arch/x86/mm/pgtable.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 #include <linux/mm.h>
   3 #include <linux/gfp.h>
   4 #include <linux/hugetlb.h>
   5 #include <asm/pgalloc.h>
   6 #include <asm/pgtable.h>
   7 #include <asm/tlb.h>
   8 #include <asm/fixmap.h>
   9 #include <asm/mtrr.h>
  10
  11 #define PGALLOC_GFP (GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO)
  12
  13 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
  14 #define PGALLOC_USER_GFP __GFP_HIGHMEM
  15 #else
  16 #define PGALLOC_USER_GFP 0
  17 #endif
  18
  19 gfp_t __userpte_alloc_gfp = PGALLOC_GFP | PGALLOC_USER_GFP;
  20
  21 pte_t *pte_alloc_one_kernel(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
  22 {
  23         return (pte_t *)__get_free_page(PGALLOC_GFP & ~__GFP_ACCOUNT);
  24 }
  25
  26 pgtable_t pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
  27 {
  28         struct page *pte;
  29
  30         pte = alloc_pages(__userpte_alloc_gfp, 0);
  31         if (!pte)
  32                 return NULL;
  33         if (!pgtable_page_ctor(pte)) {
  34                 __free_page(pte);
  35                 return NULL;
  36         }
  37         return pte;
  38 }
  39
  40 static int __init setup_userpte(char *arg)
  41 {
  42         if (!arg)
  43                 return -EINVAL;
  44
  45         /*
  46          * "userpte=nohigh" disables allocation of user pagetables in
  47          * high memory.
  48          */
  49         if (strcmp(arg, "nohigh") == 0)
  50                 __userpte_alloc_gfp &= ~__GFP_HIGHMEM;
  51         else
  52                 return -EINVAL;
  53         return 0;
  54 }
  55 early_param("userpte", setup_userpte);
  56
  57 void ___pte_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, struct page *pte)
  58 {
  59         pgtable_page_dtor(pte);
  60         paravirt_release_pte(page_to_pfn(pte));
  61         tlb_remove_table(tlb, pte);
  62 }
  63
  64 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 2
  65 void ___pmd_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, pmd_t *pmd)
  66 {
  67         struct page *page = virt_to_page(pmd);
  68         paravirt_release_pmd(__pa(pmd) >> PAGE_SHIFT);
  69         /*
  70          * NOTE! For PAE, any changes to the top page-directory-pointer-table
  71          * entries need a full cr3 reload to flush.
  72          */
  73 #ifdef CONFIG_X86_PAE
  74         tlb->need_flush_all = 1;
  75 #endif
  76         pgtable_pmd_page_dtor(page);
  77         tlb_remove_table(tlb, page);
  78 }
  79
  80 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3
  81 void ___pud_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud)
  82 {
  83         paravirt_release_pud(__pa(pud) >> PAGE_SHIFT);
  84         tlb_remove_table(tlb, virt_to_page(pud));
  85 }
  86
  87 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 4
  88 void ___p4d_free_tlb(struct mmu_gather *tlb, p4d_t *p4d)
  89 {
  90         paravirt_release_p4d(__pa(p4d) >> PAGE_SHIFT);
  91         tlb_remove_table(tlb, virt_to_page(p4d));
  92 }
  93 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 4 */
  94 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 3 */
  95 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 2 */
  96
  97 static inline void pgd_list_add(pgd_t *pgd)
  98 {
  99         struct page *page = virt_to_page(pgd);
 100
 101         list_add(&page->lru, &pgd_list);
 102 }
 103
 104 static inline void pgd_list_del(pgd_t *pgd)
 105 {
 106         struct page *page = virt_to_page(pgd);
 107
 108         list_del(&page->lru);
