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/proc_fs.h>
  13 #include <linux/debugfs.h>
  14 #include <linux/pfn.h>
  15 #include <linux/percpu.h>
  16 #include <linux/gfp.h>
  17 #include <linux/pci.h>
  18 #include <linux/vmalloc.h>
  19 #include <linux/libnvdimm.h>
  20 #include <linux/vmstat.h>
  21 #include <linux/kernel.h>
  22 #include <linux/cc_platform.h>
  23 #include <linux/set_memory.h>
  24 #include <linux/memregion.h>
  25
  26 #include <asm/e820/api.h>
  27 #include <asm/processor.h>
  28 #include <asm/tlbflush.h>
  29 #include <asm/sections.h>
  30 #include <asm/setup.h>
  31 #include <linux/uaccess.h>
  32 #include <asm/pgalloc.h>
  33 #include <asm/proto.h>
  34 #include <asm/memtype.h>
  35 #include <asm/hyperv-tlfs.h>
  36 #include <asm/mshyperv.h>
  37
  38 #include "../mm_internal.h"
  39
  40 /*
  41  * The current flushing context - we pass it instead of 5 arguments:
  42  */
  43 struct cpa_data {
  44         unsigned long   *vaddr;
  45         pgd_t           *pgd;
  46         pgprot_t        mask_set;
  47         pgprot_t        mask_clr;
  48         unsigned long   numpages;
  49         unsigned long   curpage;
  50         unsigned long   pfn;
  51         unsigned int    flags;
  52         unsigned int    force_split             : 1,
  53                         force_static_prot       : 1,
  54                         force_flush_all         : 1;
  55         struct page     **pages;
  56 };
  57
  58 enum cpa_warn {
  59         CPA_CONFLICT,
  60         CPA_PROTECT,
  61         CPA_DETECT,
  62 };
  63
  64 static const int cpa_warn_level = CPA_PROTECT;
  65
  66 /*
  67  * Serialize cpa() (for !DEBUG_PAGEALLOC which uses large identity mappings)
  68  * using cpa_lock. So that we don't allow any other cpu, with stale large tlb
  69  * entries change the page attribute in parallel to some other cpu
  70  * splitting a large page entry along with changing the attribute.
  71  */
  72 static DEFINE_SPINLOCK(cpa_lock);
  73
  74 #define CPA_FLUSHTLB 1
  75 #define CPA_ARRAY 2
  76 #define CPA_PAGES_ARRAY 4
  77 #define CPA_NO_CHECK_ALIAS 8 /* Do not search for aliases */
  78
  79 static inline pgprot_t cachemode2pgprot(enum page_cache_mode pcm)
  80 {
  81         return __pgprot(cachemode2protval(pcm));
  82 }
  83
  84 #ifdef CONFIG_PROC_FS
  85 static unsigned long direct_pages_count[PG_LEVEL_NUM];
  86
  87 void update_page_count(int level, unsigned long pages)
  88 {
  89         /* Protect against CPA */
  90         spin_lock(&pgd_lock);
  91         direct_pages_count[level] += pages;
  92         spin_unlock(&pgd_lock);
  93 }
  94
  95 static void split_page_count(int level)
  96 {
  97         if (direct_pages_count[level] == 0)
  98                 return;
  99
 100         direct_pages_count[level]--;
 101         if (system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 102                 if (level == PG_LEVEL_2M)
 103                         count_vm_event(DIRECT_MAP_LEVEL2_SPLIT);
 104                 else if (level == PG_LEVEL_1G)
 105                         count_vm_event(DIRECT_MAP_LEVEL3_SPLIT);
 106         }
 107         direct_pages_count[level - 1] += PTRS_PER_PTE;
 108 }
 109
 110 void arch_report_meminfo(struct seq_file *m)
 111 {
 112         seq_printf(m, "DirectMap4k:    %8lu kB\n",
 113                         direct_pages_count[PG_LEVEL_4K] << 2);
 114 #if defined(CONFIG_X86_64) || defined(CONFIG_X86_PAE)
 115         seq_printf(m, "DirectMap2M:    %8lu kB\n",
 116                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 11);
 117 #else
 118         seq_printf(m, "DirectMap4M:    %8lu kB\n",
 119                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 12);
 120 #endif
 121         if (direct_gbpages)
 122                 seq_printf(m, "DirectMap1G:    %8lu kB\n",
 123                         direct_pages_count[PG_LEVEL_1G] << 20);
 124 }
 125 #else
 126 static inline void split_page_count(int level) { }
 127 #endif
 128
 129 #ifdef CONFIG_X86_CPA_STATISTICS
 130
 131 static unsigned long cpa_1g_checked;
 132 static unsigned long cpa_1g_sameprot;
 133 static unsigned long cpa_1g_preserved;
 134 static unsigned long cpa_2m_checked;
 135 static unsigned long cpa_2m_sameprot;
 136 static unsigned long cpa_2m_preserved;
 137 static unsigned long cpa_4k_install;
 138
 139 static inline void cpa_inc_1g_checked(void)
 140 {
 141         cpa_1g_checked++;
 142 }
 143
 144 static inline void cpa_inc_2m_checked(void)
 145 {
 146         cpa_2m_checked++;
 147 }
 148
 149 static inline void cpa_inc_4k_install(void)
 150 {
 151         data_race(cpa_4k_install++);
 152 }
 153
 154 static inline void cpa_inc_lp_sameprot(int level)
 155 {
 156         if (level == PG_LEVEL_1G)
 157                 cpa_1g_sameprot++;
 158         else
 159                 cpa_2m_sameprot++;
 160 }
 161
 162 static inline void cpa_inc_lp_preserved(int level)
 163 {
 164         if (level == PG_LEVEL_1G)
 165                 cpa_1g_preserved++;
 166         else
 167                 cpa_2m_preserved++;
 168 }
 169
 170 static int cpastats_show(struct seq_file *m, void *p)
 171 {
 172         seq_printf(m, "1G pages checked:     %16lu\n", cpa_1g_checked);
 173         seq_printf(m, "1G pages sameprot:    %16lu\n", cpa_1g_sameprot);
 174         seq_printf(m, "1G pages preserved:   %16lu\n", cpa_1g_preserved);
 175         seq_printf(m, "2M pages checked:     %16lu\n", cpa_2m_checked);
 176         seq_printf(m, "2M pages sameprot:    %16lu\n", cpa_2m_sameprot);
 177         seq_printf(m, "2M pages preserved:   %16lu\n", cpa_2m_preserved);
 178         seq_printf(m, "4K pages set-checked: %16lu\n", cpa_4k_install);
 179         return 0;
 180 }
 181
 182 static int cpastats_open(struct inode *inode, struct file *file)
 183 {
 184         return single_open(file, cpastats_show, NULL);
 185 }
 186
 187 static const struct file_operations cpastats_fops = {
 188         .open           = cpastats_open,
 189         .read           = seq_read,
 190         .llseek         = seq_lseek,
 191         .release        = single_release,
 192 };
 193
 194 static int __init cpa_stats_init(void)
 195 {
 196         debugfs_create_file("cpa_stats", S_IRUSR, arch_debugfs_dir, NULL,
 197                             &cpastats_fops);
 198         return 0;
 199 }
 200 late_initcall(cpa_stats_init);
 201 #else
 202 static inline void cpa_inc_1g_checked(void) { }
 203 static inline void cpa_inc_2m_checked(void) { }
 204 static inline void cpa_inc_4k_install(void) { }
 205 static inline void cpa_inc_lp_sameprot(int level) { }
 206 static inline void cpa_inc_lp_preserved(int level) { }
 207 #endif
 208
 209
 210 static inline int
 211 within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
 212 {
 213         return addr >= start && addr < end;
 214 }
 215
 216 static inline int
 217 within_inclusive(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
 218 {
 219         return addr >= start && addr <= end;
 220 }
 221
 222 #ifdef CONFIG_X86_64
 223
 224 /*
 225  * The kernel image is mapped into two places in the virtual address space
 226  * (addresses without KASLR, of course):
 227  *
 228  * 1. The kernel direct map (0xffff880000000000)
 229  * 2. The "high kernel map" (0xffffffff81000000)
 230  *
 231  * We actually execute out of #2. If we get the address of a kernel symbol, it
 232  * points to #2, but almost all physical-to-virtual translations point to #1.
 233  *
 234  * This is so that we can have both a directmap of all physical memory *and*
 235  * take full advantage of the limited (s32) immediate addressing range (2G)
 236  * of x86_64.
 237  *
 238  * See Documentation/arch/x86/x86_64/mm.rst for more detail.
 239  */
 240
 241 static inline unsigned long highmap_start_pfn(void)
 242 {
 243         return __pa_symbol(_text) >> PAGE_SHIFT;
 244 }
 245
 246 static inline unsigned long highmap_end_pfn(void)
 247 {
 248         /* Do not reference physical address outside the kernel. */
 249         return __pa_symbol(roundup(_brk_end, PMD_SIZE) - 1) >> PAGE_SHIFT;
 250 }
 251
 252 static bool __cpa_pfn_in_highmap(unsigned long pfn)
 253 {
 254         /*
 255          * Kernel text has an alias mapping at a high address, known
 256          * here as "highmap".
 257          */
 258         return within_inclusive(pfn, highmap_start_pfn(), highmap_end_pfn());
 259 }
 260
 261 #else
 262
 263 static bool __cpa_pfn_in_highmap(unsigned long pfn)
 264 {
 265         /* There is no highmap on 32-bit */
 266         return false;
 267 }
 268
 269 #endif
 270
 271 /*
 272  * See set_mce_nospec().
 273  *
 274  * Machine check recovery code needs to change cache mode of poisoned pages to
 275  * UC to avoid speculative access logging another error. But passing the
 276  * address of the 1:1 mapping to set_memory_uc() is a fine way to encourage a
 277  * speculative access. So we cheat and flip the top bit of the address. This
 278  * works fine for the code that updates the page tables. But at the end of the
 279  * process we need to flush the TLB and cache and the non-canonical address
 280  * causes a #GP fault when used by the INVLPG and CLFLUSH instructions.
 281  *
 282  * But in the common case we already have a canonical address. This code
 283  * will fix the top bit if needed and is a no-op otherwise.
