          */
1772         cache = !!pgprot2cachemode(mask_set);
1773
1774         /*
1775          * On error; flush everything to be sure.
1776          */
1777         if (ret) {
1778                 cpa_flush_all(cache);
1779                 goto out;
1780         }
1781
1782         cpa_flush(&cpa, cache);
1783 out:
1784         return ret;
1785 }
1786
1787 static inline int change_page_attr_set(unsigned long *addr, int numpages,
1788                                        pgprot_t mask, int array)
1789 {
1790         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
1791                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
1792 }
1793
1794 static inline int change_page_attr_clear(unsigned long *addr, int numpages,
1795                                          pgprot_t mask, int array)
1796 {
1797         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
1798                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
1799 }
1800
1801 static inline int cpa_set_pages_array(struct page **pages, int numpages,
1802                                        pgprot_t mask)
1803 {
1804         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
1805                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
1806 }
1807
1808 static inline int cpa_clear_pages_array(struct page **pages, int numpages,
1809                                          pgprot_t mask)
1810 {
1811         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
1812                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
1813 }
1814
1815 /*
1816  * _set_memory_prot is an internal helper for callers that have been passed
1817  * a pgprot_t value from upper layers and a reservation has already been taken.
1818  * If you want to set the pgprot to a specific page protocol, use the
1819  * set_memory_xx() functions.
1820  */
1821 int __set_memory_prot(unsigned long addr, int numpages, pgprot_t prot)
1822 {
1823         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, prot,
1824                                         __pgprot(~pgprot_val(prot)), 0, 0,
1825                                         NULL);
1826 }
1827
1828 int _set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
1829 {
1830         /*
1831          * for now UC MINUS. see comments in ioremap()
1832          * If you really need strong UC use ioremap_uc(), but note
1833          * that you cannot override IO areas with set_memory_*() as
1834          * these helpers cannot work with IO memory.
1835          */
1836         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
1837                                     cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS),
1838                                     0);
1839 }
1840
1841 int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
1842 {
1843         int ret;
1844
1845         /*
1846          * for now UC MINUS. see comments in ioremap()
1847          */
1848         ret = memtype_reserve(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
1849                               _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS, NULL);
1850         if (ret)
1851                 goto out_err;
1852
1853         ret = _set_memory_uc(addr, numpages);
1854         if (ret)
1855                 goto out_free;
1856
1857         return 0;
1858
1859 out_free:
1860         memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1861 out_err:
1862         return ret;
1863 }
1864 EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);
1865
1866 int _set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
1867 {
1868         int ret;
1869
1870         ret = change_page_attr_set(&addr, numpages,
1871                                    cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS),
1872                                    0);
1873         if (!ret) {
1874                 ret = change_page_attr_set_clr(&addr, numpages,
1875                                                cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_WC),
1876                                                __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK),
1877                                                0, 0, NULL);
1878         }
1879         return ret;
1880 }
1881
1882 int set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
1883 {
1884         int ret;
1885
1886         ret = memtype_reserve(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
1887                 _PAGE_CACHE_MODE_WC, NULL);
1888         if (ret)
1889                 return ret;
1890
1891         ret = _set_memory_wc(addr, numpages);
1892         if (ret)
1893                 memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1894
1895         return ret;
1896 }
1897 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wc);
1898
1899 int _set_memory_wt(unsigned long addr, int numpages)
1900 {
1901         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
1902                                     cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_WT), 0);
1903 }
1904
1905 int _set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
1906 {
1907         /* WB cache mode is hard wired to all cache attribute bits being 0 */
1908         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
1909                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 0);
1910 }
1911
1912 int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