 109 }
 110
 111 #define UNSHARED_PTRS_PER_PGD                           \
 112         (SHARED_KERNEL_PMD ? KERNEL_PGD_BOUNDARY : PTRS_PER_PGD)
 113
 114
 115 static void pgd_set_mm(pgd_t *pgd, struct mm_struct *mm)
 116 {
 117         BUILD_BUG_ON(sizeof(virt_to_page(pgd)->index) < sizeof(mm));
 118         virt_to_page(pgd)->index = (pgoff_t)mm;
 119 }
 120
 121 struct mm_struct *pgd_page_get_mm(struct page *page)
 122 {
 123         return (struct mm_struct *)page->index;
 124 }
 125
 126 static void pgd_ctor(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
 127 {
 128         /* If the pgd points to a shared pagetable level (either the
 129            ptes in non-PAE, or shared PMD in PAE), then just copy the
 130            references from swapper_pg_dir. */
 131         if (CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 2 ||
 132             (CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 3 && SHARED_KERNEL_PMD) ||
 133             CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 4) {
 134                 clone_pgd_range(pgd + KERNEL_PGD_BOUNDARY,
 135                                 swapper_pg_dir + KERNEL_PGD_BOUNDARY,
 136                                 KERNEL_PGD_PTRS);
 137         }
 138
 139         /* list required to sync kernel mapping updates */
 140         if (!SHARED_KERNEL_PMD) {
 141                 pgd_set_mm(pgd, mm);
 142                 pgd_list_add(pgd);
 143         }
 144 }
 145
 146 static void pgd_dtor(pgd_t *pgd)
 147 {
 148         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 149                 return;
 150
 151         spin_lock(&pgd_lock);
 152         pgd_list_del(pgd);
 153         spin_unlock(&pgd_lock);
 154 }
 155
 156 /*
 157  * List of all pgd's needed for non-PAE so it can invalidate entries
 158  * in both cached and uncached pgd's; not needed for PAE since the
 159  * kernel pmd is shared. If PAE were not to share the pmd a similar
 160  * tactic would be needed. This is essentially codepath-based locking
 161  * against pageattr.c; it is the unique case in which a valid change
 162  * of kernel pagetables can't be lazily synchronized by vmalloc faults.
 163  * vmalloc faults work because attached pagetables are never freed.
 164  * -- nyc
 165  */
 166
 167 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 168 /*
 169  * In PAE mode, we need to do a cr3 reload (=tlb flush) when
 170  * updating the top-level pagetable entries to guarantee the
 171  * processor notices the update.  Since this is expensive, and
 172  * all 4 top-level entries are used almost immediately in a
 173  * new process's life, we just pre-populate them here.
 174  *
 175  * Also, if we're in a paravirt environment where the kernel pmd is
 176  * not shared between pagetables (!SHARED_KERNEL_PMDS), we allocate
 177  * and initialize the kernel pmds here.
 178  */
 179 #define PREALLOCATED_PMDS       UNSHARED_PTRS_PER_PGD
 180
 181 void pud_populate(struct mm_struct *mm, pud_t *pudp, pmd_t *pmd)
 182 {
 183         paravirt_alloc_pmd(mm, __pa(pmd) >> PAGE_SHIFT);
 184
 185         /* Note: almost everything apart from _PAGE_PRESENT is
 186            reserved at the pmd (PDPT) level. */
 187         set_pud(pudp, __pud(__pa(pmd) | _PAGE_PRESENT));
 188
 189         /*
 190          * According to Intel App note "TLBs, Paging-Structure Caches,
 191          * and Their Invalidation", April 2007, document 317080-001,
 192          * section 8.1: in PAE mode we explicitly have to flush the
 193          * TLB via cr3 if the top-level pgd is changed...
