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