patch-2_6_7-vs1_9_1_12
[linux-2.6.git] / include / asm-x86_64 / pgtable.h
1 #ifndef _X86_64_PGTABLE_H
2 #define _X86_64_PGTABLE_H
3
4 /*
5  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
6  * the x86-64 page table tree.
7  * 
8  * x86-64 has a 4 level table setup. Generic linux MM only supports
9  * three levels. The fourth level is currently a single static page that
10  * is shared by everybody and just contains a pointer to the current
11  * three level page setup on the beginning and some kernel mappings at 
12  * the end. For more details see Documentation/x86_64/mm.txt
13  */
14 #include <asm/processor.h>
15 #include <asm/fixmap.h>
16 #include <asm/bitops.h>
17 #include <linux/threads.h>
18 #include <asm/pda.h>
19
20 extern pgd_t level3_kernel_pgt[512];
21 extern pgd_t level3_physmem_pgt[512];
22 extern pgd_t level3_ident_pgt[512];
23 extern pmd_t level2_kernel_pgt[512];
24 extern pml4_t init_level4_pgt[];
25 extern pgd_t boot_vmalloc_pgt[];
26 extern unsigned long __supported_pte_mask;
27
28 #define swapper_pg_dir NULL
29
30 extern void paging_init(void);
31 extern void clear_kernel_mapping(unsigned long addr, unsigned long size);
32
33 extern unsigned long pgkern_mask;
34
35 /*
36  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
37  * for zero-mapped memory areas etc..
38  */
39 extern unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE/sizeof(unsigned long)];
40 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
41
42 #define PML4_SHIFT      39
43 #define PTRS_PER_PML4   512
44
45 /*
46  * PGDIR_SHIFT determines what a top-level page table entry can map
47  */
48 #define PGDIR_SHIFT     30
49 #define PTRS_PER_PGD    512
50
51 /*
52  * PMD_SHIFT determines the size of the area a middle-level
53  * page table can map
54  */
55 #define PMD_SHIFT       21
56 #define PTRS_PER_PMD    512
57
58 /*
59  * entries per page directory level
60  */
61 #define PTRS_PER_PTE    512
62
63 #define pte_ERROR(e) \
64         printk("%s:%d: bad pte %p(%016lx).\n", __FILE__, __LINE__, &(e), pte_val(e))
65 #define pmd_ERROR(e) \
66         printk("%s:%d: bad pmd %p(%016lx).\n", __FILE__, __LINE__, &(e), pmd_val(e))
67 #define pgd_ERROR(e) \
68         printk("%s:%d: bad pgd %p(%016lx).\n", __FILE__, __LINE__, &(e), pgd_val(e))
69
70
71 #define pml4_none(x)    (!pml4_val(x))
72 #define pgd_none(x)     (!pgd_val(x))
73
74 extern inline int pgd_present(pgd_t pgd)        { return !pgd_none(pgd); }
75
76 static inline void set_pte(pte_t *dst, pte_t val)
77 {
78         pte_val(*dst) = pte_val(val);
79
80
81 static inline void set_pmd(pmd_t *dst, pmd_t val)
82 {
83         pmd_val(*dst) = pmd_val(val); 
84
85
86 static inline void set_pgd(pgd_t *dst, pgd_t val)
87 {
88         pgd_val(*dst) = pgd_val(val); 
89
90
91 extern inline void pgd_clear (pgd_t * pgd)
92 {
93         set_pgd(pgd, __pgd(0));
94 }
95
96 static inline void set_pml4(pml4_t *dst, pml4_t val)
97 {
98         pml4_val(*dst) = pml4_val(val); 
99 }
100
101 #define pgd_page(pgd) \
102 ((unsigned long) __va(pgd_val(pgd) & PHYSICAL_PAGE_MASK))
103
104 #define ptep_get_and_clear(xp)  __pte(xchg(&(xp)->pte, 0))
105 #define pte_same(a, b)          ((a).pte == (b).pte)
106
107 #define PML4_SIZE       (1UL << PML4_SHIFT)
108 #define PML4_MASK       (~(PML4_SIZE-1))
109 #define PMD_SIZE        (1UL << PMD_SHIFT)
110 #define PMD_MASK        (~(PMD_SIZE-1))
111 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
112 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE-1))
113
114 #define USER_PTRS_PER_PGD       (TASK_SIZE/PGDIR_SIZE)
115 #define FIRST_USER_PGD_NR       0
116
117 #define USER_PGD_PTRS (PAGE_OFFSET >> PGDIR_SHIFT)
118 #define KERNEL_PGD_PTRS (PTRS_PER_PGD-USER_PGD_PTRS)
119
120 #define TWOLEVEL_PGDIR_SHIFT    20
121 #define BOOT_USER_L4_PTRS 1
122 #define BOOT_KERNEL_L4_PTRS 511 /* But we will do it in 4rd level */
123
124
125
126 #ifndef __ASSEMBLY__
127 #define VMALLOC_START    0xffffff0000000000UL
128 #define VMALLOC_END      0xffffff7fffffffffUL
