include/asm-i386/pgtable.h

   1 #ifndef _I386_PGTABLE_H
   2 #define _I386_PGTABLE_H
   3
   4 #include <linux/config.h>
   5
   6 /*
   7  * The Linux memory management assumes a three-level page table setup. On
   8  * the i386, we use that, but "fold" the mid level into the top-level page
   9  * table, so that we physically have the same two-level page table as the
  10  * i386 mmu expects.
  11  *
  12  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
  13  * the i386 page table tree.
  14  */
  15 #ifndef __ASSEMBLY__
  16 #include <asm/processor.h>
  17 #include <asm/fixmap.h>
  18 #include <linux/threads.h>
  19 #include <linux/slab.h>
  20
  21 #ifndef _I386_BITOPS_H
  22 #include <asm/bitops.h>
  23 #endif
  24
  25 extern pgd_t swapper_pg_dir[1024];
  26 extern kmem_cache_t *pgd_cache, *pmd_cache, *kpmd_cache;
  27 extern spinlock_t pgd_lock;
  28 extern struct page *pgd_list;
  29 void pmd_ctor(void *, kmem_cache_t *, unsigned long);
  30 void kpmd_ctor(void *, kmem_cache_t *, unsigned long);
  31 void pgd_ctor(void *, kmem_cache_t *, unsigned long);
  32 void pgd_dtor(void *, kmem_cache_t *, unsigned long);
  33 void pgtable_cache_init(void);
  34 extern void paging_init(void);
  35 void setup_identity_mappings(pgd_t *pgd_base, unsigned long start, unsigned long end);
  36
  37 /*
  38  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
  39  * for zero-mapped memory areas etc..
  40  */
  41 extern unsigned long empty_zero_page[1024];
  42 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
  43
  44 /*
  45  * The Linux x86 paging architecture is 'compile-time dual-mode', it
  46  * implements both the traditional 2-level x86 page tables and the
  47  * newer 3-level PAE-mode page tables.
  48  */
  49
  50 extern void set_system_gate(unsigned int n, void *addr);
  51 extern void init_entry_mappings(void);
  52 extern void entry_trampoline_setup(void);
  53
  54 #ifdef CONFIG_X86_PAE
  55 # include <asm/pgtable-3level-defs.h>
  56 #else
  57 # include <asm/pgtable-2level-defs.h>
  58 #endif
  59
  60 #define PMD_SIZE        (1UL << PMD_SHIFT)
  61 #define PMD_MASK        (~(PMD_SIZE-1))
  62 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
  63 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE-1))
  64
  65 #if defined(CONFIG_X86_PAE) && defined(CONFIG_X86_4G_VM_LAYOUT)
  66 # define USER_PTRS_PER_PGD      4
  67 #else
  68 # define USER_PTRS_PER_PGD      ((TASK_SIZE/PGDIR_SIZE) + ((TASK_SIZE % PGDIR_SIZE) + PGDIR_SIZE-1)/PGDIR_SIZE)
  69 #endif
  70
  71 #define FIRST_USER_PGD_NR       0
  72
  73 #define USER_PGD_PTRS (PAGE_OFFSET >> PGDIR_SHIFT)
  74 #define KERNEL_PGD_PTRS (PTRS_PER_PGD-USER_PGD_PTRS)
  75
  76 #define TWOLEVEL_PGDIR_SHIFT    22
  77 #define BOOT_USER_PGD_PTRS (__PAGE_OFFSET >> TWOLEVEL_PGDIR_SHIFT)
  78 #define BOOT_KERNEL_PGD_PTRS (1024-BOOT_USER_PGD_PTRS)
  79
  80 /* Just any arbitrary offset to the start of the vmalloc VM area: the
  81  * current 8MB value just means that there will be a 8MB "hole" after the
  82  * physical memory until the kernel virtual memory starts.  That means that
  83  * any out-of-bounds memory accesses will hopefully be caught.