 194          */
 195         flush_tlb_mm(mm);
 196 }
 197 #else  /* !CONFIG_X86_PAE */
 198
 199 /* No need to prepopulate any pagetable entries in non-PAE modes. */
 200 #define PREALLOCATED_PMDS       0
 201
 202 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
 203
 204 static void free_pmds(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmds[])
 205 {
 206         int i;
 207
 208         for(i = 0; i < PREALLOCATED_PMDS; i++)
 209                 if (pmds[i]) {
 210                         pgtable_pmd_page_dtor(virt_to_page(pmds[i]));
 211                         free_page((unsigned long)pmds[i]);
 212                         mm_dec_nr_pmds(mm);
 213                 }
 214 }
 215
 216 static int preallocate_pmds(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmds[])
 217 {
 218         int i;
 219         bool failed = false;
 220         gfp_t gfp = PGALLOC_GFP;
 221
 222         if (mm == &init_mm)
 223                 gfp &= ~__GFP_ACCOUNT;
 224
 225         for(i = 0; i < PREALLOCATED_PMDS; i++) {
 226                 pmd_t *pmd = (pmd_t *)__get_free_page(gfp);
 227                 if (!pmd)
 228                         failed = true;
 229                 if (pmd && !pgtable_pmd_page_ctor(virt_to_page(pmd))) {
 230                         free_page((unsigned long)pmd);
 231                         pmd = NULL;
 232                         failed = true;
 233                 }
 234                 if (pmd)
 235                         mm_inc_nr_pmds(mm);
 236                 pmds[i] = pmd;
 237         }
 238
 239         if (failed) {
 240                 free_pmds(mm, pmds);
 241                 return -ENOMEM;
 242         }
 243
 244         return 0;
 245 }
 246
 247 /*
 248  * Mop up any pmd pages which may still be attached to the pgd.
 249  * Normally they will be freed by munmap/exit_mmap, but any pmd we
 250  * preallocate which never got a corresponding vma will need to be
 251  * freed manually.
 252  */
 253 static void pgd_mop_up_pmds(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgdp)
 254 {
 255         int i;
 256
 257         for(i = 0; i < PREALLOCATED_PMDS; i++) {
 258                 pgd_t pgd = pgdp[i];
 259
 260                 if (pgd_val(pgd) != 0) {
 261                         pmd_t *pmd = (pmd_t *)pgd_page_vaddr(pgd);
 262
 263                         pgd_clear(&pgdp[i]);
 264
 265                         paravirt_release_pmd(pgd_val(pgd) >> PAGE_SHIFT);
 266                         pmd_free(mm, pmd);
 267                         mm_dec_nr_pmds(mm);
 268                 }
 269         }
 270 }
 271
 272 static void pgd_prepopulate_pmd(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd, pmd_t *pmds[])
 273 {
 274         p4d_t *p4d;
 275         pud_t *pud;
 276         int i;
 277
 278         if (PREALLOCATED_PMDS == 0) /* Work around gcc-3.4.x bug */
 279                 return;
 280
 281         p4d = p4d_offset(pgd, 0);
 282         pud = pud_offset(p4d, 0);
 283
 284         for (i = 0; i < PREALLOCATED_PMDS; i++, pud++) {
 285                 pmd_t *pmd = pmds[i];
 286
 287                 if (i >= KERNEL_PGD_BOUNDARY)
 288                         memcpy(pmd, (pmd_t *)pgd_page_vaddr(swapper_pg_dir[i]),
 289                                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
 290
 291                 pud_populate(mm, pud, pmd);
 292         }
 293 }
 294
 295 /*
 296  * Xen paravirt assumes pgd table should be in one page. 64 bit kernel also
 297  * assumes that pgd should be in one page.
 298  *
 299  * But kernel with PAE paging that is not running as a Xen domain
 300  * only needs to allocate 32 bytes for pgd instead of one page.
 301  */
 302 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 303
 304 #include <linux/slab.h>
 305
 306 #define PGD_SIZE        (PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
 307 #define PGD_ALIGN       32
 308
 309 static struct kmem_cache *pgd_cache;
 310
 311 static int __init pgd_cache_init(void)
 312 {
 313         /*
 314          * When PAE kernel is running as a Xen domain, it does not use
 315          * shared kernel pmd. And this requires a whole page for pgd.
 316          */
 317         if (!SHARED_KERNEL_PMD)
 318                 return 0;
 319
 320         /*
 321          * when PAE kernel is not running as a Xen domain, it uses
 322          * shared kernel pmd. Shared kernel pmd does not require a whole
 323          * page for pgd. We are able to just allocate a 32-byte for pgd.
 324          * During boot time, we create a 32-byte slab for pgd table allocation.
