arch/x86/xen/enlighten.c

   1 /*
   2  * Core of Xen paravirt_ops implementation.
   3  *
   4  * This file contains the xen_paravirt_ops structure itself, and the
   5  * implementations for:
   6  * - privileged instructions
   7  * - interrupt flags
   8  * - segment operations
   9  * - booting and setup
  10  *
  11  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
  12  */
  13
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/smp.h>
  17 #include <linux/preempt.h>
  18 #include <linux/hardirq.h>
  19 #include <linux/percpu.h>
  20 #include <linux/delay.h>
  21 #include <linux/start_kernel.h>
  22 #include <linux/sched.h>
  23 #include <linux/kprobes.h>
  24 #include <linux/bootmem.h>
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/page-flags.h>
  28 #include <linux/highmem.h>
  29 #include <linux/console.h>
  30
  31 #include <xen/interface/xen.h>
  32 #include <xen/interface/version.h>
  33 #include <xen/interface/physdev.h>
  34 #include <xen/interface/vcpu.h>
  35 #include <xen/features.h>
  36 #include <xen/page.h>
  37 #include <xen/hvc-console.h>
  38
  39 #include <asm/paravirt.h>
  40 #include <asm/apic.h>
  41 #include <asm/page.h>
  42 #include <asm/xen/hypercall.h>
  43 #include <asm/xen/hypervisor.h>
  44 #include <asm/fixmap.h>
  45 #include <asm/processor.h>
  46 #include <asm/proto.h>
  47 #include <asm/msr-index.h>
  48 #include <asm/traps.h>
  49 #include <asm/setup.h>
  50 #include <asm/desc.h>
  51 #include <asm/pgtable.h>
  52 #include <asm/tlbflush.h>
  53 #include <asm/reboot.h>
  54 #include <asm/stackprotector.h>
  55
  56 #include "xen-ops.h"
  57 #include "mmu.h"
  58 #include "multicalls.h"
  59
  60 EXPORT_SYMBOL_GPL(hypercall_page);
  61
  62 DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_info *, xen_vcpu);
  63 DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_info, xen_vcpu_info);
  64
  65 enum xen_domain_type xen_domain_type = XEN_NATIVE;
  66 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_domain_type);
  67
  68 struct start_info *xen_start_info;
  69 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_start_info);
  70
  71 struct shared_info xen_dummy_shared_info;
  72
  73 void *xen_initial_gdt;
  74
  75 /*
  76  * Point at some empty memory to start with. We map the real shared_info
  77  * page as soon as fixmap is up and running.
  78  */
  79 struct shared_info *HYPERVISOR_shared_info = (void *)&xen_dummy_shared_info;
  80
  81 /*
  82  * Flag to determine whether vcpu info placement is available on all
  83  * VCPUs.  We assume it is to start with, and then set it to zero on
  84  * the first failure.  This is because it can succeed on some VCPUs
  85  * and not others, since it can involve hypervisor memory allocation,
  86  * or because the guest failed to guarantee all the appropriate
  87  * constraints on all VCPUs (ie buffer can't cross a page boundary).
  88  *
  89  * Note that any particular CPU may be using a placed vcpu structure,
  90  * but we can only optimise if the all are.
  91  *
  92  * 0: not available, 1: available
  93  */
  94 static int have_vcpu_info_placement = 1;
  95
  96 static void xen_vcpu_setup(int cpu)
  97 {
  98         struct vcpu_register_vcpu_info info;
  99         int err;
 100         struct vcpu_info *vcpup;
 101
 102         BUG_ON(HYPERVISOR_shared_info == &xen_dummy_shared_info);
 103         per_cpu(xen_vcpu, cpu) = &HYPERVISOR_shared_info->vcpu_info[cpu];
 104
 105         if (!have_vcpu_info_placement)
 106                 return;         /* already tested, not available */
 107
 108         vcpup = &per_cpu(xen_vcpu_info, cpu);
 109
 110         info.mfn = arbitrary_virt_to_mfn(vcpup);
 111         info.offset = offset_in_page(vcpup);
 112
 113         printk(KERN_DEBUG "trying to map vcpu_info %d at %p, mfn %llx, offset %d\n",
 114                cpu, vcpup, info.mfn, info.offset);
 115
 116         /* Check to see if the hypervisor will put the vcpu_info
 117            structure where we want it, which allows direct access via
 118            a percpu-variable. */
 119         err = HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_register_vcpu_info, cpu, &info);
 120
 121         if (err) {
 122                 printk(KERN_DEBUG "register_vcpu_info failed: err=%d\n", err);
 123                 have_vcpu_info_placement = 0;
 124         } else {
 125                 /* This cpu is using the registered vcpu info, even if
 126                    later ones fail to. */
 127                 per_cpu(xen_vcpu, cpu) = vcpup;
 128
 129                 printk(KERN_DEBUG "cpu %d using vcpu_info at %p\n",
 130                        cpu, vcpup);
 131         }
 132 }
 133
 134 /*
 135  * On restore, set the vcpu placement up again.
 136  * If it fails, then we're in a bad state, since
 137  * we can't back out from using it...
 138  */
 139 void xen_vcpu_restore(void)
 140 {
 141         if (have_vcpu_info_placement) {
 142                 int cpu;
 143
 144                 for_each_online_cpu(cpu) {
 145                         bool other_cpu = (cpu != smp_processor_id());
 146
 147                         if (other_cpu &&
 148                             HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_down, cpu, NULL))
 149                                 BUG();
 150
 151                         xen_vcpu_setup(cpu);
 152
 153                         if (other_cpu &&
 154                             HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_up, cpu, NULL))
 155                                 BUG();
 156                 }
 157
 158                 BUG_ON(!have_vcpu_info_placement);
 159         }
 160 }
 161
 162 static void __init xen_banner(void)
 163 {
 164         unsigned version = HYPERVISOR_xen_version(XENVER_version, NULL);
 165         struct xen_extraversion extra;
 166         HYPERVISOR_xen_version(XENVER_extraversion, &extra);
 167
 168         printk(KERN_INFO "Booting paravirtualized kernel on %s\n",
 169                pv_info.name);
 170         printk(KERN_INFO "Xen version: %d.%d%s%s\n",
 171                version >> 16, version & 0xffff, extra.extraversion,
 172                xen_feature(XENFEAT_mmu_pt_update_preserve_ad) ? " (preserve-AD)" : "");
 173 }
 174
 175 static __read_mostly unsigned int cpuid_leaf1_edx_mask = ~0;
 176 static __read_mostly unsigned int cpuid_leaf1_ecx_mask = ~0;
 177
 178 static void xen_cpuid(unsigned int *ax, unsigned int *bx,
 179                       unsigned int *cx, unsigned int *dx)
 180 {
 181         unsigned maskebx = ~0;
 182         unsigned maskecx = ~0;
 183         unsigned maskedx = ~0;
 184
 185         /*
 186          * Mask out inconvenient features, to try and disable as many
 187          * unsupported kernel subsystems as possible.
 188          */
 189         switch (*ax) {
 190         case 1:
 191                 maskecx = cpuid_leaf1_ecx_mask;
 192                 maskedx = cpuid_leaf1_edx_mask;
 193                 break;
 194
 195         case 0xb:
 196                 /* Suppress extended topology stuff */
 197                 maskebx = 0;
 198                 break;
 199         }
 200
 201         asm(XEN_EMULATE_PREFIX "cpuid"
 202                 : "=a" (*ax),
 203                   "=b" (*bx),
 204                   "=c" (*cx),
 205                   "=d" (*dx)
 206                 : "0" (*ax), "2" (*cx));
 207
 208         *bx &= maskebx;
 209         *cx &= maskecx;
 210         *dx &= maskedx;
 211 }
 212
 213 static __init void xen_init_cpuid_mask(void)
 214 {
 215         unsigned int ax, bx, cx, dx;
 216
 217         cpuid_leaf1_edx_mask =
 218                 ~((1 << X86_FEATURE_MCE)  |  /* disable MCE */
 219                   (1 << X86_FEATURE_MCA)  |  /* disable MCA */
 220                   (1 << X86_FEATURE_ACC));   /* thermal monitoring */
 221
 222         if (!xen_initial_domain())
 223                 cpuid_leaf1_edx_mask &=
 224                         ~((1 << X86_FEATURE_APIC) |  /* disable local APIC */
 225                           (1 << X86_FEATURE_ACPI));  /* disable ACPI */
 226
 227         ax = 1;
 228         cx = 0;
 229         xen_cpuid(&ax, &bx, &cx, &dx);
 230
 231         /* cpuid claims we support xsave; try enabling it to see what happens */
 232         if (cx & (1 << (X86_FEATURE_XSAVE % 32))) {
 233                 unsigned long cr4;
 234
 235                 set_in_cr4(X86_CR4_OSXSAVE);
 236
 237                 cr4 = read_cr4();
 238
 239                 if ((cr4 & X86_CR4_OSXSAVE) == 0)
 240                         cpuid_leaf1_ecx_mask &= ~(1 << (X86_FEATURE_XSAVE % 32));
 241
 242                 clear_in_cr4(X86_CR4_OSXSAVE);
 243         }
 244 }
 245
 246 static void xen_set_debugreg(int reg, unsigned long val)
 247 {
 248         HYPERVISOR_set_debugreg(reg, val);
 249 }
 250
 251 static unsigned long xen_get_debugreg(int reg)
 252 {
 253         return HYPERVISOR_get_debugreg(reg);
 254 }
 255
 256 static void xen_end_context_switch(struct task_struct *next)
 257 {
 258         xen_mc_flush();
 259         paravirt_end_context_switch(next);
 260 }
 261
 262 static unsigned long xen_store_tr(void)
 263 {
 264         return 0;
 265 }
 266
 267 /*
 268  * Set the page permissions for a particular virtual address.  If the
 269  * address is a vmalloc mapping (or other non-linear mapping), then
 270  * find the linear mapping of the page and also set its protections to
 271  * match.
 272  */
 273 static void set_aliased_prot(void *v, pgprot_t prot)
 274 {
 275         int level;
 276         pte_t *ptep;
 277         pte_t pte;
 278         unsigned long pfn;
 279         struct page *page;
 280
 281         ptep = lookup_address((unsigned long)v, &level);
 282         BUG_ON(ptep == NULL);
 283
 284         pfn = pte_pfn(*ptep);
 285         page = pfn_to_page(pfn);
 286
 287         pte = pfn_pte(pfn, prot);
 288
 289         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)v, pte, 0))
 290                 BUG();
 291
 292         if (!PageHighMem(page)) {
 293                 void *av = __va(PFN_PHYS(pfn));
 294
 295                 if (av != v)
 296                         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)av, pte, 0))
 297                                 BUG();
 298         } else
 299                 kmap_flush_unused();
 300 }
 301
 302 static void xen_alloc_ldt(struct desc_struct *ldt, unsigned entries)
 303 {
 304         const unsigned entries_per_page = PAGE_SIZE / LDT_ENTRY_SIZE;
 305         int i;
 306
 307         for(i = 0; i < entries; i += entries_per_page)
 308                 set_aliased_prot(ldt + i, PAGE_KERNEL_RO);
 309 }
 310
 311 static void xen_free_ldt(struct desc_struct *ldt, unsigned entries)
 312 {
 313         const unsigned entries_per_page = PAGE_SIZE / LDT_ENTRY_SIZE;
 314         int i;
 315
 316         for(i = 0; i < entries; i += entries_per_page)
 317                 set_aliased_prot(ldt + i, PAGE_KERNEL);
 318 }
 319
 320 static void xen_set_ldt(const void *addr, unsigned entries)
 321 {
 322         struct mmuext_op *op;
 323         struct multicall_space mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
 324
 325         op = mcs.args;
 326         op->cmd = MMUEXT_SET_LDT;
 327         op->arg1.linear_addr = (unsigned long)addr;
 328         op->arg2.nr_ents = entries;
 329
 330         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
 331
 332         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 333 }
 334
 335 static void xen_load_gdt(const struct desc_ptr *dtr)
 336 {
 337         unsigned long va = dtr->address;
 338         unsigned int size = dtr->size + 1;
 339         unsigned pages = (size + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
 340         unsigned long frames[pages];
 341         int f;
 342
 343         /*
 344          * A GDT can be up to 64k in size, which corresponds to 8192
 345          * 8-byte entries, or 16 4k pages..
 346          */
 347
 348         BUG_ON(size > 65536);
 349         BUG_ON(va & ~PAGE_MASK);
 350
 351         for (f = 0; va < dtr->address + size; va += PAGE_SIZE, f++) {
 352                 int level;
 353                 pte_t *ptep;
 354                 unsigned long pfn, mfn;
 355                 void *virt;
 356
 357                 /*
 358                  * The GDT is per-cpu and is in the percpu data area.
 359                  * That can be virtually mapped, so we need to do a
 360                  * page-walk to get the underlying MFN for the
 361                  * hypercall.  The page can also be in the kernel's
 362                  * linear range, so we need to RO that mapping too.
 363                  */
 364                 ptep = lookup_address(va, &level);
 365                 BUG_ON(ptep == NULL);
 366
 367                 pfn = pte_pfn(*ptep);
 368                 mfn = pfn_to_mfn(pfn);
 369                 virt = __va(PFN_PHYS(pfn));
 370
 371                 frames[f] = mfn;
 372
 373                 make_lowmem_page_readonly((void *)va);
 374                 make_lowmem_page_readonly(virt);
 375         }
 376
 377         if (HYPERVISOR_set_gdt(frames, size / sizeof(struct desc_struct)))
 378                 BUG();
 379 }
 380
 381 /*
 382  * load_gdt for early boot, when the gdt is only mapped once
 383  */
 384 static __init void xen_load_gdt_boot(const struct desc_ptr *dtr)
 385 {
 386         unsigned long va = dtr->address;
 387         unsigned int size = dtr->size + 1;
 388         unsigned pages = (size + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
 389         unsigned long frames[pages];
 390         int f;
 391
 392         /*
 393          * A GDT can be up to 64k in size, which corresponds to 8192
 394          * 8-byte entries, or 16 4k pages..
 395          */
 396
 397         BUG_ON(size > 65536);
 398         BUG_ON(va & ~PAGE_MASK);
 399
 400         for (f = 0; va < dtr->address + size; va += PAGE_SIZE, f++) {
 401                 pte_t pte;
 402                 unsigned long pfn, mfn;
 403
 404                 pfn = virt_to_pfn(va);
 405                 mfn = pfn_to_mfn(pfn);
 406
 407                 pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
 408
 409                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)va, pte, 0))
 410                         BUG();
 411
 412                 frames[f] = mfn;
 413         }
 414
 415         if (HYPERVISOR_set_gdt(frames, size / sizeof(struct desc_struct)))
 416                 BUG();
 417 }
 418
 419 static void load_TLS_descriptor(struct thread_struct *t,
 420                                 unsigned int cpu, unsigned int i)
 421 {
 422         struct desc_struct *gdt = get_cpu_gdt_table(cpu);
 423         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(&gdt[GDT_ENTRY_TLS_MIN+i]);
 424         struct multicall_space mc = __xen_mc_entry(0);
 425
 426         MULTI_update_descriptor(mc.mc, maddr.maddr, t->tls_array[i]);
 427 }
 428
 429 static void xen_load_tls(struct thread_struct *t, unsigned int cpu)
 430 {
 431         /*
 432          * XXX sleazy hack: If we're being called in a lazy-cpu zone
 433          * and lazy gs handling is enabled, it means we're in a
 434          * context switch, and %gs has just been saved.  This means we
 435          * can zero it out to prevent faults on exit from the
 436          * hypervisor if the next process has no %gs.  Either way, it
 437          * has been saved, and the new value will get loaded properly.
 438          * This will go away as soon as Xen has been modified to not
 439          * save/restore %gs for normal hypercalls.
 440          *
 441          * On x86_64, this hack is not used for %gs, because gs points
 442          * to KERNEL_GS_BASE (and uses it for PDA references), so we
 443          * must not zero %gs on x86_64
 444          *
 445          * For x86_64, we need to zero %fs, otherwise we may get an
 446          * exception between the new %fs descriptor being loaded and
 447          * %fs being effectively cleared at __switch_to().
 448          */
 449         if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_CPU) {
 450 #ifdef CONFIG_X86_32
 451                 lazy_load_gs(0);
 452 #else
 453                 loadsegment(fs, 0);
 454 #endif
 455         }
 456
 457         xen_mc_batch();
 458
 459         load_TLS_descriptor(t, cpu, 0);
 460         load_TLS_descriptor(t, cpu, 1);
 461         load_TLS_descriptor(t, cpu, 2);
 462
 463         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 464 }
 465
 466 #ifdef CONFIG_X86_64
 467 static void xen_load_gs_index(unsigned int idx)
 468 {
 469         if (HYPERVISOR_set_segment_base(SEGBASE_GS_USER_SEL, idx))
 470                 BUG();
 471 }
 472 #endif
 473
 474 static void xen_write_ldt_entry(struct desc_struct *dt, int entrynum,
 475                                 const void *ptr)
 476 {
 477         xmaddr_t mach_lp = arbitrary_virt_to_machine(&dt[entrynum]);
 478         u64 entry = *(u64 *)ptr;
 479
 480         preempt_disable();
 481
 482         xen_mc_flush();
 483         if (HYPERVISOR_update_descriptor(mach_lp.maddr, entry))
 484                 BUG();
 485
 486         preempt_enable();
 487 }
 488
 489 static int cvt_gate_to_trap(int vector, const gate_desc *val,
 490                             struct trap_info *info)
 491 {
 492         unsigned long addr;
 493
 494         if (val->type != GATE_TRAP && val->type != GATE_INTERRUPT)
 495                 return 0;
 496
 497         info->vector = vector;
 498
 499         addr = gate_offset(*val);
 500 #ifdef CONFIG_X86_64
 501         /*
 502          * Look for known traps using IST, and substitute them
 503          * appropriately.  The debugger ones are the only ones we care
 504          * about.  Xen will handle faults like double_fault and
 505          * machine_check, so we should never see them.  Warn if
 506          * there's an unexpected IST-using fault handler.
 507          */
 508         if (addr == (unsigned long)debug)
 509                 addr = (unsigned long)xen_debug;
 510         else if (addr == (unsigned long)int3)
 511                 addr = (unsigned long)xen_int3;
 512         else if (addr == (unsigned long)stack_segment)
 513                 addr = (unsigned long)xen_stack_segment;
 514         else if (addr == (unsigned long)double_fault ||
 515                  addr == (unsigned long)nmi) {
 516                 /* Don't need to handle these */
 517                 return 0;
 518 #ifdef CONFIG_X86_MCE
 519         } else if (addr == (unsigned long)machine_check) {
 520                 return 0;
 521 #endif
 522         } else {
 523                 /* Some other trap using IST? */
 524                 if (WARN_ON(val->ist != 0))
 525                         return 0;
 526         }
 527 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
 528         info->address = addr;
 529
 530         info->cs = gate_segment(*val);
 531         info->flags = val->dpl;
 532         /* interrupt gates clear IF */
 533         if (val->type == GATE_INTERRUPT)
 534                 info->flags |= 1 << 2;
 535
 536         return 1;
 537 }
 538
 539 /* Locations of each CPU's IDT */
 540 static DEFINE_PER_CPU(struct desc_ptr, idt_desc);
 541
 542 /* Set an IDT entry.  If the entry is part of the current IDT, then
 543    also update Xen. */
 544 static void xen_write_idt_entry(gate_desc *dt, int entrynum, const gate_desc *g)
 545 {
 546         unsigned long p = (unsigned long)&dt[entrynum];
 547         unsigned long start, end;
 548
 549         preempt_disable();
 550
 551         start = __get_cpu_var(idt_desc).address;
 552         end = start + __get_cpu_var(idt_desc).size + 1;
 553
 554         xen_mc_flush();
 555
 556         native_write_idt_entry(dt, entrynum, g);
 557
 558         if (p >= start && (p + 8) <= end) {
 559                 struct trap_info info[2];
 560
 561                 info[1].address = 0;
 562
 563                 if (cvt_gate_to_trap(entrynum, g, &info[0]))
 564                         if (HYPERVISOR_set_trap_table(info))
 565                                 BUG();
 566         }
 567
 568         preempt_enable();
 569 }
 570
 571 static void xen_convert_trap_info(const struct desc_ptr *desc,
 572                                   struct trap_info *traps)
 573 {
 574         unsigned in, out, count;
 575
 576         count = (desc->size+1) / sizeof(gate_desc);
 577         BUG_ON(count > 256);
 578
 579         for (in = out = 0; in < count; in++) {
 580                 gate_desc *entry = (gate_desc*)(desc->address) + in;
 581
 582                 if (cvt_gate_to_trap(in, entry, &traps[out]))
 583                         out++;
 584         }
 585         traps[out].address = 0;
 586 }
 587
 588 void xen_copy_trap_info(struct trap_info *traps)
 589 {
 590         const struct desc_ptr *desc = &__get_cpu_var(idt_desc);
 591
 592         xen_convert_trap_info(desc, traps);
 593 }
 594
 595 /* Load a new IDT into Xen.  In principle this can be per-CPU, so we
 596    hold a spinlock to protect the static traps[] array (static because
 597    it avoids allocation, and saves stack space). */
 598 static void xen_load_idt(const struct desc_ptr *desc)
 599 {
 600         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
 601         static struct trap_info traps[257];
 602
 603         spin_lock(&lock);
 604
 605         __get_cpu_var(idt_desc) = *desc;
 606
 607         xen_convert_trap_info(desc, traps);
 608
 609         xen_mc_flush();
 610         if (HYPERVISOR_set_trap_table(traps))
 611                 BUG();
 612
 613         spin_unlock(&lock);
 614 }
 615
 616 /* Write a GDT descriptor entry.  Ignore LDT descriptors, since
 617    they're handled differently. */
 618 static void xen_write_gdt_entry(struct desc_struct *dt, int entry,
 619                                 const void *desc, int type)
 620 {
 621         preempt_disable();
 622
 623         switch (type) {
 624         case DESC_LDT:
 625         case DESC_TSS:
 626                 /* ignore */
 627                 break;
 628
 629         default: {
 630                 xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(&dt[entry]);
 631
 632                 xen_mc_flush();
 633                 if (HYPERVISOR_update_descriptor(maddr.maddr, *(u64 *)desc))
 634                         BUG();
 635         }
 636
 637         }
 638
 639         preempt_enable();
 640 }
 641
 642 /*
 643  * Version of write_gdt_entry for use at early boot-time needed to
 644  * update an entry as simply as possible.
