arch/x86/mm/pat/set_memory.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
   4  * Thanks to Ben LaHaise for precious feedback.
   5  */
   6 #include <linux/highmem.h>
   7 #include <linux/memblock.h>
   8 #include <linux/sched.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/interrupt.h>
  11 #include <linux/seq_file.h>
  12 #include <linux/debugfs.h>
  13 #include <linux/pfn.h>
  14 #include <linux/percpu.h>
  15 #include <linux/gfp.h>
  16 #include <linux/pci.h>
  17 #include <linux/vmalloc.h>
  18 #include <linux/libnvdimm.h>
  19 #include <linux/vmstat.h>
  20 #include <linux/kernel.h>
  21 #include <linux/cc_platform.h>
  22
  23 #include <asm/e820/api.h>
  24 #include <asm/processor.h>
  25 #include <asm/tlbflush.h>
  26 #include <asm/sections.h>
  27 #include <asm/setup.h>
  28 #include <linux/uaccess.h>
  29 #include <asm/pgalloc.h>
  30 #include <asm/proto.h>
  31 #include <asm/memtype.h>
  32 #include <asm/set_memory.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  * Lookup the page table entry for a virtual address in a specific pgd.
 584  * Return a pointer to the entry and the level of the mapping.
 585  */
 586 pte_t *lookup_address_in_pgd(pgd_t *pgd, unsigned long address,
 587                              unsigned int *level)
 588 {
 589         p4d_t *p4d;
 590         pud_t *pud;
 591         pmd_t *pmd;
 592
 593         *level = PG_LEVEL_NONE;
 594
 595         if (pgd_none(*pgd))
 596                 return NULL;
 597
 598         p4d = p4d_offset(pgd, address);
 599         if (p4d_none(*p4d))
 600                 return NULL;
 601
 602         *level = PG_LEVEL_512G;
 603         if (p4d_large(*p4d) || !p4d_present(*p4d))
 604                 return (pte_t *)p4d;
 605
 606         pud = pud_offset(p4d, address);
 607         if (pud_none(*pud))
 608                 return NULL;
 609
 610         *level = PG_LEVEL_1G;
 611         if (pud_large(*pud) || !pud_present(*pud))
 612                 return (pte_t *)pud;
 613
 614         pmd = pmd_offset(pud, address);
 615         if (pmd_none(*pmd))
 616                 return NULL;
 617
 618         *level = PG_LEVEL_2M;
 619         if (pmd_large(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
 620                 return (pte_t *)pmd;
 621
 622         *level = PG_LEVEL_4K;
 623
 624         return pte_offset_kernel(pmd, address);
 625 }
 626
 627 /*
 628  * Lookup the page table entry for a virtual address. Return a pointer
 629  * to the entry and the level of the mapping.
 630  *
 631  * Note: We return pud and pmd either when the entry is marked large
 632  * or when the present bit is not set. Otherwise we would return a
 633  * pointer to a nonexisting mapping.
 634  */
 635 pte_t *lookup_address(unsigned long address, unsigned int *level)
 636 {
 637         return lookup_address_in_pgd(pgd_offset_k(address), address, level);
 638 }
 639 EXPORT_SYMBOL_GPL(lookup_address);
 640
 641 static pte_t *_lookup_address_cpa(struct cpa_data *cpa, unsigned long address,
 642                                   unsigned int *level)
 643 {
 644         if (cpa->pgd)
 645                 return lookup_address_in_pgd(cpa->pgd + pgd_index(address),
 646                                                address, level);
 647
 648         return lookup_address(address, level);
 649 }
 650
 651 /*
 652  * Lookup the PMD entry for a virtual address. Return a pointer to the entry
 653  * or NULL if not present.
 654  */
 655 pmd_t *lookup_pmd_address(unsigned long address)
 656 {
 657         pgd_t *pgd;
 658         p4d_t *p4d;
 659         pud_t *pud;
 660
 661         pgd = pgd_offset_k(address);
 662         if (pgd_none(*pgd))
 663                 return NULL;
 664
 665         p4d = p4d_offset(pgd, address);
 666         if (p4d_none(*p4d) || p4d_large(*p4d) || !p4d_present(*p4d))
 667                 return NULL;
 668
 669         pud = pud_offset(p4d, address);
 670         if (pud_none(*pud) || pud_large(*pud) || !pud_present(*pud))
 671                 return NULL;
 672
 673         return pmd_offset(pud, address);
 674 }
 675
 676 /*
 677  * This is necessary because __pa() does not work on some
 678  * kinds of memory, like vmalloc() or the alloc_remap()
 679  * areas on 32-bit NUMA systems.  The percpu areas can
 680  * end up in this kind of memory, for instance.
 681  *
 682  * This could be optimized, but it is only intended to be
 683  * used at initialization time, and keeping it
 684  * unoptimized should increase the testing coverage for
 685  * the more obscure platforms.
 686  */
 687 phys_addr_t slow_virt_to_phys(void *__virt_addr)
 688 {
 689         unsigned long virt_addr = (unsigned long)__virt_addr;
 690         phys_addr_t phys_addr;
 691         unsigned long offset;
 692         enum pg_level level;
 693         pte_t *pte;
 694
 695         pte = lookup_address(virt_addr, &level);
 696         BUG_ON(!pte);
 697
 698         /*
 699          * pXX_pfn() returns unsigned long, which must be cast to phys_addr_t
 700          * before being left-shifted PAGE_SHIFT bits -- this trick is to
 701          * make 32-PAE kernel work correctly.
 702          */
 703         switch (level) {
 704         case PG_LEVEL_1G:
 705                 phys_addr = (phys_addr_t)pud_pfn(*(pud_t *)pte) << PAGE_SHIFT;
 706                 offset = virt_addr & ~PUD_PAGE_MASK;
 707                 break;
 708         case PG_LEVEL_2M:
 709                 phys_addr = (phys_addr_t)pmd_pfn(*(pmd_t *)pte) << PAGE_SHIFT;
 710                 offset = virt_addr & ~PMD_PAGE_MASK;
 711                 break;
 712         default:
 713                 phys_addr = (phys_addr_t)pte_pfn(*pte) << PAGE_SHIFT;
 714                 offset = virt_addr & ~PAGE_MASK;
 715         }
 716
 717         return (phys_addr_t)(phys_addr | offset);
 718 }
 719 EXPORT_SYMBOL_GPL(slow_virt_to_phys);
 720
 721 /*
 722  * Set the new pmd in all the pgds we know about:
 723  */
 724 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
 725 {
 726         /* change init_mm */
 727         set_pte_atomic(kpte, pte);
 728 #ifdef CONFIG_X86_32
 729         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
 730                 struct page *page;
 731
 732                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 733                         pgd_t *pgd;
 734                         p4d_t *p4d;
 735                         pud_t *pud;
 736                         pmd_t *pmd;
 737
 738                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 739                         p4d = p4d_offset(pgd, address);
 740                         pud = pud_offset(p4d, address);
 741                         pmd = pmd_offset(pud, address);
 742                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
 743                 }
 744         }
 745 #endif
 746 }
 747
 748 static pgprot_t pgprot_clear_protnone_bits(pgprot_t prot)
 749 {
 750         /*
 751          * _PAGE_GLOBAL means "global page" for present PTEs.
 752          * But, it is also used to indicate _PAGE_PROTNONE
 753          * for non-present PTEs.
 754          *
 755          * This ensures that a _PAGE_GLOBAL PTE going from
 756          * present to non-present is not confused as
 757          * _PAGE_PROTNONE.
 758          */
 759         if (!(pgprot_val(prot) & _PAGE_PRESENT))
 760                 pgprot_val(prot) &= ~_PAGE_GLOBAL;
 761
 762         return prot;
 763 }
 764
 765 static int __should_split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
 766                                      struct cpa_data *cpa)
 767 {
 768         unsigned long numpages, pmask, psize, lpaddr, pfn, old_pfn;
 769         pgprot_t old_prot, new_prot, req_prot, chk_prot;
 770         pte_t new_pte, *tmp;
 771         enum pg_level level;
 772
 773         /*
 774          * Check for races, another CPU might have split this page
 775          * up already:
 776          */
 777         tmp = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level);
 778         if (tmp != kpte)
 779                 return 1;
 780
 781         switch (level) {
 782         case PG_LEVEL_2M:
 783                 old_prot = pmd_pgprot(*(pmd_t *)kpte);
 784                 old_pfn = pmd_pfn(*(pmd_t *)kpte);
 785                 cpa_inc_2m_checked();
 786                 break;
 787         case PG_LEVEL_1G:
 788                 old_prot = pud_pgprot(*(pud_t *)kpte);
 789                 old_pfn = pud_pfn(*(pud_t *)kpte);
 790                 cpa_inc_1g_checked();
 791                 break;
 792         default:
 793                 return -EINVAL;
 794         }
 795
 796         psize = page_level_size(level);
 797         pmask = page_level_mask(level);
 798
 799         /*
 800          * Calculate the number of pages, which fit into this large
 801          * page starting at address:
 802          */
 803         lpaddr = (address + psize) & pmask;
 804         numpages = (lpaddr - address) >> PAGE_SHIFT;
 805         if (numpages < cpa->numpages)
 806                 cpa->numpages = numpages;
 807
 808         /*
 809          * We are safe now. Check whether the new pgprot is the same:
 810          * Convert protection attributes to 4k-format, as cpa->mask* are set
 811          * up accordingly.
 812          */
 813
 814         /* Clear PSE (aka _PAGE_PAT) and move PAT bit to correct position */
 815         req_prot = pgprot_large_2_4k(old_prot);
 816
 817         pgprot_val(req_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 818         pgprot_val(req_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
 819
 820         /*
 821          * req_prot is in format of 4k pages. It must be converted to large
 822          * page format: the caching mode includes the PAT bit located at
 823          * different bit positions in the two formats.
 824          */
 825         req_prot = pgprot_4k_2_large(req_prot);
 826         req_prot = pgprot_clear_protnone_bits(req_prot);
 827         if (pgprot_val(req_prot) & _PAGE_PRESENT)
 828                 pgprot_val(req_prot) |= _PAGE_PSE;
 829
 830         /*
 831          * old_pfn points to the large page base pfn. So we need to add the
 832          * offset of the virtual address:
 833          */
 834         pfn = old_pfn + ((address & (psize - 1)) >> PAGE_SHIFT);
 835         cpa->pfn = pfn;
 836
 837         /*
 838          * Calculate the large page base address and the number of 4K pages
 839          * in the large page
 840          */
 841         lpaddr = address & pmask;
 842         numpages = psize >> PAGE_SHIFT;
 843
 844         /*
 845          * Sanity check that the existing mapping is correct versus the static
 846          * protections. static_protections() guards against !PRESENT, so no
 847          * extra conditional required here.
 848          */
 849         chk_prot = static_protections(old_prot, lpaddr, old_pfn, numpages,
 850                                       psize, CPA_CONFLICT);
 851
 852         if (WARN_ON_ONCE(pgprot_val(chk_prot) != pgprot_val(old_prot))) {
 853                 /*
 854                  * Split the large page and tell the split code to
 855                  * enforce static protections.
 856                  */
 857                 cpa->force_static_prot = 1;
 858                 return 1;
 859         }
 860
 861         /*
 862          * Optimization: If the requested pgprot is the same as the current
 863          * pgprot, then the large page can be preserved and no updates are
 864          * required independent of alignment and length of the requested
 865          * range. The above already established that the current pgprot is
 866          * correct, which in consequence makes the requested pgprot correct
 867          * as well if it is the same. The static protection scan below will
 868          * not come to a different conclusion.
 869          */
 870         if (pgprot_val(req_prot) == pgprot_val(old_prot)) {
 871                 cpa_inc_lp_sameprot(level);
 872                 return 0;
 873         }
 874
 875         /*
 876          * If the requested range does not cover the full page, split it up
 877          */
 878         if (address != lpaddr || cpa->numpages != numpages)
 879                 return 1;
 880
 881         /*
 882          * Check whether the requested pgprot is conflicting with a static
 883          * protection requirement in the large page.
 884          */
 885         new_prot = static_protections(req_prot, lpaddr, old_pfn, numpages,
 886                                       psize, CPA_DETECT);
 887
 888         /*
 889          * If there is a conflict, split the large page.
 890          *
 891          * There used to be a 4k wise evaluation trying really hard to
 892          * preserve the large pages, but experimentation has shown, that this
 893          * does not help at all. There might be corner cases which would
 894          * preserve one large page occasionally, but it's really not worth the
 895          * extra code and cycles for the common case.
 896          */
 897         if (pgprot_val(req_prot) != pgprot_val(new_prot))
 898                 return 1;
 899
 900         /* All checks passed. Update the large page mapping. */
 901         new_pte = pfn_pte(old_pfn, new_prot);
 902         __set_pmd_pte(kpte, address, new_pte);
 903         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
 904         cpa_inc_lp_preserved(level);
 905         return 0;
 906 }
 907
 908 static int should_split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
 909                                    struct cpa_data *cpa)
 910 {
 911         int do_split;
 912
 913         if (cpa->force_split)
 914                 return 1;
 915
 916         spin_lock(&pgd_lock);
 917         do_split = __should_split_large_page(kpte, address, cpa);
 918         spin_unlock(&pgd_lock);
 919
 920         return do_split;
 921 }
 922
 923 static void split_set_pte(struct cpa_data *cpa, pte_t *pte, unsigned long pfn,
 924                           pgprot_t ref_prot, unsigned long address,
 925                           unsigned long size)
 926 {
 927         unsigned int npg = PFN_DOWN(size);
 928         pgprot_t prot;
 929
 930         /*
 931          * If should_split_large_page() discovered an inconsistent mapping,
 932          * remove the invalid protection in the split mapping.
 933          */
 934         if (!cpa->force_static_prot)
 935                 goto set;
 936
 937         /* Hand in lpsize = 0 to enforce the protection mechanism */
 938         prot = static_protections(ref_prot, address, pfn, npg, 0, CPA_PROTECT);
 939
 940         if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(ref_prot))
 941                 goto set;
 942
 943         /*
 944          * If this is splitting a PMD, fix it up. PUD splits cannot be
 945          * fixed trivially as that would require to rescan the newly
 946          * installed PMD mappings after returning from split_large_page()
 947          * so an eventual further split can allocate the necessary PTE
 948          * pages. Warn for now and revisit it in case this actually
 949          * happens.
 950          */
 951         if (size == PAGE_SIZE)
 952                 ref_prot = prot;
 953         else
 954                 pr_warn_once("CPA: Cannot fixup static protections for PUD split\n");
 955 set:
 956         set_pte(pte, pfn_pte(pfn, ref_prot));
 957 }
 958
 959 static int
 960 __split_large_page(struct cpa_data *cpa, pte_t *kpte, unsigned long address,
 961                    struct page *base)
 962 {
 963         unsigned long lpaddr, lpinc, ref_pfn, pfn, pfninc = 1;
 964         pte_t *pbase = (pte_t *)page_address(base);
 965         unsigned int i, level;
 966         pgprot_t ref_prot;
 967         pte_t *tmp;
 968
 969         spin_lock(&pgd_lock);
 970         /*
 971          * Check for races, another CPU might have split this page
 972          * up for us already:
 973          */
 974         tmp = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level);
 975         if (tmp != kpte) {
 976                 spin_unlock(&pgd_lock);
 977                 return 1;
 978         }
 979
 980         paravirt_alloc_pte(&init_mm, page_to_pfn(base));
 981
 982         switch (level) {
 983         case PG_LEVEL_2M:
 984                 ref_prot = pmd_pgprot(*(pmd_t *)kpte);
 985                 /*
 986                  * Clear PSE (aka _PAGE_PAT) and move
 987                  * PAT bit to correct position.
 988                  */
 989                 ref_prot = pgprot_large_2_4k(ref_prot);
 990                 ref_pfn = pmd_pfn(*(pmd_t *)kpte);
 991                 lpaddr = address & PMD_MASK;
 992                 lpinc = PAGE_SIZE;
 993                 break;
 994
 995         case PG_LEVEL_1G:
 996                 ref_prot = pud_pgprot(*(pud_t *)kpte);
 997                 ref_pfn = pud_pfn(*(pud_t *)kpte);
 998                 pfninc = PMD_PAGE_SIZE >> PAGE_SHIFT;
 999                 lpaddr = address & PUD_MASK;
1000                 lpinc = PMD_SIZE;
1001                 /*
1002                  * Clear the PSE flags if the PRESENT flag is not set
1003                  * otherwise pmd_present/pmd_huge will return true
1004                  * even on a non present pmd.
1005                  */
1006                 if (!(pgprot_val(ref_prot) & _PAGE_PRESENT))
1007                         pgprot_val(ref_prot) &= ~_PAGE_PSE;
1008                 break;
1009
1010         default:
1011                 spin_unlock(&pgd_lock);
1012                 return 1;
1013         }
1014
1015         ref_prot = pgprot_clear_protnone_bits(ref_prot);
1016
1017         /*
1018          * Get the target pfn from the original entry:
1019          */
1020         pfn = ref_pfn;
1021         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pfn += pfninc, lpaddr += lpinc)
1022                 split_set_pte(cpa, pbase + i, pfn, ref_prot, lpaddr, lpinc);
1023
1024         if (virt_addr_valid(address)) {
1025                 unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(address));
1026
1027                 if (pfn_range_is_mapped(pfn, pfn + 1))
1028                         split_page_count(level);
1029         }
1030
1031         /*
1032          * Install the new, split up pagetable.
1033          *
1034          * We use the standard kernel pagetable protections for the new
1035          * pagetable protections, the actual ptes set above control the
1036          * primary protection behavior:
1037          */
1038         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, __pgprot(_KERNPG_TABLE)));
1039
1040         /*
1041          * Do a global flush tlb after splitting the large page
1042          * and before we do the actual change page attribute in the PTE.
1043          *
1044          * Without this, we violate the TLB application note, that says:
1045          * "The TLBs may contain both ordinary and large-page
1046          *  translations for a 4-KByte range of linear addresses. This
1047          *  may occur if software modifies the paging structures so that
1048          *  the page size used for the address range changes. If the two
1049          *  translations differ with respect to page frame or attributes
1050          *  (e.g., permissions), processor behavior is undefined and may
1051          *  be implementation-specific."
1052          *
1053          * We do this global tlb flush inside the cpa_lock, so that we
1054          * don't allow any other cpu, with stale tlb entries change the
1055          * page attribute in parallel, that also falls into the
1056          * just split large page entry.
1057          */
1058         flush_tlb_all();
1059         spin_unlock(&pgd_lock);
1060
1061         return 0;
1062 }
1063
1064 static int split_large_page(struct cpa_data *cpa, pte_t *kpte,
1065                             unsigned long address)
1066 {
1067         struct page *base;
1068
1069         if (!debug_pagealloc_enabled())
1070                 spin_unlock(&cpa_lock);
1071         base = alloc_pages(GFP_KERNEL, 0);
1072         if (!debug_pagealloc_enabled())
1073                 spin_lock(&cpa_lock);
1074         if (!base)
1075                 return -ENOMEM;
1076
1077         if (__split_large_page(cpa, kpte, address, base))
1078                 __free_page(base);
1079
1080         return 0;
1081 }
1082
1083 static bool try_to_free_pte_page(pte_t *pte)
1084 {
1085         int i;
1086
1087         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1088                 if (!pte_none(pte[i]))
1089                         return false;
1090
1091         free_page((unsigned long)pte);
1092         return true;
1093 }
1094
1095 static bool try_to_free_pmd_page(pmd_t *pmd)
1096 {
1097         int i;
1098
1099         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++)
1100                 if (!pmd_none(pmd[i]))
1101                         return false;
1102
1103         free_page((unsigned long)pmd);
1104         return true;
1105 }
1106
1107 static bool unmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long start, unsigned long end)
1108 {
1109         pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, start);
1110
1111         while (start < end) {
1112                 set_pte(pte, __pte(0));
1113
1114                 start += PAGE_SIZE;
1115                 pte++;
1116         }
1117
1118         if (try_to_free_pte_page((pte_t *)pmd_page_vaddr(*pmd))) {
1119                 pmd_clear(pmd);
1120                 return true;
1121         }
1122         return false;
1123 }
1124
1125 static void __unmap_pmd_range(pud_t *pud, pmd_t *pmd,
1126                               unsigned long start, unsigned long end)
1127 {
1128         if (unmap_pte_range(pmd, start, end))
1129                 if (try_to_free_pmd_page(pud_pgtable(*pud)))
1130                         pud_clear(pud);
1131 }
1132
1133 static void unmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long start, unsigned long end)
1134 {
1135         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, start);
1136
1137         /*
1138          * Not on a 2MB page boundary?
1139          */
1140         if (start & (PMD_SIZE - 1)) {
1141                 unsigned long next_page = (start + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
1142                 unsigned long pre_end = min_t(unsigned long, end, next_page);
1143
1144                 __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, pre_end);
1145
1146                 start = pre_end;
1147                 pmd++;
1148         }
1149
1150         /*
1151          * Try to unmap in 2M chunks.
1152          */
1153         while (end - start >= PMD_SIZE) {
1154                 if (pmd_large(*pmd))
1155                         pmd_clear(pmd);
1156                 else
1157                         __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, start + PMD_SIZE);
1158
1159                 start += PMD_SIZE;
1160                 pmd++;
1161         }
1162
1163         /*
1164          * 4K leftovers?
1165          */
1166         if (start < end)
1167                 return __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, end);
1168
1169         /*
1170          * Try again to free the PMD page if haven't succeeded above.
1171          */
1172         if (!pud_none(*pud))
1173                 if (try_to_free_pmd_page(pud_pgtable(*pud)))
1174                         pud_clear(pud);
1175 }
1176
1177 static void unmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long start, unsigned long end)
1178 {
1179         pud_t *pud = pud_offset(p4d, start);
1180
1181         /*
1182          * Not on a GB page boundary?
1183          */
1184         if (start & (PUD_SIZE - 1)) {
1185                 unsigned long next_page = (start + PUD_SIZE) & PUD_MASK;
1186                 unsigned long pre_end   = min_t(unsigned long, end, next_page);
1187
1188                 unmap_pmd_range(pud, start, pre_end);
1189
1190                 start = pre_end;
1191                 pud++;
1192         }
1193
1194         /*
1195          * Try to unmap in 1G chunks?
1196          */
1197         while (end - start >= PUD_SIZE) {
1198
1199                 if (pud_large(*pud))
1200                         pud_clear(pud);
1201                 else
1202                         unmap_pmd_range(pud, start, start + PUD_SIZE);
1203
1204                 start += PUD_SIZE;
1205                 pud++;
1206         }
1207
1208         /*
1209          * 2M leftovers?
1210          */
1211         if (start < end)
1212                 unmap_pmd_range(pud, start, end);
1213
1214         /*
1215          * No need to try to free the PUD page because we'll free it in
1216          * populate_pgd's error path
1217          */
1218 }
1219
1220 static int alloc_pte_page(pmd_t *pmd)
1221 {
1222         pte_t *pte = (pte_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1223         if (!pte)
1224                 return -1;
1225
1226         set_pmd(pmd, __pmd(__pa(pte) | _KERNPG_TABLE));
1227         return 0;
1228 }
1229
1230 static int alloc_pmd_page(pud_t *pud)
1231 {
1232         pmd_t *pmd = (pmd_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1233         if (!pmd)
1234                 return -1;
1235
1236         set_pud(pud, __pud(__pa(pmd) | _KERNPG_TABLE));
1237         return 0;
1238 }
1239
1240 static void populate_pte(struct cpa_data *cpa,
1241                          unsigned long start, unsigned long end,
1242                          unsigned num_pages, pmd_t *pmd, pgprot_t pgprot)
1243 {
1244         pte_t *pte;
1245
1246         pte = pte_offset_kernel(pmd, start);
1247
1248         pgprot = pgprot_clear_protnone_bits(pgprot);
1249
1250         while (num_pages-- && start < end) {
1251                 set_pte(pte, pfn_pte(cpa->pfn, pgprot));
1252
1253                 start    += PAGE_SIZE;
1254                 cpa->pfn++;
1255                 pte++;
1256         }
1257 }
1258
1259 static long populate_pmd(struct cpa_data *cpa,
1260                          unsigned long start, unsigned long end,
1261                          unsigned num_pages, pud_t *pud, pgprot_t pgprot)
1262 {
1263         long cur_pages = 0;
1264         pmd_t *pmd;
1265         pgprot_t pmd_pgprot;
1266
1267         /*
1268          * Not on a 2M boundary?
1269          */
1270         if (start & (PMD_SIZE - 1)) {
1271                 unsigned long pre_end = start + (num_pages << PAGE_SHIFT);
1272                 unsigned long next_page = (start + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
1273
1274                 pre_end   = min_t(unsigned long, pre_end, next_page);
1275                 cur_pages = (pre_end - start) >> PAGE_SHIFT;
1276                 cur_pages = min_t(unsigned int, num_pages, cur_pages);
1277
1278                 /*
1279                  * Need a PTE page?
1280                  */
1281                 pmd = pmd_offset(pud, start);
1282                 if (pmd_none(*pmd))
1283                         if (alloc_pte_page(pmd))
1284                                 return -1;
1285
1286                 populate_pte(cpa, start, pre_end, cur_pages, pmd, pgprot);
1287
1288                 start = pre_end;
1289         }
1290
1291         /*
1292          * We mapped them all?
1293          */
1294         if (num_pages == cur_pages)
1295                 return cur_pages;
1296
1297         pmd_pgprot = pgprot_4k_2_large(pgprot);
1298
1299         while (end - start >= PMD_SIZE) {
1300
1301                 /*
1302                  * We cannot use a 1G page so allocate a PMD page if needed.
1303                  */
1304                 if (pud_none(*pud))
1305                         if (alloc_pmd_page(pud))
1306                                 return -1;
1307
1308                 pmd = pmd_offset(pud, start);
1309
1310                 set_pmd(pmd, pmd_mkhuge(pfn_pmd(cpa->pfn,
1311                                         canon_pgprot(pmd_pgprot))));
1312
1313                 start     += PMD_SIZE;
1314                 cpa->pfn  += PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1315                 cur_pages += PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1316         }
1317
1318         /*
1319          * Map trailing 4K pages.
1320          */
1321         if (start < end) {
1322                 pmd = pmd_offset(pud, start);
1323                 if (pmd_none(*pmd))
1324                         if (alloc_pte_page(pmd))
1325                                 return -1;
1326
1327                 populate_pte(cpa, start, end, num_pages - cur_pages,
1328                              pmd, pgprot);
1329         }
1330         return num_pages;
1331 }
1332
1333 static int populate_pud(struct cpa_data *cpa, unsigned long start, p4d_t *p4d,
1334                         pgprot_t pgprot)
1335 {
1336         pud_t *pud;
1337         unsigned long end;
1338         long cur_pages = 0;
1339         pgprot_t pud_pgprot;
1340
1341         end = start + (cpa->numpages << PAGE_SHIFT);
1342
1343         /*
1344          * Not on a Gb page boundary? => map everything up to it with
1345          * smaller pages.
1346          */
1347         if (start & (PUD_SIZE - 1)) {
1348                 unsigned long pre_end;
1349                 unsigned long next_page = (start + PUD_SIZE) & PUD_MASK;
1350
1351                 pre_end   = min_t(unsigned long, end, next_page);
1352                 cur_pages = (pre_end - start) >> PAGE_SHIFT;
1353                 cur_pages = min_t(int, (int)cpa->numpages, cur_pages);
1354
1355                 pud = pud_offset(p4d, start);
1356
1357                 /*
1358                  * Need a PMD page?
1359                  */
1360                 if (pud_none(*pud))
1361                         if (alloc_pmd_page(pud))
1362                                 return -1;
1363
1364                 cur_pages = populate_pmd(cpa, start, pre_end, cur_pages,
1365                                          pud, pgprot);
1366                 if (cur_pages < 0)
1367                         return cur_pages;
1368
1369                 start = pre_end;
1370         }
1371
1372         /* We mapped them all? */
1373         if (cpa->numpages == cur_pages)
1374                 return cur_pages;
1375
1376         pud = pud_offset(p4d, start);
1377         pud_pgprot = pgprot_4k_2_large(pgprot);
1378
1379         /*
1380          * Map everything starting from the Gb boundary, possibly with 1G pages
1381          */
1382         while (boot_cpu_has(X86_FEATURE_GBPAGES) && end - start >= PUD_SIZE) {
1383                 set_pud(pud, pud_mkhuge(pfn_pud(cpa->pfn,
1384                                    canon_pgprot(pud_pgprot))));
1385
1386                 start     += PUD_SIZE;
1387                 cpa->pfn  += PUD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1388                 cur_pages += PUD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1389                 pud++;
1390         }
1391
1392         /* Map trailing leftover */
1393         if (start < end) {
1394                 long tmp;
1395
1396                 pud = pud_offset(p4d, start);
1397                 if (pud_none(*pud))
1398                         if (alloc_pmd_page(pud))
1399                                 return -1;
1400
1401                 tmp = populate_pmd(cpa, start, end, cpa->numpages - cur_pages,
1402                                    pud, pgprot);
1403                 if (tmp < 0)
1404                         return cur_pages;
1405
1406                 cur_pages += tmp;
1407         }
1408         return cur_pages;
1409 }
1410
1411 /*
1412  * Restrictions for kernel page table do not necessarily apply when mapping in
1413  * an alternate PGD.
1414  */
1415 static int populate_pgd(struct cpa_data *cpa, unsigned long addr)
1416 {
1417         pgprot_t pgprot = __pgprot(_KERNPG_TABLE);
1418         pud_t *pud = NULL;      /* shut up gcc */
1419         p4d_t *p4d;
1420         pgd_t *pgd_entry;
1421         long ret;
1422
1423         pgd_entry = cpa->pgd + pgd_index(addr);
1424
1425         if (pgd_none(*pgd_entry)) {
1426                 p4d = (p4d_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1427                 if (!p4d)
1428                         return -1;
1429
1430                 set_pgd(pgd_entry, __pgd(__pa(p4d) | _KERNPG_TABLE));
1431         }
1432
1433         /*
1434          * Allocate a PUD page and hand it down for mapping.
1435          */
1436         p4d = p4d_offset(pgd_entry, addr);
1437         if (p4d_none(*p4d)) {
1438                 pud = (pud_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1439                 if (!pud)
1440                         return -1;
1441
1442                 set_p4d(p4d, __p4d(__pa(pud) | _KERNPG_TABLE));
1443         }
1444
1445         pgprot_val(pgprot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
1446         pgprot_val(pgprot) |=  pgprot_val(cpa->mask_set);
1447
1448         ret = populate_pud(cpa, addr, p4d, pgprot);
1449         if (ret < 0) {
1450                 /*
1451                  * Leave the PUD page in place in case some other CPU or thread
1452                  * already found it, but remove any useless entries we just
1453                  * added to it.
1454                  */
1455                 unmap_pud_range(p4d, addr,
1456                                 addr + (cpa->numpages << PAGE_SHIFT));
1457                 return ret;
1458         }
1459
1460         cpa->numpages = ret;
1461         return 0;
1462 }
1463
1464 static int __cpa_process_fault(struct cpa_data *cpa, unsigned long vaddr,
1465                                int primary)
1466 {
1467         if (cpa->pgd) {
1468                 /*
1469                  * Right now, we only execute this code path when mapping
1470                  * the EFI virtual memory map regions, no other users
1471                  * provide a ->pgd value. This may change in the future.
1472                  */
1473                 return populate_pgd(cpa, vaddr);
1474         }
1475
1476         /*
1477          * Ignore all non primary paths.
1478          */
1479         if (!primary) {
1480                 cpa->numpages = 1;
1481                 return 0;
1482         }
1483
1484         /*
1485          * Ignore the NULL PTE for kernel identity mapping, as it is expected
1486          * to have holes.
1487          * Also set numpages to '1' indicating that we processed cpa req for
1488          * one virtual address page and its pfn. TBD: numpages can be set based
1489          * on the initial value and the level returned by lookup_address().
1490          */
1491         if (within(vaddr, PAGE_OFFSET,
1492                    PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))) {
1493                 cpa->numpages = 1;
1494                 cpa->pfn = __pa(vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1495                 return 0;
1496
1497         } else if (__cpa_pfn_in_highmap(cpa->pfn)) {
1498                 /* Faults in the highmap are OK, so do not warn: */
1499                 return -EFAULT;
1500         } else {
1501                 WARN(1, KERN_WARNING "CPA: called for zero pte. "
1502                         "vaddr = %lx cpa->vaddr = %lx\n", vaddr,
1503                         *cpa->vaddr);
1504
1505                 return -EFAULT;
1506         }
1507 }
1508
1509 static int __change_page_attr(struct cpa_data *cpa, int primary)
1510 {
1511         unsigned long address;
1512         int do_split, err;
1513         unsigned int level;
1514         pte_t *kpte, old_pte;
1515
1516         address = __cpa_addr(cpa, cpa->curpage);
1517 repeat:
1518         kpte = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level);
1519         if (!kpte)
1520                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
1521
1522         old_pte = *kpte;
1523         if (pte_none(old_pte))
1524                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
1525
1526         if (level == PG_LEVEL_4K) {
1527                 pte_t new_pte;
1528                 pgprot_t new_prot = pte_pgprot(old_pte);
1529                 unsigned long pfn = pte_pfn(old_pte);
1530
1531                 pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
1532                 pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
1533
1534                 cpa_inc_4k_install();
1535                 /* Hand in lpsize = 0 to enforce the protection mechanism */
1536                 new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn, 1, 0,
1537                                               CPA_PROTECT);
1538
1539                 new_prot = pgprot_clear_protnone_bits(new_prot);
1540
1541                 /*
1542                  * We need to keep the pfn from the existing PTE,
1543                  * after all we're only going to change it's attributes
1544                  * not the memory it points to
1545                  */
1546                 new_pte = pfn_pte(pfn, new_prot);
1547                 cpa->pfn = pfn;
1548                 /*
1549                  * Do we really change anything ?
1550                  */
1551                 if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {
1552                         set_pte_atomic(kpte, new_pte);
1553                         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
1554                 }
1555                 cpa->numpages = 1;
1556                 return 0;
1557         }
1558
1559         /*
1560          * Check, whether we can keep the large page intact
1561          * and just change the pte:
1562          */
1563         do_split = should_split_large_page(kpte, address, cpa);
1564         /*
1565          * When the range fits into the existing large page,
1566          * return. cp->numpages and cpa->tlbflush have been updated in
1567          * try_large_page:
1568          */
1569         if (do_split <= 0)
1570                 return do_split;
1571
1572         /*
1573          * We have to split the large page:
1574          */
1575         err = split_large_page(cpa, kpte, address);
1576         if (!err)
1577                 goto repeat;
1578
1579         return err;
1580 }
1581
1582 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias);
1583
1584 static int cpa_process_alias(struct cpa_data *cpa)
1585 {
1586         struct cpa_data alias_cpa;
1587         unsigned long laddr = (unsigned long)__va(cpa->pfn << PAGE_SHIFT);
1588         unsigned long vaddr;
1589         int ret;
1590
1591         if (!pfn_range_is_mapped(cpa->pfn, cpa->pfn + 1))
1592                 return 0;
1593
1594         /*
1595          * No need to redo, when the primary call touched the direct
1596          * mapping already:
1597          */
1598         vaddr = __cpa_addr(cpa, cpa->curpage);
1599         if (!(within(vaddr, PAGE_OFFSET,
1600                     PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT)))) {
1601
1602                 alias_cpa = *cpa;
1603                 alias_cpa.vaddr = &laddr;
1604                 alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
1605                 alias_cpa.curpage = 0;
1606
1607                 cpa->force_flush_all = 1;
1608
1609                 ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
1610                 if (ret)
1611                         return ret;
1612         }
1613
1614 #ifdef CONFIG_X86_64
1615         /*
1616          * If the primary call didn't touch the high mapping already
1617          * and the physical address is inside the kernel map, we need
1618          * to touch the high mapped kernel as well:
1619          */
1620         if (!within(vaddr, (unsigned long)_text, _brk_end) &&
1621             __cpa_pfn_in_highmap(cpa->pfn)) {
1622                 unsigned long temp_cpa_vaddr = (cpa->pfn << PAGE_SHIFT) +
1623                                                __START_KERNEL_map - phys_base;
1624                 alias_cpa = *cpa;
1625                 alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
1626                 alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
1627                 alias_cpa.curpage = 0;
1628
1629                 cpa->force_flush_all = 1;
1630                 /*
1631                  * The high mapping range is imprecise, so ignore the
1632                  * return value.
1633                  */
1634                 __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
1635         }
1636 #endif
1637
1638         return 0;
1639 }
1640
1641 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int checkalias)
1642 {
1643         unsigned long numpages = cpa->numpages;
1644         unsigned long rempages = numpages;
1645         int ret = 0;
1646
1647         while (rempages) {
1648                 /*
1649                  * Store the remaining nr of pages for the large page
1650                  * preservation check.
1651                  */
1652                 cpa->numpages = rempages;
1653                 /* for array changes, we can't use large page */
1654                 if (cpa->flags & (CPA_ARRAY | CPA_PAGES_ARRAY))
1655                         cpa->numpages = 1;
1656
1657                 if (!debug_pagealloc_enabled())
1658                         spin_lock(&cpa_lock);
1659                 ret = __change_page_attr(cpa, checkalias);
1660                 if (!debug_pagealloc_enabled())
1661                         spin_unlock(&cpa_lock);
1662                 if (ret)
1663                         goto out;
1664
1665                 if (checkalias) {
1666                         ret = cpa_process_alias(cpa);
1667                         if (ret)
1668                                 goto out;
1669                 }
1670
1671                 /*
1672                  * Adjust the number of pages with the result of the
1673                  * CPA operation. Either a large page has been
1674                  * preserved or a single page update happened.
1675                  */
1676                 BUG_ON(cpa->numpages > rempages || !cpa->numpages);
1677                 rempages -= cpa->numpages;
1678                 cpa->curpage += cpa->numpages;
1679         }
1680
1681 out:
1682         /* Restore the original numpages */
1683         cpa->numpages = numpages;
1684         return ret;
1685 }
1686
1687 static int change_page_attr_set_clr(unsigned long *addr, int numpages,
1688                                     pgprot_t mask_set, pgprot_t mask_clr,
1689                                     int force_split, int in_flag,
1690                                     struct page **pages)
1691 {
1692         struct cpa_data cpa;
1693         int ret, cache, checkalias;
1694
1695         memset(&cpa, 0, sizeof(cpa));
1696
1697         /*
1698          * Check, if we are requested to set a not supported
1699          * feature.  Clearing non-supported features is OK.
1700          */
1701         mask_set = canon_pgprot(mask_set);
1702
1703         if (!pgprot_val(mask_set) && !pgprot_val(mask_clr) && !force_split)
1704                 return 0;
1705
1706         /* Ensure we are PAGE_SIZE aligned */
1707         if (in_flag & CPA_ARRAY) {
1708                 int i;
1709                 for (i = 0; i < numpages; i++) {
1710                         if (addr[i] & ~PAGE_MASK) {
1711                                 addr[i] &= PAGE_MASK;
1712                                 WARN_ON_ONCE(1);
1713                         }
1714                 }
1715         } else if (!(in_flag & CPA_PAGES_ARRAY)) {
1716                 /*
1717                  * in_flag of CPA_PAGES_ARRAY implies it is aligned.
1718                  * No need to check in that case
1719                  */
1720                 if (*addr & ~PAGE_MASK) {
1721                         *addr &= PAGE_MASK;
1722                         /*
1723                          * People should not be passing in unaligned addresses:
1724                          */
1725                         WARN_ON_ONCE(1);
1726                 }
1727         }
1728
1729         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
1730         kmap_flush_unused();
1731
1732         vm_unmap_aliases();
1733
1734         cpa.vaddr = addr;
1735         cpa.pages = pages;
1736         cpa.numpages = numpages;
1737         cpa.mask_set = mask_set;
1738         cpa.mask_clr = mask_clr;
1739         cpa.flags = 0;
1740         cpa.curpage = 0;
1741         cpa.force_split = force_split;
1742
1743         if (in_flag & (CPA_ARRAY | CPA_PAGES_ARRAY))
1744                 cpa.flags |= in_flag;
1745
1746         /* No alias checking for _NX bit modifications */
1747         checkalias = (pgprot_val(mask_set) | pgprot_val(mask_clr)) != _PAGE_NX;
1748         /* Has caller explicitly disabled alias checking? */
1749         if (in_flag & CPA_NO_CHECK_ALIAS)
1750                 checkalias = 0;
1751
1752         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, checkalias);
1753
1754         /*
1755          * Check whether we really changed something:
1756          */
1757         if (!(cpa.flags & CPA_FLUSHTLB))
1758                 goto out;
1759
1760         /*
1761          * No need to flush, when we did not set any of the caching
1762          * attributes:
1763          */
1764         cache = !!pgprot2cachemode(mask_set);
1765
1766         /*
1767          * On error; flush everything to be sure.
1768          */
1769         if (ret) {
1770                 cpa_flush_all(cache);
1771                 goto out;
1772         }
1773
1774         cpa_flush(&cpa, cache);
1775 out:
1776         return ret;
1777 }
1778
1779 static inline int change_page_attr_set(unsigned long *addr, int numpages,
1780                                        pgprot_t mask, int array)
1781 {
1782         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
1783                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
1784 }
1785
1786 static inline int change_page_attr_clear(unsigned long *addr, int numpages,
1787                                          pgprot_t mask, int array)
1788 {
1789         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
1790                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
1791 }
1792
1793 static inline int cpa_set_pages_array(struct page **pages, int numpages,
1794                                        pgprot_t mask)
1795 {
1796         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
1797                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
1798 }
1799
1800 static inline int cpa_clear_pages_array(struct page **pages, int numpages,
1801                                          pgprot_t mask)
1802 {
1803         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
1804                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
1805 }
1806
1807 /*
1808  * _set_memory_prot is an internal helper for callers that have been passed
1809  * a pgprot_t value from upper layers and a reservation has already been taken.
1810  * If you want to set the pgprot to a specific page protocol, use the
1811  * set_memory_xx() functions.
1812  */
1813 int __set_memory_prot(unsigned long addr, int numpages, pgprot_t prot)
1814 {
1815         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, prot,
1816                                         __pgprot(~pgprot_val(prot)), 0, 0,
1817                                         NULL);
1818 }
1819
1820 int _set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
1821 {
1822         /*
1823          * for now UC MINUS. see comments in ioremap()
1824          * If you really need strong UC use ioremap_uc(), but note
1825          * that you cannot override IO areas with set_memory_*() as
1826          * these helpers cannot work with IO memory.
1827          */
1828         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
1829                                     cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS),
1830                                     0);
1831 }
1832
1833 int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
1834 {
1835         int ret;
1836
1837         /*
1838          * for now UC MINUS. see comments in ioremap()
1839          */
1840         ret = memtype_reserve(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
1841                               _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS, NULL);
1842         if (ret)
1843                 goto out_err;
1844
1845         ret = _set_memory_uc(addr, numpages);
1846         if (ret)
1847                 goto out_free;
1848
1849         return 0;
1850
1851 out_free:
1852         memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1853 out_err:
1854         return ret;
1855 }
1856 EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);
1857
1858 int _set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
1859 {
1860         int ret;
1861
1862         ret = change_page_attr_set(&addr, numpages,
1863                                    cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS),
1864                                    0);
1865         if (!ret) {
1866                 ret = change_page_attr_set_clr(&addr, numpages,
1867                                                cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_WC),
1868                                                __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK),
1869                                                0, 0, NULL);
1870         }
1871         return ret;
1872 }
1873
1874 int set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
1875 {
1876         int ret;
1877
1878         ret = memtype_reserve(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
1879                 _PAGE_CACHE_MODE_WC, NULL);
1880         if (ret)
1881                 return ret;
1882
1883         ret = _set_memory_wc(addr, numpages);
1884         if (ret)
1885                 memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1886
1887         return ret;
1888 }
1889 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wc);
1890
1891 int _set_memory_wt(unsigned long addr, int numpages)
1892 {
1893         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
1894                                     cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_WT), 0);
1895 }
1896
1897 int _set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
1898 {
1899         /* WB cache mode is hard wired to all cache attribute bits being 0 */
1900         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
1901                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 0);
1902 }
1903
1904 int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
1905 {
1906         int ret;
1907
1908         ret = _set_memory_wb(addr, numpages);
1909         if (ret)
1910                 return ret;
1911
1912         memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1913         return 0;
1914 }
1915 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);
1916
1917 int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
1918 {
1919         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
1920                 return 0;
1921
1922         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
1923 }
1924
1925 int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
1926 {
1927         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
1928                 return 0;
1929
1930         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
1931 }
1932
1933 int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
1934 {
1935         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
1936 }
1937
1938 int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
1939 {
1940         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
1941 }
1942
1943 int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
1944 {
1945         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
1946 }
1947
1948 int set_memory_np_noalias(unsigned long addr, int numpages)
1949 {
1950         int cpa_flags = CPA_NO_CHECK_ALIAS;
1951
1952         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
1953                                         __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0,
1954                                         cpa_flags, NULL);
1955 }
1956
1957 int set_memory_4k(unsigned long addr, int numpages)
1958 {
1959         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
1960                                         __pgprot(0), 1, 0, NULL);
1961 }
1962
1963 int set_memory_nonglobal(unsigned long addr, int numpages)
1964 {
1965         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
1966                                       __pgprot(_PAGE_GLOBAL), 0);
1967 }
1968
1969 int set_memory_global(unsigned long addr, int numpages)
1970 {
1971         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
1972                                     __pgprot(_PAGE_GLOBAL), 0);
1973 }
1974
1975 /*
1976  * __set_memory_enc_pgtable() is used for the hypervisors that get
1977  * informed about "encryption" status via page tables.
1978  */
1979 static int __set_memory_enc_pgtable(unsigned long addr, int numpages, bool enc)
1980 {
1981         pgprot_t empty = __pgprot(0);
1982         struct cpa_data cpa;
1983         int ret;
1984
1985         /* Should not be working on unaligned addresses */
1986         if (WARN_ONCE(addr & ~PAGE_MASK, "misaligned address: %#lx\n", addr))
1987                 addr &= PAGE_MASK;
1988
1989         memset(&cpa, 0, sizeof(cpa));
1990         cpa.vaddr = &addr;
1991         cpa.numpages = numpages;
1992         cpa.mask_set = enc ? pgprot_encrypted(empty) : pgprot_decrypted(empty);
1993         cpa.mask_clr = enc ? pgprot_decrypted(empty) : pgprot_encrypted(empty);
1994         cpa.pgd = init_mm.pgd;
1995
1996         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
1997         kmap_flush_unused();
1998         vm_unmap_aliases();
1999
2000         /* Flush the caches as needed before changing the encryption attribute. */
2001         if (x86_platform.guest.enc_tlb_flush_required(enc))
2002                 cpa_flush(&cpa, x86_platform.guest.enc_cache_flush_required());
2003
2004         /* Notify hypervisor that we are about to set/clr encryption attribute. */
2005         x86_platform.guest.enc_status_change_prepare(addr, numpages, enc);
2006
2007         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
2008
2009         /*
2010          * After changing the encryption attribute, we need to flush TLBs again
2011          * in case any speculative TLB caching occurred (but no need to flush
2012          * caches again).  We could just use cpa_flush_all(), but in case TLB
2013          * flushing gets optimized in the cpa_flush() path use the same logic
2014          * as above.
2015          */
2016         cpa_flush(&cpa, 0);
2017
2018         /* Notify hypervisor that we have successfully set/clr encryption attribute. */
2019         if (!ret) {
2020                 if (!x86_platform.guest.enc_status_change_finish(addr, numpages, enc))
2021                         ret = -EIO;
2022         }
2023
2024         return ret;
2025 }
2026
2027 static int __set_memory_enc_dec(unsigned long addr, int numpages, bool enc)
2028 {
2029         if (hv_is_isolation_supported())
2030                 return hv_set_mem_host_visibility(addr, numpages, !enc);
2031
2032         if (cc_platform_has(CC_ATTR_MEM_ENCRYPT))
2033                 return __set_memory_enc_pgtable(addr, numpages, enc);
2034
2035         return 0;
2036 }
2037
2038 int set_memory_encrypted(unsigned long addr, int numpages)
2039 {
2040         return __set_memory_enc_dec(addr, numpages, true);
2041 }
2042 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_encrypted);
2043
2044 int set_memory_decrypted(unsigned long addr, int numpages)
2045 {
2046         return __set_memory_enc_dec(addr, numpages, false);
2047 }
2048 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_decrypted);
2049
2050 int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
2051 {
2052         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2053
2054         return set_memory_uc(addr, numpages);
2055 }
2056 EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);
2057
2058 static int _set_pages_array(struct page **pages, int numpages,
2059                 enum page_cache_mode new_type)
2060 {
2061         unsigned long start;
2062         unsigned long end;
2063         enum page_cache_mode set_type;
2064         int i;
2065         int free_idx;
2066         int ret;
2067
2068         for (i = 0; i < numpages; i++) {
2069                 if (PageHighMem(pages[i]))
2070                         continue;
2071                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
2072                 end = start + PAGE_SIZE;
2073                 if (memtype_reserve(start, end, new_type, NULL))
2074                         goto err_out;
2075         }
2076
2077         /* If WC, set to UC- first and then WC */
2078         set_type = (new_type == _PAGE_CACHE_MODE_WC) ?
2079                                 _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS : new_type;
2080
2081         ret = cpa_set_pages_array(pages, numpages,
2082                                   cachemode2pgprot(set_type));
2083         if (!ret && new_type == _PAGE_CACHE_MODE_WC)
2084                 ret = change_page_attr_set_clr(NULL, numpages,
2085                                                cachemode2pgprot(
2086                                                 _PAGE_CACHE_MODE_WC),
2087                                                __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK),
2088                                                0, CPA_PAGES_ARRAY, pages);
2089         if (ret)
2090                 goto err_out;
2091         return 0; /* Success */
2092 err_out:
2093         free_idx = i;
2094         for (i = 0; i < free_idx; i++) {
2095                 if (PageHighMem(pages[i]))
2096                         continue;
2097                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
2098                 end = start + PAGE_SIZE;
2099                 memtype_free(start, end);
2100         }
2101         return -EINVAL;
2102 }
2103
2104 int set_pages_array_uc(struct page **pages, int numpages)
2105 {
2106         return _set_pages_array(pages, numpages, _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS);
2107 }
2108 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_uc);
2109
2110 int set_pages_array_wc(struct page **pages, int numpages)
2111 {
2112         return _set_pages_array(pages, numpages, _PAGE_CACHE_MODE_WC);
2113 }
2114 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_wc);
2115
2116 int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
2117 {
2118         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2119
2120         return set_memory_wb(addr, numpages);
2121 }
2122 EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);
2123
2124 int set_pages_array_wb(struct page **pages, int numpages)
2125 {
2126         int retval;
2127         unsigned long start;
2128         unsigned long end;
2129         int i;
2130
2131         /* WB cache mode is hard wired to all cache attribute bits being 0 */
2132         retval = cpa_clear_pages_array(pages, numpages,
2133                         __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK));
2134         if (retval)
2135                 return retval;
2136
2137         for (i = 0; i < numpages; i++) {
2138                 if (PageHighMem(pages[i]))
2139                         continue;
2140                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
2141                 end = start + PAGE_SIZE;
2142                 memtype_free(start, end);
2143         }
2144
2145         return 0;
2146 }
2147 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_wb);
2148
2149 int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
2150 {
2151         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2152
2153         return set_memory_ro(addr, numpages);
2154 }
2155
2156 int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
2157 {
2158         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2159
2160         return set_memory_rw(addr, numpages);
2161 }
2162
2163 static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
2164 {
2165         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
2166         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
2167                                 .pgd = NULL,
2168                                 .numpages = numpages,
2169                                 .mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
2170                                 .mask_clr = __pgprot(0),
2171                                 .flags = 0};
2172
2173         /*
2174          * No alias checking needed for setting present flag. otherwise,
2175          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
2176          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
2177          * atomic context especially). Let's keep it simple!
2178          */
2179         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
2180 }
2181
2182 static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
2183 {
2184         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
2185         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
2186                                 .pgd = NULL,
2187                                 .numpages = numpages,
2188                                 .mask_set = __pgprot(0),
2189                                 .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
2190                                 .flags = 0};
2191
2192         /*
2193          * No alias checking needed for setting not present flag. otherwise,
2194          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
2195          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
2196          * atomic context especially). Let's keep it simple!
2197          */
2198         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
2199 }
2200
2201 int set_direct_map_invalid_noflush(struct page *page)
2202 {
2203         return __set_pages_np(page, 1);
2204 }
2205
2206 int set_direct_map_default_noflush(struct page *page)
2207 {
2208         return __set_pages_p(page, 1);
2209 }
2210
2211 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2212 void __kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
2213 {
2214         if (PageHighMem(page))
2215                 return;
2216         if (!enable) {
2217                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
2218                                            numpages * PAGE_SIZE);
2219         }
2220
2221         /*
2222          * The return value is ignored as the calls cannot fail.
2223          * Large pages for identity mappings are not used at boot time
2224          * and hence no memory allocations during large page split.
2225          */
2226         if (enable)
2227                 __set_pages_p(page, numpages);
2228         else
2229                 __set_pages_np(page, numpages);
2230
2231         /*
2232          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
2233          * but that can deadlock->flush only current cpu.
2234          * Preemption needs to be disabled around __flush_tlb_all() due to
2235          * CR3 reload in __native_flush_tlb().
2236          */
2237         preempt_disable();
2238         __flush_tlb_all();
2239         preempt_enable();
2240
2241         arch_flush_lazy_mmu_mode();
2242 }
2243 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
2244
2245 bool kernel_page_present(struct page *page)
2246 {
2247         unsigned int level;
2248         pte_t *pte;
2249
2250         if (PageHighMem(page))
2251                 return false;
2252
2253         pte = lookup_address((unsigned long)page_address(page), &level);
2254         return (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT);
2255 }
2256
2257 int __init kernel_map_pages_in_pgd(pgd_t *pgd, u64 pfn, unsigned long address,
2258                                    unsigned numpages, unsigned long page_flags)
2259 {
2260         int retval = -EINVAL;
2261
2262         struct cpa_data cpa = {
2263                 .vaddr = &address,
2264                 .pfn = pfn,
2265                 .pgd = pgd,
2266                 .numpages = numpages,
2267                 .mask_set = __pgprot(0),
2268                 .mask_clr = __pgprot(~page_flags & (_PAGE_NX|_PAGE_RW)),
2269                 .flags = 0,
2270         };
2271
2272         WARN_ONCE(num_online_cpus() > 1, "Don't call after initializing SMP");
2273
2274         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
2275                 goto out;
2276
2277         if (!(page_flags & _PAGE_ENC))
2278                 cpa.mask_clr = pgprot_encrypted(cpa.mask_clr);
2279
2280         cpa.mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | page_flags);
2281
2282         retval = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
2283         __flush_tlb_all();
2284
2285 out:
2286         return retval;
2287 }
2288
2289 /*
2290  * __flush_tlb_all() flushes mappings only on current CPU and hence this
2291  * function shouldn't be used in an SMP environment. Presently, it's used only
2292  * during boot (way before smp_init()) by EFI subsystem and hence is ok.
2293  */
2294 int __init kernel_unmap_pages_in_pgd(pgd_t *pgd, unsigned long address,
2295                                      unsigned long numpages)
2296 {
2297         int retval;
2298
2299         /*
2300          * The typical sequence for unmapping is to find a pte through
2301          * lookup_address_in_pgd() (ideally, it should never return NULL because
2302          * the address is already mapped) and change it's protections. As pfn is
2303          * the *target* of a mapping, it's not useful while unmapping.
2304          */
2305         struct cpa_data cpa = {
2306                 .vaddr          = &address,
2307                 .pfn            = 0,
2308                 .pgd            = pgd,
2309                 .numpages       = numpages,
2310                 .mask_set       = __pgprot(0),
2311                 .mask_clr       = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
2312                 .flags          = 0,
2313         };
2314
2315         WARN_ONCE(num_online_cpus() > 1, "Don't call after initializing SMP");
2316
2317         retval = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 0);
2318         __flush_tlb_all();
2319
2320         return retval;
2321 }
2322
2323 /*
2324  * The testcases use internal knowledge of the implementation that shouldn't
2325  * be exposed to the rest of the kernel. Include these directly here.
2326  */
2327 #ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
2328 #include "cpa-test.c"
2329 #endif