1913 {
1914         int ret;
1915
1916         ret = _set_memory_wb(addr, numpages);
1917         if (ret)
1918                 return ret;
1919
1920         memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1921         return 0;
1922 }
1923 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);
1924
1925 int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
1926 {
1927         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
1928                 return 0;
1929
1930         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
1931 }
1932
1933 int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
1934 {
1935         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
1936                 return 0;
1937
1938         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
1939 }
1940
1941 int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
1942 {
1943         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
1944 }
1945
1946 int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
1947 {
1948         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
1949 }
1950
1951 int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
1952 {
1953         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
1954 }
1955
1956 int set_memory_np_noalias(unsigned long addr, int numpages)
1957 {
1958         int cpa_flags = CPA_NO_CHECK_ALIAS;
1959
1960         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
1961                                         __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0,
1962                                         cpa_flags, NULL);
1963 }
1964
1965 int set_memory_4k(unsigned long addr, int numpages)
1966 {
1967         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
1968                                         __pgprot(0), 1, 0, NULL);
1969 }
1970
1971 int set_memory_nonglobal(unsigned long addr, int numpages)
1972 {
1973         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
1974                                       __pgprot(_PAGE_GLOBAL), 0);
1975 }
1976
1977 int set_memory_global(unsigned long addr, int numpages)
1978 {
1979         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
1980                                     __pgprot(_PAGE_GLOBAL), 0);
1981 }
1982
1983 static int __set_memory_enc_dec(unsigned long addr, int numpages, bool enc)
1984 {
1985         struct cpa_data cpa;
1986         int ret;
1987
1988         /* Nothing to do if memory encryption is not active */
1989         if (!mem_encrypt_active())
1990                 return 0;
1991
1992         /* Should not be working on unaligned addresses */
1993         if (WARN_ONCE(addr & ~PAGE_MASK, "misaligned address: %#lx\n", addr))
1994                 addr &= PAGE_MASK;
1995
1996         memset(&cpa, 0, sizeof(cpa));
1997         cpa.vaddr = &addr;
1998         cpa.numpages = numpages;
1999         cpa.mask_set = enc ? __pgprot(_PAGE_ENC) : __pgprot(0);
2000         cpa.mask_clr = enc ? __pgprot(0) : __pgprot(_PAGE_ENC);
2001         cpa.pgd = init_mm.pgd;
2002
2003         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
2004         kmap_flush_unused();
2005         vm_unmap_aliases();
2006
2007         /*
2008          * Before changing the encryption attribute, we need to flush caches.
2009          */
2010         cpa_flush(&cpa, !this_cpu_has(X86_FEATURE_SME_COHERENT));
2011
2012         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
2013
2014         /*
2015          * After changing the encryption attribute, we need to flush TLBs again
2016          * in case any speculative TLB caching occurred (but no need to flush
2017          * caches again).  We could just use cpa_flush_all(), but in case TLB
2018          * flushing gets optimized in the cpa_flush() path use the same logic
2019          * as above.
2020          */
2021         cpa_flush(&cpa, 0);
2022
2023         return ret;
2024 }
2025
2026 int set_memory_encrypted(unsigned long addr, int numpages)
2027 {
2028         return __set_memory_enc_dec(addr, numpages, true);
2029 }
2030 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_encrypted);
2031
2032 int set_memory_decrypted(unsigned long addr, int numpages)
2033 {
2034         return __set_memory_enc_dec(addr, numpages, false);
2035 }
2036 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_decrypted);
2037
2038 int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
2039 {
2040         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2041
2042         return set_memory_uc(addr, numpages);
2043 }
2044 EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);
2045
2046 static int _set_pages_array(struct page **pages, int numpages,
2047                 enum page_cache_mode new_type)
2048 {
2049         unsigned long start;
2050         unsigned long end;
2051         enum page_cache_mode set_type;
2052         int i;
2053         int free_idx;
2054         int ret;
2055
2056         for (i = 0; i < numpages; i++) {
2057                 if (PageHighMem(pages[i]))
2058                         continue;
2059                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
2060                 end = start + PAGE_SIZE;
2061                 if (memtype_reserve(start, end, new_type, NULL))
2062                         goto err_out;
2063         }
2064
2065         /* If WC, set to UC- first and then WC */
2066         set_type = (new_type == _PAGE_CACHE_MODE_WC) ?