129 #define MODULES_VADDR    0xffffffffa0000000UL
130 #define MODULES_END      0xffffffffafffffffUL
131 #define MODULES_LEN   (MODULES_END - MODULES_VADDR)
132
133 #define IOMAP_START      0xfffffe8000000000UL
134
135 #define _PAGE_BIT_PRESENT       0
136 #define _PAGE_BIT_RW            1
137 #define _PAGE_BIT_USER          2
138 #define _PAGE_BIT_PWT           3
139 #define _PAGE_BIT_PCD           4
140 #define _PAGE_BIT_ACCESSED      5
141 #define _PAGE_BIT_DIRTY         6
142 #define _PAGE_BIT_PSE           7       /* 4 MB (or 2MB) page */
143 #define _PAGE_BIT_GLOBAL        8       /* Global TLB entry PPro+ */
144 #define _PAGE_BIT_NX           63       /* No execute: only valid after cpuid check */
145
146 #define _PAGE_PRESENT   0x001
147 #define _PAGE_RW        0x002
148 #define _PAGE_USER      0x004
149 #define _PAGE_PWT       0x008
150 #define _PAGE_PCD       0x010
151 #define _PAGE_ACCESSED  0x020
152 #define _PAGE_DIRTY     0x040
153 #define _PAGE_PSE       0x080   /* 2MB page */
154 #define _PAGE_FILE      0x040   /* set:pagecache, unset:swap */
155 #define _PAGE_GLOBAL    0x100   /* Global TLB entry */
156
157 #define _PAGE_PROTNONE  0x080   /* If not present */
158 #define _PAGE_NX        (1UL<<_PAGE_BIT_NX)
159
160 #define _PAGE_TABLE     (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
161 #define _KERNPG_TABLE   (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
162
163 #define _PAGE_CHG_MASK  (PTE_MASK | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
164
165 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_PROTNONE | _PAGE_ACCESSED)
166 #define PAGE_SHARED     __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
167 #define PAGE_SHARED_EXEC __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
168 #define PAGE_COPY_NOEXEC __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
169 #define PAGE_COPY PAGE_COPY_NOEXEC
170 #define PAGE_COPY_EXEC __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
171 #define PAGE_READONLY   __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
172 #define PAGE_READONLY_EXEC __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
173 #define __PAGE_KERNEL \
174         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
175 #define __PAGE_KERNEL_EXECUTABLE \
176         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED)
177 #define __PAGE_KERNEL_NOCACHE \
178         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_PCD | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
179 #define __PAGE_KERNEL_RO \
180         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_NX)
181 #define __PAGE_KERNEL_VSYSCALL \
182         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED)
183 #define __PAGE_KERNEL_VSYSCALL_NOCACHE \
184         (_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_PCD)
185 #define __PAGE_KERNEL_LARGE \
186         (__PAGE_KERNEL | _PAGE_PSE)
187
188 #define MAKE_GLOBAL(x) __pgprot((x) | _PAGE_GLOBAL)
189
190 #define PAGE_KERNEL MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL)
191 #define PAGE_KERNEL_EXECUTABLE MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_EXECUTABLE)
192 #define PAGE_KERNEL_RO MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_RO)
193 #define PAGE_KERNEL_NOCACHE MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_NOCACHE)
194 #define PAGE_KERNEL_VSYSCALL MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_VSYSCALL)
195 #define PAGE_KERNEL_LARGE MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_LARGE)
196 #define PAGE_KERNEL_VSYSCALL_NOCACHE MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_VSYSCALL_NOCACHE)
197
198 /*         xwr */
199 #define __P000  PAGE_NONE
200 #define __P001  PAGE_READONLY
201 #define __P010  PAGE_COPY
202 #define __P011  PAGE_COPY
203 #define __P100  PAGE_READONLY_EXEC
204 #define __P101  PAGE_READONLY_EXEC
205 #define __P110  PAGE_COPY_EXEC
206 #define __P111  PAGE_COPY_EXEC
207
208 #define __S000  PAGE_NONE
209 #define __S001  PAGE_READONLY
