// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Copyright 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
 * Thanks to Ben LaHaise for precious feedback.
 */
#include <linux/highmem.h>
#include <linux/memblock.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/debugfs.h>
#include <linux/pfn.h>
#include <linux/percpu.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/pci.h>
#include <linux/vmalloc.h>
#include <linux/libnvdimm.h>
#include <linux/vmstat.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/cc_platform.h>
#include <linux/set_memory.h>
#include <linux/memregion.h>

#include <asm/e820/api.h>
#include <asm/processor.h>
#include <asm/tlbflush.h>
#include <asm/sections.h>
#include <asm/setup.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <asm/pgalloc.h>
#include <asm/proto.h>
#include <asm/memtype.h>

#include "../mm_internal.h"

/*
 * The current flushing context - we pass it instead of 5 arguments:
 */
struct cpa_data {
 unsigned long *vaddr;
 pgd_t  *pgd;
 pgprot_t mask_set;
 pgprot_t mask_clr;
 unsigned long numpages;
 unsigned long curpage;
 unsigned long pfn;
 unsigned int flags;
 unsigned int force_split  : 1,
   force_static_prot : 1,
   force_flush_all  : 1;
 struct page **pages;
};

enum cpa_warn {
 CPA_CONFLICT,
 CPA_PROTECT,
 CPA_DETECT,
};

static const int cpa_warn_level = CPA_PROTECT;

/*
 * Serialize cpa() (for !DEBUG_PAGEALLOC which uses large identity mappings)
 * using cpa_lock. So that we don't allow any other cpu, with stale large tlb
 * entries change the page attribute in parallel to some other cpu
 * splitting a large page entry along with changing the attribute.
 */
static DEFINE_SPINLOCK(cpa_lock);

#define CPA_FLUSHTLB 1
#define CPA_ARRAY 2
#define CPA_PAGES_ARRAY 4
#define CPA_NO_CHECK_ALIAS 8 /* Do not search for aliases */
#define CPA_COLLAPSE 16 /* try to collapse large pages */

static inline pgprot_t cachemode2pgprot(enum page_cache_mode pcm)
{
 return __pgprot(cachemode2protval(pcm));
}

#ifdef CONFIG_PROC_FS
static unsigned long direct_pages_count[PG_LEVEL_NUM];

void update_page_count(int level, unsigned long pages)
{
 /* Protect against CPA */
 spin_lock(&pgd_lock);
 direct_pages_count[level] += pages;
 spin_unlock(&pgd_lock);
}

static void split_page_count(int level)
{
 if (direct_pages_count[level] == 0)
  return;

 direct_pages_count[level]--;
 if (system_state == SYSTEM_RUNNING) {
  if (level == PG_LEVEL_2M)
   count_vm_event(DIRECT_MAP_LEVEL2_SPLIT);
  else if (level == PG_LEVEL_1G)
   count_vm_event(DIRECT_MAP_LEVEL3_SPLIT);
 }
 direct_pages_count[level - 1] += PTRS_PER_PTE;
}

static void collapse_page_count(int level)
{
 direct_pages_count[level]++;
 if (system_state == SYSTEM_RUNNING) {
  if (level == PG_LEVEL_2M)
   count_vm_event(DIRECT_MAP_LEVEL2_COLLAPSE);
  else if (level == PG_LEVEL_1G)
   count_vm_event(DIRECT_MAP_LEVEL3_COLLAPSE);
 }
 direct_pages_count[level - 1] -= PTRS_PER_PTE;
}

void arch_report_meminfo(struct seq_file *m)
{
 seq_printf(m, "DirectMap4k:    %8lu kB\n",
   direct_pages_count[PG_LEVEL_4K] << 2);
#if defined(CONFIG_X86_64) || defined(CONFIG_X86_PAE)
 seq_printf(m, "DirectMap2M:    %8lu kB\n",
   direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 11);
#else
 seq_printf(m, "DirectMap4M:    %8lu kB\n",
   direct_pages_count[PG_LEVEL_2M] << 12);
#endif
 if (direct_gbpages)
  seq_printf(m, "DirectMap1G:    %8lu kB\n",
   direct_pages_count[PG_LEVEL_1G] << 20);
}
#else
static inline void split_page_count(int level) { }
static inline void collapse_page_count(int level) { }
#endif

#ifdef CONFIG_X86_CPA_STATISTICS

static unsigned long cpa_1g_checked;
static unsigned long cpa_1g_sameprot;
static unsigned long cpa_1g_preserved;
static unsigned long cpa_2m_checked;
static unsigned long cpa_2m_sameprot;
static unsigned long cpa_2m_preserved;
static unsigned long cpa_4k_install;

static inline void cpa_inc_1g_checked(void)
{
 cpa_1g_checked++;
}

static inline void cpa_inc_2m_checked(void)
{
 cpa_2m_checked++;
}

static inline void cpa_inc_4k_install(void)
{
 data_race(cpa_4k_install++);
}

static inline void cpa_inc_lp_sameprot(int level)
{
 if (level == PG_LEVEL_1G)
  cpa_1g_sameprot++;
 else
  cpa_2m_sameprot++;
}

static inline void cpa_inc_lp_preserved(int level)
{
 if (level == PG_LEVEL_1G)
  cpa_1g_preserved++;
 else
  cpa_2m_preserved++;
}

static int cpastats_show(struct seq_file *m, void *p)
{
 seq_printf(m, "1G pages checked:     %16lu\n", cpa_1g_checked);
 seq_printf(m, "1G pages sameprot:    %16lu\n", cpa_1g_sameprot);
 seq_printf(m, "1G pages preserved:   %16lu\n", cpa_1g_preserved);
 seq_printf(m, "2M pages checked:     %16lu\n", cpa_2m_checked);
 seq_printf(m, "2M pages sameprot:    %16lu\n", cpa_2m_sameprot);
 seq_printf(m, "2M pages preserved:   %16lu\n", cpa_2m_preserved);
 seq_printf(m, "4K pages set-checked: %16lu\n", cpa_4k_install);
 return 0;
}

static int cpastats_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
 return single_open(file, cpastats_show, NULL);
}

static const struct file_operations cpastats_fops = {
 .open  = cpastats_open,
 .read  = seq_read,
 .llseek  = seq_lseek,
 .release = single_release,
};

static int __init cpa_stats_init(void)
{
 debugfs_create_file("cpa_stats", S_IRUSR, arch_debugfs_dir, NULL,
       &cpastats_fops);
 return 0;
}
late_initcall(cpa_stats_init);
#else
static inline void cpa_inc_1g_checked(void) { }
static inline void cpa_inc_2m_checked(void) { }
static inline void cpa_inc_4k_install(void) { }
static inline void cpa_inc_lp_sameprot(int level) { }
static inline void cpa_inc_lp_preserved(int level) { }
#endif


static inline int
within(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
{
 return addr >= start && addr < end;
}

#ifdef CONFIG_X86_64

static inline int
within_inclusive(unsigned long addr, unsigned long start, unsigned long end)
{
 return addr >= start && addr <= end;
}

/*
 * The kernel image is mapped into two places in the virtual address space
 * (addresses without KASLR, of course):
 *
 * 1. The kernel direct map (0xffff880000000000)
 * 2. The "high kernel map" (0xffffffff81000000)
 *
 * We actually execute out of #2. If we get the address of a kernel symbol, it
 * points to #2, but almost all physical-to-virtual translations point to #1.
 *
 * This is so that we can have both a directmap of all physical memory *and*
 * take full advantage of the limited (s32) immediate addressing range (2G)
 * of x86_64.
 *
 * See Documentation/arch/x86/x86_64/mm.rst for more detail.
 */

static inline unsigned long highmap_start_pfn(void)
{
 return __pa_symbol(_text) >> PAGE_SHIFT;
}

static inline unsigned long highmap_end_pfn(void)
{
 /* Do not reference physical address outside the kernel. */
 return __pa_symbol(roundup(_brk_end, PMD_SIZE) - 1) >> PAGE_SHIFT;
}

static bool __cpa_pfn_in_highmap(unsigned long pfn)
{
 /*
  * Kernel text has an alias mapping at a high address, known
  * here as "highmap".
 */
 return within_inclusive(pfn, highmap_start_pfn(), highmap_end_pfn());
}

#else

static bool __cpa_pfn_in_highmap(unsigned long pfn)
{
 /* There is no highmap on 32-bit */
 return false;
}

#endif

/*
 * See set_mce_nospec().
 *
 * Machine check recovery code needs to change cache mode of poisoned pages to
 * UC to avoid speculative access logging another error. But passing the
 * address of the 1:1 mapping to set_memory_uc() is a fine way to encourage a
 * speculative access. So we cheat and flip the top bit of the address. This
 * works fine for the code that updates the page tables. But at the end of the
 * process we need to flush the TLB and cache and the non-canonical address
 * causes a #GP fault when used by the INVLPG and CLFLUSH instructions.
 *
 * But in the common case we already have a canonical address. This code
 * will fix the top bit if needed and is a no-op otherwise.
 */
static inline unsigned long fix_addr(unsigned long addr)
{
#ifdef CONFIG_X86_64
 return (long)(addr << 1) >> 1;
#else
 return addr;
#endif
}

static unsigned long __cpa_addr(struct cpa_data *cpa, unsigned long idx)
{
 if (cpa->flags & CPA_PAGES_ARRAY) {
  struct page *page = cpa->pages[idx];

  if (unlikely(PageHighMem(page)))
   return 0;

  return (unsigned long)page_address(page);
 }

 if (cpa->flags & CPA_ARRAY)
  return cpa->vaddr[idx];

 return *cpa->vaddr + idx * PAGE_SIZE;
}

/*
 * Flushing functions
 */

static void clflush_cache_range_opt(void *vaddr, unsigned int size)
{
 const unsigned long clflush_size = boot_cpu_data.x86_clflush_size;
 void *p = (void *)((unsigned long)vaddr & ~(clflush_size - 1));
 void *vend = vaddr + size;

 if (p >= vend)
  return;

 for (; p < vend; p += clflush_size)
  clflushopt(p);
}

/**
 * clflush_cache_range - flush a cache range with clflush
 * @vaddr: virtual start address
 * @size: number of bytes to flush
 *
 * CLFLUSHOPT is an unordered instruction which needs fencing with MFENCE or
 * SFENCE to avoid ordering issues.
 */
void clflush_cache_range(void *vaddr, unsigned int size)
{
 mb();
 clflush_cache_range_opt(vaddr, size);
 mb();
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(clflush_cache_range);

#ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PMEM_API
void arch_invalidate_pmem(void *addr, size_t size)
{
 clflush_cache_range(addr, size);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(arch_invalidate_pmem);
#endif

#ifdef CONFIG_ARCH_HAS_CPU_CACHE_INVALIDATE_MEMREGION
bool cpu_cache_has_invalidate_memregion(void)
{
 return !cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_HYPERVISOR);
}
EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(cpu_cache_has_invalidate_memregion, "DEVMEM");

int cpu_cache_invalidate_memregion(int res_desc)
{
 if (WARN_ON_ONCE(!cpu_cache_has_invalidate_memregion()))
  return -ENXIO;
 wbinvd_on_all_cpus();
 return 0;
}
EXPORT_SYMBOL_NS_GPL(cpu_cache_invalidate_memregion, "DEVMEM");
#endif

static void __cpa_flush_all(void *arg)
{
 unsigned long cache = (unsigned long)arg;

 /*
  * Flush all to work around Errata in early athlons regarding
  * large page flushing.
 */
 __flush_tlb_all();

 if (cache && boot_cpu_data.x86 >= 4)
  wbinvd();
}

static void cpa_flush_all(unsigned long cache)
{
 BUG_ON(irqs_disabled() && !early_boot_irqs_disabled);

 on_each_cpu(__cpa_flush_all, (void *) cache, 1);
}

static void __cpa_flush_tlb(void *data)
{
 struct cpa_data *cpa = data;
 unsigned int i;

 for (i = 0; i < cpa->numpages; i++)
  flush_tlb_one_kernel(fix_addr(__cpa_addr(cpa, i)));
}

static int collapse_large_pages(unsigned long addr, struct list_head *pgtables);

static void cpa_collapse_large_pages(struct cpa_data *cpa)
{
 unsigned long start, addr, end;
 struct ptdesc *ptdesc, *tmp;
 LIST_HEAD(pgtables);
 int collapsed = 0;
 int i;

 if (cpa->flags & (CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY)) {
  for (i = 0; i < cpa->numpages; i++)
   collapsed += collapse_large_pages(__cpa_addr(cpa, i),
         &pgtables);
 } else {
  addr = __cpa_addr(cpa, 0);
  start = addr & PMD_MASK;
  end = addr + PAGE_SIZE * cpa->numpages;

  for (addr = start; within(addr, start, end); addr += PMD_SIZE)
   collapsed += collapse_large_pages(addr, &pgtables);
 }

 if (!collapsed)
  return;

 flush_tlb_all();

 list_for_each_entry_safe(ptdesc, tmp, &pgtables, pt_list) {
  list_del(&ptdesc->pt_list);
  __free_page(ptdesc_page(ptdesc));
 }
}

static void cpa_flush(struct cpa_data *cpa, int cache)
{
 unsigned int i;

 BUG_ON(irqs_disabled() && !early_boot_irqs_disabled);

 if (cache && !static_cpu_has(X86_FEATURE_CLFLUSH)) {
  cpa_flush_all(cache);
  goto collapse_large_pages;
 }

 if (cpa->force_flush_all || cpa->numpages > tlb_single_page_flush_ceiling)
  flush_tlb_all();
 else
  on_each_cpu(__cpa_flush_tlb, cpa, 1);

 if (!cache)
  goto collapse_large_pages;

 mb();
 for (i = 0; i < cpa->numpages; i++) {
  unsigned long addr = __cpa_addr(cpa, i);
  unsigned int level;

  pte_t *pte = lookup_address(addr, &level);

  /*
   * Only flush present addresses:
 */
  if (pte && (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
   clflush_cache_range_opt((void *)fix_addr(addr), PAGE_SIZE);
 }
 mb();

collapse_large_pages:
 if (cpa->flags & CPA_COLLAPSE)
  cpa_collapse_large_pages(cpa);
}

static bool overlaps(unsigned long r1_start, unsigned long r1_end,
       unsigned long r2_start, unsigned long r2_end)
{
 return (r1_start <= r2_end && r1_end >= r2_start) ||
  (r2_start <= r1_end && r2_end >= r1_start);
}

#ifdef CONFIG_PCI_BIOS
/*
 * The BIOS area between 640k and 1Mb needs to be executable for PCI BIOS
 * based config access (CONFIG_PCI_GOBIOS) support.
 */
#define BIOS_PFN PFN_DOWN(BIOS_BEGIN)
#define BIOS_PFN_END PFN_DOWN(BIOS_END - 1)

static pgprotval_t protect_pci_bios(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
{
 if (pcibios_enabled && overlaps(spfn, epfn, BIOS_PFN, BIOS_PFN_END))
  return _PAGE_NX;
 return 0;
}
#else
static pgprotval_t protect_pci_bios(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
{
 return 0;
}
#endif

/*
 * The .rodata section needs to be read-only. Using the pfn catches all
 * aliases.  This also includes __ro_after_init, so do not enforce until
 * kernel_set_to_readonly is true.
 */
static pgprotval_t protect_rodata(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
{
 unsigned long epfn_ro, spfn_ro = PFN_DOWN(__pa_symbol(__start_rodata));

 /*
  * Note: __end_rodata is at page aligned and not inclusive, so
  * subtract 1 to get the last enforced PFN in the rodata area.
 */
 epfn_ro = PFN_DOWN(__pa_symbol(__end_rodata)) - 1;

 if (kernel_set_to_readonly && overlaps(spfn, epfn, spfn_ro, epfn_ro))
  return _PAGE_RW;
 return 0;
}

/*
 * Protect kernel text against becoming non executable by forbidding
 * _PAGE_NX.  This protects only the high kernel mapping (_text -> _etext)
 * out of which the kernel actually executes.  Do not protect the low
 * mapping.
 *
 * This does not cover __inittext since that is gone after boot.
 */
static pgprotval_t protect_kernel_text(unsigned long start, unsigned long end)
{
 unsigned long t_end = (unsigned long)_etext - 1;
 unsigned long t_start = (unsigned long)_text;

 if (overlaps(start, end, t_start, t_end))
  return _PAGE_NX;
 return 0;
}

#if defined(CONFIG_X86_64)
/*
 * Once the kernel maps the text as RO (kernel_set_to_readonly is set),
 * kernel text mappings for the large page aligned text, rodata sections
 * will be always read-only. For the kernel identity mappings covering the
 * holes caused by this alignment can be anything that user asks.
 *
 * This will preserve the large page mappings for kernel text/data at no
 * extra cost.
 */
static pgprotval_t protect_kernel_text_ro(unsigned long start,
       unsigned long end)
{
 unsigned long t_end = (unsigned long)__end_rodata_hpage_align - 1;
 unsigned long t_start = (unsigned long)_text;
 unsigned int level;

 if (!kernel_set_to_readonly || !overlaps(start, end, t_start, t_end))
  return 0;
 /*
  * Don't enforce the !RW mapping for the kernel text mapping, if
  * the current mapping is already using small page mapping.  No
  * need to work hard to preserve large page mappings in this case.
  *
  * This also fixes the Linux Xen paravirt guest boot failure caused
  * by unexpected read-only mappings for kernel identity
  * mappings. In this paravirt guest case, the kernel text mapping
  * and the kernel identity mapping share the same page-table pages,
  * so the protections for kernel text and identity mappings have to
  * be the same.
 */
 if (lookup_address(start, &level) && (level != PG_LEVEL_4K))
  return _PAGE_RW;
 return 0;
}
#else
static pgprotval_t protect_kernel_text_ro(unsigned long start,
       unsigned long end)
{
 return 0;
}
#endif

static inline bool conflicts(pgprot_t prot, pgprotval_t val)
{
 return (pgprot_val(prot) & ~val) != pgprot_val(prot);
}

static inline void check_conflict(int warnlvl, pgprot_t prot, pgprotval_t val,
      unsigned long start, unsigned long end,
      unsigned long pfn, const char *txt)
{
 static const char *lvltxt[] = {
  [CPA_CONFLICT] = "conflict",
  [CPA_PROTECT] = "protect",
  [CPA_DETECT] = "detect",
 };

 if (warnlvl > cpa_warn_level || !conflicts(prot, val))
  return;

 pr_warn("CPA %8s %10s: 0x%016lx - 0x%016lx PFN %lx req %016llx prevent %016llx\n",
  lvltxt[warnlvl], txt, start, end, pfn, (unsigned long long)pgprot_val(prot),
  (unsigned long long)val);
}

/*
 * Certain areas of memory on x86 require very specific protection flags,
 * for example the BIOS area or kernel text. Callers don't always get this
 * right (again, ioremap() on BIOS memory is not uncommon) so this function
 * checks and fixes these known static required protection bits.
 */
static inline pgprot_t static_protections(pgprot_t prot, unsigned long start,
       unsigned long pfn, unsigned long npg,
       unsigned long lpsize, int warnlvl)
{
 pgprotval_t forbidden, res;
 unsigned long end;

 /*
  * There is no point in checking RW/NX conflicts when the requested
  * mapping is setting the page !PRESENT.
 */
 if (!(pgprot_val(prot) & _PAGE_PRESENT))
  return prot;

 /* Operate on the virtual address */
 end = start + npg * PAGE_SIZE - 1;

 res = protect_kernel_text(start, end);
 check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "Text NX");
 forbidden = res;

 /*
  * Special case to preserve a large page. If the change spawns the
  * full large page mapping then there is no point to split it
  * up. Happens with ftrace and is going to be removed once ftrace
  * switched to text_poke().
 */
 if (lpsize != (npg * PAGE_SIZE) || (start & (lpsize - 1))) {
  res = protect_kernel_text_ro(start, end);
  check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "Text RO");
  forbidden |= res;
 }