  84  * The vmalloc() routines leaves a hole of 4kB between each vmalloced
  85  * area for the same reason. ;)
  86  */
  87 #define VMALLOC_OFFSET  (8*1024*1024)
  88 #define VMALLOC_START   (((unsigned long) high_memory + vmalloc_earlyreserve + \
  89                         2*VMALLOC_OFFSET-1) & ~(VMALLOC_OFFSET-1))
  90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  91 # define VMALLOC_END    (PKMAP_BASE-2*PAGE_SIZE)
  92 #else
  93 # define VMALLOC_END    (FIXADDR_START-2*PAGE_SIZE)
  94 #endif
  95
  96 /*
  97  * The 4MB page is guessing..  Detailed in the infamous "Chapter H"
  98  * of the Pentium details, but assuming intel did the straightforward
  99  * thing, this bit set in the page directory entry just means that
 100  * the page directory entry points directly to a 4MB-aligned block of
 101  * memory.
 102  */
 103 #define _PAGE_BIT_PRESENT       0
 104 #define _PAGE_BIT_RW            1
 105 #define _PAGE_BIT_USER          2
 106 #define _PAGE_BIT_PWT           3
 107 #define _PAGE_BIT_PCD           4
 108 #define _PAGE_BIT_ACCESSED      5
 109 #define _PAGE_BIT_DIRTY         6
 110 #define _PAGE_BIT_PSE           7       /* 4 MB (or 2MB) page, Pentium+, if present.. */
 111 #define _PAGE_BIT_GLOBAL        8       /* Global TLB entry PPro+ */
 112 #define _PAGE_BIT_UNUSED1       9       /* available for programmer */
 113 #define _PAGE_BIT_UNUSED2       10
 114 #define _PAGE_BIT_UNUSED3       11
 115 #define _PAGE_BIT_NX            63
 116
 117 #define _PAGE_PRESENT   0x001
 118 #define _PAGE_RW        0x002
 119 #define _PAGE_USER      0x004
 120 #define _PAGE_PWT       0x008
 121 #define _PAGE_PCD       0x010
 122 #define _PAGE_ACCESSED  0x020
 123 #define _PAGE_DIRTY     0x040
 124 #define _PAGE_PSE       0x080   /* 4 MB (or 2MB) page, Pentium+, if present.. */
 125 #define _PAGE_GLOBAL    0x100   /* Global TLB entry PPro+ */
 126 #define _PAGE_UNUSED1   0x200   /* available for programmer */
 127 #define _PAGE_UNUSED2   0x400
 128 #define _PAGE_UNUSED3   0x800
 129
 130 #define _PAGE_FILE      0x040   /* set:pagecache unset:swap */
 131 #define _PAGE_PROTNONE  0x080   /* If not present */
 132 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 133 #define _PAGE_NX        (1ULL<<_PAGE_BIT_NX)
 134 #else
 135 #define _PAGE_NX        0
 136 #endif
 137
 138 #define _PAGE_TABLE     (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
 139 #define _KERNPG_TABLE   (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
 140 #define _PAGE_CHG_MASK  (PTE_MASK | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
 141
 142 #define PAGE_NONE \
 143         __pgprot(_PAGE_PROTNONE | _PAGE_ACCESSED)
 144 #define PAGE_SHARED \
 145         __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
 146
 147 #define PAGE_SHARED_EXEC \
 148         __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
 149 #define PAGE_COPY_NOEXEC \
 150         __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
 151 #define PAGE_COPY_EXEC \
 152         __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
 153 #define PAGE_COPY \
 154         PAGE_COPY_NOEXEC
 155 #define PAGE_READONLY \
 156         __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
 157 #define PAGE_READONLY_EXEC \
 158         __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
 159
 160 #define _PAGE_KERNEL \
 161         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
 162 #define _PAGE_KERNEL_EXEC \
 163         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED)
 164
 165 extern unsigned long long __PAGE_KERNEL, __PAGE_KERNEL_EXEC;
 166 #define __PAGE_KERNEL_RO                (__PAGE_KERNEL & ~_PAGE_RW)
 167 #define __PAGE_KERNEL_NOCACHE           (__PAGE_KERNEL | _PAGE_PCD)
 168 #define __PAGE_KERNEL_LARGE             (__PAGE_KERNEL | _PAGE_PSE)
 169 #define __PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC        (__PAGE_KERNEL_EXEC | _PAGE_PSE)
 170
 171 #define PAGE_KERNEL             __pgprot(__PAGE_KERNEL)
 172 #define PAGE_KERNEL_RO          __pgprot(__PAGE_KERNEL_RO)
 173 #define PAGE_KERNEL_EXEC        __pgprot(__PAGE_KERNEL_EXEC)
 174 #define PAGE_KERNEL_NOCACHE     __pgprot(__PAGE_KERNEL_NOCACHE)
 175 #define PAGE_KERNEL_LARGE       __pgprot(__PAGE_KERNEL_LARGE)
 176 #define PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC  __pgprot(__PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC)
 177
 178 /*
 179  * The i386 can't do page protection for execute, and considers that
 180  * the same are read. Also, write permissions imply read permissions.
 181  * This is the closest we can get..
 182  */
 183 #define __P000  PAGE_NONE
 184 #define __P001  PAGE_READONLY
 185 #define __P010  PAGE_COPY
 186 #define __P011  PAGE_COPY
 187 #define __P100  PAGE_READONLY_EXEC
 188 #define __P101  PAGE_READONLY_EXEC
 189 #define __P110  PAGE_COPY_EXEC
 190 #define __P111  PAGE_COPY_EXEC
 191
 192 #define __S000  PAGE_NONE
 193 #define __S001  PAGE_READONLY
 194 #define __S010  PAGE_SHARED
 195 #define __S011  PAGE_SHARED
 196 #define __S100  PAGE_READONLY_EXEC
 197 #define __S101  PAGE_READONLY_EXEC
 198 #define __S110  PAGE_SHARED_EXEC
 199 #define __S111  PAGE_SHARED_EXEC
 200
 201 /*
 202  * Define this if things work differently on an i386 and an i486:
 203  * it will (on an i486) warn about kernel memory accesses that are
 204  * done without a 'verify_area(VERIFY_WRITE,..)'
 205  */
 206 #undef TEST_VERIFY_AREA
 207
 208 /* The boot page tables (all created as a single array) */
 209 extern unsigned long pg0[];
 210
 211 #define pte_present(x)  ((x).pte_low & (_PAGE_PRESENT | _PAGE_PROTNONE))
 212 #define pte_clear(xp)   do { set_pte(xp, __pte(0)); } while (0)
 213
 214 #define pmd_none(x)     (!pmd_val(x))
 215 #define pmd_present(x)  (pmd_val(x) & _PAGE_PRESENT)
 216 #define pmd_clear(xp)   do { set_pmd(xp, __pmd(0)); } while (0)
 217 #define pmd_bad(x)      ((pmd_val(x) & (~PAGE_MASK & ~_PAGE_USER)) != _KERNPG_TABLE)
 218
 219
 220 #define pages_to_mb(x) ((x) >> (20-PAGE_SHIFT))
 221
 222 /*
 223  * The following only work if pte_present() is true.
 224  * Undefined behaviour if not..
 225  */
 226 static inline int pte_user(pte_t pte)           { return (pte).pte_low & _PAGE_USER; }
 227 static inline int pte_read(pte_t pte)           { return (pte).pte_low & _PAGE_USER; }
 228 static inline int pte_dirty(pte_t pte)          { return (pte).pte_low & _PAGE_DIRTY; }
 229 static inline int pte_young(pte_t pte)          { return (pte).pte_low & _PAGE_ACCESSED; }
 230 static inline int pte_write(pte_t pte)          { return (pte).pte_low & _PAGE_RW; }
 231
 232 /*
 233  * The following only works if pte_present() is not true.