 325          */
 326         pgd_cache = kmem_cache_create("pgd_cache", PGD_SIZE, PGD_ALIGN,
 327                                       SLAB_PANIC, NULL);
 328         if (!pgd_cache)
 329                 return -ENOMEM;
 330
 331         return 0;
 332 }
 333 core_initcall(pgd_cache_init);
 334
 335 static inline pgd_t *_pgd_alloc(void)
 336 {
 337         /*
 338          * If no SHARED_KERNEL_PMD, PAE kernel is running as a Xen domain.
 339          * We allocate one page for pgd.
 340          */
 341         if (!SHARED_KERNEL_PMD)
 342                 return (pgd_t *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
 343
 344         /*
 345          * Now PAE kernel is not running as a Xen domain. We can allocate
 346          * a 32-byte slab for pgd to save memory space.
 347          */
 348         return kmem_cache_alloc(pgd_cache, PGALLOC_GFP);
 349 }
 350
 351 static inline void _pgd_free(pgd_t *pgd)
 352 {
 353         if (!SHARED_KERNEL_PMD)
 354                 free_page((unsigned long)pgd);
 355         else
 356                 kmem_cache_free(pgd_cache, pgd);
 357 }
 358 #else
 359
 360 static inline pgd_t *_pgd_alloc(void)
 361 {
 362         return (pgd_t *)__get_free_pages(PGALLOC_GFP, PGD_ALLOCATION_ORDER);
 363 }
 364
 365 static inline void _pgd_free(pgd_t *pgd)
 366 {
 367         free_pages((unsigned long)pgd, PGD_ALLOCATION_ORDER);
 368 }
 369 #endif /* CONFIG_X86_PAE */
 370
 371 pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
 372 {
 373         pgd_t *pgd;
 374         pmd_t *pmds[PREALLOCATED_PMDS];
 375
 376         pgd = _pgd_alloc();
 377
 378         if (pgd == NULL)
 379                 goto out;
 380
 381         mm->pgd = pgd;
 382
 383         if (preallocate_pmds(mm, pmds) != 0)
 384                 goto out_free_pgd;
 385
 386         if (paravirt_pgd_alloc(mm) != 0)
 387                 goto out_free_pmds;
 388
 389         /*
 390          * Make sure that pre-populating the pmds is atomic with
 391          * respect to anything walking the pgd_list, so that they
 392          * never see a partially populated pgd.
 393          */
 394         spin_lock(&pgd_lock);
 395
 396         pgd_ctor(mm, pgd);
 397         pgd_prepopulate_pmd(mm, pgd, pmds);
 398
 399         spin_unlock(&pgd_lock);
 400
 401         return pgd;
 402
 403 out_free_pmds:
 404         free_pmds(mm, pmds);
 405 out_free_pgd:
 406         _pgd_free(pgd);
 407 out:
 408         return NULL;
 409 }
 410
 411 void pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
 412 {
 413         pgd_mop_up_pmds(mm, pgd);
 414         pgd_dtor(pgd);
 415         paravirt_pgd_free(mm, pgd);
 416         _pgd_free(pgd);
 417 }
 418
 419 /*
 420  * Used to set accessed or dirty bits in the page table entries
 421  * on other architectures. On x86, the accessed and dirty bits
 422  * are tracked by hardware. However, do_wp_page calls this function
 423  * to also make the pte writeable at the same time the dirty bit is
 424  * set. In that case we do actually need to write the PTE.
 425  */
 426 int ptep_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
 427                           unsigned long address, pte_t *ptep,
 428                           pte_t entry, int dirty)
 429 {
 430         int changed = !pte_same(*ptep, entry);
 431
 432         if (changed && dirty)
 433                 set_pte(ptep, entry);
 434
 435         return changed;
 436 }
 437
 438 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 439 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
 440                           unsigned long address, pmd_t *pmdp,
 441                           pmd_t entry, int dirty)
 442 {
 443         int changed = !pmd_same(*pmdp, entry);
 444
 445         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
 446
 447         if (changed && dirty) {
 448                 set_pmd(pmdp, entry);
 449                 /*
 450                  * We had a write-protection fault here and changed the pmd
 451                  * to to more permissive. No need to flush the TLB for that,
 452                  * #PF is architecturally guaranteed to do that and in the
 453                  * worst-case we'll generate a spurious fault.