 /* Check the PFN directly */
 res = protect_pci_bios(pfn, pfn + npg - 1);
 check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "PCIBIOS NX");
 forbidden |= res;

 res = protect_rodata(pfn, pfn + npg - 1);
 check_conflict(warnlvl, prot, res, start, end, pfn, "Rodata RO");
 forbidden |= res;

 return __pgprot(pgprot_val(prot) & ~forbidden);
}

/*
 * Validate strict W^X semantics.
 */
static inline pgprot_t verify_rwx(pgprot_t old, pgprot_t new, unsigned long start,
      unsigned long pfn, unsigned long npg,
      bool nx, bool rw)
{
 unsigned long end;

 /*
  * 32-bit has some unfixable W+X issues, like EFI code
  * and writeable data being in the same page.  Disable
  * detection and enforcement there.
 */
 if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_32))
  return new;

 /* Only verify when NX is supported: */
 if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
  return new;

 if (!((pgprot_val(old) ^ pgprot_val(new)) & (_PAGE_RW | _PAGE_NX)))
  return new;

 if ((pgprot_val(new) & (_PAGE_RW | _PAGE_NX)) != _PAGE_RW)
  return new;

 /* Non-leaf translation entries can disable writing or execution. */
 if (!rw || nx)
  return new;

 end = start + npg * PAGE_SIZE - 1;
 WARN_ONCE(1, "CPA detected W^X violation: %016llx -> %016llx range: 0x%016lx - 0x%016lx PFN %lx\n",
    (unsigned long long)pgprot_val(old),
    (unsigned long long)pgprot_val(new),
    start, end, pfn);

 /*
  * For now, allow all permission change attempts by returning the
  * attempted permissions.  This can 'return old' to actively
  * refuse the permission change at a later time.
 */
 return new;
}

/*
 * Lookup the page table entry for a virtual address in a specific pgd.
 * Return a pointer to the entry (or NULL if the entry does not exist),
 * the level of the entry, and the effective NX and RW bits of all
 * page table levels.
 */
pte_t *lookup_address_in_pgd_attr(pgd_t *pgd, unsigned long address,
      unsigned int *level, bool *nx, bool *rw)
{
 p4d_t *p4d;
 pud_t *pud;
 pmd_t *pmd;

 *level = PG_LEVEL_256T;
 *nx = false;
 *rw = true;

 if (pgd_none(*pgd))
  return NULL;

 *level = PG_LEVEL_512G;
 *nx |= pgd_flags(*pgd) & _PAGE_NX;
 *rw &= pgd_flags(*pgd) & _PAGE_RW;

 p4d = p4d_offset(pgd, address);
 if (p4d_none(*p4d))
  return NULL;

 if (p4d_leaf(*p4d) || !p4d_present(*p4d))
  return (pte_t *)p4d;

 *level = PG_LEVEL_1G;
 *nx |= p4d_flags(*p4d) & _PAGE_NX;
 *rw &= p4d_flags(*p4d) & _PAGE_RW;

 pud = pud_offset(p4d, address);
 if (pud_none(*pud))
  return NULL;

 if (pud_leaf(*pud) || !pud_present(*pud))
  return (pte_t *)pud;

 *level = PG_LEVEL_2M;
 *nx |= pud_flags(*pud) & _PAGE_NX;
 *rw &= pud_flags(*pud) & _PAGE_RW;

 pmd = pmd_offset(pud, address);
 if (pmd_none(*pmd))
  return NULL;

 if (pmd_leaf(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
  return (pte_t *)pmd;

 *level = PG_LEVEL_4K;
 *nx |= pmd_flags(*pmd) & _PAGE_NX;
 *rw &= pmd_flags(*pmd) & _PAGE_RW;

 return pte_offset_kernel(pmd, address);
}

/*
 * Lookup the page table entry for a virtual address in a specific pgd.
 * Return a pointer to the entry and the level of the mapping.
 */
pte_t *lookup_address_in_pgd(pgd_t *pgd, unsigned long address,
        unsigned int *level)
{
 bool nx, rw;

 return lookup_address_in_pgd_attr(pgd, address, level, &nx, &rw);
}

/*
 * Lookup the page table entry for a virtual address. Return a pointer
 * to the entry and the level of the mapping.
 *
 * Note: the function returns p4d, pud or pmd either when the entry is marked
 * large or when the present bit is not set. Otherwise it returns NULL.
 */
pte_t *lookup_address(unsigned long address, unsigned int *level)
{
 return lookup_address_in_pgd(pgd_offset_k(address), address, level);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(lookup_address);

static pte_t *_lookup_address_cpa(struct cpa_data *cpa, unsigned long address,
      unsigned int *level, bool *nx, bool *rw)
{
 pgd_t *pgd;

 if (!cpa->pgd)
  pgd = pgd_offset_k(address);
 else
  pgd = cpa->pgd + pgd_index(address);

 return lookup_address_in_pgd_attr(pgd, address, level, nx, rw);
}

/*
 * Lookup the PMD entry for a virtual address. Return a pointer to the entry
 * or NULL if not present.
 */
pmd_t *lookup_pmd_address(unsigned long address)
{
 pgd_t *pgd;
 p4d_t *p4d;
 pud_t *pud;

 pgd = pgd_offset_k(address);
 if (pgd_none(*pgd))
  return NULL;

 p4d = p4d_offset(pgd, address);
 if (p4d_none(*p4d) || p4d_leaf(*p4d) || !p4d_present(*p4d))
  return NULL;

 pud = pud_offset(p4d, address);
 if (pud_none(*pud) || pud_leaf(*pud) || !pud_present(*pud))
  return NULL;

 return pmd_offset(pud, address);
}

/*
 * This is necessary because __pa() does not work on some
 * kinds of memory, like vmalloc() or the alloc_remap()
 * areas on 32-bit NUMA systems.  The percpu areas can
 * end up in this kind of memory, for instance.
 *
 * Note that as long as the PTEs are well-formed with correct PFNs, this
 * works without checking the PRESENT bit in the leaf PTE.  This is unlike
 * the similar vmalloc_to_page() and derivatives.  Callers may depend on
 * this behavior.
 *
 * This could be optimized, but it is only used in paths that are not perf
 * sensitive, and keeping it unoptimized should increase the testing coverage
 * for the more obscure platforms.
 */
phys_addr_t slow_virt_to_phys(void *__virt_addr)
{
 unsigned long virt_addr = (unsigned long)__virt_addr;
 phys_addr_t phys_addr;
 unsigned long offset;
 enum pg_level level;
 pte_t *pte;

 pte = lookup_address(virt_addr, &level);
 BUG_ON(!pte);

 /*
  * pXX_pfn() returns unsigned long, which must be cast to phys_addr_t
  * before being left-shifted PAGE_SHIFT bits -- this trick is to
  * make 32-PAE kernel work correctly.
 */
 switch (level) {
 case PG_LEVEL_1G:
  phys_addr = (phys_addr_t)pud_pfn(*(pud_t *)pte) << PAGE_SHIFT;
  offset = virt_addr & ~PUD_MASK;
  break;
 case PG_LEVEL_2M:
  phys_addr = (phys_addr_t)pmd_pfn(*(pmd_t *)pte) << PAGE_SHIFT;
  offset = virt_addr & ~PMD_MASK;
  break;
 default:
  phys_addr = (phys_addr_t)pte_pfn(*pte) << PAGE_SHIFT;
  offset = virt_addr & ~PAGE_MASK;
 }

 return (phys_addr_t)(phys_addr | offset);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(slow_virt_to_phys);

/*
 * Set the new pmd in all the pgds we know about:
 */
static void __set_pmd_pte(pte_t *kpte, unsigned long address, pte_t pte)
{
 /* change init_mm */
 set_pte_atomic(kpte, pte);
#ifdef CONFIG_X86_32
 {
  struct page *page;

  list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
   pgd_t *pgd;
   p4d_t *p4d;
   pud_t *pud;
   pmd_t *pmd;

   pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
   p4d = p4d_offset(pgd, address);
   pud = pud_offset(p4d, address);
   pmd = pmd_offset(pud, address);
   set_pte_atomic((pte_t *)pmd, pte);
  }
 }
#endif
}

static pgprot_t pgprot_clear_protnone_bits(pgprot_t prot)
{
 /*
  * _PAGE_GLOBAL means "global page" for present PTEs.
  * But, it is also used to indicate _PAGE_PROTNONE
  * for non-present PTEs.
  *
  * This ensures that a _PAGE_GLOBAL PTE going from
  * present to non-present is not confused as
  * _PAGE_PROTNONE.
 */
 if (!(pgprot_val(prot) & _PAGE_PRESENT))
  pgprot_val(prot) &= ~_PAGE_GLOBAL;

 return prot;
}

static int __should_split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
         struct cpa_data *cpa)
{
 unsigned long numpages, pmask, psize, lpaddr, pfn, old_pfn;
 pgprot_t old_prot, new_prot, req_prot, chk_prot;
 pte_t new_pte, *tmp;
 enum pg_level level;
 bool nx, rw;

 /*
  * Check for races, another CPU might have split this page
  * up already:
 */
 tmp = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level, &nx, &rw);
 if (tmp != kpte)
  return 1;

 switch (level) {
 case PG_LEVEL_2M:
  old_prot = pmd_pgprot(*(pmd_t *)kpte);
  old_pfn = pmd_pfn(*(pmd_t *)kpte);
  cpa_inc_2m_checked();
  break;
 case PG_LEVEL_1G:
  old_prot = pud_pgprot(*(pud_t *)kpte);
  old_pfn = pud_pfn(*(pud_t *)kpte);
  cpa_inc_1g_checked();
  break;
 default:
  return -EINVAL;
 }

 psize = page_level_size(level);
 pmask = page_level_mask(level);

 /*
  * Calculate the number of pages, which fit into this large
  * page starting at address:
 */
 lpaddr = (address + psize) & pmask;
 numpages = (lpaddr - address) >> PAGE_SHIFT;
 if (numpages < cpa->numpages)
  cpa->numpages = numpages;

 /*
  * We are safe now. Check whether the new pgprot is the same:
  * Convert protection attributes to 4k-format, as cpa->mask* are set
  * up accordingly.
 */

 /* Clear PSE (aka _PAGE_PAT) and move PAT bit to correct position */
 req_prot = pgprot_large_2_4k(old_prot);

 pgprot_val(req_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 pgprot_val(req_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);

 /*
  * req_prot is in format of 4k pages. It must be converted to large
  * page format: the caching mode includes the PAT bit located at
  * different bit positions in the two formats.
 */
 req_prot = pgprot_4k_2_large(req_prot);
 req_prot = pgprot_clear_protnone_bits(req_prot);
 if (pgprot_val(req_prot) & _PAGE_PRESENT)
  pgprot_val(req_prot) |= _PAGE_PSE;

 /*
  * old_pfn points to the large page base pfn. So we need to add the
  * offset of the virtual address:
 */
 pfn = old_pfn + ((address & (psize - 1)) >> PAGE_SHIFT);
 cpa->pfn = pfn;

 /*
  * Calculate the large page base address and the number of 4K pages
  * in the large page
 */
 lpaddr = address & pmask;
 numpages = psize >> PAGE_SHIFT;

 /*
  * Sanity check that the existing mapping is correct versus the static
  * protections. static_protections() guards against !PRESENT, so no
  * extra conditional required here.
 */
 chk_prot = static_protections(old_prot, lpaddr, old_pfn, numpages,
          psize, CPA_CONFLICT);

 if (WARN_ON_ONCE(pgprot_val(chk_prot) != pgprot_val(old_prot))) {
  /*
   * Split the large page and tell the split code to
   * enforce static protections.
 */
  cpa->force_static_prot = 1;
  return 1;
 }

 /*
  * Optimization: If the requested pgprot is the same as the current
  * pgprot, then the large page can be preserved and no updates are
  * required independent of alignment and length of the requested
  * range. The above already established that the current pgprot is
  * correct, which in consequence makes the requested pgprot correct
  * as well if it is the same. The static protection scan below will
  * not come to a different conclusion.
 */
 if (pgprot_val(req_prot) == pgprot_val(old_prot)) {
  cpa_inc_lp_sameprot(level);
  return 0;
 }

 /*
  * If the requested range does not cover the full page, split it up
 */
 if (address != lpaddr || cpa->numpages != numpages)
  return 1;

 /*
  * Check whether the requested pgprot is conflicting with a static
  * protection requirement in the large page.
 */
 new_prot = static_protections(req_prot, lpaddr, old_pfn, numpages,
          psize, CPA_DETECT);

 new_prot = verify_rwx(old_prot, new_prot, lpaddr, old_pfn, numpages,
         nx, rw);

 /*
  * If there is a conflict, split the large page.
  *
  * There used to be a 4k wise evaluation trying really hard to
  * preserve the large pages, but experimentation has shown, that this
  * does not help at all. There might be corner cases which would
  * preserve one large page occasionally, but it's really not worth the
  * extra code and cycles for the common case.
 */
 if (pgprot_val(req_prot) != pgprot_val(new_prot))
  return 1;

 /* All checks passed. Update the large page mapping. */
 new_pte = pfn_pte(old_pfn, new_prot);
 __set_pmd_pte(kpte, address, new_pte);
 cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
 cpa_inc_lp_preserved(level);
 return 0;
}

static int should_split_large_page(pte_t *kpte, unsigned long address,
       struct cpa_data *cpa)
{
 int do_split;

 if (cpa->force_split)
  return 1;

 spin_lock(&pgd_lock);
 do_split = __should_split_large_page(kpte, address, cpa);
 spin_unlock(&pgd_lock);

 return do_split;
}

static void split_set_pte(struct cpa_data *cpa, pte_t *pte, unsigned long pfn,
     pgprot_t ref_prot, unsigned long address,
     unsigned long size)
{
 unsigned int npg = PFN_DOWN(size);
 pgprot_t prot;

 /*
  * If should_split_large_page() discovered an inconsistent mapping,
  * remove the invalid protection in the split mapping.
 */
 if (!cpa->force_static_prot)
  goto set;

 /* Hand in lpsize = 0 to enforce the protection mechanism */
 prot = static_protections(ref_prot, address, pfn, npg, 0, CPA_PROTECT);

 if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(ref_prot))
  goto set;

 /*
  * If this is splitting a PMD, fix it up. PUD splits cannot be
  * fixed trivially as that would require to rescan the newly
  * installed PMD mappings after returning from split_large_page()
  * so an eventual further split can allocate the necessary PTE
  * pages. Warn for now and revisit it in case this actually
  * happens.
 */
 if (size == PAGE_SIZE)
  ref_prot = prot;
 else
  pr_warn_once("CPA: Cannot fixup static protections for PUD split\n");
set:
 set_pte(pte, pfn_pte(pfn, ref_prot));
}

static int
__split_large_page(struct cpa_data *cpa, pte_t *kpte, unsigned long address,
     struct page *base)
{
 unsigned long lpaddr, lpinc, ref_pfn, pfn, pfninc = 1;
 pte_t *pbase = (pte_t *)page_address(base);
 unsigned int i, level;
 pgprot_t ref_prot;
 bool nx, rw;
 pte_t *tmp;

 spin_lock(&pgd_lock);
 /*
  * Check for races, another CPU might have split this page
  * up for us already:
 */
 tmp = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level, &nx, &rw);
 if (tmp != kpte) {
  spin_unlock(&pgd_lock);
  return 1;
 }

 paravirt_alloc_pte(&init_mm, page_to_pfn(base));

 switch (level) {
 case PG_LEVEL_2M:
  ref_prot = pmd_pgprot(*(pmd_t *)kpte);
  /*
   * Clear PSE (aka _PAGE_PAT) and move
   * PAT bit to correct position.
 */
  ref_prot = pgprot_large_2_4k(ref_prot);
  ref_pfn = pmd_pfn(*(pmd_t *)kpte);
  lpaddr = address & PMD_MASK;
  lpinc = PAGE_SIZE;
  break;

 case PG_LEVEL_1G:
  ref_prot = pud_pgprot(*(pud_t *)kpte);
  ref_pfn = pud_pfn(*(pud_t *)kpte);
  pfninc = PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
  lpaddr = address & PUD_MASK;
  lpinc = PMD_SIZE;
  /*
   * Clear the PSE flags if the PRESENT flag is not set
   * otherwise pmd_present() will return true even on a non
   * present pmd.
 */
  if (!(pgprot_val(ref_prot) & _PAGE_PRESENT))
   pgprot_val(ref_prot) &= ~_PAGE_PSE;
  break;

 default:
  spin_unlock(&pgd_lock);
  return 1;
 }

 ref_prot = pgprot_clear_protnone_bits(ref_prot);

 /*
  * Get the target pfn from the original entry:
 */
 pfn = ref_pfn;
 for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++, pfn += pfninc, lpaddr += lpinc)
  split_set_pte(cpa, pbase + i, pfn, ref_prot, lpaddr, lpinc);

 if (virt_addr_valid(address)) {
  unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(address));

  if (pfn_range_is_mapped(pfn, pfn + 1))
   split_page_count(level);
 }

 /*
  * Install the new, split up pagetable.
  *
  * We use the standard kernel pagetable protections for the new
  * pagetable protections, the actual ptes set above control the
  * primary protection behavior:
 */
 __set_pmd_pte(kpte, address, mk_pte(base, __pgprot(_KERNPG_TABLE)));

 /*
  * Do a global flush tlb after splitting the large page
  * and before we do the actual change page attribute in the PTE.
  *
  * Without this, we violate the TLB application note, that says:
  * "The TLBs may contain both ordinary and large-page
  *  translations for a 4-KByte range of linear addresses. This
  *  may occur if software modifies the paging structures so that
  *  the page size used for the address range changes. If the two
  *  translations differ with respect to page frame or attributes
  *  (e.g., permissions), processor behavior is undefined and may
  *  be implementation-specific."
  *
  * We do this global tlb flush inside the cpa_lock, so that we
  * don't allow any other cpu, with stale tlb entries change the
  * page attribute in parallel, that also falls into the
  * just split large page entry.
 */
 flush_tlb_all();
 spin_unlock(&pgd_lock);

 return 0;
}

static int split_large_page(struct cpa_data *cpa, pte_t *kpte,
       unsigned long address)
{
 struct page *base;

 if (!debug_pagealloc_enabled())
  spin_unlock(&cpa_lock);
 base = alloc_pages(GFP_KERNEL, 0);
 if (!debug_pagealloc_enabled())
  spin_lock(&cpa_lock);
 if (!base)
  return -ENOMEM;

 if (__split_large_page(cpa, kpte, address, base))
  __free_page(base);

 return 0;
}

static int collapse_pmd_page(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
        struct list_head *pgtables)
{
 pmd_t _pmd, old_pmd;
 pte_t *pte, first;
 unsigned long pfn;
 pgprot_t pgprot;
 int i = 0;

 if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_PSE))
  return 0;

 addr &= PMD_MASK;
 pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 first = *pte;
 pfn = pte_pfn(first);

 /* Make sure alignment is suitable */
 if (PFN_PHYS(pfn) & ~PMD_MASK)
  return 0;

 /* The page is 4k intentionally */
 if (pte_flags(first) & _PAGE_KERNEL_4K)
  return 0;

 /* Check that the rest of PTEs are compatible with the first one */
 for (i = 1, pte++; i < PTRS_PER_PTE; i++, pte++) {
  pte_t entry = *pte;

  if (!pte_present(entry))
   return 0;
  if (pte_flags(entry) != pte_flags(first))
   return 0;
  if (pte_pfn(entry) != pte_pfn(first) + i)
   return 0;
 }

 old_pmd = *pmd;

 /* Success: set up a large page */
 pgprot = pgprot_4k_2_large(pte_pgprot(first));
 pgprot_val(pgprot) |= _PAGE_PSE;
 _pmd = pfn_pmd(pfn, pgprot);
 set_pmd(pmd, _pmd);

 /* Queue the page table to be freed after TLB flush */
 list_add(&page_ptdesc(pmd_page(old_pmd))->pt_list, pgtables);

 if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_32)) {
  struct page *page;

  /* Update all PGD tables to use the same large page */
  list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
   pgd_t *pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(addr);
   p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
   pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
   pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
   /* Something is wrong if entries doesn't match */
   if (WARN_ON(pmd_val(old_pmd) != pmd_val(*pmd)))
    continue;
   set_pmd(pmd, _pmd);
  }
 }

 if (virt_addr_valid(addr) && pfn_range_is_mapped(pfn, pfn + 1))
  collapse_page_count(PG_LEVEL_2M);

 return 1;
}

static int collapse_pud_page(pud_t *pud, unsigned long addr,
        struct list_head *pgtables)
{
 unsigned long pfn;
 pmd_t *pmd, first;
 int i;

 if (!direct_gbpages)
  return 0;

 addr &= PUD_MASK;
 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 first = *pmd;

 /*
  * To restore PUD page all PMD entries must be large and
  * have suitable alignment
 */
 pfn = pmd_pfn(first);
 if (!pmd_leaf(first) || (PFN_PHYS(pfn) & ~PUD_MASK))
  return 0;

 /*
  * To restore PUD page, all following PMDs must be compatible with the
  * first one.
 */
 for (i = 1, pmd++; i < PTRS_PER_PMD; i++, pmd++) {
  pmd_t entry = *pmd;

  if (!pmd_present(entry) || !pmd_leaf(entry))
   return 0;
  if (pmd_flags(entry) != pmd_flags(first))
   return 0;
  if (pmd_pfn(entry) != pmd_pfn(first) + i * PTRS_PER_PTE)
   return 0;
 }

 /* Restore PUD page and queue page table to be freed after TLB flush */
 list_add(&page_ptdesc(pud_page(*pud))->pt_list, pgtables);
 set_pud(pud, pfn_pud(pfn, pmd_pgprot(first)));

 if (virt_addr_valid(addr) && pfn_range_is_mapped(pfn, pfn + 1))
  collapse_page_count(PG_LEVEL_1G);

 return 1;
}

/*
 * Collapse PMD and PUD pages in the kernel mapping around the address where
 * possible.
 *
 * Caller must flush TLB and free page tables queued on the list before
 * touching the new entries. CPU must not see TLB entries of different size
 * with different attributes.
 */
static int collapse_large_pages(unsigned long addr, struct list_head *pgtables)
{
 int collapsed = 0;
 pgd_t *pgd;
 p4d_t *p4d;
 pud_t *pud;
 pmd_t *pmd;

 addr &= PMD_MASK;

 spin_lock(&pgd_lock);
 pgd = pgd_offset_k(addr);
 if (pgd_none(*pgd))
  goto out;
 p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 if (p4d_none(*p4d))
  goto out;
 pud = pud_offset(p4d, addr);
 if (!pud_present(*pud) || pud_leaf(*pud))
  goto out;
 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 if (!pmd_present(*pmd) || pmd_leaf(*pmd))
  goto out;

 collapsed = collapse_pmd_page(pmd, addr, pgtables);
 if (collapsed)
  collapsed += collapse_pud_page(pud, addr, pgtables);

out:
 spin_unlock(&pgd_lock);
 return collapsed;
}

static bool try_to_free_pte_page(pte_t *pte)
{
 int i;

 for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
  if (!pte_none(pte[i]))
   return false;

 free_page((unsigned long)pte);
 return true;
}

static bool try_to_free_pmd_page(pmd_t *pmd)
{
 int i;

 for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++)
  if (!pmd_none(pmd[i]))
   return false;

 free_page((unsigned long)pmd);
 return true;
}

static bool unmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long start, unsigned long end)
{
 pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, start);

 while (start < end) {
  set_pte(pte, __pte(0));

  start += PAGE_SIZE;
  pte++;
 }

 if (try_to_free_pte_page((pte_t *)pmd_page_vaddr(*pmd))) {
  pmd_clear(pmd);
  return true;
 }
 return false;
}

static void __unmap_pmd_range(pud_t *pud, pmd_t *pmd,
         unsigned long start, unsigned long end)
{
 if (unmap_pte_range(pmd, start, end))
  if (try_to_free_pmd_page(pud_pgtable(*pud)))
   pud_clear(pud);
}

static void unmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long start, unsigned long end)
{
 pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, start);

 /*
  * Not on a 2MB page boundary?
 */
 if (start & (PMD_SIZE - 1)) {
  unsigned long next_page = (start + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
  unsigned long pre_end = min_t(unsigned long, end, next_page);

  __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, pre_end);

  start = pre_end;
  pmd++;
 }

 /*
  * Try to unmap in 2M chunks.
 */
 while (end - start >= PMD_SIZE) {
  if (pmd_leaf(*pmd))
   pmd_clear(pmd);
  else
   __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, start + PMD_SIZE);

  start += PMD_SIZE;
  pmd++;
 }

 /*
  * 4K leftovers?
 */
 if (start < end)
  return __unmap_pmd_range(pud, pmd, start, end);

 /*
  * Try again to free the PMD page if haven't succeeded above.
 */
 if (!pud_none(*pud))
  if (try_to_free_pmd_page(pud_pgtable(*pud)))
   pud_clear(pud);
}

static void unmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long start, unsigned long end)
{
 pud_t *pud = pud_offset(p4d, start);

 /*
  * Not on a GB page boundary?
 */
 if (start & (PUD_SIZE - 1)) {
  unsigned long next_page = (start + PUD_SIZE) & PUD_MASK;
  unsigned long pre_end = min_t(unsigned long, end, next_page);

  unmap_pmd_range(pud, start, pre_end);

  start = pre_end;
  pud++;
 }

 /*
  * Try to unmap in 1G chunks?
 */
 while (end - start >= PUD_SIZE) {

  if (pud_leaf(*pud))
   pud_clear(pud);
  else
   unmap_pmd_range(pud, start, start + PUD_SIZE);

  start += PUD_SIZE;
  pud++;
 }

 /*
  * 2M leftovers?
 */
 if (start < end)
  unmap_pmd_range(pud, start, end);

 /*
  * No need to try to free the PUD page because we'll free it in
  * populate_pgd's error path
 */
}

static int alloc_pte_page(pmd_t *pmd)
{
 pte_t *pte = (pte_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
 if (!pte)
  return -1;

 set_pmd(pmd, __pmd(__pa(pte) | _KERNPG_TABLE));
 return 0;
}

static int alloc_pmd_page(pud_t *pud)
{
 pmd_t *pmd = (pmd_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
 if (!pmd)
  return -1;

 set_pud(pud, __pud(__pa(pmd) | _KERNPG_TABLE));
 return 0;
}

static void populate_pte(struct cpa_data *cpa,
    unsigned long start, unsigned long end,
    unsigned num_pages, pmd_t *pmd, pgprot_t pgprot)
{
 pte_t *pte;

 pte = pte_offset_kernel(pmd, start);

 pgprot = pgprot_clear_protnone_bits(pgprot);

 while (num_pages-- && start < end) {
  set_pte(pte, pfn_pte(cpa->pfn, pgprot));

  start  += PAGE_SIZE;
  cpa->pfn++;
  pte++;
 }
}

static long populate_pmd(struct cpa_data *cpa,
    unsigned long start, unsigned long end,
    unsigned num_pages, pud_t *pud, pgprot_t pgprot)
{
 long cur_pages = 0;
 pmd_t *pmd;
 pgprot_t pmd_pgprot;

 /*
  * Not on a 2M boundary?
 */
 if (start & (PMD_SIZE - 1)) {
  unsigned long pre_end = start + (num_pages << PAGE_SHIFT);
  unsigned long next_page = (start + PMD_SIZE) & PMD_MASK;

  pre_end   = min_t(unsigned long, pre_end, next_page);
  cur_pages = (pre_end - start) >> PAGE_SHIFT;
  cur_pages = min_t(unsigned int, num_pages, cur_pages);

  /*
   * Need a PTE page?
 */
  pmd = pmd_offset(pud, start);
  if (pmd_none(*pmd))
   if (alloc_pte_page(pmd))
    return -1;

  populate_pte(cpa, start, pre_end, cur_pages, pmd, pgprot);

  start = pre_end;
 }

 /*
  * We mapped them all?
 */
 if (num_pages == cur_pages)
  return cur_pages;

 pmd_pgprot = pgprot_4k_2_large(pgprot);

 while (end - start >= PMD_SIZE) {

  /*
   * We cannot use a 1G page so allocate a PMD page if needed.
 */
  if (pud_none(*pud))
   if (alloc_pmd_page(pud))
    return -1;

  pmd = pmd_offset(pud, start);

  set_pmd(pmd, pmd_mkhuge(pfn_pmd(cpa->pfn,
     canon_pgprot(pmd_pgprot))));

  start   += PMD_SIZE;
  cpa->pfn  += PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
  cur_pages += PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
 }

 /*
  * Map trailing 4K pages.
 */
 if (start < end) {
  pmd = pmd_offset(pud, start);
  if (pmd_none(*pmd))
   if (alloc_pte_page(pmd))
    return -1;

  populate_pte(cpa, start, end, num_pages - cur_pages,
        pmd, pgprot);
 }
 return num_pages;
}

static int populate_pud(struct cpa_data *cpa, unsigned long start, p4d_t *p4d,
   pgprot_t pgprot)
{
 pud_t *pud;
 unsigned long end;
 long cur_pages = 0;
 pgprot_t pud_pgprot;

 end = start + (cpa->numpages << PAGE_SHIFT);

 /*
  * Not on a Gb page boundary? => map everything up to it with
  * smaller pages.
 */
 if (start & (PUD_SIZE - 1)) {
  unsigned long pre_end;
  unsigned long next_page = (start + PUD_SIZE) & PUD_MASK;

  pre_end   = min_t(unsigned long, end, next_page);
  cur_pages = (pre_end - start) >> PAGE_SHIFT;
  cur_pages = min_t(int, (int)cpa->numpages, cur_pages);

  pud = pud_offset(p4d, start);

  /*
   * Need a PMD page?
 */
  if (pud_none(*pud))
   if (alloc_pmd_page(pud))
    return -1;

  cur_pages = populate_pmd(cpa, start, pre_end, cur_pages,
      pud, pgprot);
  if (cur_pages < 0)
   return cur_pages;

  start = pre_end;
 }

 /* We mapped them all? */
 if (cpa->numpages == cur_pages)
  return cur_pages;

 pud = pud_offset(p4d, start);
 pud_pgprot = pgprot_4k_2_large(pgprot);