 284  */
 285 static inline unsigned long fix_addr(unsigned long addr)
 286 {
 287 #ifdef CONFIG_X86_64
 288         return (long)(addr << 1) >> 1;
 289 #else
 290         return addr;
 291 #endif
 292 }
 293
 294 static unsigned long __cpa_addr(struct cpa_data *cpa, unsigned long idx)
 295 {
 296         if (cpa->flags & CPA_PAGES_ARRAY) {
 297                 struct page *page = cpa->pages[idx];
 298
 299                 if (unlikely(PageHighMem(page)))
 300                         return 0;
 301
 302                 return (unsigned long)page_address(page);
 303         }
 304
 305         if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
 306                 return cpa->vaddr[idx];
 307
 308         return *cpa->vaddr + idx * PAGE_SIZE;
 309 }
 310
 311 /*
 312  * Flushing functions
 313  */
 314
 315 static void clflush_cache_range_opt(void *vaddr, unsigned int size)
 316 {
 317         const unsigned long clflush_size = boot_cpu_data.x86_clflush_size;
 318         void *p = (void *)((unsigned long)vaddr & ~(clflush_size - 1));
 319         void *vend = vaddr + size;
 320
 321         if (p >= vend)
 322                 return;
 323
 324         for (; p < vend; p += clflush_size)
 325                 clflushopt(p);
 326 }
 327
 328 /**
 329  * clflush_cache_range - flush a cache range with clflush
 330  * @vaddr:      virtual start address
 331  * @size:       number of bytes to flush
 332  *
 333  * CLFLUSHOPT is an unordered instruction which needs fencing with MFENCE or
 334  * SFENCE to avoid ordering issues.
 335  */
 336 void clflush_cache_range(void *vaddr, unsigned int size)
 337 {
 338         mb();
 339         clflush_cache_range_opt(vaddr, size);
 340         mb();
 341 }
 342 EXPORT_SYMBOL_GPL(clflush_cache_range);
 343
 344 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PMEM_API
 345 void arch_invalidate_pmem(void *addr, size_t size)
 346 {
 347         clflush_cache_range(addr, size);
 348 }
 349 EXPORT_SYMBOL_GPL(arch_invalidate_pmem);
 350 #endif
 351
 352 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_CPU_CACHE_INVALIDATE_MEMREGION
 353 bool cpu_cache_has_invalidate_memregion(void)
 354 {
 355         return !cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_HYPERVISOR);
 356 }
 357 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(cpu_cache_has_invalidate_memregion, DEVMEM);
 358
 359 int cpu_cache_invalidate_memregion(int res_desc)
 360 {
 361         if (WARN_ON_ONCE(!cpu_cache_has_invalidate_memregion()))
 362                 return -ENXIO;
 363         wbinvd_on_all_cpus();
 364         return 0;
 365 }
 366 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(cpu_cache_invalidate_memregion, DEVMEM);
 367 #endif
 368
 369 static void __cpa_flush_all(void *arg)
 370 {
 371         unsigned long cache = (unsigned long)arg;
 372
 373         /*
 374          * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
 375          * large page flushing.
 376          */
 377         __flush_tlb_all();
 378
 379         if (cache && boot_cpu_data.x86 >= 4)
 380                 wbinvd();
 381 }
 382
 383 static void cpa_flush_all(unsigned long cache)
 384 {
 385         BUG_ON(irqs_disabled() && !early_boot_irqs_disabled);
 386
 387         on_each_cpu(__cpa_flush_all, (void *) cache, 1);
 388 }
 389
 390 static void __cpa_flush_tlb(void *data)
 391 {
 392         struct cpa_data *cpa = data;
 393         unsigned int i;
 394
 395         for (i = 0; i < cpa->numpages; i++)
 396                 flush_tlb_one_kernel(fix_addr(__cpa_addr(cpa, i)));
 397 }
 398
 399 static void cpa_flush(struct cpa_data *data, int cache)
 400 {
 401         struct cpa_data *cpa = data;
 402         unsigned int i;
 403
 404         BUG_ON(irqs_disabled() && !early_boot_irqs_disabled);
 405
 406         if (cache && !static_cpu_has(X86_FEATURE_CLFLUSH)) {
 407                 cpa_flush_all(cache);
 408                 return;
 409         }
 410
 411         if (cpa->force_flush_all || cpa->numpages > tlb_single_page_flush_ceiling)
 412                 flush_tlb_all();
 413         else
 414                 on_each_cpu(__cpa_flush_tlb, cpa, 1);
 415
 416         if (!cache)
 417                 return;
 418
 419         mb();
 420         for (i = 0; i < cpa->numpages; i++) {
 421                 unsigned long addr = __cpa_addr(cpa, i);
 422                 unsigned int level;
 423
 424                 pte_t *pte = lookup_address(addr, &level);
 425
 426                 /*
 427                  * Only flush present addresses:
 428                  */
 429                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 430                         clflush_cache_range_opt((void *)fix_addr(addr), PAGE_SIZE);
 431         }
 432         mb();
 433 }
 434
 435 static bool overlaps(unsigned long r1_start, unsigned long r1_end,
 436                      unsigned long r2_start, unsigned long r2_end)
 437 {
 438         return (r1_start <= r2_end && r1_end >= r2_start) ||
 439                 (r2_start <= r1_end && r2_end >= r1_start);
 440 }
 441
 442 #ifdef CONFIG_PCI_BIOS
 443 /*
 444  * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for PCI BIOS
 445  * based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
 446  */
 447 #define BIOS_PFN        PFN_DOWN(BIOS_BEGIN)
 448 #define BIOS_PFN_END    PFN_DOWN(BIOS_END - 1)
 449
 450 static pgprotval_t protect_pci_bios(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
 451 {
 452         if (pcibios_enabled && overlaps(spfn, epfn, BIOS_PFN, BIOS_PFN_END))
 453                 return _PAGE_NX;
 454         return 0;
 455 }
 456 #else
 457 static pgprotval_t protect_pci_bios(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
 458 {
 459         return 0;
 460 }
 461 #endif
 462
 463 /*
 464  * The .rodata section needs to be read-only. Using the pfn catches all
 465  * aliases.  This also includes __ro_after_init, so do not enforce until
 466  * kernel_set_to_readonly is true.
 467  */
 468 static pgprotval_t protect_rodata(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
 469 {
 470         unsigned long epfn_ro, spfn_ro = PFN_DOWN(__pa_symbol(__start_rodata));
 471
 472         /*
 473          * Note: __end_rodata is at page aligned and not inclusive, so
 474          * subtract 1 to get the last enforced PFN in the rodata area.
 475          */
 476         epfn_ro = PFN_DOWN(__pa_symbol(__end_rodata)) - 1;
 477
 478         if (kernel_set_to_readonly && overlaps(spfn, epfn, spfn_ro, epfn_ro))
 479                 return _PAGE_RW;
 480         return 0;
 481 }
 482
 483 /*
 484  * Protect kernel text against becoming non executable by forbidding
 485  * _PAGE_NX.  This protects only the high kernel mapping (_text -> _etext)
 486  * out of which the kernel actually executes.  Do not protect the low
 487  * mapping.
 488  *
 489  * This does not cover __inittext since that is gone after boot.
 490  */
 491 static pgprotval_t protect_kernel_text(unsigned long start, unsigned long end)
 492 {
 493         unsigned long t_end = (unsigned long)_etext - 1;
 494         unsigned long t_start = (unsigned long)_text;
 495
 496         if (overlaps(start, end, t_start, t_end))
 497                 return _PAGE_NX;
 498         return 0;
 499 }
 500
 501 #if defined(CONFIG_X86_64)
 502 /*
 503  * Once the kernel maps the text as RO (kernel_set_to_readonly is set),
 504  * kernel text mappings for the large page aligned text, rodata sections
 505  * will be always read-only. For the kernel identity mappings covering the
 506  * holes caused by this alignment can be anything that user asks.
 507  *
 508  * This will preserve the large page mappings for kernel text/data at no
 509  * extra cost.
 510  */
 511 static pgprotval_t protect_kernel_text_ro(unsigned long start,
 512                                           unsigned long end)
 513 {
 514         unsigned long t_end = (unsigned long)__end_rodata_hpage_align - 1;
 515         unsigned long t_start = (unsigned long)_text;
 516         unsigned int level;
 517
 518         if (!kernel_set_to_readonly || !overlaps(start, end, t_start, t_end))
 519                 return 0;
 520         /*
 521          * Don't enforce the !RW mapping for the kernel text mapping, if
 522          * the current mapping is already using small page mapping.  No
 523          * need to work hard to preserve large page mappings in this case.
 524          *
 525          * This also fixes the Linux Xen paravirt guest boot failure caused
 526          * by unexpected read-only mappings for kernel identity
 527          * mappings. In this paravirt guest case, the kernel text mapping
 528          * and the kernel identity mapping share the same page-table pages,
 529          * so the protections for kernel text and identity mappings have to
 530          * be the same.
 531          */
 532         if (lookup_address(start, &level) && (level != PG_LEVEL_4K))
 533                 return _PAGE_RW;
 534         return 0;
 535 }
 536 #else
 537 static pgprotval_t protect_kernel_text_ro(unsigned long start,
 538                                           unsigned long end)
 539 {
 540         return 0;
 541 }
 542 #endif
 543
 544 static inline bool conflicts(pgprot_t prot, pgprotval_t val)
 545 {
 546         return (pgprot_val(prot) & ~val) != pgprot_val(prot);
 547 }
 548
 549 static inline void check_conflict(int warnlvl, pgprot_t prot, pgprotval_t val,
 550                                   unsigned long start, unsigned long end,
 551                                   unsigned long pfn, const char *txt)
 552 {
 553         static const char *lvltxt[] = {
 554                 [CPA_CONFLICT]  = "conflict",
 555                 [CPA_PROTECT]   = "protect",
 556                 [CPA_DETECT]    = "detect",
 557         };
 558
 559         if (warnlvl > cpa_warn_level || !conflicts(prot, val))
 560                 return;
 561
 562         pr_warn("CPA %8s %10s: 0x%016lx - 0x%016lx PFN %lx req %016llx prevent %016llx\n",
 563                 lvltxt[warnlvl], txt, start, end, pfn, (unsigned long long)pgprot_val(prot),
 564                 (unsigned long long)val);
 565 }
 566
 567 /*
 568  * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
 569  * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
 570  * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
 571  * checks and fixes these known static required protection bits.
 572  */
 573 static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long start,
 574                                           unsigned long pfn, unsigned long npg,
 575                                           unsigned long lpsize, int warnlvl)
 576 {
 577         pgprotval_t forbidden, res;
 578         unsigned long end;
 579
 580         /*
 581          * There is no point in checking RW/NX conflicts when the requested
 582          * mapping is setting the page !PRESENT.