2067                                 _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS : new_type;
2068
2069         ret = cpa_set_pages_array(pages, numpages,
2070                                   cachemode2pgprot(set_type));
2071         if (!ret && new_type == _PAGE_CACHE_MODE_WC)
2072                 ret = change_page_attr_set_clr(NULL, numpages,
2073                                                cachemode2pgprot(
2074                                                 _PAGE_CACHE_MODE_WC),
2075                                                __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK),
2076                                                0, CPA_PAGES_ARRAY, pages);
2077         if (ret)
2078                 goto err_out;
2079         return 0; /* Success */
2080 err_out:
2081         free_idx = i;
2082         for (i = 0; i < free_idx; i++) {
2083                 if (PageHighMem(pages[i]))
2084                         continue;
2085                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
2086                 end = start + PAGE_SIZE;
2087                 memtype_free(start, end);
2088         }
2089         return -EINVAL;
2090 }
2091
2092 int set_pages_array_uc(struct page **pages, int numpages)
2093 {
2094         return _set_pages_array(pages, numpages, _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS);
2095 }
2096 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_uc);
2097
2098 int set_pages_array_wc(struct page **pages, int numpages)
2099 {
2100         return _set_pages_array(pages, numpages, _PAGE_CACHE_MODE_WC);
2101 }
2102 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_wc);
2103
2104 int set_pages_array_wt(struct page **pages, int numpages)
2105 {
2106         return _set_pages_array(pages, numpages, _PAGE_CACHE_MODE_WT);
2107 }
2108 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_pages_array_wt);
2109
2110 int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
2111 {
2112         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2113
2114         return set_memory_wb(addr, numpages);
2115 }
2116 EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);
2117
2118 int set_pages_array_wb(struct page **pages, int numpages)
2119 {
2120         int retval;
2121         unsigned long start;
2122         unsigned long end;
2123         int i;
2124
2125         /* WB cache mode is hard wired to all cache attribute bits being 0 */
2126         retval = cpa_clear_pages_array(pages, numpages,
2127                         __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK));
2128         if (retval)
2129                 return retval;
2130
2131         for (i = 0; i < numpages; i++) {
2132                 if (PageHighMem(pages[i]))
2133                         continue;
2134                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
2135                 end = start + PAGE_SIZE;
2136                 memtype_free(start, end);
2137         }
2138
2139         return 0;
2140 }
2141 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_wb);
2142
2143 int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
2144 {
2145         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2146
2147         return set_memory_ro(addr, numpages);
2148 }
2149
2150 int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
2151 {
2152         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2153
2154         return set_memory_rw(addr, numpages);
2155 }
2156
2157 static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
2158 {
2159         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
2160         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
2161                                 .pgd = NULL,
2162                                 .numpages = numpages,
2163                                 .mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
2164                                 .mask_clr = __pgprot(0),
2165                                 .flags = 0};
2166
2167         /*
2168          * No alias checking needed for setting present flag. otherwise,
2169          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
2170          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
2171          * atomic context especially). Let's keep it simple!
2172          */
2173         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
2174 }
2175
2176 static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
2177 {
2178         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
2179         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
2180                                 .pgd = NULL,
2181                                 .numpages = numpages,
2182                                 .mask_set = __pgprot(0),
2183                                 .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
2184                                 .flags = 0};
2185
2186         /*
2187          * No alias checking needed for setting not present flag. otherwise,
2188          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
2189          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
2190          * atomic context especially). Let's keep it simple!