 /*
  * Map everything starting from the Gb boundary, possibly with 1G pages
 */
 while (boot_cpu_has(X86_FEATURE_GBPAGES) && end - start >= PUD_SIZE) {
  set_pud(pud, pud_mkhuge(pfn_pud(cpa->pfn,
       canon_pgprot(pud_pgprot))));

  start   += PUD_SIZE;
  cpa->pfn  += PUD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
  cur_pages += PUD_SIZE >> PAGE_SHIFT;
  pud++;
 }

 /* Map trailing leftover */
 if (start < end) {
  long tmp;

  pud = pud_offset(p4d, start);
  if (pud_none(*pud))
   if (alloc_pmd_page(pud))
    return -1;

  tmp = populate_pmd(cpa, start, end, cpa->numpages - cur_pages,
       pud, pgprot);
  if (tmp < 0)
   return cur_pages;

  cur_pages += tmp;
 }
 return cur_pages;
}

/*
 * Restrictions for kernel page table do not necessarily apply when mapping in
 * an alternate PGD.
 */
static int populate_pgd(struct cpa_data *cpa, unsigned long addr)
{
 pgprot_t pgprot = __pgprot(_KERNPG_TABLE);
 pud_t *pud = NULL; /* shut up gcc */
 p4d_t *p4d;
 pgd_t *pgd_entry;
 long ret;

 pgd_entry = cpa->pgd + pgd_index(addr);

 if (pgd_none(*pgd_entry)) {
  p4d = (p4d_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
  if (!p4d)
   return -1;

  set_pgd(pgd_entry, __pgd(__pa(p4d) | _KERNPG_TABLE));
 }

 /*
  * Allocate a PUD page and hand it down for mapping.
 */
 p4d = p4d_offset(pgd_entry, addr);
 if (p4d_none(*p4d)) {
  pud = (pud_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
  if (!pud)
   return -1;

  set_p4d(p4d, __p4d(__pa(pud) | _KERNPG_TABLE));
 }

 pgprot_val(pgprot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
 pgprot_val(pgprot) |=  pgprot_val(cpa->mask_set);

 ret = populate_pud(cpa, addr, p4d, pgprot);
 if (ret < 0) {
  /*
   * Leave the PUD page in place in case some other CPU or thread
   * already found it, but remove any useless entries we just
   * added to it.
 */
  unmap_pud_range(p4d, addr,
    addr + (cpa->numpages << PAGE_SHIFT));
  return ret;
 }

 cpa->numpages = ret;
 return 0;
}

static int __cpa_process_fault(struct cpa_data *cpa, unsigned long vaddr,
          int primary)
{
 if (cpa->pgd) {
  /*
   * Right now, we only execute this code path when mapping
   * the EFI virtual memory map regions, no other users
   * provide a ->pgd value. This may change in the future.
 */
  return populate_pgd(cpa, vaddr);
 }

 /*
  * Ignore all non primary paths.
 */
 if (!primary) {
  cpa->numpages = 1;
  return 0;
 }

 /*
  * Ignore the NULL PTE for kernel identity mapping, as it is expected
  * to have holes.
  * Also set numpages to '1' indicating that we processed cpa req for
  * one virtual address page and its pfn. TBD: numpages can be set based
  * on the initial value and the level returned by lookup_address().
 */
 if (within(vaddr, PAGE_OFFSET,
     PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT))) {
  cpa->numpages = 1;
  cpa->pfn = __pa(vaddr) >> PAGE_SHIFT;
  return 0;

 } else if (__cpa_pfn_in_highmap(cpa->pfn)) {
  /* Faults in the highmap are OK, so do not warn: */
  return -EFAULT;
 } else {
  WARN(1, KERN_WARNING "CPA: called for zero pte. "
   "vaddr = %lx cpa->vaddr = %lx\n", vaddr,
   *cpa->vaddr);

  return -EFAULT;
 }
}

static int __change_page_attr(struct cpa_data *cpa, int primary)
{
 unsigned long address;
 int do_split, err;
 unsigned int level;
 pte_t *kpte, old_pte;
 bool nx, rw;

 address = __cpa_addr(cpa, cpa->curpage);
repeat:
 kpte = _lookup_address_cpa(cpa, address, &level, &nx, &rw);
 if (!kpte)
  return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);

 old_pte = *kpte;
 if (pte_none(old_pte))
  return __cpa_process_fault(cpa, address, primary);

 if (level == PG_LEVEL_4K) {
  pte_t new_pte;
  pgprot_t old_prot = pte_pgprot(old_pte);
  pgprot_t new_prot = pte_pgprot(old_pte);
  unsigned long pfn = pte_pfn(old_pte);

  pgprot_val(new_prot) &= ~pgprot_val(cpa->mask_clr);
  pgprot_val(new_prot) |= pgprot_val(cpa->mask_set);

  cpa_inc_4k_install();
  /* Hand in lpsize = 0 to enforce the protection mechanism */
  new_prot = static_protections(new_prot, address, pfn, 1, 0,
           CPA_PROTECT);

  new_prot = verify_rwx(old_prot, new_prot, address, pfn, 1,
          nx, rw);

  new_prot = pgprot_clear_protnone_bits(new_prot);

  /*
   * We need to keep the pfn from the existing PTE,
   * after all we're only going to change its attributes
   * not the memory it points to
 */
  new_pte = pfn_pte(pfn, new_prot);
  cpa->pfn = pfn;
  /*
   * Do we really change anything ?
 */
  if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {
   set_pte_atomic(kpte, new_pte);
   cpa->flags |= CPA_FLUSHTLB;
  }
  cpa->numpages = 1;
  return 0;
 }

 /*
  * Check, whether we can keep the large page intact
  * and just change the pte:
 */
 do_split = should_split_large_page(kpte, address, cpa);
 /*
  * When the range fits into the existing large page,
  * return. cp->numpages and cpa->tlbflush have been updated in
  * try_large_page:
 */
 if (do_split <= 0)
  return do_split;

 /*
  * We have to split the large page:
 */
 err = split_large_page(cpa, kpte, address);
 if (!err)
  goto repeat;

 return err;
}

static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int primary);

/*
 * Check the directmap and "high kernel map" 'aliases'.
 */
static int cpa_process_alias(struct cpa_data *cpa)
{
 struct cpa_data alias_cpa;
 unsigned long laddr = (unsigned long)__va(cpa->pfn << PAGE_SHIFT);
 unsigned long vaddr;
 int ret;

 if (!pfn_range_is_mapped(cpa->pfn, cpa->pfn + 1))
  return 0;

 /*
  * No need to redo, when the primary call touched the direct
  * mapping already:
 */
 vaddr = __cpa_addr(cpa, cpa->curpage);
 if (!(within(vaddr, PAGE_OFFSET,
      PAGE_OFFSET + (max_pfn_mapped << PAGE_SHIFT)))) {

  alias_cpa = *cpa;
  alias_cpa.vaddr = &laddr;
  alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
  alias_cpa.curpage = 0;

  /* Directmap always has NX set, do not modify. */
  if (__supported_pte_mask & _PAGE_NX) {
   alias_cpa.mask_clr.pgprot &= ~_PAGE_NX;
   alias_cpa.mask_set.pgprot &= ~_PAGE_NX;
  }

  cpa->force_flush_all = 1;

  ret = __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
  if (ret)
   return ret;
 }

#ifdef CONFIG_X86_64
 /*
  * If the primary call didn't touch the high mapping already
  * and the physical address is inside the kernel map, we need
  * to touch the high mapped kernel as well:
 */
 if (!within(vaddr, (unsigned long)_text, _brk_end) &&
     __cpa_pfn_in_highmap(cpa->pfn)) {
  unsigned long temp_cpa_vaddr = (cpa->pfn << PAGE_SHIFT) +
            __START_KERNEL_map - phys_base;
  alias_cpa = *cpa;
  alias_cpa.vaddr = &temp_cpa_vaddr;
  alias_cpa.flags &= ~(CPA_PAGES_ARRAY | CPA_ARRAY);
  alias_cpa.curpage = 0;

  /*
   * [_text, _brk_end) also covers data, do not modify NX except
   * in cases where the highmap is the primary target.
 */
  if (__supported_pte_mask & _PAGE_NX) {
   alias_cpa.mask_clr.pgprot &= ~_PAGE_NX;
   alias_cpa.mask_set.pgprot &= ~_PAGE_NX;
  }

  cpa->force_flush_all = 1;
  /*
   * The high mapping range is imprecise, so ignore the
   * return value.
 */
  __change_page_attr_set_clr(&alias_cpa, 0);
 }
#endif

 return 0;
}

static int __change_page_attr_set_clr(struct cpa_data *cpa, int primary)
{
 unsigned long numpages = cpa->numpages;
 unsigned long rempages = numpages;
 int ret = 0;

 /*
  * No changes, easy!
 */
 if (!(pgprot_val(cpa->mask_set) | pgprot_val(cpa->mask_clr)) &&
     !cpa->force_split)
  return ret;

 while (rempages) {
  /*
   * Store the remaining nr of pages for the large page
   * preservation check.
 */
  cpa->numpages = rempages;
  /* for array changes, we can't use large page */
  if (cpa->flags & (CPA_ARRAY | CPA_PAGES_ARRAY))
   cpa->numpages = 1;

  if (!debug_pagealloc_enabled())
   spin_lock(&cpa_lock);
  ret = __change_page_attr(cpa, primary);
  if (!debug_pagealloc_enabled())
   spin_unlock(&cpa_lock);
  if (ret)
   goto out;

  if (primary && !(cpa->flags & CPA_NO_CHECK_ALIAS)) {
   ret = cpa_process_alias(cpa);
   if (ret)
    goto out;
  }

  /*
   * Adjust the number of pages with the result of the
   * CPA operation. Either a large page has been
   * preserved or a single page update happened.
 */
  BUG_ON(cpa->numpages > rempages || !cpa->numpages);
  rempages -= cpa->numpages;
  cpa->curpage += cpa->numpages;
 }

out:
 /* Restore the original numpages */
 cpa->numpages = numpages;
 return ret;
}

static int change_page_attr_set_clr(unsigned long *addr, int numpages,
        pgprot_t mask_set, pgprot_t mask_clr,
        int force_split, int in_flag,
        struct page **pages)
{
 struct cpa_data cpa;
 int ret, cache;

 memset(&cpa, 0, sizeof(cpa));

 /*
  * Check, if we are requested to set a not supported
  * feature.  Clearing non-supported features is OK.
 */
 mask_set = canon_pgprot(mask_set);

 if (!pgprot_val(mask_set) && !pgprot_val(mask_clr) && !force_split)
  return 0;

 /* Ensure we are PAGE_SIZE aligned */
 if (in_flag & CPA_ARRAY) {
  int i;
  for (i = 0; i < numpages; i++) {
   if (addr[i] & ~PAGE_MASK) {
    addr[i] &= PAGE_MASK;
    WARN_ON_ONCE(1);
   }
  }
 } else if (!(in_flag & CPA_PAGES_ARRAY)) {
  /*
   * in_flag of CPA_PAGES_ARRAY implies it is aligned.
   * No need to check in that case
 */
  if (*addr & ~PAGE_MASK) {
   *addr &= PAGE_MASK;
   /*
    * People should not be passing in unaligned addresses:
 */
   WARN_ON_ONCE(1);
  }
 }

 /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
 kmap_flush_unused();

 vm_unmap_aliases();

 cpa.vaddr = addr;
 cpa.pages = pages;
 cpa.numpages = numpages;
 cpa.mask_set = mask_set;
 cpa.mask_clr = mask_clr;
 cpa.flags = in_flag;
 cpa.curpage = 0;
 cpa.force_split = force_split;

 ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);

 /*
  * Check whether we really changed something:
 */
 if (!(cpa.flags & CPA_FLUSHTLB))
  goto out;

 /*
  * No need to flush, when we did not set any of the caching
  * attributes:
 */
 cache = !!pgprot2cachemode(mask_set);

 /*
  * On error; flush everything to be sure.
 */
 if (ret) {
  cpa_flush_all(cache);
  goto out;
 }

 cpa_flush(&cpa, cache);
out:
 return ret;
}

static inline int change_page_attr_set(unsigned long *addr, int numpages,
           pgprot_t mask, int array)
{
 return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
  (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
}

static inline int change_page_attr_clear(unsigned long *addr, int numpages,
      pgprot_t mask, int array)
{
 return change_page_attr_set_clr(addr, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
  (array ? CPA_ARRAY : 0), NULL);
}

static inline int cpa_set_pages_array(struct page **pages, int numpages,
           pgprot_t mask)
{
 return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, mask, __pgprot(0), 0,
  CPA_PAGES_ARRAY, pages);
}

static inline int cpa_clear_pages_array(struct page **pages, int numpages,
      pgprot_t mask)
{
 return change_page_attr_set_clr(NULL, numpages, __pgprot(0), mask, 0,
  CPA_PAGES_ARRAY, pages);
}

/*
 * __set_memory_prot is an internal helper for callers that have been passed
 * a pgprot_t value from upper layers and a reservation has already been taken.
 * If you want to set the pgprot to a specific page protocol, use the
 * set_memory_xx() functions.
 */
int __set_memory_prot(unsigned long addr, int numpages, pgprot_t prot)
{
 return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, prot,
     __pgprot(~pgprot_val(prot)), 0, 0,
     NULL);
}

int _set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
{
 /*
  * for now UC MINUS. see comments in ioremap()
  * If you really need strong UC use ioremap_uc(), but note
  * that you cannot override IO areas with set_memory_*() as
  * these helpers cannot work with IO memory.
 */
 return change_page_attr_set(&addr, numpages,
        cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS),
        0);
}

int set_memory_uc(unsigned long addr, int numpages)
{
 int ret;

 /*
  * for now UC MINUS. see comments in ioremap()
 */
 ret = memtype_reserve(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
         _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS, NULL);
 if (ret)
  goto out_err;

 ret = _set_memory_uc(addr, numpages);
 if (ret)
  goto out_free;

 return 0;

out_free:
 memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
out_err:
 return ret;
}
EXPORT_SYMBOL(set_memory_uc);

int _set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
{
 int ret;

 ret = change_page_attr_set(&addr, numpages,
       cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS),
       0);
 if (!ret) {
  ret = change_page_attr_set_clr(&addr, numpages,
            cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_WC),
            __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK),
            0, 0, NULL);
 }
 return ret;
}

int set_memory_wc(unsigned long addr, int numpages)
{
 int ret;

 ret = memtype_reserve(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE,
  _PAGE_CACHE_MODE_WC, NULL);
 if (ret)
  return ret;

 ret = _set_memory_wc(addr, numpages);
 if (ret)
  memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);

 return ret;
}
EXPORT_SYMBOL(set_memory_wc);

int _set_memory_wt(unsigned long addr, int numpages)
{
 return change_page_attr_set(&addr, numpages,
        cachemode2pgprot(_PAGE_CACHE_MODE_WT), 0);
}

int _set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
{
 /* WB cache mode is hard wired to all cache attribute bits being 0 */
 return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
          __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK), 0);
}

int set_memory_wb(unsigned long addr, int numpages)
{
 int ret;

 ret = _set_memory_wb(addr, numpages);
 if (ret)
  return ret;

 memtype_free(__pa(addr), __pa(addr) + numpages * PAGE_SIZE);
 return 0;
}
EXPORT_SYMBOL(set_memory_wb);

/* Prevent speculative access to a page by marking it not-present */
#ifdef CONFIG_X86_64
int set_mce_nospec(unsigned long pfn)
{
 unsigned long decoy_addr;
 int rc;

 /* SGX pages are not in the 1:1 map */
 if (arch_is_platform_page(pfn << PAGE_SHIFT))
  return 0;
 /*
  * We would like to just call:
  *      set_memory_XX((unsigned long)pfn_to_kaddr(pfn), 1);
  * but doing that would radically increase the odds of a
  * speculative access to the poison page because we'd have
  * the virtual address of the kernel 1:1 mapping sitting
  * around in registers.
  * Instead we get tricky.  We create a non-canonical address
  * that looks just like the one we want, but has bit 63 flipped.
  * This relies on set_memory_XX() properly sanitizing any __pa()
  * results with __PHYSICAL_MASK or PTE_PFN_MASK.
 */
 decoy_addr = (pfn << PAGE_SHIFT) + (PAGE_OFFSET ^ BIT(63));

 rc = set_memory_np(decoy_addr, 1);
 if (rc)
  pr_warn("Could not invalidate pfn=0x%lx from 1:1 map\n", pfn);
 return rc;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(set_mce_nospec);

/* Restore full speculative operation to the pfn. */
int clear_mce_nospec(unsigned long pfn)
{
 unsigned long addr = (unsigned long) pfn_to_kaddr(pfn);

 return set_memory_p(addr, 1);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(clear_mce_nospec);
#endif /* CONFIG_X86_64 */

int set_memory_x(unsigned long addr, int numpages)
{
 if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
  return 0;

 return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
}

int set_memory_nx(unsigned long addr, int numpages)
{
 if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
  return 0;

 return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_NX), 0);
}

int set_memory_ro(unsigned long addr, int numpages)
{
 return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW | _PAGE_DIRTY), 0);
}

int set_memory_rox(unsigned long addr, int numpages)
{
 pgprot_t clr = __pgprot(_PAGE_RW | _PAGE_DIRTY);

 if (__supported_pte_mask & _PAGE_NX)
  clr.pgprot |= _PAGE_NX;

 return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0), clr, 0,
     CPA_COLLAPSE, NULL);
}

int set_memory_rw(unsigned long addr, int numpages)
{
 return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_RW), 0);
}

int set_memory_np(unsigned long addr, int numpages)
{
 return change_page_attr_clear(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
}

int set_memory_np_noalias(unsigned long addr, int numpages)
{
 return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages, __pgprot(0),
     __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0,
     CPA_NO_CHECK_ALIAS, NULL);
}

int set_memory_p(unsigned long addr, int numpages)
{
 return change_page_attr_set(&addr, numpages, __pgprot(_PAGE_PRESENT), 0);
}

int set_memory_4k(unsigned long addr, int numpages)
{
 return change_page_attr_set_clr(&addr, numpages,
     __pgprot(_PAGE_KERNEL_4K),
     __pgprot(0), 1, 0, NULL);
}

int set_memory_nonglobal(unsigned long addr, int numpages)
{
 return change_page_attr_clear(&addr, numpages,
          __pgprot(_PAGE_GLOBAL), 0);
}

int set_memory_global(unsigned long addr, int numpages)
{
 return change_page_attr_set(&addr, numpages,
        __pgprot(_PAGE_GLOBAL), 0);
}

/*
 * __set_memory_enc_pgtable() is used for the hypervisors that get
 * informed about "encryption" status via page tables.
 */
static int __set_memory_enc_pgtable(unsigned long addr, int numpages, bool enc)
{
 pgprot_t empty = __pgprot(0);
 struct cpa_data cpa;
 int ret;

 /* Should not be working on unaligned addresses */
 if (WARN_ONCE(addr & ~PAGE_MASK, "misaligned address: %#lx\n", addr))
  addr &= PAGE_MASK;

 memset(&cpa, 0, sizeof(cpa));
 cpa.vaddr = &addr;
 cpa.numpages = numpages;
 cpa.mask_set = enc ? pgprot_encrypted(empty) : pgprot_decrypted(empty);
 cpa.mask_clr = enc ? pgprot_decrypted(empty) : pgprot_encrypted(empty);
 cpa.pgd = init_mm.pgd;

 /* Must avoid aliasing mappings in the highmem code */
 kmap_flush_unused();
 vm_unmap_aliases();

 /* Flush the caches as needed before changing the encryption attribute. */
 if (x86_platform.guest.enc_tlb_flush_required(enc))
  cpa_flush(&cpa, x86_platform.guest.enc_cache_flush_required());