 454                  */
 455         }
 456
 457         return changed;
 458 }
 459
 460 int pudp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 461                           pud_t *pudp, pud_t entry, int dirty)
 462 {
 463         int changed = !pud_same(*pudp, entry);
 464
 465         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PUD_MASK);
 466
 467         if (changed && dirty) {
 468                 set_pud(pudp, entry);
 469                 /*
 470                  * We had a write-protection fault here and changed the pud
 471                  * to to more permissive. No need to flush the TLB for that,
 472                  * #PF is architecturally guaranteed to do that and in the
 473                  * worst-case we'll generate a spurious fault.
 474                  */
 475         }
 476
 477         return changed;
 478 }
 479 #endif
 480
 481 int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
 482                               unsigned long addr, pte_t *ptep)
 483 {
 484         int ret = 0;
 485
 486         if (pte_young(*ptep))
 487                 ret = test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_ACCESSED,
 488                                          (unsigned long *) &ptep->pte);
 489
 490         return ret;
 491 }
 492
 493 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 494 int pmdp_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
 495                               unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
 496 {
 497         int ret = 0;
 498
 499         if (pmd_young(*pmdp))
 500                 ret = test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_ACCESSED,
 501                                          (unsigned long *)pmdp);
 502
 503         return ret;
 504 }
 505 int pudp_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma,
 506                               unsigned long addr, pud_t *pudp)
 507 {
 508         int ret = 0;
 509
 510         if (pud_young(*pudp))
 511                 ret = test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_ACCESSED,
 512                                          (unsigned long *)pudp);
 513
 514         return ret;
 515 }
 516 #endif
 517
 518 int ptep_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
 519                            unsigned long address, pte_t *ptep)
 520 {
 521         /*
 522          * On x86 CPUs, clearing the accessed bit without a TLB flush
 523          * doesn't cause data corruption. [ It could cause incorrect
 524          * page aging and the (mistaken) reclaim of hot pages, but the
 525          * chance of that should be relatively low. ]
 526          *
 527          * So as a performance optimization don't flush the TLB when
 528          * clearing the accessed bit, it will eventually be flushed by
 529          * a context switch or a VM operation anyway. [ In the rare
 530          * event of it not getting flushed for a long time the delay
 531          * shouldn't really matter because there's no real memory
 532          * pressure for swapout to react to. ]
 533          */
 534         return ptep_test_and_clear_young(vma, address, ptep);
 535 }
 536
 537 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 538 int pmdp_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma,
 539                            unsigned long address, pmd_t *pmdp)
 540 {
 541         int young;
 542
 543         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
 544
 545         young = pmdp_test_and_clear_young(vma, address, pmdp);
 546         if (young)
 547                 flush_tlb_range(vma, address, address + HPAGE_PMD_SIZE);
 548
 549         return young;
 550 }
 551 #endif
 552
 553 /**
 554  * reserve_top_address - reserves a hole in the top of kernel address space
 555  * @reserve - size of hole to reserve
 556  *
 557  * Can be used to relocate the fixmap area and poke a hole in the top
 558  * of kernel address space to make room for a hypervisor.
 559  */
 560 void __init reserve_top_address(unsigned long reserve)
 561 {
 562 #ifdef CONFIG_X86_32
 563         BUG_ON(fixmaps_set > 0);
 564         __FIXADDR_TOP = round_down(-reserve, 1 << PMD_SHIFT) - PAGE_SIZE;
 565         printk(KERN_INFO "Reserving virtual address space above 0x%08lx (rounded to 0x%08lx)\n",
 566                -reserve, __FIXADDR_TOP + PAGE_SIZE);
 567 #endif
 568 }
 569
 570 int fixmaps_set;
 571
 572 void __native_set_fixmap(enum fixed_addresses idx, pte_t pte)
 573 {
 574         unsigned long address = __fix_to_virt(idx);
 575
 576 #ifdef CONFIG_X86_64
 577        /*
 578         * Ensure that the static initial page tables are covering the
 579         * fixmap completely.