 234  */
 235 static inline int pte_file(pte_t pte)           { return (pte).pte_low & _PAGE_FILE; }
 236
 237 static inline pte_t pte_rdprotect(pte_t pte)    { (pte).pte_low &= ~_PAGE_USER; return pte; }
 238 static inline pte_t pte_exprotect(pte_t pte)    { (pte).pte_low &= ~_PAGE_USER; return pte; }
 239 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)      { (pte).pte_low &= ~_PAGE_DIRTY; return pte; }
 240 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)        { (pte).pte_low &= ~_PAGE_ACCESSED; return pte; }
 241 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)    { (pte).pte_low &= ~_PAGE_RW; return pte; }
 242 static inline pte_t pte_mkread(pte_t pte)       { (pte).pte_low |= _PAGE_USER; return pte; }
 243 static inline pte_t pte_mkexec(pte_t pte)       { (pte).pte_low |= _PAGE_USER; return pte; }
 244 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)      { (pte).pte_low |= _PAGE_DIRTY; return pte; }
 245 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)      { (pte).pte_low |= _PAGE_ACCESSED; return pte; }
 246 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)      { (pte).pte_low |= _PAGE_RW; return pte; }
 247
 248 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 249 # include <asm/pgtable-3level.h>
 250 #else
 251 # include <asm/pgtable-2level.h>
 252 #endif
 253
 254 static inline int ptep_test_and_clear_dirty(pte_t *ptep)
 255 {
 256         if (!pte_dirty(*ptep))
 257                 return 0;
 258         return test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_DIRTY, &ptep->pte_low);
 259 }
 260
 261 static inline int ptep_test_and_clear_young(pte_t *ptep)
 262 {
 263         if (!pte_young(*ptep))
 264                 return 0;
 265         return test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_ACCESSED, &ptep->pte_low);
 266 }
 267
 268 static inline void ptep_set_wrprotect(pte_t *ptep)              { clear_bit(_PAGE_BIT_RW, &ptep->pte_low); }
 269 static inline void ptep_mkdirty(pte_t *ptep)                    { set_bit(_PAGE_BIT_DIRTY, &ptep->pte_low); }
 270
 271 /*
 272  * Macro to mark a page protection value as "uncacheable".  On processors which do not support
 273  * it, this is a no-op.
 274  */
 275 #define pgprot_noncached(prot)  ((boot_cpu_data.x86 > 3)                                          \
 276                                  ? (__pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) : (prot))
 277
 278 /*
 279  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
 280  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
 281  */
 282
 283 #define mk_pte(page, pgprot)    pfn_pte(page_to_pfn(page), (pgprot))
 284 #define mk_pte_huge(entry) ((entry).pte_low |= _PAGE_PRESENT | _PAGE_PSE)
 285 #define mk_pte_phys(physpage, pgprot) pfn_pte((physpage) >> PAGE_SHIFT, pgprot)
 286
 287 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
 288 {
 289         pte.pte_low &= _PAGE_CHG_MASK;
 290         pte.pte_low |= pgprot_val(newprot);
 291 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 292         /*
 293          * Chop off the NX bit (if present), and add the NX portion of
 294          * the newprot (if present):
 295          */
 296         pte.pte_high &= ~(1 << (_PAGE_BIT_NX - 32));
 297         pte.pte_high |= (pgprot_val(newprot) >> 32) & \
 298                                         (__supported_pte_mask >> 32);
 299 #endif
 300         return pte;
 301 }
 302
 303 #define page_pte(page) page_pte_prot(page, __pgprot(0))
 304
 305 #define pmd_page_kernel(pmd) \
 306 ((unsigned long) __va(pmd_val(pmd) & PAGE_MASK))
 307
 308 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
 309 #define pmd_page(pmd) (pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT))
 310 #endif /* !CONFIG_DISCONTIGMEM */
 311
 312 #define pmd_large(pmd) \
 313         ((pmd_val(pmd) & (_PAGE_PSE|_PAGE_PRESENT)) == (_PAGE_PSE|_PAGE_PRESENT))
 314
 315 /*
 316  * the pgd page can be thought of an array like this: pgd_t[PTRS_PER_PGD]
 317  *
 318  * this macro returns the index of the entry in the pgd page which would
 319  * control the given virtual address
 320  */
 321 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
 322
 323 /*
 324  * pgd_offset() returns a (pgd_t *)
 325  * pgd_index() is used get the offset into the pgd page's array of pgd_t's;
 326  */
 327 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd+pgd_index(address))
 328
 329 /*
 330  * a shortcut which implies the use of the kernel's pgd, instead
 331  * of a process's
 332  */
 333 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
 334
 335 /*
 336  * the pmd page can be thought of an array like this: pmd_t[PTRS_PER_PMD]
 337  *
 338  * this macro returns the index of the entry in the pmd page which would
 339  * control the given virtual address
 340  */
 341 #define pmd_index(address) \
 342                 (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
 343
 344 /*
 345  * the pte page can be thought of an array like this: pte_t[PTRS_PER_PTE]
 346  *
 347  * this macro returns the index of the entry in the pte page which would
 348  * control the given virtual address
 349  */
 350 #define pte_index(address) \
 351                 (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE - 1))
 352 #define pte_offset_kernel(dir, address) \
 353         ((pte_t *) pmd_page_kernel(*(dir)) +  pte_index(address))
 354
 355 /*
 356  * Helper function that returns the kernel pagetable entry controlling
 357  * the virtual address 'address'. NULL means no pagetable entry present.