 /* Notify hypervisor that we are about to set/clr encryption attribute. */
 ret = x86_platform.guest.enc_status_change_prepare(addr, numpages, enc);
 if (ret)
  goto vmm_fail;

 ret = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);

 /*
  * After changing the encryption attribute, we need to flush TLBs again
  * in case any speculative TLB caching occurred (but no need to flush
  * caches again).  We could just use cpa_flush_all(), but in case TLB
  * flushing gets optimized in the cpa_flush() path use the same logic
  * as above.
 */
 cpa_flush(&cpa, 0);

 if (ret)
  return ret;

 /* Notify hypervisor that we have successfully set/clr encryption attribute. */
 ret = x86_platform.guest.enc_status_change_finish(addr, numpages, enc);
 if (ret)
  goto vmm_fail;

 return 0;

vmm_fail:
 WARN_ONCE(1, "CPA VMM failure to convert memory (addr=%p, numpages=%d) to %s: %d\n",
    (void *)addr, numpages, enc ? "private" : "shared", ret);

 return ret;
}

/*
 * The lock serializes conversions between private and shared memory.
 *
 * It is taken for read on conversion. A write lock guarantees that no
 * concurrent conversions are in progress.
 */
static DECLARE_RWSEM(mem_enc_lock);

/*
 * Stop new private<->shared conversions.
 *
 * Taking the exclusive mem_enc_lock waits for in-flight conversions to complete.
 * The lock is not released to prevent new conversions from being started.
 */
bool set_memory_enc_stop_conversion(void)
{
 /*
  * In a crash scenario, sleep is not allowed. Try to take the lock.
  * Failure indicates that there is a race with the conversion.
 */
 if (oops_in_progress)
  return down_write_trylock(&mem_enc_lock);

 down_write(&mem_enc_lock);

 return true;
}

static int __set_memory_enc_dec(unsigned long addr, int numpages, bool enc)
{
 int ret = 0;

 if (cc_platform_has(CC_ATTR_MEM_ENCRYPT)) {
  if (!down_read_trylock(&mem_enc_lock))
   return -EBUSY;

  ret = __set_memory_enc_pgtable(addr, numpages, enc);

  up_read(&mem_enc_lock);
 }

 return ret;
}

int set_memory_encrypted(unsigned long addr, int numpages)
{
 return __set_memory_enc_dec(addr, numpages, true);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_encrypted);

int set_memory_decrypted(unsigned long addr, int numpages)
{
 return __set_memory_enc_dec(addr, numpages, false);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(set_memory_decrypted);

int set_pages_uc(struct page *page, int numpages)
{
 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);

 return set_memory_uc(addr, numpages);
}
EXPORT_SYMBOL(set_pages_uc);

static int _set_pages_array(struct page **pages, int numpages,
  enum page_cache_mode new_type)
{
 unsigned long start;
 unsigned long end;
 enum page_cache_mode set_type;
 int i;
 int free_idx;
 int ret;

 for (i = 0; i < numpages; i++) {
  if (PageHighMem(pages[i]))
   continue;
  start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
  end = start + PAGE_SIZE;
  if (memtype_reserve(start, end, new_type, NULL))
   goto err_out;
 }

 /* If WC, set to UC- first and then WC */
 set_type = (new_type == _PAGE_CACHE_MODE_WC) ?
    _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS : new_type;

 ret = cpa_set_pages_array(pages, numpages,
      cachemode2pgprot(set_type));
 if (!ret && new_type == _PAGE_CACHE_MODE_WC)
  ret = change_page_attr_set_clr(NULL, numpages,
            cachemode2pgprot(
      _PAGE_CACHE_MODE_WC),
            __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK),
            0, CPA_PAGES_ARRAY, pages);
 if (ret)
  goto err_out;
 return 0; /* Success */
err_out:
 free_idx = i;
 for (i = 0; i < free_idx; i++) {
  if (PageHighMem(pages[i]))
   continue;
  start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
  end = start + PAGE_SIZE;
  memtype_free(start, end);
 }
 return -EINVAL;
}

int set_pages_array_uc(struct page **pages, int numpages)
{
 return _set_pages_array(pages, numpages, _PAGE_CACHE_MODE_UC_MINUS);
}
EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_uc);

int set_pages_array_wc(struct page **pages, int numpages)
{
 return _set_pages_array(pages, numpages, _PAGE_CACHE_MODE_WC);
}
EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_wc);

int set_pages_wb(struct page *page, int numpages)
{
 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);

 return set_memory_wb(addr, numpages);
}
EXPORT_SYMBOL(set_pages_wb);

int set_pages_array_wb(struct page **pages, int numpages)
{
 int retval;
 unsigned long start;
 unsigned long end;
 int i;

 /* WB cache mode is hard wired to all cache attribute bits being 0 */
 retval = cpa_clear_pages_array(pages, numpages,
   __pgprot(_PAGE_CACHE_MASK));
 if (retval)
  return retval;

 for (i = 0; i < numpages; i++) {
  if (PageHighMem(pages[i]))
   continue;
  start = page_to_pfn(pages[i]) << PAGE_SHIFT;
  end = start + PAGE_SIZE;
  memtype_free(start, end);
 }

 return 0;
}
EXPORT_SYMBOL(set_pages_array_wb);

int set_pages_ro(struct page *page, int numpages)
{
 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);

 return set_memory_ro(addr, numpages);
}

int set_pages_rw(struct page *page, int numpages)
{
 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);

 return set_memory_rw(addr, numpages);
}

static int __set_pages_p(struct page *page, int numpages)
{
 unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
 struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
    .pgd = NULL,
    .numpages = numpages,
    .mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW),
    .mask_clr = __pgprot(0),
    .flags = CPA_NO_CHECK_ALIAS };

 /*
  * No alias checking needed for setting present flag. otherwise,
  * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
  * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
  * atomic context especially). Let's keep it simple!
 */
 return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
}

static int __set_pages_np(struct page *page, int numpages)
{
 unsigned long tempaddr = (unsigned long) page_address(page);
 struct cpa_data cpa = { .vaddr = &tempaddr,
    .pgd = NULL,
    .numpages = numpages,
    .mask_set = __pgprot(0),
    .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY),
    .flags = CPA_NO_CHECK_ALIAS };

 /*
  * No alias checking needed for setting not present flag. otherwise,
  * we may need to break large pages for 64-bit kernel text
  * mappings (this adds to complexity if we want to do this from
  * atomic context especially). Let's keep it simple!
 */
 return __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
}

int set_direct_map_invalid_noflush(struct page *page)
{
 return __set_pages_np(page, 1);
}

int set_direct_map_default_noflush(struct page *page)
{
 return __set_pages_p(page, 1);
}

int set_direct_map_valid_noflush(struct page *page, unsigned nr, bool valid)
{
 if (valid)
  return __set_pages_p(page, nr);

 return __set_pages_np(page, nr);
}

#ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
void __kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
{
 if (PageHighMem(page))
  return;
 if (!enable) {
  debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
        numpages * PAGE_SIZE);
 }

 /*
  * The return value is ignored as the calls cannot fail.
  * Large pages for identity mappings are not used at boot time
  * and hence no memory allocations during large page split.
 */
 if (enable)
  __set_pages_p(page, numpages);
 else
  __set_pages_np(page, numpages);

 /*
  * We should perform an IPI and flush all tlbs,
  * but that can deadlock->flush only current cpu.
  * Preemption needs to be disabled around __flush_tlb_all() due to
  * CR3 reload in __native_flush_tlb().
 */
 preempt_disable();
 __flush_tlb_all();
 preempt_enable();

 arch_flush_lazy_mmu_mode();
}
#endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */

bool kernel_page_present(struct page *page)
{
 unsigned int level;
 pte_t *pte;

 if (PageHighMem(page))
  return false;

 pte = lookup_address((unsigned long)page_address(page), &level);
 return (pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT);
}

int __init kernel_map_pages_in_pgd(pgd_t *pgd, u64 pfn, unsigned long address,
       unsigned numpages, unsigned long page_flags)
{
 int retval = -EINVAL;

 struct cpa_data cpa = {
  .vaddr = &address,
  .pfn = pfn,
  .pgd = pgd,
  .numpages = numpages,
  .mask_set = __pgprot(0),
  .mask_clr = __pgprot(~page_flags & (_PAGE_NX|_PAGE_RW|_PAGE_DIRTY)),
  .flags = CPA_NO_CHECK_ALIAS,
 };

 WARN_ONCE(num_online_cpus() > 1, "Don't call after initializing SMP");

 if (!(__supported_pte_mask & _PAGE_NX))
  goto out;

 if (!(page_flags & _PAGE_ENC))
  cpa.mask_clr = pgprot_encrypted(cpa.mask_clr);

 cpa.mask_set = __pgprot(_PAGE_PRESENT | page_flags);

 retval = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
 __flush_tlb_all();

out:
 return retval;
}

/*
 * __flush_tlb_all() flushes mappings only on current CPU and hence this
 * function shouldn't be used in an SMP environment. Presently, it's used only
 * during boot (way before smp_init()) by EFI subsystem and hence is ok.
 */
int __init kernel_unmap_pages_in_pgd(pgd_t *pgd, unsigned long address,
         unsigned long numpages)
{
 int retval;

 /*
  * The typical sequence for unmapping is to find a pte through
  * lookup_address_in_pgd() (ideally, it should never return NULL because
  * the address is already mapped) and change its protections. As pfn is
  * the *target* of a mapping, it's not useful while unmapping.
 */
 struct cpa_data cpa = {
  .vaddr  = &address,
  .pfn  = 0,
  .pgd  = pgd,
  .numpages = numpages,
  .mask_set = __pgprot(0),
  .mask_clr = __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_DIRTY),
  .flags  = CPA_NO_CHECK_ALIAS,
 };

 WARN_ONCE(num_online_cpus() > 1, "Don't call after initializing SMP");

 retval = __change_page_attr_set_clr(&cpa, 1);
 __flush_tlb_all();

 return retval;
}

/*
 * The testcases use internal knowledge of the implementation that shouldn't
 * be exposed to the rest of the kernel. Include these directly here.
 */
#ifdef CONFIG_CPA_DEBUG
#include "cpa-test.c"
#endif