 580         */
 581         BUILD_BUG_ON(__end_of_permanent_fixed_addresses >
 582                      (FIXMAP_PMD_NUM * PTRS_PER_PTE));
 583 #endif
 584
 585         if (idx >= __end_of_fixed_addresses) {
 586                 BUG();
 587                 return;
 588         }
 589         set_pte_vaddr(address, pte);
 590         fixmaps_set++;
 591 }
 592
 593 void native_set_fixmap(unsigned /* enum fixed_addresses */ idx,
 594                        phys_addr_t phys, pgprot_t flags)
 595 {
 596         __native_set_fixmap(idx, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, flags));
 597 }
 598
 599 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP
 600 #ifdef CONFIG_X86_5LEVEL
 601 /**
 602  * p4d_set_huge - setup kernel P4D mapping
 603  *
 604  * No 512GB pages yet -- always return 0
 605  */
 606 int p4d_set_huge(p4d_t *p4d, phys_addr_t addr, pgprot_t prot)
 607 {
 608         return 0;
 609 }
 610
 611 /**
 612  * p4d_clear_huge - clear kernel P4D mapping when it is set
 613  *
 614  * No 512GB pages yet -- always return 0
 615  */
 616 int p4d_clear_huge(p4d_t *p4d)
 617 {
 618         return 0;
 619 }
 620 #endif
 621
 622 /**
 623  * pud_set_huge - setup kernel PUD mapping
 624  *
 625  * MTRRs can override PAT memory types with 4KiB granularity. Therefore, this
 626  * function sets up a huge page only if any of the following conditions are met:
 627  *
 628  * - MTRRs are disabled, or
 629  *
 630  * - MTRRs are enabled and the range is completely covered by a single MTRR, or
 631  *
 632  * - MTRRs are enabled and the corresponding MTRR memory type is WB, which
 633  *   has no effect on the requested PAT memory type.
 634  *
 635  * Callers should try to decrease page size (1GB -> 2MB -> 4K) if the bigger
 636  * page mapping attempt fails.
 637  *
 638  * Returns 1 on success and 0 on failure.
 639  */
 640 int pud_set_huge(pud_t *pud, phys_addr_t addr, pgprot_t prot)
 641 {
 642         u8 mtrr, uniform;
 643
 644         mtrr = mtrr_type_lookup(addr, addr + PUD_SIZE, &uniform);
 645         if ((mtrr != MTRR_TYPE_INVALID) && (!uniform) &&
 646             (mtrr != MTRR_TYPE_WRBACK))
 647                 return 0;
 648
 649         /* Bail out if we are we on a populated non-leaf entry: */
 650         if (pud_present(*pud) && !pud_huge(*pud))
 651                 return 0;
 652
 653         prot = pgprot_4k_2_large(prot);
 654
 655         set_pte((pte_t *)pud, pfn_pte(
 656                 (u64)addr >> PAGE_SHIFT,
 657                 __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_PSE)));
 658
 659         return 1;
 660 }
 661
 662 /**
 663  * pmd_set_huge - setup kernel PMD mapping
 664  *
 665  * See text over pud_set_huge() above.
 666  *
 667  * Returns 1 on success and 0 on failure.
 668  */
 669 int pmd_set_huge(pmd_t *pmd, phys_addr_t addr, pgprot_t prot)
 670 {
 671         u8 mtrr, uniform;
 672
 673         mtrr = mtrr_type_lookup(addr, addr + PMD_SIZE, &uniform);
 674         if ((mtrr != MTRR_TYPE_INVALID) && (!uniform) &&
 675             (mtrr != MTRR_TYPE_WRBACK)) {
 676                 pr_warn_once("%s: Cannot satisfy [mem %#010llx-%#010llx] with a huge-page mapping due to MTRR override.\n",
 677                              __func__, addr, addr + PMD_SIZE);
 678                 return 0;
 679         }
 680
 681         /* Bail out if we are we on a populated non-leaf entry: */
 682         if (pmd_present(*pmd) && !pmd_huge(*pmd))
 683                 return 0;
 684
 685         prot = pgprot_4k_2_large(prot);
 686
 687         set_pte((pte_t *)pmd, pfn_pte(
 688                 (u64)addr >> PAGE_SHIFT,
 689                 __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_PSE)));
 690
 691         return 1;
 692 }
 693
 694 /**
 695  * pud_clear_huge - clear kernel PUD mapping when it is set
 696  *
 697  * Returns 1 on success and 0 on failure (no PUD map is found).