 583          */
 584         if (!(pgprot_val(prot) & _PAGE_PRESENT))
 585                 return prot;
 586
 587         /* Operate on the virtual address */
 588         end = start + npg * PAGE_SIZE - 1;
 589
 590         res = protect_kernel_text(start, end);
 591         check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "Text NX");
 592         forbidden = res;
 593
 594         /*
 595          * Special case to preserve a large page. If the change spawns the
 596          * full large page mapping then there is no point to split it
 597          * up. Happens with ftrace and is going to be removed once ftrace
 598          * switched to text_poke().
 599          */
 600         if (lpsize != (npg * PAGE_SIZE) || (start & (lpsize - 1))) {
 601                 res = protect_kernel_text_ro(start, end);
 602                 check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "Text RO");
 603                 forbidden |= res;
 604         }
 605
 606         /* Check the PFN directly */
 607         res = protect_pci_bios(pfn, pfn + npg - 1);
 608         check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "PCIBIOS NX");
 609         forbidden |= res;
 610
 611         res = protect_rodata(pfn, pfn + npg - 1);
 612         check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "Rodata RO");
 613         forbidden |= res;
 614
 615         return __pgprot(pgprot_val(prot) & ~forbidden);
 616 }
 617
 618 /*
 619  * Validate strict W^X semantics.
 620  */
 621 static inline pgprot_t verify_rwx(pgprot_t old, pgprot_t new, unsigned long start,
 622                                   unsigned long pfn, unsigned long npg)
 623 {
 624         unsigned long end;
 625
 626         /*
 627          * 32-bit has some unfixable W+X issues, like EFI code
 628          * and writeable data being in the same page.  Disable
 629          * detection and enforcement there.
 630          */
 631         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_32))
 632                 return new;
 633
 634         /* Only verify when NX is supported: */
 635         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
 636                 return new;
 637
 638         if (!((pgprot_val(old) ^ pgprot_val(new)) & (_PAGE_RW | _PAGE_NX)))
 639                 return new;
 640
 641         if ((pgprot_val(new) & (_PAGE_RW | _PAGE_NX)) != _PAGE_RW)
 642                 return new;
 643
 644         end = start + npg * PAGE_SIZE - 1;
 645         WARN_ONCE(1, "CPA detected W^X violation: %016llx -> %016llx range: 0x%016lx - 0x%016lx PFN %lx\n",
 646                   (unsigned long long)pgprot_val(old),
 647                   (unsigned long long)pgprot_val(new),
 648                   start, end, pfn);
 649
 650         /*
 651          * For now, allow all permission change attempts by returning the
 652          * attempted permissions.  This can 'return old' to actively
 653          * refuse the permission change at a later time.
 654          */
 655         return new;
 656 }
 657
 658 /*
 659  * Lookup the page table entry for a virtual address in a specific pgd.
 660  * Return a pointer to the entry and the level of the mapping.
 661  */
 662 pte_t *lookup_address_in_pgd(pgd_t *pgd, unsigned long address,
 663                              unsigned int *level)
 664 {
 665         p4d_t *p4d;
 666         pud_t *pud;
 667         pmd_t *pmd;
 668
 669         *level = PG_LEVEL_NONE;
 670
 671         if (pgd_none(*pgd))
 672                 return NULL;
 673
 674         p4d = p4d_offset(pgd, address);
 675         if (p4d_none(*p4d))
 676                 return NULL;
 677
 678         *level = PG_LEVEL_512G;
 679         if (p4d_large(*p4d) || !p4d_present(*p4d))
 680                 return (pte_t *)p4d;
 681
 682         pud = pud_offset(p4d, address);
 683         if (pud_none(*pud))
 684                 return NULL;
 685
 686         *level = PG_LEVEL_1G;
 687         if (pud_large(*pud) || !pud_present(*pud))
 688                 return (pte_t *)pud;
 689
 690         pmd = pmd_offset(pud, address);
 691         if (pmd_none(*pmd))
 692                 return NULL;
 693
 694         *level = PG_LEVEL_2M;
 695         if (pmd_large(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
 696                 return (pte_t *)pmd;
 697
 698         *level = PG_LEVEL_4K;
 699
 700         return pte_offset_kernel(pmd, address);
 701 }
 702
 703 /*
 704  * Lookup the page table entry for a virtual address. Return a pointer
 705  * to the entry and the level of the mapping.
 706  *
 707  * Note: We return pud and pmd either when the entry is marked large
 708  * or when the present bit is not set. Otherwise we would return a
 709  * pointer to a nonexisting mapping.
 710  */
 711 pte_t *lookup_address(unsigned long address, unsigned int *level)
 712 {
 713         return lookup_address_in_pgd(pgd_offset_k(address), address, level);
 714 }
 715 EXPORT_SYMBOL_GPL(lookup_address);
 716
 717 static pte_t *_lookup_address_cpa(struct cpa_data *cpa, unsigned long address,
 718                                   unsigned int *level)
 719 {
 720         if (cpa->pgd)
 721                 return lookup_address_in_pgd(cpa->pgd + pgd_index(address),
 722                                                address, level);
 723
 724         return lookup_address(address, level);
 725 }
 726
 727 /*
 728  * Lookup the PMD entry for a virtual address. Return a pointer to the entry
 729  * or NULL if not present.
 730  */
 731 pmd_t *lookup_pmd_address(unsigned long address)
 732 {
 733         pgd_t *pgd;
 734         p4d_t *p4d;
 735         pud_t *pud;
 736
 737         pgd = pgd_offset_k(address);
 738         if (pgd_none(*pgd))
 739                 return NULL;
 740
 741         p4d = p4d_offset(pgd, address);
 742         if (p4d_none(*p4d) || p4d_large(*p4d) || !p4d_present(*p4d))
 743                 return NULL;
 744
 745         pud = pud_offset(p4d, address);
 746         if (pud_none(*pud) || pud_large(*pud) || !pud_present(*pud))
 747                 return NULL;
 748
 749         return pmd_offset(pud, address);
 750 }
 751
 752 /*
 753  * This is necessary because __pa() does not work on some
 754  * kinds of memory, like vmalloc() or the alloc_remap()
 755  * areas on 32-bit NUMA systems.  The percpu areas can
 756  * end up in this kind of memory, for instance.
 757  *
 758  * This could be optimized, but it is only intended to be
 759  * used at initialization time, and keeping it
 760  * unoptimized should increase the testing coverage for
 761  * the more obscure platforms.
 762  */
 763 phys_addr_t slow_virt_to_phys(void *__virt_addr)
 764 {
 765         unsigned long virt_addr = (unsigned long)__virt_addr;
 766         phys_addr_t phys_addr;
 767         unsigned long offset;
 768         enum pg_level level;
 769         pte_t *pte;
 770
 771         pte = lookup_address(virt_addr, &level);
 772         BUG_ON(!pte);
 773
 774         /*
 775          * pXX_pfn() returns unsigned long, which must be cast to phys_addr_t
 776          * before being left-shifted PAGE_SHIFT bits -- this trick is to
 777          * make 32-PAE kernel work correctly.
 778          */
 779         switch (level) {
 780         case PG_LEVEL_1G:
 781                 phys_addr = (phys_addr_t)pud_pfn(*(pud_t *)pte) << PAGE_SHIFT;
 782                 offset = virt_addr & ~PUD_MASK;
 783                 break;
 784         case PG_LEVEL_2M:
 785                 phys_addr = (phys_addr_t)pmd_pfn(*(pmd_t *)pte) << PAGE_SHIFT;
 786                 offset = virt_addr & ~PMD_MASK;
 787                 break;
 788         default:
 789                 phys_addr = (phys_addr_t)pte_pfn(*pte) << PAGE_SHIFT;
 790                 offset = virt_addr & ~PAGE_MASK;
 791         }
 792
 793         return (phys_addr_t)(phys_addr | offset);
 794 }
 795 EXPORT_SYMBOL_GPL(slow_virt_to_phys);
 796
 797 /*
 798  * Set the new pmd in all the pgds we know about:
 799  */
 800 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
 801 {
 802         /* change init_mm */
 803         set_pte_atomic(kpte, pte);
 804 #ifdef CONFIG_X86_32
 805         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
 806                 struct page *page;
 807
 808                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 809                         pgd_t *pgd;
 810                         p4d_t *p4d;
 811                         pud_t *pud;
 812                         pmd_t *pmd;
 813
 814                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 815                         p4d = p4d_offset(pgd, address);
 816                         pud = pud_offset(p4d, address);
 817                         pmd = pmd_offset(pud, address);
 818                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
 819                 }
 820         }
 821 #endif
 822 }
 823
 824 static pgprot_t pgprot_clear_protnone_bits(pgprot_t prot)
 825 {
 826         /*
 827          * _PAGE_GLOBAL means "global page" for present PTEs.
 828          * But, it is also used to indicate _PAGE_PROTNONE
 829          * for non-present PTEs.
 830          *
 831          * This ensures that a _PAGE_GLOBAL PTE going from
 832          * present to non-present is not confused as
 833          * _PAGE_PROTNONE.
 834          */
 835         if (!(pgprot_val(prot) & _PAGE_PRESENT))
 836                 pgprot_val(prot) &= ~_PAGE_GLOBAL;
 837
 838         return prot;
 839 }
 840
 841 static int __should_split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
 842                                      struct cpa_data *cpa)
 843 {
 844         unsigned long numpages, pmask, psize, lpaddr, pfn, old_pfn;
 845         pgprot_t old_prot, new_prot, req_prot, chk_prot;
 846         pte_t new_pte, *tmp;
 847         enum pg_level level;
 848
 849         /*
 850          * Check for races, another CPU might have split this page
 851          * up already:
 852          */
 853         tmp = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level);
 854         if (tmp != kpte)
 855                 return 1;
 856
 857         switch (level) {
 858         case PG_LEVEL_2M:
 859                 old_prot = pmd_pgprot(*(pmd_t *)kpte);
 860                 old_pfn = pmd_pfn(*(pmd_t *)kpte);
 861                 cpa_inc_2m_checked();
 862                 break;
 863         case PG_LEVEL_1G:
 864                 old_prot = pud_pgprot(*(pud_t *)kpte);
 865                 old_pfn = pud_pfn(*(pud_t *)kpte);
 866                 cpa_inc_1g_checked();
 867                 break;
 868         default:
 869                 return -EINVAL;
 870         }
 871
 872         psize = page_level_size(level);
 873         pmask = page_level_mask(level);
 874
 875         /*
 876          * Calculate the number of pages, which fit into this large
 877          * page starting at address:
 878          */
 879         lpaddr = (address + psize) & pmask;
 880         numpages = (lpaddr - address) >> PAGE_SHIFT;
 881         if (numpages < cpa->numpages)
 882                 cpa->numpages = numpages;
 883
 884         /*
 885          * We are safe now. Check whether the new pgprot is the same:
 886          * Convert protection attributes to 4k-format, as cpa->mask* are set
 887          * up accordingly.