2191          */
2192         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
2193 }
2194
2195 int set_direct_map_invalid_noflush(struct page *page)
2196 {
2197         return __set_pages_np(page, 1);
2198 }
2199
2200 int set_direct_map_default_noflush(struct page *page)
2201 {
2202         return __set_pages_p(page, 1);
2203 }
2204
2205 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2206 void __kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
2207 {
2208         if (PageHighMem(page))
2209                 return;
2210         if (!enable) {
2211                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
2212                                            numpages * PAGE_SIZE);
2213         }
2214
2215         /*
2216          * The return value is ignored as the calls cannot fail.
2217          * Large pages for identity mappings are not used at boot time
2218          * and hence no memory allocations during large page split.
2219          */
2220         if (enable)
2221                 __set_pages_p(page, numpages);
2222         else
2223                 __set_pages_np(page, numpages);
2224
2225         /*
2226          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
2227          * but that can deadlock->flush only current cpu.
2228          * Preemption needs to be disabled around __flush_tlb_all() due to
2229          * CR3 reload in __native_flush_tlb().
2230          */
2231         preempt_disable();
2232         __flush_tlb_all();
2233         preempt_enable();
2234
2235         arch_flush_lazy_mmu_mode();
2236 }
2237 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
2238
2239 bool kernel_page_present(struct page *page)
2240 {
2241         unsigned int level;
2242         pte_t *pte;
2243
2244         if (PageHighMem(page))
2245                 return false;
2246
2247         pte = lookup_address((unsigned long)page_address(page), &level);
2248         return (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT);
2249 }
2250
2251 int __init kernel_map_pages_in_pgd(pgd_t *pgd, u64 pfn, unsigned long address,
2252                                    unsigned numpages, unsigned long page_flags)
2253 {
2254         int retval = -EINVAL;
2255
2256         struct cpa_data cpa = {
2257                 .vaddr = &address,
2258                 .pfn = pfn,
2259                 .pgd = pgd,
2260                 .numpages = numpages,
2261                 .mask_set = __pgprot(0),
2262                 .mask_clr = __pgprot(~page_flags & (_PAGE_NX|_PAGE_RW)),
2263                 .flags = 0,
2264         };
2265
2266         WARN_ONCE(num_online_cpus() > 1, "Don't call after initializing SMP");
2267
2268         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
2269                 goto out;
2270
2271         if (!(page_flags & _PAGE_ENC))
2272                 cpa.mask_clr = pgprot_encrypted(cpa.mask_clr);
2273
2274         cpa.mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | page_flags);
2275
2276         retval = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
2277         __flush_tlb_all();
2278
2279 out:
2280         return retval;
2281 }
2282
2283 /*
2284  * __flush_tlb_all() flushes mappings only on current CPU and hence this
2285  * function shouldn't be used in an SMP environment. Presently, it's used only
2286  * during boot (way before smp_init()) by EFI subsystem and hence is ok.
2287  */
2288 int __init kernel_unmap_pages_in_pgd(pgd_t *pgd, unsigned long address,
2289                                      unsigned long numpages)
2290 {
2291         int retval;
2292
2293         /*
2294          * The typical sequence for unmapping is to find a pte through
2295          * lookup_address_in_pgd() (ideally, it should never return NULL because
2296          * the address is already mapped) and change it's protections. As pfn is
2297          * the *target* of a mapping, it's not useful while unmapping.
2298          */
2299         struct cpa_data cpa = {
2300                 .vaddr          = &address,
2301                 .pfn            = 0,
2302                 .pgd            = pgd,
2303                 .numpages       = numpages,
2304                 .mask_set       = __pgprot(0),
2305                 .mask_clr       = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
2306                 .flags          = 0,
2307         };
2308
2309         WARN_ONCE(num_online_cpus() > 1, "Don't call after initializing SMP");
2310
2311         retval = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
2312         __flush_tlb_all();
2313
2314         return retval;
2315 }
2316
2317 /*
2318  * The testcases use internal knowledge of the implementation that shouldn't
2319  * be exposed to the rest of the kernel. Include these directly here.
2320  */
2321 #ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
2322 #include "cpa-test.c"
2323 #endif