210 #define __S010  PAGE_SHARED
211 #define __S011  PAGE_SHARED
212 #define __S100  PAGE_READONLY_EXEC
213 #define __S101  PAGE_READONLY_EXEC
214 #define __S110  PAGE_SHARED_EXEC
215 #define __S111  PAGE_SHARED_EXEC
216
217 static inline unsigned long pgd_bad(pgd_t pgd) 
218
219        unsigned long val = pgd_val(pgd);
220        val &= ~PTE_MASK; 
221        val &= ~(_PAGE_USER | _PAGE_DIRTY); 
222        return val & ~(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_ACCESSED);      
223
224
225 #define pte_none(x)     (!pte_val(x))
226 #define pte_present(x)  (pte_val(x) & (_PAGE_PRESENT | _PAGE_PROTNONE))
227 #define pte_clear(xp)   do { set_pte(xp, __pte(0)); } while (0)
228
229 #define pages_to_mb(x) ((x) >> (20-PAGE_SHIFT)) /* FIXME: is this
230                                                    right? */
231 #define pte_page(x)     pfn_to_page(pte_pfn(x))
232 #define pte_pfn(x)  ((pte_val(x) >> PAGE_SHIFT) & __PHYSICAL_MASK)
233
234 static inline pte_t pfn_pte(unsigned long page_nr, pgprot_t pgprot)
235 {
236         pte_t pte;
237         pte_val(pte) = (page_nr << PAGE_SHIFT);
238         pte_val(pte) |= pgprot_val(pgprot);
239         pte_val(pte) &= __supported_pte_mask;
240         return pte;
241 }
242
243 /*
244  * The following only work if pte_present() is true.
245  * Undefined behaviour if not..
246  */
247 static inline int pte_user(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_USER; }
248 extern inline int pte_read(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_USER; }
249 extern inline int pte_exec(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_USER; }
250 extern inline int pte_dirty(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_DIRTY; }
251 extern inline int pte_young(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_ACCESSED; }
252 extern inline int pte_write(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_RW; }
253 static inline int pte_file(pte_t pte)           { return pte_val(pte) & _PAGE_FILE; }
254
255 extern inline pte_t pte_rdprotect(pte_t pte)    { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_USER)); return pte; }
256 extern inline pte_t pte_exprotect(pte_t pte)    { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_USER)); return pte; }
257 extern inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)      { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_DIRTY)); return pte; }
258 extern inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)        { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_ACCESSED)); return pte; }
259 extern inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)    { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_RW)); return pte; }
260 extern inline pte_t pte_mkread(pte_t pte)       { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_USER)); return pte; }
261 extern inline pte_t pte_mkexec(pte_t pte)       { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_USER)); return pte; }
262 extern inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)      { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_DIRTY)); return pte; }
263 extern inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)      { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_ACCESSED)); return pte; }
264 extern inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)      { set_pte(&pte, __pte(pte_val(pte) | _PAGE_RW)); return pte; }
265 static inline  int ptep_test_and_clear_dirty(pte_t *ptep)       { return test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_DIRTY, ptep); }
266 static inline  int ptep_test_and_clear_young(pte_t *ptep)       { return test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_ACCESSED, ptep); }
267 static inline void ptep_set_wrprotect(pte_t *ptep)              { clear_bit(_PAGE_BIT_RW, ptep); }
268 static inline void ptep_mkdirty(pte_t *ptep)                    { set_bit(_PAGE_BIT_DIRTY, ptep); }
269
270 /*
271  * Macro to mark a page protection value as "uncacheable".
272  */
273 #define pgprot_noncached(prot)  (__pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT))
274
275 #define __LARGE_PTE (_PAGE_PSE|_PAGE_PRESENT) 
276 static inline int pmd_large(pmd_t pte) { 
277         return (pmd_val(pte) & __LARGE_PTE) == __LARGE_PTE; 
278 }       
279
280
281 /*
282  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
283  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
284  */
285
286 #define page_pte(page) page_pte_prot(page, __pgprot(0))
287
288 /*
289  * Level 4 access.
290  * Never use these in the common code.
291  */
292 #define pml4_page(pml4) ((unsigned long) __va(pml4_val(pml4) & PTE_MASK))
293 #define pml4_index(address) ((address >> PML4_SHIFT) & (PTRS_PER_PML4-1))
294 #define pml4_offset_k(address) (init_level4_pgt + pml4_index(address))
295 #define pml4_present(pml4) (pml4_val(pml4) & _PAGE_PRESENT)
296 #define mk_kernel_pml4(address) ((pml4_t){ (address) | _KERNPG_TABLE })
297 #define level3_offset_k(dir, address) ((pgd_t *) pml4_page(*(dir)) + pgd_index(address))
298
299 /* PGD - Level3 access */
300 /* to find an entry in a page-table-directory. */
301 #define pgd_index(address) ((address >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD-1))
302 static inline pgd_t *__pgd_offset_k(pgd_t *pgd, unsigned long address)
303
304         return pgd + pgd_index(address);
305
306
307 /* Find correct pgd via the hidden fourth level page level: */
308
309 /* This accesses the reference page table of the boot cpu. 
310    Other CPUs get synced lazily via the page fault handler. */
311 static inline pgd_t *pgd_offset_k(unsigned long address)
312 {
313         unsigned long addr;
314
315         addr = pml4_val(init_level4_pgt[pml4_index(address)]);
316         addr &= PHYSICAL_PAGE_MASK;
317         return __pgd_offset_k((pgd_t *)__va(addr), address);
318 }
319
320 /* Access the pgd of the page table as seen by the current CPU. */ 
321 static inline pgd_t *current_pgd_offset_k(unsigned long address)
322 {
323         unsigned long addr;
324
325         addr = read_pda(level4_pgt)[pml4_index(address)];
326         addr &= PHYSICAL_PAGE_MASK;
327         return __pgd_offset_k((pgd_t *)__va(addr), address);
328 }
329
330 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd+pgd_index(address))
331
332 /* PMD  - Level 2 access */
333 #define pmd_page_kernel(pmd) ((unsigned long) __va(pmd_val(pmd) & PTE_MASK))
334 #define pmd_page(pmd)           (pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT))
335
336 #define pmd_index(address) (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD-1))
337 #define pmd_offset(dir, address) ((pmd_t *) pgd_page(*(dir)) + \
338                         pmd_index(address))
339 #define pmd_none(x)     (!pmd_val(x))
340 #define pmd_present(x)  (pmd_val(x) & _PAGE_PRESENT)
341 #define pmd_clear(xp)   do { set_pmd(xp, __pmd(0)); } while (0)
342 #define pmd_bad(x)      ((pmd_val(x) & (~PTE_MASK & ~_PAGE_USER)) != _KERNPG_TABLE )
343 #define pfn_pmd(nr,prot) (__pmd(((nr) << PAGE_SHIFT) | pgprot_val(prot)))
344 #define pmd_pfn(x)  ((pmd_val(x) >> PAGE_SHIFT) & __PHYSICAL_MASK)
345
346 #define pte_to_pgoff(pte) ((pte_val(pte) & PHYSICAL_PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT)
347 #define pgoff_to_pte(off) ((pte_t) { ((off) << PAGE_SHIFT) | _PAGE_FILE })
348 #define PTE_FILE_MAX_BITS __PHYSICAL_MASK_SHIFT
349
350 /* PTE - Level 1 access. */
351
352 /* page, protection -> pte */
353 #define mk_pte(page, pgprot)    pfn_pte(page_to_pfn(page), (pgprot))
354 #define mk_pte_huge(entry) (pte_val(entry) |= _PAGE_PRESENT | _PAGE_PSE)
355  
356 /* physical address -> PTE */
357 static inline pte_t mk_pte_phys(unsigned long physpage, pgprot_t pgprot)
358
359         pte_t pte;
360         pte_val(pte) = physpage | pgprot_val(pgprot); 
361         return pte; 
362 }
363  
364 /* Change flags of a PTE */
365 extern inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
366
367         pte_val(pte) &= _PAGE_CHG_MASK;
368         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
369         pte_val(pte) &= __supported_pte_mask;
370        return pte; 
371 }
372
373 #define pte_index(address) \
374                 ((address >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE - 1))
375 #define pte_offset_kernel(dir, address) ((pte_t *) pmd_page_kernel(*(dir)) + \
376                         pte_index(address))
377
378 /* x86-64 always has all page tables mapped. */
379 #define pte_offset_map(dir,address) pte_offset_kernel(dir,address)
380 #define pte_offset_map_nested(dir,address) pte_offset_kernel(dir,address)
381 #define pte_unmap(pte) /* NOP */
382 #define pte_unmap_nested(pte) /* NOP */ 
383
384 #define update_mmu_cache(vma,address,pte) do { } while (0)
385
386 /* We only update the dirty/accessed state if we set
387  * the dirty bit by hand in the kernel, since the hardware
388  * will do the accessed bit for us, and we don't want to
389  * race with other CPU's that might be updating the dirty
390  * bit at the same time. */
391 #define  __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
392 #define ptep_set_access_flags(__vma, __address, __ptep, __entry, __dirty) \
393         do {                                                              \
394                 if (__dirty) {                                            \
395                         set_pte(__ptep, __entry);                         \
396                         flush_tlb_page(__vma, __address);                 \
397                 }                                                         \
398         } while (0)
399
400 /* Encode and de-code a swap entry */
401 #define __swp_type(x)                   (((x).val >> 1) & 0x3f)
402 #define __swp_offset(x)                 ((x).val >> 8)
403 #define __swp_entry(type, offset)       ((swp_entry_t) { ((type) << 1) | ((offset) << 8) })
404 #define __pte_to_swp_entry(pte)         ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
405 #define __swp_entry_to_pte(x)           ((pte_t) { (x).val })
406
407 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
408
409 extern int kern_addr_valid(unsigned long addr); 
410
411 #define io_remap_page_range remap_page_range
412
413 #define HAVE_ARCH_UNMAPPED_AREA
414
415 #define pgtable_cache_init()   do { } while (0)
416 #define check_pgt_cache()      do { } while (0)
417
418 #define PAGE_AGP    PAGE_KERNEL_NOCACHE
419 #define HAVE_PAGE_AGP 1
420
421 /* fs/proc/kcore.c */
422 #define kc_vaddr_to_offset(v) ((v) & __VIRTUAL_MASK)
423 #define kc_offset_to_vaddr(o) \
424    (((o) & (1UL << (__VIRTUAL_MASK_SHIFT-1))) ? ((o) | (~__VIRTUAL_MASK)) : (o))
425
426 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
427 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_DIRTY
428 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
429 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
430 #define __HAVE_ARCH_PTEP_MKDIRTY
431 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
432 #include <asm-generic/pgtable.h>
433
434 #endif /* _X86_64_PGTABLE_H */