 888          */
 889
 890         /* Clear PSE (aka _PAGE_PAT) and move PAT bit to correct position */
 891         req_prot = pgprot_large_2_4k(old_prot);
 892
 893         pgprot_val(req_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 894         pgprot_val(req_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
 895
 896         /*
 897          * req_prot is in format of 4k pages. It must be converted to large
 898          * page format: the caching mode includes the PAT bit located at
 899          * different bit positions in the two formats.
 900          */
 901         req_prot = pgprot_4k_2_large(req_prot);
 902         req_prot = pgprot_clear_protnone_bits(req_prot);
 903         if (pgprot_val(req_prot) & _PAGE_PRESENT)
 904                 pgprot_val(req_prot) |= _PAGE_PSE;
 905
 906         /*
 907          * old_pfn points to the large page base pfn. So we need to add the
 908          * offset of the virtual address:
 909          */
 910         pfn = old_pfn + ((address & (psize - 1)) >> PAGE_SHIFT);
 911         cpa->pfn = pfn;
 912
 913         /*
 914          * Calculate the large page base address and the number of 4K pages
 915          * in the large page
 916          */
 917         lpaddr = address & pmask;
 918         numpages = psize >> PAGE_SHIFT;
 919
 920         /*
 921          * Sanity check that the existing mapping is correct versus the static
 922          * protections. static_protections() guards against !PRESENT, so no
 923          * extra conditional required here.
 924          */
 925         chk_prot = static_protections(old_prot, lpaddr, old_pfn, numpages,
 926                                       psize, CPA_CONFLICT);
 927
 928         if (WARN_ON_ONCE(pgprot_val(chk_prot) != pgprot_val(old_prot))) {
 929                 /*
 930                  * Split the large page and tell the split code to
 931                  * enforce static protections.
 932                  */
 933                 cpa->force_static_prot = 1;
 934                 return 1;
 935         }
 936
 937         /*
 938          * Optimization: If the requested pgprot is the same as the current
 939          * pgprot, then the large page can be preserved and no updates are
 940          * required independent of alignment and length of the requested
 941          * range. The above already established that the current pgprot is
 942          * correct, which in consequence makes the requested pgprot correct
 943          * as well if it is the same. The static protection scan below will
 944          * not come to a different conclusion.
 945          */
 946         if (pgprot_val(req_prot) == pgprot_val(old_prot)) {
 947                 cpa_inc_lp_sameprot(level);
 948                 return 0;
 949         }
 950
 951         /*
 952          * If the requested range does not cover the full page, split it up
 953          */
 954         if (address != lpaddr || cpa->numpages != numpages)
 955                 return 1;
 956
 957         /*
 958          * Check whether the requested pgprot is conflicting with a static
 959          * protection requirement in the large page.
 960          */
 961         new_prot = static_protections(req_prot, lpaddr, old_pfn, numpages,
 962                                       psize, CPA_DETECT);
 963
 964         new_prot = verify_rwx(old_prot, new_prot, lpaddr, old_pfn, numpages);
 965
 966         /*
 967          * If there is a conflict, split the large page.
 968          *
 969          * There used to be a 4k wise evaluation trying really hard to
 970          * preserve the large pages, but experimentation has shown, that this
 971          * does not help at all. There might be corner cases which would
 972          * preserve one large page occasionally, but it's really not worth the
 973          * extra code and cycles for the common case.
 974          */
 975         if (pgprot_val(req_prot) != pgprot_val(new_prot))
 976                 return 1;
 977
 978         /* All checks passed. Update the large page mapping. */
 979         new_pte = pfn_pte(old_pfn, new_prot);
 980         __set_pmd_pte(kpte, address, new_pte);
 981         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
 982         cpa_inc_lp_preserved(level);
 983         return 0;
 984 }
 985
 986 static int should_split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
 987                                    struct cpa_data *cpa)
 988 {
 989         int do_split;
 990
 991         if (cpa->force_split)
 992                 return 1;
 993
 994         spin_lock(&pgd_lock);
 995         do_split = __should_split_large_page(kpte, address, cpa);
 996         spin_unlock(&pgd_lock);
 997
 998         return do_split;
 999 }
1000
1001 static void split_set_pte(struct cpa_data *cpa, pte_t *pte, unsigned long pfn,
1002                           pgprot_t ref_prot, unsigned long address,
1003                           unsigned long size)
1004 {
1005         unsigned int npg = PFN_DOWN(size);
1006         pgprot_t prot;
1007
1008         /*
1009          * If should_split_large_page() discovered an inconsistent mapping,
1010          * remove the invalid protection in the split mapping.
1011          */
1012         if (!cpa->force_static_prot)
1013                 goto set;
1014
1015         /* Hand in lpsize = 0 to enforce the protection mechanism */
1016         prot = static_protections(ref_prot, address, pfn, npg, 0, CPA_PROTECT);
1017
1018         if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(ref_prot))
1019                 goto set;
1020
1021         /*
1022          * If this is splitting a PMD, fix it up. PUD splits cannot be
1023          * fixed trivially as that would require to rescan the newly
1024          * installed PMD mappings after returning from split_large_page()
1025          * so an eventual further split can allocate the necessary PTE
1026          * pages. Warn for now and revisit it in case this actually
1027          * happens.
1028          */
1029         if (size == PAGE_SIZE)
1030                 ref_prot = prot;
1031         else
1032                 pr_warn_once("CPA: Cannot fixup static protections for PUD split\n");
1033 set:
1034         set_pte(pte, pfn_pte(pfn, ref_prot));
1035 }
1036
1037 static int
1038 __split_large_page(struct cpa_data *cpa, pte_t *kpte, unsigned long address,
1039                    struct page *base)
1040 {
1041         unsigned long lpaddr, lpinc, ref_pfn, pfn, pfninc = 1;
1042         pte_t *pbase = (pte_t *)page_address(base);
1043         unsigned int i, level;
1044         pgprot_t ref_prot;
1045         pte_t *tmp;
1046
1047         spin_lock(&pgd_lock);
1048         /*
1049          * Check for races, another CPU might have split this page
1050          * up for us already:
1051          */
1052         tmp = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level);
1053         if (tmp != kpte) {
1054                 spin_unlock(&pgd_lock);
1055                 return 1;
1056         }
1057
1058         paravirt_alloc_pte(&init_mm, page_to_pfn(base));
1059
1060         switch (level) {
1061         case PG_LEVEL_2M:
1062                 ref_prot = pmd_pgprot(*(pmd_t *)kpte);
1063                 /*
1064                  * Clear PSE (aka _PAGE_PAT) and move
1065                  * PAT bit to correct position.
1066                  */
1067                 ref_prot = pgprot_large_2_4k(ref_prot);
1068                 ref_pfn = pmd_pfn(*(pmd_t *)kpte);
1069                 lpaddr = address & PMD_MASK;
1070                 lpinc = PAGE_SIZE;
1071                 break;
1072
1073         case PG_LEVEL_1G:
1074                 ref_prot = pud_pgprot(*(pud_t *)kpte);
1075                 ref_pfn = pud_pfn(*(pud_t *)kpte);
1076                 pfninc = PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1077                 lpaddr = address & PUD_MASK;
1078                 lpinc = PMD_SIZE;
1079                 /*
1080                  * Clear the PSE flags if the PRESENT flag is not set
1081                  * otherwise pmd_present/pmd_huge will return true
1082                  * even on a non present pmd.
1083                  */
1084                 if (!(pgprot_val(ref_prot) & _PAGE_PRESENT))
1085                         pgprot_val(ref_prot) &= ~_PAGE_PSE;
1086                 break;
1087
1088         default:
1089                 spin_unlock(&pgd_lock);
1090                 return 1;
1091         }
1092
1093         ref_prot = pgprot_clear_protnone_bits(ref_prot);
1094
1095         /*
1096          * Get the target pfn from the original entry:
1097          */
1098         pfn = ref_pfn;
1099         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pfn += pfninc, lpaddr += lpinc)
1100                 split_set_pte(cpa, pbase + i, pfn, ref_prot, lpaddr, lpinc);
1101
1102         if (virt_addr_valid(address)) {
1103                 unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(address));
1104
1105                 if (pfn_range_is_mapped(pfn, pfn + 1))
1106                         split_page_count(level);
1107         }
1108
1109         /*
1110          * Install the new, split up pagetable.
1111          *
1112          * We use the standard kernel pagetable protections for the new
1113          * pagetable protections, the actual ptes set above control the
1114          * primary protection behavior:
1115          */
1116         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, __pgprot(_KERNPG_TABLE)));
1117
1118         /*
1119          * Do a global flush tlb after splitting the large page
1120          * and before we do the actual change page attribute in the PTE.
1121          *
1122          * Without this, we violate the TLB application note, that says:
1123          * "The TLBs may contain both ordinary and large-page
1124          *  translations for a 4-KByte range of linear addresses. This
1125          *  may occur if software modifies the paging structures so that
1126          *  the page size used for the address range changes. If the two
1127          *  translations differ with respect to page frame or attributes
1128          *  (e.g., permissions), processor behavior is undefined and may
1129          *  be implementation-specific."
1130          *
1131          * We do this global tlb flush inside the cpa_lock, so that we
1132          * don't allow any other cpu, with stale tlb entries change the
1133          * page attribute in parallel, that also falls into the
1134          * just split large page entry.