 698  */
 699 int pud_clear_huge(pud_t *pud)
 700 {
 701         if (pud_large(*pud)) {
 702                 pud_clear(pud);
 703                 return 1;
 704         }
 705
 706         return 0;
 707 }
 708
 709 /**
 710  * pmd_clear_huge - clear kernel PMD mapping when it is set
 711  *
 712  * Returns 1 on success and 0 on failure (no PMD map is found).
 713  */
 714 int pmd_clear_huge(pmd_t *pmd)
 715 {
 716         if (pmd_large(*pmd)) {
 717                 pmd_clear(pmd);
 718                 return 1;
 719         }
 720
 721         return 0;
 722 }
 723
 724 #ifdef CONFIG_X86_64
 725 /**
 726  * pud_free_pmd_page - Clear pud entry and free pmd page.
 727  * @pud: Pointer to a PUD.
 728  * @addr: Virtual address associated with pud.
 729  *
 730  * Context: The pud range has been unmapped and TLB purged.
 731  * Return: 1 if clearing the entry succeeded. 0 otherwise.
 732  *
 733  * NOTE: Callers must allow a single page allocation.
 734  */
 735 int pud_free_pmd_page(pud_t *pud, unsigned long addr)
 736 {
 737         pmd_t *pmd, *pmd_sv;
 738         pte_t *pte;
 739         int i;
 740
 741         if (pud_none(*pud))
 742                 return 1;
 743
 744         pmd = (pmd_t *)pud_page_vaddr(*pud);
 745         pmd_sv = (pmd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
 746         if (!pmd_sv)
 747                 return 0;
 748
 749         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
 750                 pmd_sv[i] = pmd[i];
 751                 if (!pmd_none(pmd[i]))
 752                         pmd_clear(&pmd[i]);
 753         }
 754
 755         pud_clear(pud);
 756
 757         /* INVLPG to clear all paging-structure caches */
 758         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE-1);
 759
 760         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
 761                 if (!pmd_none(pmd_sv[i])) {
 762                         pte = (pte_t *)pmd_page_vaddr(pmd_sv[i]);
 763                         free_page((unsigned long)pte);
 764                 }
 765         }
 766
 767         free_page((unsigned long)pmd_sv);
 768
 769         pgtable_pmd_page_dtor(virt_to_page(pmd));
 770         free_page((unsigned long)pmd);
 771
 772         return 1;
 773 }
 774
 775 /**
 776  * pmd_free_pte_page - Clear pmd entry and free pte page.
 777  * @pmd: Pointer to a PMD.
 778  * @addr: Virtual address associated with pmd.
 779  *
 780  * Context: The pmd range has been unmapped and TLB purged.
 781  * Return: 1 if clearing the entry succeeded. 0 otherwise.
 782  */
 783 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmd, unsigned long addr)
 784 {
 785         pte_t *pte;
 786
 787         if (pmd_none(*pmd))
 788                 return 1;
 789
 790         pte = (pte_t *)pmd_page_vaddr(*pmd);
 791         pmd_clear(pmd);
 792
 793         /* INVLPG to clear all paging-structure caches */
 794         flush_tlb_kernel_range(addr, addr + PAGE_SIZE-1);
 795
 796         free_page((unsigned long)pte);
 797
 798         return 1;
 799 }
 800
 801 #else /* !CONFIG_X86_64 */
 802
 803 int pud_free_pmd_page(pud_t *pud, unsigned long addr)
 804 {
 805         return pud_none(*pud);
 806 }
 807
 808 /*
 809  * Disable free page handling on x86-PAE. This assures that ioremap()
 810  * does not update sync'd pmd entries. See vmalloc_sync_one().
 811  */
 812 int pmd_free_pte_page(pmd_t *pmd, unsigned long addr)
 813 {
 814         return pmd_none(*pmd);
 815 }
 816
 817 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 818 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */