Merge tag 'mm-stable-2024-03-13-20-04' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6-microblaze.git] / 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/proc_fs.h>
13 #include <linux/debugfs.h>
14 #include <linux/pfn.h>
15 #include <linux/percpu.h>
16 #include <linux/gfp.h>
17 #include <linux/pci.h>
18 #include <linux/vmalloc.h>
19 #include <linux/libnvdimm.h>
20 #include <linux/vmstat.h>
21 #include <linux/kernel.h>
22 #include <linux/cc_platform.h>
23 #include <linux/set_memory.h>
24 #include <linux/memregion.h>
25
26 #include <asm/e820/api.h>
27 #include <asm/processor.h>
28 #include <asm/tlbflush.h>
29 #include <asm/sections.h>
30 #include <asm/setup.h>
31 #include <linux/uaccess.h>
32 #include <asm/pgalloc.h>
33 #include <asm/proto.h>
34 #include <asm/memtype.h>
35 #include <asm/hyperv-tlfs.h>
36 #include <asm/mshyperv.h>
37
38 #include "../mm_internal.h"
39
40 /*
41  * The current flushing context - we pass it instead of 5 arguments:
42  */
43 struct cpa_data {
44         unsigned long   *vaddr;
45         pgd_t           *pgd;
46         pgprot_t        mask_set;
47         pgprot_t        mask_clr;
48         unsigned long   numpages;
49         unsigned long   curpage;
50         unsigned long   pfn;
51         unsigned int    flags;
52         unsigned int    force_split             : 1,
53                         force_static_prot       : 1,
54                         force_flush_all         : 1;
55         struct page     **pages;
56 };
57
58 enum cpa_warn {
59         CPA_CONFLICT,
60         CPA_PROTECT,
61         CPA_DETECT,
62 };
63
64 static const int cpa_warn_level = CPA_PROTECT;
65
66 /*
67  * Serialize cpa() (for !DEBUG_PAGEALLOC which uses large identity mappings)
68  * using cpa_lock. So that we don't allow any other cpu, with stale large tlb
69  * entries change the page attribute in parallel to some other cpu
70  * splitting a large page entry along with changing the attribute.
71  */
72 static DEFINE_SPINLOCK(cpa_lock);
73
74 #define CPA_FLUSHTLB 1
75 #define CPA_ARRAY 2
76 #define CPA_PAGES_ARRAY 4
77 #define CPA_NO_CHECK_ALIAS 8 /* Do not search for aliases */
78
79 static inline pgprot_t cachemode2pgprot(enum page_cache_mode pcm)
80 {
81         return __pgprot(cachemode2protval(pcm));
82 }
83
84 #ifdef CONFIG_PROC_FS
85 static unsigned long direct_pages_count[PG_LEVEL_NUM];
86
87 void update_page_count(int level, unsigned long pages)
88 {
89         /* Protect against CPA */
90         spin_lock(&pgd_lock);
91         direct_pages_count[level] += pages;
92         spin_unlock(&pgd_lock);
93 }
94
95 static void split_page_count(int level)
96 {
97         if (direct_pages_count[level] == 0)
98                 return;
99
100         direct_pages_count[level]--;
101         if (system_state == SYSTEM_RUNNING) {
102                 if (level == PG_LEVEL_2M)
103                         count_vm_event(DIRECT_MAP_LEVEL2_SPLIT);
104                 else if (level == PG_LEVEL_1G)
105                         count_vm_event(DIRECT_MAP_LEVEL3_SPLIT);
106         }
107         direct_pages_count[level - 1] += PTRS_PER_PTE;
108 }
109
110 void arch_report_meminfo(struct seq_file *m)
111 {
112         seq_printf(m, "DirectMap4k:    %8lu kB\n",
113                         direct_pages_count[PG_LEVEL_4K] << 2);
114 #if defined(CONFIG_X86_64) || defined(CONFIG_X86_PAE)
115         seq_printf(m, "DirectMap2M:    %8lu kB\n",
116                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 11);
117 #else
118         seq_printf(m, "DirectMap4M:    %8lu kB\n",
119                         direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 12);
120 #endif
121         if (direct_gbpages)
122                 seq_printf(m, "DirectMap1G:    %8lu kB\n",
123                         direct_pages_count[PG_LEVEL_1G] << 20);
124 }
125 #else
126 static inline void split_page_count(int level) { }
127 #endif
128
129 #ifdef CONFIG_X86_CPA_STATISTICS
130
131 static unsigned long cpa_1g_checked;
132 static unsigned long cpa_1g_sameprot;
133 static unsigned long cpa_1g_preserved;
134 static unsigned long cpa_2m_checked;
135 static unsigned long cpa_2m_sameprot;
136 static unsigned long cpa_2m_preserved;
137 static unsigned long cpa_4k_install;
138
139 static inline void cpa_inc_1g_checked(void)
140 {
141         cpa_1g_checked++;
142 }
143
144 static inline void cpa_inc_2m_checked(void)
145 {
146         cpa_2m_checked++;
147 }
148
149 static inline void cpa_inc_4k_install(void)
150 {
151         data_race(cpa_4k_install++);
152 }
153
154 static inline void cpa_inc_lp_sameprot(int level)
155 {
156         if (level == PG_LEVEL_1G)
157                 cpa_1g_sameprot++;
158         else
159                 cpa_2m_sameprot++;
160 }
161
162 static inline void cpa_inc_lp_preserved(int level)
163 {
164         if (level == PG_LEVEL_1G)
165                 cpa_1g_preserved++;
166         else
167                 cpa_2m_preserved++;
168 }
169
170 static int cpastats_show(struct seq_file *m, void *p)
171 {
172         seq_printf(m, "1G pages checked:     %16lu\n", cpa_1g_checked);
173         seq_printf(m, "1G pages sameprot:    %16lu\n", cpa_1g_sameprot);
174         seq_printf(m, "1G pages preserved:   %16lu\n", cpa_1g_preserved);
175         seq_printf(m, "2M pages checked:     %16lu\n", cpa_2m_checked);
176         seq_printf(m, "2M pages sameprot:    %16lu\n", cpa_2m_sameprot);
177         seq_printf(m, "2M pages preserved:   %16lu\n", cpa_2m_preserved);
178         seq_printf(m, "4K pages set-checked: %16lu\n", cpa_4k_install);
179         return 0;
180 }
181
182 static int cpastats_open(struct inode *inode, struct file *file)
183 {
184         return single_open(file, cpastats_show, NULL);
185 }
186
187 static const struct file_operations cpastats_fops = {
188         .open           = cpastats_open,
189         .read           = seq_read,
190         .llseek         = seq_lseek,
191         .release        = single_release,
192 };
193
194 static int __init cpa_stats_init(void)
195 {
196         debugfs_create_file("cpa_stats", S_IRUSR, arch_debugfs_dir, NULL,
197                             &cpastats_fops);
198         return 0;
199 }
200 late_initcall(cpa_stats_init);
201 #else
202 static inline void cpa_inc_1g_checked(void) { }
203 static inline void cpa_inc_2m_checked(void) { }
204 static inline void cpa_inc_4k_install(void) { }
205 static inline void cpa_inc_lp_sameprot(int level) { }
206 static inline void cpa_inc_lp_preserved(int level) { }
207 #endif
208
209
210 static inline int
211 within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
212 {
213         return addr >= start && addr < end;
214 }
215
216 static inline int
217 within_inclusive(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
218 {
219         return addr >= start && addr <= end;
220 }
221
222 #ifdef CONFIG_X86_64
223
224 /*
225  * The kernel image is mapped into two places in the virtual address space
226  * (addresses without KASLR, of course):
227  *
228  * 1. The kernel direct map (0xffff880000000000)
229  * 2. The "high kernel map" (0xffffffff81000000)
230  *
231  * We actually execute out of #2. If we get the address of a kernel symbol, it
232  * points to #2, but almost all physical-to-virtual translations point to #1.
233  *
234  * This is so that we can have both a directmap of all physical memory *and*
235  * take full advantage of the limited (s32) immediate addressing range (2G)
236  * of x86_64.
237  *
238  * See Documentation/arch/x86/x86_64/mm.rst for more detail.
239  */
240
241 static inline unsigned long highmap_start_pfn(void)
242 {
243         return __pa_symbol(_text) >> PAGE_SHIFT;
244 }
245
246 static inline unsigned long highmap_end_pfn(void)
247 {
248         /* Do not reference physical address outside the kernel. */
249         return __pa_symbol(roundup(_brk_end, PMD_SIZE) - 1) >> PAGE_SHIFT;
250 }
251
252 static bool __cpa_pfn_in_highmap(unsigned long pfn)
253 {
254         /*
255          * Kernel text has an alias mapping at a high address, known
256          * here as "highmap".
257          */
258         return within_inclusive(pfn, highmap_start_pfn(), highmap_end_pfn());
259 }
260
261 #else
262
263 static bool __cpa_pfn_in_highmap(unsigned long pfn)
264 {
265         /* There is no highmap on 32-bit */
266         return false;
267 }
268
269 #endif
270
271 /*
272  * See set_mce_nospec().
273  *
274  * Machine check recovery code needs to change cache mode of poisoned pages to
275  * UC to avoid speculative access logging another error. But passing the
276  * address of the 1:1 mapping to set_memory_uc() is a fine way to encourage a
277  * speculative access. So we cheat and flip the top bit of the address. This
278  * works fine for the code that updates the page tables. But at the end of the
279  * process we need to flush the TLB and cache and the non-canonical address
280  * causes a #GP fault when used by the INVLPG and CLFLUSH instructions.
281  *
282  * But in the common case we already have a canonical address. This code
283  * will fix the top bit if needed and is a no-op otherwise.
284  */
285 static inline unsigned long fix_addr(unsigned long addr)
286 {
287 #ifdef CONFIG_X86_64
288         return (long)(addr << 1) >> 1;
289 #else
290         return addr;
291 #endif
292 }
293
294 static unsigned long __cpa_addr(struct cpa_data *cpa, unsigned long idx)
295 {
296         if (cpa->flags & CPA_PAGES_ARRAY) {
297                 struct page *page = cpa->pages[idx];
298
299                 if (unlikely(PageHighMem(page)))
300                         return 0;
301
302                 return (unsigned long)page_address(page);
303         }
304
305         if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
306                 return cpa->vaddr[idx];
307
308         return *cpa->vaddr + idx * PAGE_SIZE;
309 }
310
311 /*
312  * Flushing functions
313  */
314
315 static void clflush_cache_range_opt(void *vaddr, unsigned int size)
316 {
317         const unsigned long clflush_size = boot_cpu_data.x86_clflush_size;
318         void *p = (void *)((unsigned long)vaddr & ~(clflush_size - 1));
319         void *vend = vaddr + size;
320
321         if (p >= vend)
322                 return;
323
324         for (; p < vend; p += clflush_size)
325                 clflushopt(p);
326 }
327
328 /**
329  * clflush_cache_range - flush a cache range with clflush
330  * @vaddr:      virtual start address
331  * @size:       number of bytes to flush
332  *
333  * CLFLUSHOPT is an unordered instruction which needs fencing with MFENCE or
334  * SFENCE to avoid ordering issues.
335  */
336 void clflush_cache_range(void *vaddr, unsigned int size)
337 {
338         mb();
339         clflush_cache_range_opt(vaddr, size);
340         mb();
341 }
342 EXPORT_SYMBOL_GPL(clflush_cache_range);
343
344 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PMEM_API
345 void arch_invalidate_pmem(void *addr, size_t size)
346 {
347         clflush_cache_range(addr, size);
348 }
349 EXPORT_SYMBOL_GPL(arch_invalidate_pmem);
350 #endif
351
352 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_CPU_CACHE_INVALIDATE_MEMREGION
353 bool cpu_cache_has_invalidate_memregion(void)
354 {
355         return !cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_HYPERVISOR);
356 }
357 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(cpu_cache_has_invalidate_memregion, DEVMEM);
358
359 int cpu_cache_invalidate_memregion(int res_desc)
360 {
361         if (WARN_ON_ONCE(!cpu_cache_has_invalidate_memregion()))
362                 return -ENXIO;
363         wbinvd_on_all_cpus();
364         return 0;
365 }
366 EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(cpu_cache_invalidate_memregion, DEVMEM);
367 #endif
368
369 static void __cpa_flush_all(void *arg)
370 {
371         unsigned long cache = (unsigned long)arg;
372
373         /*
374          * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
375          * large page flushing.
376          */
377         __flush_tlb_all();
378
379         if (cache && boot_cpu_data.x86 >= 4)
380                 wbinvd();
381 }
382
383 static void cpa_flush_all(unsigned long cache)
384 {
385         BUG_ON(irqs_disabled() && !early_boot_irqs_disabled);
386
387         on_each_cpu(__cpa_flush_all, (void *) cache, 1);
388 }
389
390 static void __cpa_flush_tlb(void *data)
391 {
392         struct cpa_data *cpa = data;
393         unsigned int i;
394
395         for (i = 0; i < cpa->numpages; i++)
396                 flush_tlb_one_kernel(fix_addr(__cpa_addr(cpa, i)));
397 }
398
399 static void cpa_flush(struct cpa_data *data, int cache)
400 {
401         struct cpa_data *cpa = data;
402         unsigned int i;
403
404         BUG_ON(irqs_disabled() && !early_boot_irqs_disabled);
405
406         if (cache && !static_cpu_has(X86_FEATURE_CLFLUSH)) {
407                 cpa_flush_all(cache);
408                 return;
409         }
410
411         if (cpa->force_flush_all || cpa->numpages > tlb_single_page_flush_ceiling)
412                 flush_tlb_all();
413         else
414                 on_each_cpu(__cpa_flush_tlb, cpa, 1);
415
416         if (!cache)
417                 return;
418
419         mb();
420         for (i = 0; i < cpa->numpages; i++) {
421                 unsigned long addr = __cpa_addr(cpa, i);
422                 unsigned int level;
423
424                 pte_t *pte = lookup_address(addr, &level);
425
426                 /*
427                  * Only flush present addresses:
428                  */
429                 if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
430                         clflush_cache_range_opt((void *)fix_addr(addr), PAGE_SIZE);
431         }
432         mb();
433 }
434
435 static bool overlaps(unsigned long r1_start, unsigned long r1_end,
436                      unsigned long r2_start, unsigned long r2_end)
437 {
438         return (r1_start <= r2_end && r1_end >= r2_start) ||
439                 (r2_start <= r1_end && r2_end >= r1_start);
440 }
441
442 #ifdef CONFIG_PCI_BIOS
443 /*
444  * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for PCI BIOS
445  * based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
446  */
447 #define BIOS_PFN        PFN_DOWN(BIOS_BEGIN)
448 #define BIOS_PFN_END    PFN_DOWN(BIOS_END - 1)
449
450 static pgprotval_t protect_pci_bios(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
451 {
452         if (pcibios_enabled && overlaps(spfn, epfn, BIOS_PFN, BIOS_PFN_END))
453                 return _PAGE_NX;
454         return 0;
455 }
456 #else
457 static pgprotval_t protect_pci_bios(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
458 {
459         return 0;
460 }
461 #endif
462
463 /*
464  * The .rodata section needs to be read-only. Using the pfn catches all
465  * aliases.  This also includes __ro_after_init, so do not enforce until
466  * kernel_set_to_readonly is true.
467  */
468 static pgprotval_t protect_rodata(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
469 {
470         unsigned long epfn_ro, spfn_ro = PFN_DOWN(__pa_symbol(__start_rodata));
471
472         /*
473          * Note: __end_rodata is at page aligned and not inclusive, so
474          * subtract 1 to get the last enforced PFN in the rodata area.
475          */
476         epfn_ro = PFN_DOWN(__pa_symbol(__end_rodata)) - 1;
477
478         if (kernel_set_to_readonly && overlaps(spfn, epfn, spfn_ro, epfn_ro))
479                 return _PAGE_RW;
480         return 0;
481 }
482
483 /*
484  * Protect kernel text against becoming non executable by forbidding
485  * _PAGE_NX.  This protects only the high kernel mapping (_text -> _etext)
486  * out of which the kernel actually executes.  Do not protect the low
487  * mapping.
488  *
489  * This does not cover __inittext since that is gone after boot.
490  */
491 static pgprotval_t protect_kernel_text(unsigned long start, unsigned long end)
492 {
493         unsigned long t_end = (unsigned long)_etext - 1;
494         unsigned long t_start = (unsigned long)_text;
495
496         if (overlaps(start, end, t_start, t_end))
497                 return _PAGE_NX;
498         return 0;
499 }
500
501 #if defined(CONFIG_X86_64)
502 /*
503  * Once the kernel maps the text as RO (kernel_set_to_readonly is set),
504  * kernel text mappings for the large page aligned text, rodata sections
505  * will be always read-only. For the kernel identity mappings covering the
506  * holes caused by this alignment can be anything that user asks.
507  *
508  * This will preserve the large page mappings for kernel text/data at no
509  * extra cost.
510  */
511 static pgprotval_t protect_kernel_text_ro(unsigned long start,
512                                           unsigned long end)
513 {
514         unsigned long t_end = (unsigned long)__end_rodata_hpage_align - 1;
515         unsigned long t_start = (unsigned long)_text;
516         unsigned int level;
517
518         if (!kernel_set_to_readonly || !overlaps(start, end, t_start, t_end))
519                 return 0;
520         /*
521          * Don't enforce the !RW mapping for the kernel text mapping, if
522          * the current mapping is already using small page mapping.  No
523          * need to work hard to preserve large page mappings in this case.
524          *
525          * This also fixes the Linux Xen paravirt guest boot failure caused
526          * by unexpected read-only mappings for kernel identity
527          * mappings. In this paravirt guest case, the kernel text mapping
528          * and the kernel identity mapping share the same page-table pages,
529          * so the protections for kernel text and identity mappings have to
530          * be the same.
531          */
532         if (lookup_address(start, &level) && (level != PG_LEVEL_4K))
533                 return _PAGE_RW;
534         return 0;
535 }
536 #else
537 static pgprotval_t protect_kernel_text_ro(unsigned long start,
538                                           unsigned long end)
539 {
540         return 0;
541 }
542 #endif
543
544 static inline bool conflicts(pgprot_t prot, pgprotval_t val)
545 {
546         return (pgprot_val(prot) & ~val) != pgprot_val(prot);
547 }
548
549 static inline void check_conflict(int warnlvl, pgprot_t prot, pgprotval_t val,
550                                   unsigned long start, unsigned long end,
551                                   unsigned long pfn, const char *txt)
552 {
553         static const char *lvltxt[] = {
554                 [CPA_CONFLICT]  = "conflict",
555                 [CPA_PROTECT]   = "protect",
556                 [CPA_DETECT]    = "detect",
557         };
558
559         if (warnlvl > cpa_warn_level || !conflicts(prot, val))
560                 return;
561
562         pr_warn("CPA %8s %10s: 0x%016lx - 0x%016lx PFN %lx req %016llx prevent %016llx\n",
563                 lvltxt[warnlvl], txt, start, end, pfn, (unsigned long long)pgprot_val(prot),
564                 (unsigned long long)val);
565 }
566
567 /*
568  * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
569  * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
570  * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
571  * checks and fixes these known static required protection bits.
572  */
573 static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long start,
574                                           unsigned long pfn, unsigned long npg,
575                                           unsigned long lpsize, int warnlvl)
576 {
577         pgprotval_t forbidden, res;
578         unsigned long end;
579
580         /*
581          * There is no point in checking RW/NX conflicts when the requested
582          * mapping is setting the page !PRESENT.
583          */
584         if (!(pgprot_val(prot) & _PAGE_PRESENT))
585                 return prot;
586
587         /* Operate on the virtual address */
588         end = start + npg * PAGE_SIZE - 1;
589
590         res = protect_kernel_text(start, end);
591         check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "Text NX");
592         forbidden = res;
593
594         /*
595          * Special case to preserve a large page. If the change spawns the
596          * full large page mapping then there is no point to split it
597          * up. Happens with ftrace and is going to be removed once ftrace
598          * switched to text_poke().