1135          */
1136         flush_tlb_all();
1137         spin_unlock(&pgd_lock);
1138
1139         return 0;
1140 }
1141
1142 static int split_large_page(struct cpa_data *cpa, pte_t *kpte,
1143                             unsigned long address)
1144 {
1145         struct page *base;
1146
1147         if (!debug_pagealloc_enabled())
1148                 spin_unlock(&cpa_lock);
1149         base = alloc_pages(GFP_KERNEL, 0);
1150         if (!debug_pagealloc_enabled())
1151                 spin_lock(&cpa_lock);
1152         if (!base)
1153                 return -ENOMEM;
1154
1155         if (__split_large_page(cpa, kpte, address, base))
1156                 __free_page(base);
1157
1158         return 0;
1159 }
1160
1161 static bool try_to_free_pte_page(pte_t *pte)
1162 {
1163         int i;
1164
1165         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1166                 if (!pte_none(pte[i]))
1167                         return false;
1168
1169         free_page((unsigned long)pte);
1170         return true;
1171 }
1172
1173 static bool try_to_free_pmd_page(pmd_t *pmd)
1174 {
1175         int i;
1176
1177         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++)
1178                 if (!pmd_none(pmd[i]))
1179                         return false;
1180
1181         free_page((unsigned long)pmd);
1182         return true;
1183 }
1184
1185 static bool unmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long start, unsigned long end)
1186 {
1187         pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, start);
1188
1189         while (start < end) {
1190                 set_pte(pte, __pte(0));
1191
1192                 start += PAGE_SIZE;
1193                 pte++;
1194         }
1195
1196         if (try_to_free_pte_page((pte_t *)pmd_page_vaddr(*pmd))) {
1197                 pmd_clear(pmd);
1198                 return true;
1199         }
1200         return false;
1201 }
1202
1203 static void __unmap_pmd_range(pud_t *pud, pmd_t *pmd,
1204                               unsigned long start, unsigned long end)
1205 {
1206         if (unmap_pte_range(pmd, start, end))
1207                 if (try_to_free_pmd_page(pud_pgtable(*pud)))
1208                         pud_clear(pud);
1209 }
1210
1211 static void unmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long start, unsigned long end)
1212 {
1213         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, start);
1214
1215         /*
1216          * Not on a 2MB page boundary?
1217          */
1218         if (start & (PMD_SIZE - 1)) {
1219                 unsigned long next_page = (start + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
1220                 unsigned long pre_end = min_t(unsigned long, end, next_page);
1221
1222                 __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, pre_end);
1223
1224                 start = pre_end;
1225                 pmd++;
1226         }
1227
1228         /*
1229          * Try to unmap in 2M chunks.
1230          */
1231         while (end - start >= PMD_SIZE) {
1232                 if (pmd_large(*pmd))
1233                         pmd_clear(pmd);
1234                 else
1235                         __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, start + PMD_SIZE);
1236
1237                 start += PMD_SIZE;
1238                 pmd++;
1239         }
1240
1241         /*
1242          * 4K leftovers?
1243          */
1244         if (start < end)
1245                 return __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, end);
1246
1247         /*
1248          * Try again to free the PMD page if haven't succeeded above.
1249          */
1250         if (!pud_none(*pud))
1251                 if (try_to_free_pmd_page(pud_pgtable(*pud)))
1252                         pud_clear(pud);
1253 }
1254
1255 static void unmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long start, unsigned long end)
1256 {
1257         pud_t *pud = pud_offset(p4d, start);
1258
1259         /*
1260          * Not on a GB page boundary?
1261          */
1262         if (start & (PUD_SIZE - 1)) {
1263                 unsigned long next_page = (start + PUD_SIZE) & PUD_MASK;
1264                 unsigned long pre_end   = min_t(unsigned long, end, next_page);
1265
1266                 unmap_pmd_range(pud, start, pre_end);
1267
1268                 start = pre_end;
1269                 pud++;
1270         }
1271
1272         /*
1273          * Try to unmap in 1G chunks?
1274          */
1275         while (end - start >= PUD_SIZE) {
1276
1277                 if (pud_large(*pud))
1278                         pud_clear(pud);
1279                 else
1280                         unmap_pmd_range(pud, start, start + PUD_SIZE);
1281
1282                 start += PUD_SIZE;
1283                 pud++;
1284         }
1285
1286         /*
1287          * 2M leftovers?
1288          */
1289         if (start < end)
1290                 unmap_pmd_range(pud, start, end);
1291
1292         /*
1293          * No need to try to free the PUD page because we'll free it in
1294          * populate_pgd's error path
1295          */
1296 }
1297
1298 static int alloc_pte_page(pmd_t *pmd)
1299 {
1300         pte_t *pte = (pte_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1301         if (!pte)
1302                 return -1;
1303
1304         set_pmd(pmd, __pmd(__pa(pte) | _KERNPG_TABLE));
1305         return 0;
1306 }
1307
1308 static int alloc_pmd_page(pud_t *pud)
1309 {
1310         pmd_t *pmd = (pmd_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1311         if (!pmd)
1312                 return -1;
1313
1314         set_pud(pud, __pud(__pa(pmd) | _KERNPG_TABLE));
1315         return 0;
1316 }
1317
1318 static void populate_pte(struct cpa_data *cpa,
1319                          unsigned long start, unsigned long end,
1320                          unsigned num_pages, pmd_t *pmd, pgprot_t pgprot)
1321 {
1322         pte_t *pte;
1323
1324         pte = pte_offset_kernel(pmd, start);
1325
1326         pgprot = pgprot_clear_protnone_bits(pgprot);
1327
1328         while (num_pages-- && start < end) {
1329                 set_pte(pte, pfn_pte(cpa->pfn, pgprot));
1330
1331                 start    += PAGE_SIZE;
1332                 cpa->pfn++;
1333                 pte++;
1334         }
1335 }
1336
1337 static long populate_pmd(struct cpa_data *cpa,
1338                          unsigned long start, unsigned long end,
1339                          unsigned num_pages, pud_t *pud, pgprot_t pgprot)
1340 {
1341         long cur_pages = 0;
1342         pmd_t *pmd;
1343         pgprot_t pmd_pgprot;
1344
1345         /*
1346          * Not on a 2M boundary?
1347          */
1348         if (start & (PMD_SIZE - 1)) {
1349                 unsigned long pre_end = start + (num_pages << PAGE_SHIFT);
1350                 unsigned long next_page = (start + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
1351
1352                 pre_end   = min_t(unsigned long, pre_end, next_page);
1353                 cur_pages = (pre_end - start) >> PAGE_SHIFT;
1354                 cur_pages = min_t(unsigned int, num_pages, cur_pages);
1355
1356                 /*
1357                  * Need a PTE page?
1358                  */
1359                 pmd = pmd_offset(pud, start);
1360                 if (pmd_none(*pmd))
1361                         if (alloc_pte_page(pmd))
1362                                 return -1;
1363
1364                 populate_pte(cpa, start, pre_end, cur_pages, pmd, pgprot);
1365
1366                 start = pre_end;
1367         }
1368
1369         /*
1370          * We mapped them all?
1371          */
1372         if (num_pages == cur_pages)
1373                 return cur_pages;
1374
1375         pmd_pgprot = pgprot_4k_2_large(pgprot);
1376
1377         while (end - start >= PMD_SIZE) {
1378
1379                 /*
1380                  * We cannot use a 1G page so allocate a PMD page if needed.
1381                  */
1382                 if (pud_none(*pud))
1383                         if (alloc_pmd_page(pud))
1384                                 return -1;
1385
1386                 pmd = pmd_offset(pud, start);
1387
1388                 set_pmd(pmd, pmd_mkhuge(pfn_pmd(cpa->pfn,
1389                                         canon_pgprot(pmd_pgprot))));
1390
1391                 start     += PMD_SIZE;
1392                 cpa->pfn  += PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1393                 cur_pages += PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1394         }
1395
1396         /*
1397          * Map trailing 4K pages.
1398          */
1399         if (start < end) {
1400                 pmd = pmd_offset(pud, start);
1401                 if (pmd_none(*pmd))
1402                         if (alloc_pte_page(pmd))
1403                                 return -1;
1404
1405                 populate_pte(cpa, start, end, num_pages - cur_pages,
1406                              pmd, pgprot);
1407         }
1408         return num_pages;
1409 }
1410
1411 static int populate_pud(struct cpa_data *cpa, unsigned long start, p4d_t *p4d,
1412                         pgprot_t pgprot)
1413 {
1414         pud_t *pud;
1415         unsigned long end;
1416         long cur_pages = 0;
1417         pgprot_t pud_pgprot;
1418
1419         end = start + (cpa->numpages << PAGE_SHIFT);
1420
1421         /*
1422          * Not on a Gb page boundary? => map everything up to it with
1423          * smaller pages.
1424          */
1425         if (start & (PUD_SIZE - 1)) {
1426                 unsigned long pre_end;
1427                 unsigned long next_page = (start + PUD_SIZE) & PUD_MASK;
1428
1429                 pre_end   = min_t(unsigned long, end, next_page);
1430                 cur_pages = (pre_end - start) >> PAGE_SHIFT;
1431                 cur_pages = min_t(int, (int)cpa->numpages, cur_pages);
1432
1433                 pud = pud_offset(p4d, start);
1434
1435                 /*
1436                  * Need a PMD page?
1437                  */
1438                 if (pud_none(*pud))
1439                         if (alloc_pmd_page(pud))
1440                                 return -1;
1441
1442                 cur_pages = populate_pmd(cpa, start, pre_end, cur_pages,
1443                                          pud, pgprot);
1444                 if (cur_pages < 0)
1445                         return cur_pages;
1446
1447                 start = pre_end;
1448         }
1449
1450         /* We mapped them all? */
1451         if (cpa->numpages == cur_pages)
1452                 return cur_pages;
1453
1454         pud = pud_offset(p4d, start);
1455         pud_pgprot = pgprot_4k_2_large(pgprot);
1456
1457         /*
1458          * Map everything starting from the Gb boundary, possibly with 1G pages
1459          */
1460         while (boot_cpu_has(X86_FEATURE_GBPAGES) && end - start >= PUD_SIZE) {
1461                 set_pud(pud, pud_mkhuge(pfn_pud(cpa->pfn,
1462                                    canon_pgprot(pud_pgprot))));
1463
1464                 start     += PUD_SIZE;
1465                 cpa->pfn  += PUD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1466                 cur_pages += PUD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1467                 pud++;
1468         }
1469
1470         /* Map trailing leftover */
1471         if (start < end) {
1472                 long tmp;
1473
1474                 pud = pud_offset(p4d, start);
1475                 if (pud_none(*pud))
1476                         if (alloc_pmd_page(pud))
1477                                 return -1;
1478
1479                 tmp = populate_pmd(cpa, start, end, cpa->numpages - cur_pages,
1480                                    pud, pgprot);
1481                 if (tmp < 0)
1482                         return cur_pages;
1483
1484                 cur_pages += tmp;
1485         }
1486         return cur_pages;
1487 }
1488
1489 /*
1490  * Restrictions for kernel page table do not necessarily apply when mapping in
1491  * an alternate PGD.
1492  */
1493 static int populate_pgd(struct cpa_data *cpa, unsigned long addr)
1494 {
1495         pgprot_t pgprot = __pgprot(_KERNPG_TABLE);
1496         pud_t *pud = NULL;      /* shut up gcc */
1497         p4d_t *p4d;
1498         pgd_t *pgd_entry;
1499         long ret;
1500
1501         pgd_entry = cpa->pgd + pgd_index(addr);
1502
1503         if (pgd_none(*pgd_entry)) {
1504                 p4d = (p4d_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1505                 if (!p4d)
1506                         return -1;
1507
1508                 set_pgd(pgd_entry, __pgd(__pa(p4d) | _KERNPG_TABLE));
1509         }
1510
1511         /*
1512          * Allocate a PUD page and hand it down for mapping.
1513          */
1514         p4d = p4d_offset(pgd_entry, addr);
1515         if (p4d_none(*p4d)) {
1516                 pud = (pud_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1517                 if (!pud)
1518                         return -1;
1519
1520                 set_p4d(p4d, __p4d(__pa(pud) | _KERNPG_TABLE));
1521         }
1522
1523         pgprot_val(pgprot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
1524         pgprot_val(pgprot) |=  pgprot_val(cpa->mask_set);
1525
1526         ret = populate_pud(cpa, addr, p4d, pgprot);
1527         if (ret < 0) {
1528                 /*
1529                  * Leave the PUD page in place in case some other CPU or thread
1530                  * already found it, but remove any useless entries we just
1531                  * added to it.
1532                  */
1533                 unmap_pud_range(p4d, addr,
1534                                 addr + (cpa->numpages << PAGE_SHIFT));
1535                 return ret;
1536         }
1537
1538         cpa->numpages = ret;
1539         return 0;
1540 }
1541
1542 static int __cpa_process_fault(struct cpa_data *cpa, unsigned long vaddr,
1543                                int primary)
1544 {
1545         if (cpa->pgd) {
1546                 /*
1547                  * Right now, we only execute this code path when mapping
1548                  * the EFI virtual memory map regions, no other users
1549                  * provide a ->pgd value. This may change in the future.
1550                  */
1551                 return populate_pgd(cpa, vaddr);
1552         }
1553
1554         /*
1555          * Ignore all non primary paths.
1556          */
1557         if (!primary) {
1558                 cpa->numpages = 1;
1559                 return 0;
1560         }
1561
1562         /*
1563          * Ignore the NULL PTE for kernel identity mapping, as it is expected
1564          * to have holes.
1565          * Also set numpages to '1' indicating that we processed cpa req for
1566          * one virtual address page and its pfn. TBD: numpages can be set based
1567          * on the initial value and the level returned by lookup_address().
1568          */
1569         if (within(vaddr, PAGE_OFFSET,
1570                    PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))) {
1571                 cpa->numpages = 1;
1572                 cpa->pfn = __pa(vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1573                 return 0;
1574
1575         } else if (__cpa_pfn_in_highmap(cpa->pfn)) {
1576                 /* Faults in the highmap are OK, so do not warn: */
1577                 return -EFAULT;
1578         } else {
1579                 WARN(1, KERN_WARNING "CPA: called for zero pte. "
1580                         "vaddr = %lx cpa->vaddr = %lx\n", vaddr,
1581                         *cpa->vaddr);
1582
1583                 return -EFAULT;
1584         }
1585 }
1586
1587 static int __change_page_attr(struct cpa_data *cpa, int primary)
1588 {
1589         unsigned long address;
1590         int do_split, err;
1591         unsigned int level;
1592         pte_t *kpte, old_pte;
1593
1594         address = __cpa_addr(cpa, cpa->curpage);
1595 repeat:
1596         kpte = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level);
1597         if (!kpte)
1598                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
1599
1600         old_pte = *kpte;
1601         if (pte_none(old_pte))
1602                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
1603
1604         if (level == PG_LEVEL_4K) {
1605                 pte_t new_pte;
1606                 pgprot_t old_prot = pte_pgprot(old_pte);
1607                 pgprot_t new_prot = pte_pgprot(old_pte);
1608                 unsigned long pfn = pte_pfn(old_pte);
1609
1610                 pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
1611                 pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
1612
1613                 cpa_inc_4k_install();
1614                 /* Hand in lpsize = 0 to enforce the protection mechanism */
1615                 new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn, 1, 0,
1616                                               CPA_PROTECT);
1617
1618                 new_prot = verify_rwx(old_prot, new_prot, address, pfn, 1);
1619
1620                 new_prot = pgprot_clear_protnone_bits(new_prot);
1621
1622                 /*
1623                  * We need to keep the pfn from the existing PTE,
1624                  * after all we're only going to change it's attributes
1625                  * not the memory it points to
1626                  */
1627                 new_pte = pfn_pte(pfn, new_prot);
1628                 cpa->pfn = pfn;
1629                 /*
1630                  * Do we really change anything ?
1631                  */
1632                 if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {
1633                         set_pte_atomic(kpte, new_pte);
1634                         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
1635                 }
1636                 cpa->numpages = 1;
1637                 return 0;
1638         }
1639
1640         /*
1641          * Check, whether we can keep the large page intact
1642          * and just change the pte:
1643          */
1644         do_split = should_split_large_page(kpte, address, cpa);
1645         /*
1646          * When the range fits into the existing large page,
1647          * return. cp->numpages and cpa->tlbflush have been updated in
1648          * try_large_page:
1649          */
1650         if (do_split <= 0)
1651                 return do_split;
1652
1653         /*
1654          * We have to split the large page:
1655          */
1656         err = split_large_page(cpa, kpte, address);
1657         if (!err)
1658                 goto repeat;
1659
1660         return err;
1661 }
1662
1663 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int primary);
1664
1665 /*
1666  * Check the directmap and "high kernel map" 'aliases'.
1667  */
1668 static int cpa_process_alias(struct cpa_data *cpa)
1669 {
1670         struct cpa_data alias_cpa;
1671         unsigned long laddr = (unsigned long)__va(cpa->pfn << PAGE_SHIFT);
1672         unsigned long vaddr;
1673         int ret;
1674
1675         if (!pfn_range_is_mapped(cpa->pfn, cpa->pfn + 1))
1676                 return 0;
1677
1678         /*
1679          * No need to redo, when the primary call touched the direct
1680          * mapping already:
1681          */
1682         vaddr = __cpa_addr(cpa, cpa->curpage);
1683         if (!(within(vaddr, PAGE_OFFSET,
1684                     PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT)))) {
1685
1686                 alias_cpa = *cpa;
1687                 alias_cpa.vaddr = &laddr;
1688                 alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
1689                 alias_cpa.curpage = 0;
1690
1691                 /* Directmap always has NX set, do not modify. */
1692                 if (__supported_pte_mask & _PAGE_NX) {
1693                         alias_cpa.mask_clr.pgprot &= ~_PAGE_NX;
1694                         alias_cpa.mask_set.pgprot &= ~_PAGE_NX;
1695                 }
1696
1697                 cpa->force_flush_all = 1;
1698
1699                 ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
1700                 if (ret)
1701                         return ret;
1702         }
1703
1704 #ifdef CONFIG_X86_64
1705         /*
1706          * If the primary call didn't touch the high mapping already
1707          * and the physical address is inside the kernel map, we need
1708          * to touch the high mapped kernel as well:
1709          */
1710         if (!within(vaddr, (unsigned long)_text, _brk_end) &&
1711             __cpa_pfn_in_highmap(cpa->pfn)) {
1712                 unsigned long temp_cpa_vaddr = (cpa->pfn << PAGE_SHIFT) +
1713                                                __START_KERNEL_map - phys_base;
1714                 alias_cpa = *cpa;
1715                 alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
1716                 alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
1717                 alias_cpa.curpage = 0;
1718
1719                 /*
1720                  * [_text, _brk_end) also covers data, do not modify NX except
1721                  * in cases where the highmap is the primary target.
1722                  */
1723                 if (__supported_pte_mask & _PAGE_NX) {
1724                         alias_cpa.mask_clr.pgprot &= ~_PAGE_NX;
1725                         alias_cpa.mask_set.pgprot &= ~_PAGE_NX;
1726                 }
1727
1728                 cpa->force_flush_all = 1;
1729                 /*
1730                  * The high mapping range is imprecise, so ignore the
1731                  * return value.
1732                  */
1733                 __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
1734         }
1735 #endif
1736
1737         return 0;
1738 }
1739
1740 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int primary)
1741 {
1742         unsigned long numpages = cpa->numpages;
1743         unsigned long rempages = numpages;
1744         int ret = 0;
1745
1746         /*
1747          * No changes, easy!
1748          */
1749         if (!(pgprot_val(cpa->mask_set) | pgprot_val(cpa->mask_clr)) &&
1750             !cpa->force_split)
1751                 return ret;
1752
1753         while (rempages) {
1754                 /*
1755                  * Store the remaining nr of pages for the large page
1756                  * preservation check.
1757                  */
1758                 cpa->numpages = rempages;
1759                 /* for array changes, we can't use large page */
1760                 if (cpa->flags & (CPA_ARRAY | CPA_PAGES_ARRAY))
1761                         cpa->numpages = 1;
1762
1763                 if (!debug_pagealloc_enabled())
1764                         spin_lock(&cpa_lock);
1765                 ret = __change_page_attr(cpa, primary);
1766                 if (!debug_pagealloc_enabled())
1767                         spin_unlock(&cpa_lock);
1768                 if (ret)
1769                         goto out;
1770
1771                 if (primary && !(cpa->flags & CPA_NO_CHECK_ALIAS)) {
1772                         ret = cpa_process_alias(cpa);
1773                         if (ret)
1774                                 goto out;
1775                 }
1776
1777                 /*
1778                  * Adjust the number of pages with the result of the
1779                  * CPA operation. Either a large page has been
1780                  * preserved or a single page update happened.
1781                  */
1782                 BUG_ON(cpa->numpages > rempages || !cpa->numpages);
1783                 rempages -= cpa->numpages;
1784                 cpa->curpage += cpa->numpages;
1785         }
1786
1787 out:
1788         /* Restore the original numpages */
1789         cpa->numpages = numpages;
1790         return ret;
1791 }
1792
1793 static int change_page_attr_set_clr(unsigned long *addr, int numpages,
1794                                     pgprot_t mask_set, pgprot_t mask_clr,
1795                                     int force_split, int in_flag,
1796                                     struct page **pages)
1797 {
1798         struct cpa_data cpa;
1799         int ret, cache;
1800
1801         memset(&cpa, 0, sizeof(cpa));
1802
1803         /*
1804          * Check, if we are requested to set a not supported
1805          * feature.  Clearing non-supported features is OK.
1806          */
1807         mask_set = canon_pgprot(mask_set);
1808
1809         if (!pgprot_val(mask_set) && !pgprot_val(mask_clr) && !force_split)
1810                 return 0;
1811
1812         /* Ensure we are PAGE_SIZE aligned */
1813         if (in_flag & CPA_ARRAY) {
1814                 int i;
1815                 for (i = 0; i < numpages; i++) {
1816                         if (addr[i] & ~PAGE_MASK) {
1817                                 addr[i] &= PAGE_MASK;
1818                                 WARN_ON_ONCE(1);
1819                         }
1820                 }
1821         } else if (!(in_flag & CPA_PAGES_ARRAY)) {
1822                 /*
1823                  * in_flag of CPA_PAGES_ARRAY implies it is aligned.
1824                  * No need to check in that case
1825                  */
1826                 if (*addr & ~PAGE_MASK) {
1827                         *addr &= PAGE_MASK;
1828                         /*
1829                          * People should not be passing in unaligned addresses:
1830                          */
1831                         WARN_ON_ONCE(1);
1832                 }
1833         }
1834
1835         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
1836         kmap_flush_unused();
1837
1838         vm_unmap_aliases();
1839
1840         cpa.vaddr = addr;
1841         cpa.pages = pages;
1842         cpa.numpages = numpages;
1843         cpa.mask_set = mask_set;
1844         cpa.mask_clr = mask_clr;
1845         cpa.flags = in_flag;
1846         cpa.curpage = 0;
1847         cpa.force_split = force_split;
1848
1849         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
1850
1851         /*
1852          * Check whether we really changed something:
1853          */
1854         if (!(cpa.flags & CPA_FLUSHTLB))
1855                 goto out;
1856
1857         /*
1858          * No need to flush, when we did not set any of the caching
1859          * attributes:
1860          */
1861         cache = !!pgprot2cachemode(mask_set);
1862
1863         /*
1864          * On error; flush everything to be sure.
1865          */
1866         if (ret) {
1867                 cpa_flush_all(cache);
1868                 goto out;
1869         }
1870
1871         cpa_flush(&cpa, cache);
1872 out:
1873         return ret;
1874 }
1875
1876 static inline int change_page_attr_set(unsigned long *addr, int numpages,
1877                                        pgprot_t mask, int array)
1878 {
1879         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
1880                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
1881 }
1882
1883 static inline int change_page_attr_clear(unsigned long *addr, int numpages,
1884                                          pgprot_t mask, int array)
1885 {
1886         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
1887                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
1888 }
1889
1890 static inline int cpa_set_pages_array(struct page **pages, int numpages,
1891                                        pgprot_t mask)
1892 {
1893         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
1894                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
1895 }
1896
1897 static inline int cpa_clear_pages_array(struct page **pages, int numpages,
1898                                          pgprot_t mask)
1899 {
1900         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
1901                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
1902 }
1903
1904 /*
1905  * __set_memory_prot is an internal helper for callers that have been passed
1906  * a pgprot_t value from upper layers and a reservation has already been taken.
1907  * If you want to set the pgprot to a specific page protocol, use the
1908  * set_memory_xx() functions.
1909  */
1910 int __set_memory_prot(unsigned long addr, int numpages, pgprot_t prot)
1911 {
1912         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, prot,
1913                                         __pgprot(~pgprot_val(prot)), 0, 0,
1914                                         NULL);
1915 }
1916
1917 int _set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
1918 {
1919         /*
1920          * for now UC MINUS. see comments in ioremap()
1921          * If you really need strong UC use ioremap_uc(), but note
1922          * that you cannot override IO areas with set_memory_*() as
1923          * these helpers cannot work with IO memory.
1924          */
1925         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
1926                                     cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS),
1927                                     0);
1928 }
1929
1930 int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
1931 {
1932         int ret;
1933
1934         /*
1935          * for now UC MINUS. see comments in ioremap()
1936          */
1937         ret = memtype_reserve(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
1938                               _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS, NULL);
1939         if (ret)
1940                 goto out_err;
1941
1942         ret = _set_memory_uc(addr, numpages);
1943         if (ret)
1944                 goto out_free;
1945
1946         return 0;
1947
1948 out_free:
1949         memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1950 out_err:
1951         return ret;
1952 }
1953 EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);
1954
1955 int _set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
1956 {
1957         int ret;
1958
1959         ret = change_page_attr_set(&addr, numpages,
1960                                    cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS),
1961                                    0);
1962         if (!ret) {
1963                 ret = change_page_attr_set_clr(&addr, numpages,
1964                                                cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_WC),
1965                                                __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK),
1966                                                0, 0, NULL);
1967         }
1968         return ret;
1969 }
1970
1971 int set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
1972 {
1973         int ret;
1974
1975         ret = memtype_reserve(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
1976                 _PAGE_CACHE_MODE_WC, NULL);
1977         if (ret)
1978                 return ret;
1979
1980         ret = _set_memory_wc(addr, numpages);
1981         if (ret)
1982                 memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1983
1984         return ret;
1985 }
1986 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wc);
1987
1988 int _set_memory_wt(unsigned long addr, int numpages)
1989 {
1990         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
1991                                     cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_WT), 0);
1992 }
1993
1994 int _set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
1995 {
1996         /* WB cache mode is hard wired to all cache attribute bits being 0 */
1997         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
1998                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 0);
1999 }
2000
2001 int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
2002 {
2003         int ret;
2004
2005         ret = _set_memory_wb(addr, numpages);
2006         if (ret)
2007                 return ret;
2008
2009         memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
2010         return 0;
2011 }
2012 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);
2013
2014 /* Prevent speculative access to a page by marking it not-present */
2015 #ifdef CONFIG_X86_64
2016 int set_mce_nospec(unsigned long pfn)
2017 {
2018         unsigned long decoy_addr;
2019         int rc;
2020
2021         /* SGX pages are not in the 1:1 map */
2022         if (arch_is_platform_page(pfn << PAGE_SHIFT))
2023                 return 0;
2024         /*
2025          * We would like to just call:
2026          *      set_memory_XX((unsigned long)pfn_to_kaddr(pfn), 1);
2027          * but doing that would radically increase the odds of a
2028          * speculative access to the poison page because we'd have
2029          * the virtual address of the kernel 1:1 mapping sitting
2030          * around in registers.
2031          * Instead we get tricky.  We create a non-canonical address
2032          * that looks just like the one we want, but has bit 63 flipped.
2033          * This relies on set_memory_XX() properly sanitizing any __pa()
2034          * results with __PHYSICAL_MASK or PTE_PFN_MASK.
2035          */
2036         decoy_addr = (pfn << PAGE_SHIFT) + (PAGE_OFFSET ^ BIT(63));
2037
2038         rc = set_memory_np(decoy_addr, 1);
2039         if (rc)
2040                 pr_warn("Could not invalidate pfn=0x%lx from 1:1 map\n", pfn);
2041         return rc;
2042 }
2043
2044 static int set_memory_p(unsigned long *addr, int numpages)
2045 {
2046         return change_page_attr_set(addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
2047 }
2048
2049 /* Restore full speculative operation to the pfn. */
2050 int clear_mce_nospec(unsigned long pfn)
2051 {
2052         unsigned long addr = (unsigned long) pfn_to_kaddr(pfn);
2053
2054         return set_memory_p(&addr, 1);
2055 }
2056 EXPORT_SYMBOL_GPL(clear_mce_nospec);
2057 #endif /* CONFIG_X86_64 */
2058
2059 int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
2060 {
2061         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
2062                 return 0;
2063
2064         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
2065 }
2066
2067 int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
2068 {
2069         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
2070                 return 0;
2071
2072         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
2073 }
2074
2075 int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
2076 {
2077         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW | _PAGE_DIRTY), 0);
2078 }
2079
2080 int set_memory_rox(unsigned long addr, int numpages)
2081 {
2082         pgprot_t clr = __pgprot(_PAGE_RW | _PAGE_DIRTY);
2083
2084         if (__supported_pte_mask & _PAGE_NX)
2085                 clr.pgprot |= _PAGE_NX;
2086
2087         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, clr, 0);
2088 }
2089
2090 int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
2091 {
2092         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
2093 }
2094
2095 int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
2096 {
2097         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
2098 }
2099
2100 int set_memory_np_noalias(unsigned long addr, int numpages)
2101 {
2102         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
2103                                         __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0,
2104                                         CPA_NO_CHECK_ALIAS, NULL);
2105 }
2106
2107 int set_memory_4k(unsigned long addr, int numpages)
2108 {
2109         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
2110                                         __pgprot(0), 1, 0, NULL);
2111 }
2112
2113 int set_memory_nonglobal(unsigned long addr, int numpages)
2114 {
2115         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
2116                                       __pgprot(_PAGE_GLOBAL), 0);
2117 }
2118
2119 int set_memory_global(unsigned long addr, int numpages)
2120 {
2121         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
2122                                     __pgprot(_PAGE_GLOBAL), 0);
2123 }
2124
2125 /*
2126  * __set_memory_enc_pgtable() is used for the hypervisors that get
2127  * informed about "encryption" status via page tables.