 358  * NOTE: the return type is pte_t but if the pmd is PSE then we return it
 359  * as a pte too.
 360  */
 361 extern pte_t *lookup_address(unsigned long address);
 362
 363 /*
 364  * Make a given kernel text page executable/non-executable.
 365  * Returns the previous executability setting of that page (which
 366  * is used to restore the previous state). Used by the SMP bootup code.
 367  * NOTE: this is an __init function for security reasons.
 368  */
 369 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 370  extern int set_kernel_exec(unsigned long vaddr, int enable);
 371 #else
 372  static inline int set_kernel_exec(unsigned long vaddr, int enable) { return 0;}
 373 #endif
 374
 375 #if defined(CONFIG_HIGHPTE)
 376 #define pte_offset_map(dir, address) \
 377         ((pte_t *)kmap_atomic(pmd_page(*(dir)),KM_PTE0) + pte_index(address))
 378 #define pte_offset_map_nested(dir, address) \
 379         ((pte_t *)kmap_atomic(pmd_page(*(dir)),KM_PTE1) + pte_index(address))
 380 #define pte_unmap(pte) kunmap_atomic(pte, KM_PTE0)
 381 #define pte_unmap_nested(pte) kunmap_atomic(pte, KM_PTE1)
 382 #else
 383 #define pte_offset_map(dir, address) \
 384         ((pte_t *)page_address(pmd_page(*(dir))) + pte_index(address))
 385 #define pte_offset_map_nested(dir, address) pte_offset_map(dir, address)
 386 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
 387 #define pte_unmap_nested(pte) do { } while (0)
 388 #endif
 389
 390 /*
 391  * The i386 doesn't have any external MMU info: the kernel page
 392  * tables contain all the necessary information.
 393  *
 394  * Also, we only update the dirty/accessed state if we set
 395  * the dirty bit by hand in the kernel, since the hardware
 396  * will do the accessed bit for us, and we don't want to
 397  * race with other CPU's that might be updating the dirty
 398  * bit at the same time.
 399  */
 400 #define update_mmu_cache(vma,address,pte) do { } while (0)
 401 #define  __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
 402 #define ptep_set_access_flags(__vma, __address, __ptep, __entry, __dirty) \
 403         do {                                                              \
 404                 if (__dirty) {                                            \
 405                         (__ptep)->pte_low = (__entry).pte_low;            \
 406                         flush_tlb_page(__vma, __address);                 \
 407                 }                                                         \
 408         } while (0)
 409
 410 /* Encode and de-code a swap entry */
 411 #define __swp_type(x)                   (((x).val >> 1) & 0x1f)
 412 #define __swp_offset(x)                 ((x).val >> 8)
 413 #define __swp_entry(type, offset)       ((swp_entry_t) { ((type) << 1) | ((offset) << 8) })
 414 #define __pte_to_swp_entry(pte)         ((swp_entry_t) { (pte).pte_low })
 415 #define __swp_entry_to_pte(x)           ((pte_t) { (x).val })
 416
 417 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
 418
 419 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
 420 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
 421 #endif /* !CONFIG_DISCONTIGMEM */
 422
 423 #define io_remap_page_range remap_page_range
 424
 425 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
 426 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_DIRTY
 427 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
 428 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
 429 #define __HAVE_ARCH_PTEP_MKDIRTY
 430 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
 431 #include <asm-generic/pgtable.h>
 432
 433 /*
 434  * The size of the low 1:1 mappings we use during bootup,
 435  * SMP-boot and ACPI-sleep:
 436  */
 437 #define LOW_MAPPINGS_SIZE (16*1024*1024)
 438
 439
 440 #endif /* _I386_PGTABLE_H */