599          */
600         if (lpsize != (npg * PAGE_SIZE) || (start & (lpsize - 1))) {
601                 res = protect_kernel_text_ro(start, end);
602                 check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "Text RO");
603                 forbidden |= res;
604         }
605
606         /* Check the PFN directly */
607         res = protect_pci_bios(pfn, pfn + npg - 1);
608         check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "PCIBIOS NX");
609         forbidden |= res;
610
611         res = protect_rodata(pfn, pfn + npg - 1);
612         check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "Rodata RO");
613         forbidden |= res;
614
615         return __pgprot(pgprot_val(prot) & ~forbidden);
616 }
617
618 /*
619  * Validate strict W^X semantics.
620  */
621 static inline pgprot_t verify_rwx(pgprot_t old, pgprot_t new, unsigned long start,
622                                   unsigned long pfn, unsigned long npg)
623 {
624         unsigned long end;
625
626         /*
627          * 32-bit has some unfixable W+X issues, like EFI code
628          * and writeable data being in the same page.  Disable
629          * detection and enforcement there.
630          */
631         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_32))
632                 return new;
633
634         /* Only verify when NX is supported: */
635         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
636                 return new;
637
638         if (!((pgprot_val(old) ^ pgprot_val(new)) & (_PAGE_RW | _PAGE_NX)))
639                 return new;
640
641         if ((pgprot_val(new) & (_PAGE_RW | _PAGE_NX)) != _PAGE_RW)
642                 return new;
643
644         end = start + npg * PAGE_SIZE - 1;
645         WARN_ONCE(1, "CPA detected W^X violation: %016llx -> %016llx range: 0x%016lx - 0x%016lx PFN %lx\n",
646                   (unsigned long long)pgprot_val(old),
647                   (unsigned long long)pgprot_val(new),
648                   start, end, pfn);
649
650         /*
651          * For now, allow all permission change attempts by returning the
652          * attempted permissions.  This can 'return old' to actively
653          * refuse the permission change at a later time.
654          */
655         return new;
656 }
657
658 /*
659  * Lookup the page table entry for a virtual address in a specific pgd.
660  * Return a pointer to the entry and the level of the mapping.
661  */
662 pte_t *lookup_address_in_pgd(pgd_t *pgd, unsigned long address,
663                              unsigned int *level)
664 {
665         p4d_t *p4d;
666         pud_t *pud;
667         pmd_t *pmd;
668
669         *level = PG_LEVEL_NONE;
670
671         if (pgd_none(*pgd))
672                 return NULL;
673
674         p4d = p4d_offset(pgd, address);
675         if (p4d_none(*p4d))
676                 return NULL;
677
678         *level = PG_LEVEL_512G;
679         if (p4d_leaf(*p4d) || !p4d_present(*p4d))
680                 return (pte_t *)p4d;
681
682         pud = pud_offset(p4d, address);
683         if (pud_none(*pud))
684                 return NULL;
685
686         *level = PG_LEVEL_1G;
687         if (pud_leaf(*pud) || !pud_present(*pud))
688                 return (pte_t *)pud;
689
690         pmd = pmd_offset(pud, address);
691         if (pmd_none(*pmd))
692                 return NULL;
693
694         *level = PG_LEVEL_2M;
695         if (pmd_leaf(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
696                 return (pte_t *)pmd;
697
698         *level = PG_LEVEL_4K;
699
700         return pte_offset_kernel(pmd, address);
701 }
702
703 /*
704  * Lookup the page table entry for a virtual address. Return a pointer
705  * to the entry and the level of the mapping.
706  *
707  * Note: We return pud and pmd either when the entry is marked large
708  * or when the present bit is not set. Otherwise we would return a
709  * pointer to a nonexisting mapping.
710  */
711 pte_t *lookup_address(unsigned long address, unsigned int *level)
712 {
713         return lookup_address_in_pgd(pgd_offset_k(address), address, level);
714 }
715 EXPORT_SYMBOL_GPL(lookup_address);
716
717 static pte_t *_lookup_address_cpa(struct cpa_data *cpa, unsigned long address,
718                                   unsigned int *level)
719 {
720         if (cpa->pgd)
721                 return lookup_address_in_pgd(cpa->pgd + pgd_index(address),
722                                                address, level);
723
724         return lookup_address(address, level);
725 }
726
727 /*
728  * Lookup the PMD entry for a virtual address. Return a pointer to the entry
729  * or NULL if not present.
730  */
731 pmd_t *lookup_pmd_address(unsigned long address)
732 {
733         pgd_t *pgd;
734         p4d_t *p4d;
735         pud_t *pud;
736
737         pgd = pgd_offset_k(address);
738         if (pgd_none(*pgd))
739                 return NULL;
740
741         p4d = p4d_offset(pgd, address);
742         if (p4d_none(*p4d) || p4d_leaf(*p4d) || !p4d_present(*p4d))
743                 return NULL;
744
745         pud = pud_offset(p4d, address);
746         if (pud_none(*pud) || pud_leaf(*pud) || !pud_present(*pud))
747                 return NULL;
748
749         return pmd_offset(pud, address);
750 }
751
752 /*
753  * This is necessary because __pa() does not work on some
754  * kinds of memory, like vmalloc() or the alloc_remap()
755  * areas on 32-bit NUMA systems.  The percpu areas can
756  * end up in this kind of memory, for instance.
757  *
758  * Note that as long as the PTEs are well-formed with correct PFNs, this
759  * works without checking the PRESENT bit in the leaf PTE.  This is unlike
760  * the similar vmalloc_to_page() and derivatives.  Callers may depend on
761  * this behavior.
762  *
763  * This could be optimized, but it is only used in paths that are not perf
764  * sensitive, and keeping it unoptimized should increase the testing coverage
765  * for the more obscure platforms.
766  */
767 phys_addr_t slow_virt_to_phys(void *__virt_addr)
768 {
769         unsigned long virt_addr = (unsigned long)__virt_addr;
770         phys_addr_t phys_addr;
771         unsigned long offset;
772         enum pg_level level;
773         pte_t *pte;
774
775         pte = lookup_address(virt_addr, &level);
776         BUG_ON(!pte);
777
778         /*
779          * pXX_pfn() returns unsigned long, which must be cast to phys_addr_t
780          * before being left-shifted PAGE_SHIFT bits -- this trick is to
781          * make 32-PAE kernel work correctly.
782          */
783         switch (level) {
784         case PG_LEVEL_1G:
785                 phys_addr = (phys_addr_t)pud_pfn(*(pud_t *)pte) << PAGE_SHIFT;
786                 offset = virt_addr & ~PUD_MASK;
787                 break;
788         case PG_LEVEL_2M:
789                 phys_addr = (phys_addr_t)pmd_pfn(*(pmd_t *)pte) << PAGE_SHIFT;
790                 offset = virt_addr & ~PMD_MASK;
791                 break;
792         default:
793                 phys_addr = (phys_addr_t)pte_pfn(*pte) << PAGE_SHIFT;
794                 offset = virt_addr & ~PAGE_MASK;
795         }
796
797         return (phys_addr_t)(phys_addr | offset);
798 }
799 EXPORT_SYMBOL_GPL(slow_virt_to_phys);
800
801 /*
802  * Set the new pmd in all the pgds we know about:
803  */
804 static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
805 {
806         /* change init_mm */
807         set_pte_atomic(kpte, pte);
808 #ifdef CONFIG_X86_32
809         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
810                 struct page *page;
811
812                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
813                         pgd_t *pgd;
814                         p4d_t *p4d;
815                         pud_t *pud;
816                         pmd_t *pmd;
817
818                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
819                         p4d = p4d_offset(pgd, address);
820                         pud = pud_offset(p4d, address);
821                         pmd = pmd_offset(pud, address);
822                         set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
823                 }
824         }
825 #endif
826 }
827
828 static pgprot_t pgprot_clear_protnone_bits(pgprot_t prot)
829 {
830         /*
831          * _PAGE_GLOBAL means "global page" for present PTEs.
832          * But, it is also used to indicate _PAGE_PROTNONE
833          * for non-present PTEs.
834          *
835          * This ensures that a _PAGE_GLOBAL PTE going from
836          * present to non-present is not confused as
837          * _PAGE_PROTNONE.
838          */
839         if (!(pgprot_val(prot) & _PAGE_PRESENT))
840                 pgprot_val(prot) &= ~_PAGE_GLOBAL;
841
842         return prot;
843 }
844
845 static int __should_split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
846                                      struct cpa_data *cpa)
847 {
848         unsigned long numpages, pmask, psize, lpaddr, pfn, old_pfn;
849         pgprot_t old_prot, new_prot, req_prot, chk_prot;
850         pte_t new_pte, *tmp;
851         enum pg_level level;
852
853         /*
854          * Check for races, another CPU might have split this page
855          * up already:
856          */
857         tmp = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level);
858         if (tmp != kpte)
859                 return 1;
860
861         switch (level) {
862         case PG_LEVEL_2M:
863                 old_prot = pmd_pgprot(*(pmd_t *)kpte);
864                 old_pfn = pmd_pfn(*(pmd_t *)kpte);
865                 cpa_inc_2m_checked();
866                 break;
867         case PG_LEVEL_1G:
868                 old_prot = pud_pgprot(*(pud_t *)kpte);
869                 old_pfn = pud_pfn(*(pud_t *)kpte);
870                 cpa_inc_1g_checked();
871                 break;
872         default:
873                 return -EINVAL;
874         }
875
876         psize = page_level_size(level);
877         pmask = page_level_mask(level);
878
879         /*
880          * Calculate the number of pages, which fit into this large
881          * page starting at address:
882          */
883         lpaddr = (address + psize) & pmask;
884         numpages = (lpaddr - address) >> PAGE_SHIFT;
885         if (numpages < cpa->numpages)
886                 cpa->numpages = numpages;
887
888         /*
889          * We are safe now. Check whether the new pgprot is the same:
890          * Convert protection attributes to 4k-format, as cpa->mask* are set
891          * up accordingly.
892          */
893
894         /* Clear PSE (aka _PAGE_PAT) and move PAT bit to correct position */
895         req_prot = pgprot_large_2_4k(old_prot);
896
897         pgprot_val(req_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
898         pgprot_val(req_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
899
900         /*
901          * req_prot is in format of 4k pages. It must be converted to large
902          * page format: the caching mode includes the PAT bit located at
903          * different bit positions in the two formats.
904          */
905         req_prot = pgprot_4k_2_large(req_prot);
906         req_prot = pgprot_clear_protnone_bits(req_prot);
907         if (pgprot_val(req_prot) & _PAGE_PRESENT)
908                 pgprot_val(req_prot) |= _PAGE_PSE;
909
910         /*
911          * old_pfn points to the large page base pfn. So we need to add the
912          * offset of the virtual address:
913          */
914         pfn = old_pfn + ((address & (psize - 1)) >> PAGE_SHIFT);
915         cpa->pfn = pfn;
916
917         /*
918          * Calculate the large page base address and the number of 4K pages
919          * in the large page
920          */
921         lpaddr = address & pmask;
922         numpages = psize >> PAGE_SHIFT;
923
924         /*
925          * Sanity check that the existing mapping is correct versus the static
926          * protections. static_protections() guards against !PRESENT, so no
927          * extra conditional required here.
928          */
929         chk_prot = static_protections(old_prot, lpaddr, old_pfn, numpages,
930                                       psize, CPA_CONFLICT);
931
932         if (WARN_ON_ONCE(pgprot_val(chk_prot) != pgprot_val(old_prot))) {
933                 /*
934                  * Split the large page and tell the split code to
935                  * enforce static protections.
936                  */
937                 cpa->force_static_prot = 1;
938                 return 1;
939         }
940
941         /*
942          * Optimization: If the requested pgprot is the same as the current
943          * pgprot, then the large page can be preserved and no updates are
944          * required independent of alignment and length of the requested
945          * range. The above already established that the current pgprot is
946          * correct, which in consequence makes the requested pgprot correct
947          * as well if it is the same. The static protection scan below will
948          * not come to a different conclusion.
949          */
950         if (pgprot_val(req_prot) == pgprot_val(old_prot)) {
951                 cpa_inc_lp_sameprot(level);
952                 return 0;
953         }
954
955         /*
956          * If the requested range does not cover the full page, split it up
957          */
958         if (address != lpaddr || cpa->numpages != numpages)
959                 return 1;
960
961         /*
962          * Check whether the requested pgprot is conflicting with a static
963          * protection requirement in the large page.
964          */
965         new_prot = static_protections(req_prot, lpaddr, old_pfn, numpages,
966                                       psize, CPA_DETECT);
967
968         new_prot = verify_rwx(old_prot, new_prot, lpaddr, old_pfn, numpages);
969
970         /*
971          * If there is a conflict, split the large page.
972          *
973          * There used to be a 4k wise evaluation trying really hard to
974          * preserve the large pages, but experimentation has shown, that this
975          * does not help at all. There might be corner cases which would
976          * preserve one large page occasionally, but it's really not worth the
977          * extra code and cycles for the common case.
978          */
979         if (pgprot_val(req_prot) != pgprot_val(new_prot))
980                 return 1;
981
982         /* All checks passed. Update the large page mapping. */
983         new_pte = pfn_pte(old_pfn, new_prot);
984         __set_pmd_pte(kpte, address, new_pte);
985         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
986         cpa_inc_lp_preserved(level);
987         return 0;
988 }
989
990 static int should_split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
991                                    struct cpa_data *cpa)
992 {
993         int do_split;
994
995         if (cpa->force_split)
996                 return 1;
997
998         spin_lock(&pgd_lock);
999         do_split = __should_split_large_page(kpte, address, cpa);
1000         spin_unlock(&pgd_lock);
1001
1002         return do_split;
1003 }
1004
1005 static void split_set_pte(struct cpa_data *cpa, pte_t *pte, unsigned long pfn,
1006                           pgprot_t ref_prot, unsigned long address,
1007                           unsigned long size)
1008 {
1009         unsigned int npg = PFN_DOWN(size);
1010         pgprot_t prot;
1011
1012         /*
1013          * If should_split_large_page() discovered an inconsistent mapping,
1014          * remove the invalid protection in the split mapping.
1015          */
1016         if (!cpa->force_static_prot)
1017                 goto set;
1018
1019         /* Hand in lpsize = 0 to enforce the protection mechanism */
1020         prot = static_protections(ref_prot, address, pfn, npg, 0, CPA_PROTECT);
1021
1022         if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(ref_prot))
1023                 goto set;
1024
1025         /*
1026          * If this is splitting a PMD, fix it up. PUD splits cannot be
1027          * fixed trivially as that would require to rescan the newly
1028          * installed PMD mappings after returning from split_large_page()
1029          * so an eventual further split can allocate the necessary PTE
1030          * pages. Warn for now and revisit it in case this actually
1031          * happens.
1032          */
1033         if (size == PAGE_SIZE)
1034                 ref_prot = prot;
1035         else
1036                 pr_warn_once("CPA: Cannot fixup static protections for PUD split\n");
1037 set:
1038         set_pte(pte, pfn_pte(pfn, ref_prot));
1039 }
1040
1041 static int
1042 __split_large_page(struct cpa_data *cpa, pte_t *kpte, unsigned long address,
1043                    struct page *base)
1044 {
1045         unsigned long lpaddr, lpinc, ref_pfn, pfn, pfninc = 1;
1046         pte_t *pbase = (pte_t *)page_address(base);
1047         unsigned int i, level;
1048         pgprot_t ref_prot;
1049         pte_t *tmp;
1050
1051         spin_lock(&pgd_lock);
1052         /*
1053          * Check for races, another CPU might have split this page
1054          * up for us already:
1055          */
1056         tmp = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level);
1057         if (tmp != kpte) {
1058                 spin_unlock(&pgd_lock);
1059                 return 1;
1060         }
1061
1062         paravirt_alloc_pte(&init_mm, page_to_pfn(base));
1063
1064         switch (level) {
1065         case PG_LEVEL_2M:
1066                 ref_prot = pmd_pgprot(*(pmd_t *)kpte);
1067                 /*
1068                  * Clear PSE (aka _PAGE_PAT) and move
1069                  * PAT bit to correct position.
1070                  */
1071                 ref_prot = pgprot_large_2_4k(ref_prot);
1072                 ref_pfn = pmd_pfn(*(pmd_t *)kpte);
1073                 lpaddr = address & PMD_MASK;
1074                 lpinc = PAGE_SIZE;
1075                 break;
1076
1077         case PG_LEVEL_1G:
1078                 ref_prot = pud_pgprot(*(pud_t *)kpte);
1079                 ref_pfn = pud_pfn(*(pud_t *)kpte);
1080                 pfninc = PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1081                 lpaddr = address & PUD_MASK;
1082                 lpinc = PMD_SIZE;
1083                 /*
1084                  * Clear the PSE flags if the PRESENT flag is not set
1085                  * otherwise pmd_present/pmd_huge will return true
1086                  * even on a non present pmd.
1087                  */
1088                 if (!(pgprot_val(ref_prot) & _PAGE_PRESENT))
1089                         pgprot_val(ref_prot) &= ~_PAGE_PSE;
1090                 break;
1091
1092         default:
1093                 spin_unlock(&pgd_lock);
1094                 return 1;
1095         }
1096
1097         ref_prot = pgprot_clear_protnone_bits(ref_prot);
1098
1099         /*
1100          * Get the target pfn from the original entry:
1101          */
1102         pfn = ref_pfn;
1103         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pfn += pfninc, lpaddr += lpinc)
1104                 split_set_pte(cpa, pbase + i, pfn, ref_prot, lpaddr, lpinc);
1105
1106         if (virt_addr_valid(address)) {
1107                 unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(address));
1108
1109                 if (pfn_range_is_mapped(pfn, pfn + 1))
1110                         split_page_count(level);
1111         }
1112
1113         /*
1114          * Install the new, split up pagetable.
1115          *
1116          * We use the standard kernel pagetable protections for the new
1117          * pagetable protections, the actual ptes set above control the
1118          * primary protection behavior:
1119          */
1120         __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, __pgprot(_KERNPG_TABLE)));
1121
1122         /*
1123          * Do a global flush tlb after splitting the large page
1124          * and before we do the actual change page attribute in the PTE.
1125          *
1126          * Without this, we violate the TLB application note, that says:
1127          * "The TLBs may contain both ordinary and large-page
1128          *  translations for a 4-KByte range of linear addresses. This
1129          *  may occur if software modifies the paging structures so that
1130          *  the page size used for the address range changes. If the two
1131          *  translations differ with respect to page frame or attributes
1132          *  (e.g., permissions), processor behavior is undefined and may
1133          *  be implementation-specific."
1134          *
1135          * We do this global tlb flush inside the cpa_lock, so that we
1136          * don't allow any other cpu, with stale tlb entries change the
1137          * page attribute in parallel, that also falls into the
1138          * just split large page entry.
1139          */
1140         flush_tlb_all();
1141         spin_unlock(&pgd_lock);
1142
1143         return 0;
1144 }
1145
1146 static int split_large_page(struct cpa_data *cpa, pte_t *kpte,
1147                             unsigned long address)
1148 {
1149         struct page *base;
1150
1151         if (!debug_pagealloc_enabled())
1152                 spin_unlock(&cpa_lock);
1153         base = alloc_pages(GFP_KERNEL, 0);
1154         if (!debug_pagealloc_enabled())
1155                 spin_lock(&cpa_lock);
1156         if (!base)
1157                 return -ENOMEM;
1158
1159         if (__split_large_page(cpa, kpte, address, base))
1160                 __free_page(base);
1161
1162         return 0;
1163 }
1164
1165 static bool try_to_free_pte_page(pte_t *pte)
1166 {
1167         int i;
1168
1169         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1170                 if (!pte_none(pte[i]))
1171                         return false;
1172
1173         free_page((unsigned long)pte);
1174         return true;
1175 }
1176
1177 static bool try_to_free_pmd_page(pmd_t *pmd)
1178 {
1179         int i;
1180
1181         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++)
1182                 if (!pmd_none(pmd[i]))
1183                         return false;
1184
1185         free_page((unsigned long)pmd);
1186         return true;
1187 }
1188
1189 static bool unmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long start, unsigned long end)
1190 {
1191         pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, start);
1192
1193         while (start < end) {
1194                 set_pte(pte, __pte(0));
1195
1196                 start += PAGE_SIZE;
1197                 pte++;
1198         }
1199
1200         if (try_to_free_pte_page((pte_t *)pmd_page_vaddr(*pmd))) {
1201                 pmd_clear(pmd);
1202                 return true;
1203         }
1204         return false;
1205 }
1206
1207 static void __unmap_pmd_range(pud_t *pud, pmd_t *pmd,
1208                               unsigned long start, unsigned long end)
1209 {
1210         if (unmap_pte_range(pmd, start, end))
1211                 if (try_to_free_pmd_page(pud_pgtable(*pud)))
1212                         pud_clear(pud);
1213 }
1214
1215 static void unmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long start, unsigned long end)
1216 {
1217         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, start);
1218
1219         /*
1220          * Not on a 2MB page boundary?
1221          */
1222         if (start & (PMD_SIZE - 1)) {
1223                 unsigned long next_page = (start + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
1224                 unsigned long pre_end = min_t(unsigned long, end, next_page);
1225
1226                 __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, pre_end);
1227
1228                 start = pre_end;
1229                 pmd++;
1230         }
1231
1232         /*
1233          * Try to unmap in 2M chunks.
1234          */
1235         while (end - start >= PMD_SIZE) {
1236                 if (pmd_leaf(*pmd))
1237                         pmd_clear(pmd);
1238                 else
1239                         __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, start + PMD_SIZE);
1240
1241                 start += PMD_SIZE;
1242                 pmd++;
1243         }
1244
1245         /*
1246          * 4K leftovers?
1247          */
1248         if (start < end)
1249                 return __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, end);
1250
1251         /*
1252          * Try again to free the PMD page if haven't succeeded above.
1253          */
1254         if (!pud_none(*pud))
1255                 if (try_to_free_pmd_page(pud_pgtable(*pud)))
1256                         pud_clear(pud);
1257 }
1258
1259 static void unmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long start, unsigned long end)
1260 {
1261         pud_t *pud = pud_offset(p4d, start);
1262
1263         /*
1264          * Not on a GB page boundary?
1265          */
1266         if (start & (PUD_SIZE - 1)) {
1267                 unsigned long next_page = (start + PUD_SIZE) & PUD_MASK;
1268                 unsigned long pre_end   = min_t(unsigned long, end, next_page);
1269
1270                 unmap_pmd_range(pud, start, pre_end);
1271
1272                 start = pre_end;
1273                 pud++;
1274         }
1275
1276         /*
1277          * Try to unmap in 1G chunks?
1278          */
1279         while (end - start >= PUD_SIZE) {
1280
1281                 if (pud_leaf(*pud))
1282                         pud_clear(pud);
1283                 else
1284                         unmap_pmd_range(pud, start, start + PUD_SIZE);
1285
1286                 start += PUD_SIZE;
1287                 pud++;
1288         }
1289
1290         /*
1291          * 2M leftovers?
1292          */
1293         if (start < end)
1294                 unmap_pmd_range(pud, start, end);
1295
1296         /*
1297          * No need to try to free the PUD page because we'll free it in
1298          * populate_pgd's error path
1299          */
1300 }
1301
1302 static int alloc_pte_page(pmd_t *pmd)
1303 {
1304         pte_t *pte = (pte_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1305         if (!pte)
1306                 return -1;
1307
1308         set_pmd(pmd, __pmd(__pa(pte) | _KERNPG_TABLE));
1309         return 0;
1310 }
1311
1312 static int alloc_pmd_page(pud_t *pud)
1313 {
1314         pmd_t *pmd = (pmd_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1315         if (!pmd)
1316                 return -1;
1317
1318         set_pud(pud, __pud(__pa(pmd) | _KERNPG_TABLE));
1319         return 0;
1320 }
1321
1322 static void populate_pte(struct cpa_data *cpa,
1323                          unsigned long start, unsigned long end,
1324                          unsigned num_pages, pmd_t *pmd, pgprot_t pgprot)
1325 {
1326         pte_t *pte;
1327
1328         pte = pte_offset_kernel(pmd, start);
1329
1330         pgprot = pgprot_clear_protnone_bits(pgprot);
1331
1332         while (num_pages-- && start < end) {
1333                 set_pte(pte, pfn_pte(cpa->pfn, pgprot));
1334
1335                 start    += PAGE_SIZE;
1336                 cpa->pfn++;
1337                 pte++;
1338         }
1339 }
1340
1341 static long populate_pmd(struct cpa_data *cpa,
1342                          unsigned long start, unsigned long end,
1343                          unsigned num_pages, pud_t *pud, pgprot_t pgprot)
1344 {
1345         long cur_pages = 0;
1346         pmd_t *pmd;
1347         pgprot_t pmd_pgprot;
1348
1349         /*
1350          * Not on a 2M boundary?
1351          */
1352         if (start & (PMD_SIZE - 1)) {
1353                 unsigned long pre_end = start + (num_pages << PAGE_SHIFT);
1354                 unsigned long next_page = (start + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
1355
1356                 pre_end   = min_t(unsigned long, pre_end, next_page);
1357                 cur_pages = (pre_end - start) >> PAGE_SHIFT;
1358                 cur_pages = min_t(unsigned int, num_pages, cur_pages);
1359
1360                 /*
1361                  * Need a PTE page?
1362                  */
1363                 pmd = pmd_offset(pud, start);
1364                 if (pmd_none(*pmd))
1365                         if (alloc_pte_page(pmd))
1366                                 return -1;
1367
1368                 populate_pte(cpa, start, pre_end, cur_pages, pmd, pgprot);
1369
1370                 start = pre_end;
1371         }
1372
1373         /*
1374          * We mapped them all?
1375          */
1376         if (num_pages == cur_pages)
1377                 return cur_pages;
1378
1379         pmd_pgprot = pgprot_4k_2_large(pgprot);
1380
1381         while (end - start >= PMD_SIZE) {
1382
1383                 /*
1384                  * We cannot use a 1G page so allocate a PMD page if needed.
1385                  */
1386                 if (pud_none(*pud))
1387                         if (alloc_pmd_page(pud))
1388                                 return -1;
1389
1390                 pmd = pmd_offset(pud, start);
1391
1392                 set_pmd(pmd, pmd_mkhuge(pfn_pmd(cpa->pfn,
1393                                         canon_pgprot(pmd_pgprot))));
1394
1395                 start     += PMD_SIZE;
1396                 cpa->pfn  += PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1397                 cur_pages += PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1398         }
1399
1400         /*
1401          * Map trailing 4K pages.
1402          */
1403         if (start < end) {
1404                 pmd = pmd_offset(pud, start);
1405                 if (pmd_none(*pmd))
1406                         if (alloc_pte_page(pmd))
1407                                 return -1;
1408
1409                 populate_pte(cpa, start, end, num_pages - cur_pages,
1410                              pmd, pgprot);
1411         }
1412         return num_pages;
1413 }
1414
1415 static int populate_pud(struct cpa_data *cpa, unsigned long start, p4d_t *p4d,
1416                         pgprot_t pgprot)
1417 {
1418         pud_t *pud;
1419         unsigned long end;
1420         long cur_pages = 0;
1421         pgprot_t pud_pgprot;
1422
1423         end = start + (cpa->numpages << PAGE_SHIFT);
1424
1425         /*
1426          * Not on a Gb page boundary? => map everything up to it with
1427          * smaller pages.
1428          */
1429         if (start & (PUD_SIZE - 1)) {
1430                 unsigned long pre_end;
1431                 unsigned long next_page = (start + PUD_SIZE) & PUD_MASK;
1432
1433                 pre_end   = min_t(unsigned long, end, next_page);
1434                 cur_pages = (pre_end - start) >> PAGE_SHIFT;
1435                 cur_pages = min_t(int, (int)cpa->numpages, cur_pages);
1436
1437                 pud = pud_offset(p4d, start);
1438
1439                 /*
1440                  * Need a PMD page?
1441                  */
1442                 if (pud_none(*pud))
1443                         if (alloc_pmd_page(pud))
1444                                 return -1;
1445
1446                 cur_pages = populate_pmd(cpa, start, pre_end, cur_pages,
1447                                          pud, pgprot);
1448                 if (cur_pages < 0)
1449                         return cur_pages;
1450
1451                 start = pre_end;
1452         }
1453
1454         /* We mapped them all? */
1455         if (cpa->numpages == cur_pages)
1456                 return cur_pages;
1457
1458         pud = pud_offset(p4d, start);
1459         pud_pgprot = pgprot_4k_2_large(pgprot);
1460
1461         /*
1462          * Map everything starting from the Gb boundary, possibly with 1G pages
1463          */
1464         while (boot_cpu_has(X86_FEATURE_GBPAGES) && end - start >= PUD_SIZE) {
1465                 set_pud(pud, pud_mkhuge(pfn_pud(cpa->pfn,
1466                                    canon_pgprot(pud_pgprot))));
1467
1468                 start     += PUD_SIZE;
1469                 cpa->pfn  += PUD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1470                 cur_pages += PUD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
1471                 pud++;
1472         }
1473
1474         /* Map trailing leftover */
1475         if (start < end) {
1476                 long tmp;
1477
1478                 pud = pud_offset(p4d, start);
1479                 if (pud_none(*pud))
1480                         if (alloc_pmd_page(pud))
1481                                 return -1;
1482
1483                 tmp = populate_pmd(cpa, start, end, cpa->numpages - cur_pages,
1484                                    pud, pgprot);
1485                 if (tmp < 0)
1486                         return cur_pages;
1487
1488                 cur_pages += tmp;
1489         }
1490         return cur_pages;
1491 }
1492
1493 /*
1494  * Restrictions for kernel page table do not necessarily apply when mapping in
1495  * an alternate PGD.
1496  */
1497 static int populate_pgd(struct cpa_data *cpa, unsigned long addr)
1498 {
1499         pgprot_t pgprot = __pgprot(_KERNPG_TABLE);
1500         pud_t *pud = NULL;      /* shut up gcc */
1501         p4d_t *p4d;
1502         pgd_t *pgd_entry;
1503         long ret;
1504
1505         pgd_entry = cpa->pgd + pgd_index(addr);
1506
1507         if (pgd_none(*pgd_entry)) {
1508                 p4d = (p4d_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1509                 if (!p4d)
1510                         return -1;
1511
1512                 set_pgd(pgd_entry, __pgd(__pa(p4d) | _KERNPG_TABLE));
1513         }
1514
1515         /*
1516          * Allocate a PUD page and hand it down for mapping.
1517          */
1518         p4d = p4d_offset(pgd_entry, addr);
1519         if (p4d_none(*p4d)) {
1520                 pud = (pud_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1521                 if (!pud)
1522                         return -1;
1523
1524                 set_p4d(p4d, __p4d(__pa(pud) | _KERNPG_TABLE));
1525         }
1526
1527         pgprot_val(pgprot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
1528         pgprot_val(pgprot) |=  pgprot_val(cpa->mask_set);
1529
1530         ret = populate_pud(cpa, addr, p4d, pgprot);
1531         if (ret < 0) {
1532                 /*
1533                  * Leave the PUD page in place in case some other CPU or thread
1534                  * already found it, but remove any useless entries we just
1535                  * added to it.
1536                  */
1537                 unmap_pud_range(p4d, addr,
1538                                 addr + (cpa->numpages << PAGE_SHIFT));
1539                 return ret;
1540         }
1541
1542         cpa->numpages = ret;
1543         return 0;
1544 }
1545
1546 static int __cpa_process_fault(struct cpa_data *cpa, unsigned long vaddr,
1547                                int primary)
1548 {
1549         if (cpa->pgd) {
1550                 /*
1551                  * Right now, we only execute this code path when mapping
1552                  * the EFI virtual memory map regions, no other users
1553                  * provide a ->pgd value. This may change in the future.
1554                  */
1555                 return populate_pgd(cpa, vaddr);
1556         }
1557
1558         /*
1559          * Ignore all non primary paths.
1560          */
1561         if (!primary) {
1562                 cpa->numpages = 1;
1563                 return 0;
1564         }
1565
1566         /*
1567          * Ignore the NULL PTE for kernel identity mapping, as it is expected
1568          * to have holes.
1569          * Also set numpages to '1' indicating that we processed cpa req for
1570          * one virtual address page and its pfn. TBD: numpages can be set based
1571          * on the initial value and the level returned by lookup_address().
1572          */
1573         if (within(vaddr, PAGE_OFFSET,
1574                    PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))) {
1575                 cpa->numpages = 1;
1576                 cpa->pfn = __pa(vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1577                 return 0;
1578
1579         } else if (__cpa_pfn_in_highmap(cpa->pfn)) {
1580                 /* Faults in the highmap are OK, so do not warn: */
1581                 return -EFAULT;
1582         } else {
1583                 WARN(1, KERN_WARNING "CPA: called for zero pte. "
1584                         "vaddr = %lx cpa->vaddr = %lx\n", vaddr,
1585                         *cpa->vaddr);
1586
1587                 return -EFAULT;
1588         }
1589 }
1590
1591 static int __change_page_attr(struct cpa_data *cpa, int primary)
1592 {
1593         unsigned long address;
1594         int do_split, err;
1595         unsigned int level;
1596         pte_t *kpte, old_pte;
1597
1598         address = __cpa_addr(cpa, cpa->curpage);
1599 repeat:
1600         kpte = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level);
1601         if (!kpte)
1602                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
1603
1604         old_pte = *kpte;
1605         if (pte_none(old_pte))
1606                 return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);
1607
1608         if (level == PG_LEVEL_4K) {
1609                 pte_t new_pte;
1610                 pgprot_t old_prot = pte_pgprot(old_pte);
1611                 pgprot_t new_prot = pte_pgprot(old_pte);
1612                 unsigned long pfn = pte_pfn(old_pte);
1613
1614                 pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
1615                 pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);
1616
1617                 cpa_inc_4k_install();
1618                 /* Hand in lpsize = 0 to enforce the protection mechanism */
1619                 new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn, 1, 0,
1620                                               CPA_PROTECT);
1621
1622                 new_prot = verify_rwx(old_prot, new_prot, address, pfn, 1);
1623
1624                 new_prot = pgprot_clear_protnone_bits(new_prot);
1625
1626                 /*
1627                  * We need to keep the pfn from the existing PTE,
1628                  * after all we're only going to change its attributes
1629                  * not the memory it points to
1630                  */
1631                 new_pte = pfn_pte(pfn, new_prot);
1632                 cpa->pfn = pfn;
1633                 /*
1634                  * Do we really change anything ?
1635                  */
1636                 if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {
1637                         set_pte_atomic(kpte, new_pte);
1638                         cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
1639                 }
1640                 cpa->numpages = 1;
1641                 return 0;
1642         }
1643
1644         /*
1645          * Check, whether we can keep the large page intact
1646          * and just change the pte:
1647          */
1648         do_split = should_split_large_page(kpte, address, cpa);
1649         /*
1650          * When the range fits into the existing large page,
1651          * return. cp->numpages and cpa->tlbflush have been updated in
1652          * try_large_page:
1653          */
1654         if (do_split <= 0)
1655                 return do_split;
1656
1657         /*
1658          * We have to split the large page:
1659          */
1660         err = split_large_page(cpa, kpte, address);
1661         if (!err)
1662                 goto repeat;
1663
1664         return err;
1665 }
1666
1667 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int primary);
1668
1669 /*
1670  * Check the directmap and "high kernel map" 'aliases'.
1671  */
1672 static int cpa_process_alias(struct cpa_data *cpa)
1673 {
1674         struct cpa_data alias_cpa;
1675         unsigned long laddr = (unsigned long)__va(cpa->pfn << PAGE_SHIFT);
1676         unsigned long vaddr;
1677         int ret;
1678
1679         if (!pfn_range_is_mapped(cpa->pfn, cpa->pfn + 1))
1680                 return 0;
1681
1682         /*
1683          * No need to redo, when the primary call touched the direct
1684          * mapping already:
1685          */
1686         vaddr = __cpa_addr(cpa, cpa->curpage);
1687         if (!(within(vaddr, PAGE_OFFSET,
1688                     PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT)))) {
1689
1690                 alias_cpa = *cpa;
1691                 alias_cpa.vaddr = &laddr;
1692                 alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
1693                 alias_cpa.curpage = 0;
1694
1695                 /* Directmap always has NX set, do not modify. */
1696                 if (__supported_pte_mask & _PAGE_NX) {
1697                         alias_cpa.mask_clr.pgprot &= ~_PAGE_NX;
1698                         alias_cpa.mask_set.pgprot &= ~_PAGE_NX;
1699                 }
1700
1701                 cpa->force_flush_all = 1;
1702
1703                 ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
1704                 if (ret)
1705                         return ret;
1706         }
1707
1708 #ifdef CONFIG_X86_64
1709         /*
1710          * If the primary call didn't touch the high mapping already
1711          * and the physical address is inside the kernel map, we need
1712          * to touch the high mapped kernel as well:
1713          */
1714         if (!within(vaddr, (unsigned long)_text, _brk_end) &&
1715             __cpa_pfn_in_highmap(cpa->pfn)) {
1716                 unsigned long temp_cpa_vaddr = (cpa->pfn << PAGE_SHIFT) +
1717                                                __START_KERNEL_map - phys_base;
1718                 alias_cpa = *cpa;
1719                 alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
1720                 alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
1721                 alias_cpa.curpage = 0;
1722
1723                 /*
1724                  * [_text, _brk_end) also covers data, do not modify NX except
1725                  * in cases where the highmap is the primary target.
1726                  */
1727                 if (__supported_pte_mask & _PAGE_NX) {
1728                         alias_cpa.mask_clr.pgprot &= ~_PAGE_NX;
1729                         alias_cpa.mask_set.pgprot &= ~_PAGE_NX;
1730                 }
1731
1732                 cpa->force_flush_all = 1;
1733                 /*
1734                  * The high mapping range is imprecise, so ignore the
1735                  * return value.
1736                  */
1737                 __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
1738         }
1739 #endif
1740
1741         return 0;
1742 }
1743
1744 static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int primary)
1745 {
1746         unsigned long numpages = cpa->numpages;
1747         unsigned long rempages = numpages;
1748         int ret = 0;
1749
1750         /*
1751          * No changes, easy!
1752          */
1753         if (!(pgprot_val(cpa->mask_set) | pgprot_val(cpa->mask_clr)) &&
1754             !cpa->force_split)
1755                 return ret;
1756
1757         while (rempages) {
1758                 /*
1759                  * Store the remaining nr of pages for the large page
1760                  * preservation check.
1761                  */
1762                 cpa->numpages = rempages;
1763                 /* for array changes, we can't use large page */
1764                 if (cpa->flags & (CPA_ARRAY | CPA_PAGES_ARRAY))
1765                         cpa->numpages = 1;
1766
1767                 if (!debug_pagealloc_enabled())
1768                         spin_lock(&cpa_lock);
1769                 ret = __change_page_attr(cpa, primary);
1770                 if (!debug_pagealloc_enabled())
1771                         spin_unlock(&cpa_lock);
1772                 if (ret)
1773                         goto out;
1774
1775                 if (primary && !(cpa->flags & CPA_NO_CHECK_ALIAS)) {
1776                         ret = cpa_process_alias(cpa);
1777                         if (ret)
1778                                 goto out;
1779                 }
1780
1781                 /*
1782                  * Adjust the number of pages with the result of the
1783                  * CPA operation. Either a large page has been
1784                  * preserved or a single page update happened.
1785                  */
1786                 BUG_ON(cpa->numpages > rempages || !cpa->numpages);
1787                 rempages -= cpa->numpages;
1788                 cpa->curpage += cpa->numpages;
1789         }
1790
1791 out:
1792         /* Restore the original numpages */
1793         cpa->numpages = numpages;
1794         return ret;
1795 }
1796
1797 static int change_page_attr_set_clr(unsigned long *addr, int numpages,
1798                                     pgprot_t mask_set, pgprot_t mask_clr,
1799                                     int force_split, int in_flag,
1800                                     struct page **pages)
1801 {
1802         struct cpa_data cpa;
1803         int ret, cache;
1804
1805         memset(&cpa, 0, sizeof(cpa));
1806
1807         /*
1808          * Check, if we are requested to set a not supported
1809          * feature.  Clearing non-supported features is OK.
1810          */
1811         mask_set = canon_pgprot(mask_set);
1812
1813         if (!pgprot_val(mask_set) && !pgprot_val(mask_clr) && !force_split)
1814                 return 0;
1815
1816         /* Ensure we are PAGE_SIZE aligned */
1817         if (in_flag & CPA_ARRAY) {
1818                 int i;
1819                 for (i = 0; i < numpages; i++) {
1820                         if (addr[i] & ~PAGE_MASK) {
1821                                 addr[i] &= PAGE_MASK;
1822                                 WARN_ON_ONCE(1);
1823                         }
1824                 }
1825         } else if (!(in_flag & CPA_PAGES_ARRAY)) {
1826                 /*
1827                  * in_flag of CPA_PAGES_ARRAY implies it is aligned.
1828                  * No need to check in that case
1829                  */
1830                 if (*addr & ~PAGE_MASK) {
1831                         *addr &= PAGE_MASK;
1832                         /*
1833                          * People should not be passing in unaligned addresses:
1834                          */
1835                         WARN_ON_ONCE(1);
1836                 }
1837         }
1838
1839         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
1840         kmap_flush_unused();
1841
1842         vm_unmap_aliases();
1843
1844         cpa.vaddr = addr;
1845         cpa.pages = pages;
1846         cpa.numpages = numpages;
1847         cpa.mask_set = mask_set;
1848         cpa.mask_clr = mask_clr;
1849         cpa.flags = in_flag;
1850         cpa.curpage = 0;
1851         cpa.force_split = force_split;
1852
1853         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
1854
1855         /*
1856          * Check whether we really changed something:
1857          */
1858         if (!(cpa.flags & CPA_FLUSHTLB))
1859                 goto out;
1860
1861         /*
1862          * No need to flush, when we did not set any of the caching
1863          * attributes:
1864          */
1865         cache = !!pgprot2cachemode(mask_set);
1866
1867         /*
1868          * On error; flush everything to be sure.
1869          */
1870         if (ret) {
1871                 cpa_flush_all(cache);
1872                 goto out;
1873         }
1874
1875         cpa_flush(&cpa, cache);
1876 out:
1877         return ret;
1878 }
1879
1880 static inline int change_page_attr_set(unsigned long *addr, int numpages,
1881                                        pgprot_t mask, int array)
1882 {
1883         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
1884                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
1885 }
1886
1887 static inline int change_page_attr_clear(unsigned long *addr, int numpages,
1888                                          pgprot_t mask, int array)
1889 {
1890         return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
1891                 (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
1892 }
1893
1894 static inline int cpa_set_pages_array(struct page **pages, int numpages,
1895                                        pgprot_t mask)
1896 {
1897         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
1898                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
1899 }
1900
1901 static inline int cpa_clear_pages_array(struct page **pages, int numpages,
1902                                          pgprot_t mask)
1903 {
1904         return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
1905                 CPA_PAGES_ARRAY, pages);
1906 }
1907
1908 /*
1909  * __set_memory_prot is an internal helper for callers that have been passed
1910  * a pgprot_t value from upper layers and a reservation has already been taken.
1911  * If you want to set the pgprot to a specific page protocol, use the
1912  * set_memory_xx() functions.
1913  */
1914 int __set_memory_prot(unsigned long addr, int numpages, pgprot_t prot)
1915 {
1916         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, prot,
1917                                         __pgprot(~pgprot_val(prot)), 0, 0,
1918                                         NULL);
1919 }
1920
1921 int _set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
1922 {
1923         /*
1924          * for now UC MINUS. see comments in ioremap()
1925          * If you really need strong UC use ioremap_uc(), but note
1926          * that you cannot override IO areas with set_memory_*() as
1927          * these helpers cannot work with IO memory.
1928          */
1929         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
1930                                     cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS),
1931                                     0);
1932 }
1933
1934 int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
1935 {
1936         int ret;
1937
1938         /*
1939          * for now UC MINUS. see comments in ioremap()
1940          */
1941         ret = memtype_reserve(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
1942                               _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS, NULL);
1943         if (ret)
1944                 goto out_err;
1945
1946         ret = _set_memory_uc(addr, numpages);
1947         if (ret)
1948                 goto out_free;
1949
1950         return 0;
1951
1952 out_free:
1953         memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1954 out_err:
1955         return ret;
1956 }
1957 EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);
1958
1959 int _set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
1960 {
1961         int ret;
1962
1963         ret = change_page_attr_set(&addr, numpages,
1964                                    cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS),
1965                                    0);
1966         if (!ret) {
1967                 ret = change_page_attr_set_clr(&addr, numpages,
1968                                                cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_WC),
1969                                                __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK),
1970                                                0, 0, NULL);
1971         }
1972         return ret;
1973 }
1974
1975 int set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
1976 {
1977         int ret;
1978
1979         ret = memtype_reserve(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
1980                 _PAGE_CACHE_MODE_WC, NULL);
1981         if (ret)
1982                 return ret;
1983
1984         ret = _set_memory_wc(addr, numpages);
1985         if (ret)
1986                 memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
1987
1988         return ret;
1989 }
1990 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wc);
1991
1992 int _set_memory_wt(unsigned long addr, int numpages)
1993 {
1994         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
1995                                     cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_WT), 0);
1996 }
1997
1998 int _set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
1999 {
2000         /* WB cache mode is hard wired to all cache attribute bits being 0 */
2001         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
2002                                       __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 0);
2003 }
2004
2005 int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
2006 {
2007         int ret;
2008
2009         ret = _set_memory_wb(addr, numpages);
2010         if (ret)
2011                 return ret;
2012
2013         memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
2014         return 0;
2015 }
2016 EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);
2017
2018 /* Prevent speculative access to a page by marking it not-present */
2019 #ifdef CONFIG_X86_64
2020 int set_mce_nospec(unsigned long pfn)
2021 {
2022         unsigned long decoy_addr;
2023         int rc;
2024
2025         /* SGX pages are not in the 1:1 map */
2026         if (arch_is_platform_page(pfn << PAGE_SHIFT))
2027                 return 0;
2028         /*
2029          * We would like to just call:
2030          *      set_memory_XX((unsigned long)pfn_to_kaddr(pfn), 1);
2031          * but doing that would radically increase the odds of a
2032          * speculative access to the poison page because we'd have
2033          * the virtual address of the kernel 1:1 mapping sitting
2034          * around in registers.
2035          * Instead we get tricky.  We create a non-canonical address
2036          * that looks just like the one we want, but has bit 63 flipped.
2037          * This relies on set_memory_XX() properly sanitizing any __pa()
2038          * results with __PHYSICAL_MASK or PTE_PFN_MASK.
2039          */
2040         decoy_addr = (pfn << PAGE_SHIFT) + (PAGE_OFFSET ^ BIT(63));
2041
2042         rc = set_memory_np(decoy_addr, 1);
2043         if (rc)
2044                 pr_warn("Could not invalidate pfn=0x%lx from 1:1 map\n", pfn);
2045         return rc;
2046 }
2047
2048 /* Restore full speculative operation to the pfn. */
2049 int clear_mce_nospec(unsigned long pfn)
2050 {
2051         unsigned long addr = (unsigned long) pfn_to_kaddr(pfn);
2052
2053         return set_memory_p(addr, 1);
2054 }
2055 EXPORT_SYMBOL_GPL(clear_mce_nospec);
2056 #endif /* CONFIG_X86_64 */
2057
2058 int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
2059 {
2060         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
2061                 return 0;
2062
2063         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
2064 }
2065
2066 int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
2067 {
2068         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
2069                 return 0;
2070
2071         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
2072 }
2073
2074 int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
2075 {
2076         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW | _PAGE_DIRTY), 0);
2077 }
2078
2079 int set_memory_rox(unsigned long addr, int numpages)
2080 {
2081         pgprot_t clr = __pgprot(_PAGE_RW | _PAGE_DIRTY);
2082
2083         if (__supported_pte_mask & _PAGE_NX)
2084                 clr.pgprot |= _PAGE_NX;
2085
2086         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, clr, 0);
2087 }
2088
2089 int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
2090 {
2091         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
2092 }
2093
2094 int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
2095 {
2096         return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
2097 }
2098
2099 int set_memory_np_noalias(unsigned long addr, int numpages)
2100 {
2101         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
2102                                         __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0,
2103                                         CPA_NO_CHECK_ALIAS, NULL);
2104 }
2105
2106 int set_memory_p(unsigned long addr, int numpages)
2107 {
2108         return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
2109 }
2110
2111 int set_memory_4k(unsigned long addr, int numpages)
2112 {
2113         return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
2114                                         __pgprot(0), 1, 0, NULL);
2115 }
2116
2117 int set_memory_nonglobal(unsigned long addr, int numpages)
2118 {
2119         return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
2120                                       __pgprot(_PAGE_GLOBAL), 0);
2121 }
2122
2123 int set_memory_global(unsigned long addr, int numpages)
2124 {
2125         return change_page_attr_set(&addr, numpages,
2126                                     __pgprot(_PAGE_GLOBAL), 0);
2127 }
2128
2129 /*
2130  * __set_memory_enc_pgtable() is used for the hypervisors that get
2131  * informed about "encryption" status via page tables.
2132  */
2133 static int __set_memory_enc_pgtable(unsigned long addr, int numpages, bool enc)
2134 {
2135         pgprot_t empty = __pgprot(0);
2136         struct cpa_data cpa;
2137         int ret;
2138
2139         /* Should not be working on unaligned addresses */
2140         if (WARN_ONCE(addr & ~PAGE_MASK, "misaligned address: %#lx\n", addr))
2141                 addr &= PAGE_MASK;
2142
2143         memset(&cpa, 0, sizeof(cpa));
2144         cpa.vaddr = &addr;
2145         cpa.numpages = numpages;
2146         cpa.mask_set = enc ? pgprot_encrypted(empty) : pgprot_decrypted(empty);
2147         cpa.mask_clr = enc ? pgprot_decrypted(empty) : pgprot_encrypted(empty);
2148         cpa.pgd = init_mm.pgd;
2149
2150         /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
2151         kmap_flush_unused();
2152         vm_unmap_aliases();
2153
2154         /* Flush the caches as needed before changing the encryption attribute. */
2155         if (x86_platform.guest.enc_tlb_flush_required(enc))
2156                 cpa_flush(&cpa, x86_platform.guest.enc_cache_flush_required());
2157
2158         /* Notify hypervisor that we are about to set/clr encryption attribute. */
2159         if (!x86_platform.guest.enc_status_change_prepare(addr, numpages, enc))
2160                 goto vmm_fail;
2161
2162         ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
2163
2164         /*
2165          * After changing the encryption attribute, we need to flush TLBs again
2166          * in case any speculative TLB caching occurred (but no need to flush
2167          * caches again).  We could just use cpa_flush_all(), but in case TLB
2168          * flushing gets optimized in the cpa_flush() path use the same logic
2169          * as above.
2170          */
2171         cpa_flush(&cpa, 0);
2172
2173         if (ret)
2174                 return ret;
2175
2176         /* Notify hypervisor that we have successfully set/clr encryption attribute. */
2177         if (!x86_platform.guest.enc_status_change_finish(addr, numpages, enc))
2178                 goto vmm_fail;
2179
2180         return 0;
2181
2182 vmm_fail:
2183         WARN_ONCE(1, "CPA VMM failure to convert memory (addr=%p, numpages=%d) to %s.\n",
2184                   (void *)addr, numpages, enc ? "private" : "shared");
2185
2186         return -EIO;
2187 }
2188
2189 static int __set_memory_enc_dec(unsigned long addr, int numpages, bool enc)
2190 {
2191         if (cc_platform_has(CC_ATTR_MEM_ENCRYPT))
2192                 return __set_memory_enc_pgtable(addr, numpages, enc);
2193
2194         return 0;
2195 }
2196
2197 int set_memory_encrypted(unsigned long addr, int numpages)
2198 {
2199         return __set_memory_enc_dec(addr, numpages, true);
2200 }
2201 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_encrypted);
2202
2203 int set_memory_decrypted(unsigned long addr, int numpages)
2204 {
2205         return __set_memory_enc_dec(addr, numpages, false);
2206 }
2207 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_decrypted);
2208
2209 int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
2210 {
2211         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2212
2213         return set_memory_uc(addr, numpages);
2214 }
2215 EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);
2216
2217 static int _set_pages_array(struct page **pages, int numpages,
2218                 enum page_cache_mode new_type)
2219 {
2220         unsigned long start;
2221         unsigned long end;
2222         enum page_cache_mode set_type;
2223         int i;
2224         int free_idx;
2225         int ret;
2226
2227         for (i = 0; i < numpages; i++) {
2228                 if (PageHighMem(pages[i]))
2229                         continue;
2230                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
2231                 end = start + PAGE_SIZE;
2232                 if (memtype_reserve(start, end, new_type, NULL))
2233                         goto err_out;
2234         }
2235
2236         /* If WC, set to UC- first and then WC */
2237         set_type = (new_type == _PAGE_CACHE_MODE_WC) ?
2238                                 _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS : new_type;
2239
2240         ret = cpa_set_pages_array(pages, numpages,
2241                                   cachemode2pgprot(set_type));
2242         if (!ret && new_type == _PAGE_CACHE_MODE_WC)
2243                 ret = change_page_attr_set_clr(NULL, numpages,
2244                                                cachemode2pgprot(
2245                                                 _PAGE_CACHE_MODE_WC),
2246                                                __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK),
2247                                                0, CPA_PAGES_ARRAY, pages);
2248         if (ret)
2249                 goto err_out;
2250         return 0; /* Success */
2251 err_out:
2252         free_idx = i;
2253         for (i = 0; i < free_idx; i++) {
2254                 if (PageHighMem(pages[i]))
2255                         continue;
2256                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
2257                 end = start + PAGE_SIZE;
2258                 memtype_free(start, end);
2259         }
2260         return -EINVAL;
2261 }
2262
2263 int set_pages_array_uc(struct page **pages, int numpages)
2264 {
2265         return _set_pages_array(pages, numpages, _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS);
2266 }
2267 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_uc);
2268
2269 int set_pages_array_wc(struct page **pages, int numpages)
2270 {
2271         return _set_pages_array(pages, numpages, _PAGE_CACHE_MODE_WC);
2272 }
2273 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_wc);
2274
2275 int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
2276 {
2277         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2278
2279         return set_memory_wb(addr, numpages);
2280 }
2281 EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);
2282
2283 int set_pages_array_wb(struct page **pages, int numpages)
2284 {
2285         int retval;
2286         unsigned long start;
2287         unsigned long end;
2288         int i;
2289
2290         /* WB cache mode is hard wired to all cache attribute bits being 0 */
2291         retval = cpa_clear_pages_array(pages, numpages,
2292                         __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK));
2293         if (retval)
2294                 return retval;
2295
2296         for (i = 0; i < numpages; i++) {
2297                 if (PageHighMem(pages[i]))
2298                         continue;
2299                 start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
2300                 end = start + PAGE_SIZE;
2301                 memtype_free(start, end);
2302         }
2303
2304         return 0;
2305 }
2306 EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_wb);
2307
2308 int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
2309 {
2310         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2311
2312         return set_memory_ro(addr, numpages);
2313 }
2314
2315 int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
2316 {
2317         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
2318
2319         return set_memory_rw(addr, numpages);
2320 }
2321
2322 static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
2323 {
2324         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
2325         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
2326                                 .pgd = NULL,
2327                                 .numpages = numpages,
2328                                 .mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
2329                                 .mask_clr = __pgprot(0),
2330                                 .flags = CPA_NO_CHECK_ALIAS };
2331
2332         /*
2333          * No alias checking needed for setting present flag. otherwise,
2334          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
2335          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
2336          * atomic context especially). Let's keep it simple!
2337          */
2338         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
2339 }
2340
2341 static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
2342 {
2343         unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
2344         struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
2345                                 .pgd = NULL,
2346                                 .numpages = numpages,
2347                                 .mask_set = __pgprot(0),
2348                                 .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
2349                                 .flags = CPA_NO_CHECK_ALIAS };
2350
2351         /*
2352          * No alias checking needed for setting not present flag. otherwise,
2353          * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
2354          * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
2355          * atomic context especially). Let's keep it simple!
2356          */
2357         return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
2358 }
2359
2360 int set_direct_map_invalid_noflush(struct page *page)
2361 {
2362         return __set_pages_np(page, 1);
2363 }
2364
2365 int set_direct_map_default_noflush(struct page *page)
2366 {
2367         return __set_pages_p(page, 1);
2368 }
2369
2370 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2371 void __kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
2372 {
2373         if (PageHighMem(page))
2374                 return;
2375         if (!enable) {
2376                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
2377                                            numpages * PAGE_SIZE);
2378         }
2379
2380         /*
2381          * The return value is ignored as the calls cannot fail.
2382          * Large pages for identity mappings are not used at boot time
2383          * and hence no memory allocations during large page split.
2384          */
2385         if (enable)
2386                 __set_pages_p(page, numpages);
2387         else
2388                 __set_pages_np(page, numpages);
2389
2390         /*
2391          * We should perform an IPI and flush all tlbs,
2392          * but that can deadlock->flush only current cpu.
2393          * Preemption needs to be disabled around __flush_tlb_all() due to
2394          * CR3 reload in __native_flush_tlb().
2395          */
2396         preempt_disable();
2397         __flush_tlb_all();
2398         preempt_enable();
2399
2400         arch_flush_lazy_mmu_mode();
2401 }
2402 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
2403
2404 bool kernel_page_present(struct page *page)
2405 {
2406         unsigned int level;
2407         pte_t *pte;
2408
2409         if (PageHighMem(page))
2410                 return false;
2411
2412         pte = lookup_address((unsigned long)page_address(page), &level);
2413         return (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT);
2414 }
2415
2416 int __init kernel_map_pages_in_pgd(pgd_t *pgd, u64 pfn, unsigned long address,
2417                                    unsigned numpages, unsigned long page_flags)
2418 {
2419         int retval = -EINVAL;
2420
2421         struct cpa_data cpa = {
2422                 .vaddr = &address,
2423                 .pfn = pfn,
2424                 .pgd = pgd,
2425                 .numpages = numpages,
2426                 .mask_set = __pgprot(0),
2427                 .mask_clr = __pgprot(~page_flags & (_PAGE_NX|_PAGE_RW)),
2428                 .flags = CPA_NO_CHECK_ALIAS,
2429         };
2430
2431         WARN_ONCE(num_online_cpus() > 1, "Don't call after initializing SMP");
2432
2433         if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
2434                 goto out;
2435
2436         if (!(page_flags & _PAGE_ENC))
2437                 cpa.mask_clr = pgprot_encrypted(cpa.mask_clr);
2438
2439         cpa.mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | page_flags);
2440
2441         retval = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
2442         __flush_tlb_all();
2443
2444 out:
2445         return retval;
2446 }
2447
2448 /*
2449  * __flush_tlb_all() flushes mappings only on current CPU and hence this
2450  * function shouldn't be used in an SMP environment. Presently, it's used only
2451  * during boot (way before smp_init()) by EFI subsystem and hence is ok.
2452  */
2453 int __init kernel_unmap_pages_in_pgd(pgd_t *pgd, unsigned long address,
2454                                      unsigned long numpages)
2455 {
2456         int retval;
2457
2458         /*
2459          * The typical sequence for unmapping is to find a pte through
2460          * lookup_address_in_pgd() (ideally, it should never return NULL because
2461          * the address is already mapped) and change its protections. As pfn is
2462          * the *target* of a mapping, it's not useful while unmapping.
2463          */
2464         struct cpa_data cpa = {
2465                 .vaddr          = &address,
2466                 .pfn            = 0,
2467                 .pgd            = pgd,
2468                 .numpages       = numpages,
2469                 .mask_set       = __pgprot(0),
2470                 .mask_clr       = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
2471                 .flags          = CPA_NO_CHECK_ALIAS,
2472         };
2473
2474         WARN_ONCE(num_online_cpus() > 1, "Don't call after initializing SMP");
2475
2476         retval = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
2477         __flush_tlb_all();
2478
2479         return retval;
2480 }
2481
2482 /*
2483  * The testcases use internal knowledge of the implementation that shouldn't
2484  * be exposed to the rest of the kernel. Include these directly here.
2485  */
2486 #ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
2487 #include "cpa-test.c"
2488 #endif