2128  */
2129 static int __set_memory_enc_pgtable(unsigned long addr, int numpages, bool enc)
2130 {
2131         pgprot_t empty = __pgprot(0);
2132         struct cpa_data cpa;
2133         int ret;
2134
2135         /* Should not be working on unaligned addresses */
2136         if (WARN_ONCE(addr & ~PAGE_MASK, "misaligned address: %#lx\n", addr))
2137                 addr &= PAGE_MASK;
2138
2139         memset(&cpa, 0, sizeof(cpa));
2140         cpa.vaddr = &addr;
2141         cpa.numpages = numpages;
2142         cpa.mask_set = enc ? pgprot_encrypted(empty) : pgprot_decrypted(empty);
2143         cpa.mask_clr = enc ? pgprot_decrypted(empty) : pgprot_encrypted(empty);
2144         cpa.pgd = init_mm.pgd;
2145
2146         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
2147         kmap_flush_unused();
2148         vm_unmap_aliases();
2149
2150         /* Flush the caches as needed before changing the encryption attribute. */
2151         if (x86_platform.guest.enc_tlb_flush_required(enc))
2152                 cpa_flush(&cpa, x86_platform.guest.enc_cache_flush_required());
2153
2154         /* Notify hypervisor that we are about to set/clr encryption attribute. */
2155         if (!x86_platform.guest.enc_status_change_prepare(addr, numpages, enc))
2156                 return -EIO;
2157
2158         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
2159
2160         /*
2161          * After changing the encryption attribute, we need to flush TLBs again
2162          * in case any speculative TLB caching occurred (but no need to flush
2163          * caches again).  We could just use cpa_flush_all(), but in case TLB
2164          * flushing gets optimized in the cpa_flush() path use the same logic
2165          * as above.
2166          */
2167         cpa_flush(&cpa, 0);
2168
2169         /* Notify hypervisor that we have successfully set/clr encryption attribute. */
2170         if (!ret) {
2171                 if (!x86_platform.guest.enc_status_change_finish(addr, numpages, enc))
2172                         ret = -EIO;
2173         }
2174
2175         return ret;
2176 }
2177
2178 static int __set_memory_enc_dec(unsigned long addr, int numpages, bool enc)
2179 {
2180         if (cc_platform_has(CC_ATTR_MEM_ENCRYPT))
2181                 return __set_memory_enc_pgtable(addr, numpages, enc);
2182
2183         return 0;
2184 }
2185
2186 int set_memory_encrypted(unsigned long addr, int numpages)
2187 {
2188         return __set_memory_enc_dec(addr, numpages, true);
2189 }
2190 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_encrypted);
2191
2192 int set_memory_decrypted(unsigned long addr, int numpages)
2193 {
2194         return __set_memory_enc_dec(addr, numpages, false);
2195 }
2196 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_decrypted);
2197
2198 int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
2199 {
2200         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2201
2202         return set_memory_uc(addr, numpages);
2203 }
2204 EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);
2205
2206 static int _set_pages_array(struct page **pages, int numpages,
2207                 enum page_cache_mode new_type)
2208 {
2209         unsigned long start;
2210         unsigned long end;
2211         enum page_cache_mode set_type;
2212         int i;
2213         int free_idx;
2214         int ret;
2215
2216         for (i = 0; i < numpages; i++) {
2217                 if (PageHighMem(pages[i]))
2218                         continue;
2219                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
2220                 end = start + PAGE_SIZE;
2221                 if (memtype_reserve(start, end, new_type, NULL))
2222                         goto err_out;
2223         }
2224
2225         /* If WC, set to UC- first and then WC */
2226         set_type = (new_type == _PAGE_CACHE_MODE_WC) ?
2227                                 _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS : new_type;
2228
2229         ret = cpa_set_pages_array(pages, numpages,
2230                                   cachemode2pgprot(set_type));
2231         if (!ret && new_type == _PAGE_CACHE_MODE_WC)
2232                 ret = change_page_attr_set_clr(NULL, numpages,
2233                                                cachemode2pgprot(
2234                                                 _PAGE_CACHE_MODE_WC),
2235                                                __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK),
2236                                                0, CPA_PAGES_ARRAY, pages);
2237         if (ret)
2238                 goto err_out;
2239         return 0; /* Success */
2240 err_out:
2241         free_idx = i;
2242         for (i = 0; i < free_idx; i++) {
2243                 if (PageHighMem(pages[i]))
2244                         continue;
2245                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
2246                 end = start + PAGE_SIZE;
2247                 memtype_free(start, end);
2248         }
2249         return -EINVAL;
2250 }
2251
2252 int set_pages_array_uc(struct page **pages, int numpages)
2253 {
2254         return _set_pages_array(pages, numpages, _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS);
2255 }
2256 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_uc);
2257
2258 int set_pages_array_wc(struct page **pages, int numpages)
2259 {
2260         return _set_pages_array(pages, numpages, _PAGE_CACHE_MODE_WC);
2261 }
2262 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_wc);
2263
2264 int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
2265 {
2266         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2267
2268         return set_memory_wb(addr, numpages);
2269 }
2270 EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);
2271
2272 int set_pages_array_wb(struct page **pages, int numpages)
2273 {
2274         int retval;
2275         unsigned long start;
2276         unsigned long end;
2277         int i;
2278
2279         /* WB cache mode is hard wired to all cache attribute bits being 0 */
2280         retval = cpa_clear_pages_array(pages, numpages,
2281                         __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK));
2282         if (retval)
2283                 return retval;
2284
2285         for (i = 0; i < numpages; i++) {
2286                 if (PageHighMem(pages[i]))
2287                         continue;
2288                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
2289                 end = start + PAGE_SIZE;
2290                 memtype_free(start, end);
2291         }
2292
2293         return 0;
2294 }
2295 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_wb);
2296
2297 int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
2298 {
2299         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2300
2301         return set_memory_ro(addr, numpages);
2302 }
2303
2304 int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
2305 {
2306         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2307
2308         return set_memory_rw(addr, numpages);
2309 }
2310
2311 static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
2312 {
2313         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
2314         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
2315                                 .pgd = NULL,
2316                                 .numpages = numpages,
2317                                 .mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
2318                                 .mask_clr = __pgprot(0),
2319                                 .flags = CPA_NO_CHECK_ALIAS };
2320
2321         /*
2322          * No alias checking needed for setting present flag. otherwise,
2323          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
2324          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
2325          * atomic context especially). Let's keep it simple!
2326          */
2327         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
2328 }
2329
2330 static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
2331 {
2332         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
2333         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
2334                                 .pgd = NULL,
2335                                 .numpages = numpages,
2336                                 .mask_set = __pgprot(0),
2337                                 .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
2338                                 .flags = CPA_NO_CHECK_ALIAS };
2339
2340         /*
2341          * No alias checking needed for setting not present flag. otherwise,
2342          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
2343          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
2344          * atomic context especially). Let's keep it simple!
2345          */
2346         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
2347 }
2348
2349 int set_direct_map_invalid_noflush(struct page *page)
2350 {
2351         return __set_pages_np(page, 1);
2352 }
2353
2354 int set_direct_map_default_noflush(struct page *page)
2355 {
2356         return __set_pages_p(page, 1);
2357 }
2358
2359 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2360 void __kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
2361 {
2362         if (PageHighMem(page))
2363                 return;
2364         if (!enable) {
2365                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
2366                                            numpages * PAGE_SIZE);
2367         }
2368
2369         /*
2370          * The return value is ignored as the calls cannot fail.
2371          * Large pages for identity mappings are not used at boot time
2372          * and hence no memory allocations during large page split.
2373          */
2374         if (enable)
2375                 __set_pages_p(page, numpages);
2376         else
2377                 __set_pages_np(page, numpages);
2378
2379         /*
2380          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
2381          * but that can deadlock->flush only current cpu.
2382          * Preemption needs to be disabled around __flush_tlb_all() due to
2383          * CR3 reload in __native_flush_tlb().
2384          */
2385         preempt_disable();
2386         __flush_tlb_all();
2387         preempt_enable();
2388
2389         arch_flush_lazy_mmu_mode();
2390 }
2391 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
2392
2393 bool kernel_page_present(struct page *page)
2394 {
2395         unsigned int level;
2396         pte_t *pte;
2397
2398         if (PageHighMem(page))
2399                 return false;
2400
2401         pte = lookup_address((unsigned long)page_address(page), &level);
2402         return (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT);
2403 }
2404
2405 int __init kernel_map_pages_in_pgd(pgd_t *pgd, u64 pfn, unsigned long address,
2406                                    unsigned numpages, unsigned long page_flags)
2407 {
2408         int retval = -EINVAL;
2409
2410         struct cpa_data cpa = {
2411                 .vaddr = &address,
2412                 .pfn = pfn,
2413                 .pgd = pgd,
2414                 .numpages = numpages,
2415                 .mask_set = __pgprot(0),
2416                 .mask_clr = __pgprot(~page_flags & (_PAGE_NX|_PAGE_RW)),
2417                 .flags = CPA_NO_CHECK_ALIAS,
2418         };
2419
2420         WARN_ONCE(num_online_cpus() > 1, "Don't call after initializing SMP");
2421
2422         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
2423                 goto out;
2424
2425         if (!(page_flags & _PAGE_ENC))
2426                 cpa.mask_clr = pgprot_encrypted(cpa.mask_clr);
2427
2428         cpa.mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | page_flags);
2429
2430         retval = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
2431         __flush_tlb_all();
2432
2433 out:
2434         return retval;
2435 }
2436
2437 /*
2438  * __flush_tlb_all() flushes mappings only on current CPU and hence this
2439  * function shouldn't be used in an SMP environment. Presently, it's used only
2440  * during boot (way before smp_init()) by EFI subsystem and hence is ok.
2441  */
2442 int __init kernel_unmap_pages_in_pgd(pgd_t *pgd, unsigned long address,
2443                                      unsigned long numpages)
2444 {
2445         int retval;
2446
2447         /*
2448          * The typical sequence for unmapping is to find a pte through
2449          * lookup_address_in_pgd() (ideally, it should never return NULL because
2450          * the address is already mapped) and change it's protections. As pfn is
2451          * the *target* of a mapping, it's not useful while unmapping.
2452          */
2453         struct cpa_data cpa = {
2454                 .vaddr          = &address,
2455                 .pfn            = 0,
2456                 .pgd            = pgd,
2457                 .numpages       = numpages,
2458                 .mask_set       = __pgprot(0),
2459                 .mask_clr       = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
2460                 .flags          = CPA_NO_CHECK_ALIAS,
2461         };
2462
2463         WARN_ONCE(num_online_cpus() > 1, "Don't call after initializing SMP");
2464
2465         retval = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
2466         __flush_tlb_all();
2467
2468         return retval;
2469 }
2470
2471 /*
2472  * The testcases use internal knowledge of the implementation that shouldn't
2473  * be exposed to the rest of the kernel. Include these directly here.
2474  */
2475 #ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
2476 #include "cpa-test.c"
2477 #endif