 645  */
 646 static __init void xen_write_gdt_entry_boot(struct desc_struct *dt, int entry,
 647                                             const void *desc, int type)
 648 {
 649         switch (type) {
 650         case DESC_LDT:
 651         case DESC_TSS:
 652                 /* ignore */
 653                 break;
 654
 655         default: {
 656                 xmaddr_t maddr = virt_to_machine(&dt[entry]);
 657
 658                 if (HYPERVISOR_update_descriptor(maddr.maddr, *(u64 *)desc))
 659                         dt[entry] = *(struct desc_struct *)desc;
 660         }
 661
 662         }
 663 }
 664
 665 static void xen_load_sp0(struct tss_struct *tss,
 666                          struct thread_struct *thread)
 667 {
 668         struct multicall_space mcs = xen_mc_entry(0);
 669         MULTI_stack_switch(mcs.mc, __KERNEL_DS, thread->sp0);
 670         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 671 }
 672
 673 static void xen_set_iopl_mask(unsigned mask)
 674 {
 675         struct physdev_set_iopl set_iopl;
 676
 677         /* Force the change at ring 0. */
 678         set_iopl.iopl = (mask == 0) ? 1 : (mask >> 12) & 3;
 679         HYPERVISOR_physdev_op(PHYSDEVOP_set_iopl, &set_iopl);
 680 }
 681
 682 static void xen_io_delay(void)
 683 {
 684 }
 685
 686 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
 687 static u32 xen_apic_read(u32 reg)
 688 {
 689         return 0;
 690 }
 691
 692 static void xen_apic_write(u32 reg, u32 val)
 693 {
 694         /* Warn to see if there's any stray references */
 695         WARN_ON(1);
 696 }
 697
 698 static u64 xen_apic_icr_read(void)
 699 {
 700         return 0;
 701 }
 702
 703 static void xen_apic_icr_write(u32 low, u32 id)
 704 {
 705         /* Warn to see if there's any stray references */
 706         WARN_ON(1);
 707 }
 708
 709 static void xen_apic_wait_icr_idle(void)
 710 {
 711         return;
 712 }
 713
 714 static u32 xen_safe_apic_wait_icr_idle(void)
 715 {
 716         return 0;
 717 }
 718
 719 static void set_xen_basic_apic_ops(void)
 720 {
 721         apic->read = xen_apic_read;
 722         apic->write = xen_apic_write;
 723         apic->icr_read = xen_apic_icr_read;
 724         apic->icr_write = xen_apic_icr_write;
 725         apic->wait_icr_idle = xen_apic_wait_icr_idle;
 726         apic->safe_wait_icr_idle = xen_safe_apic_wait_icr_idle;
 727 }
 728
 729 #endif
 730
 731
 732 static void xen_clts(void)
 733 {
 734         struct multicall_space mcs;
 735
 736         mcs = xen_mc_entry(0);
 737
 738         MULTI_fpu_taskswitch(mcs.mc, 0);
 739
 740         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 741 }
 742
 743 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr0_value);
 744
 745 static unsigned long xen_read_cr0(void)
 746 {
 747         unsigned long cr0 = percpu_read(xen_cr0_value);
 748
 749         if (unlikely(cr0 == 0)) {
 750                 cr0 = native_read_cr0();
 751                 percpu_write(xen_cr0_value, cr0);
 752         }
 753
 754         return cr0;
 755 }
 756
 757 static void xen_write_cr0(unsigned long cr0)
 758 {
 759         struct multicall_space mcs;
 760
 761         percpu_write(xen_cr0_value, cr0);
 762
 763         /* Only pay attention to cr0.TS; everything else is
 764            ignored. */
 765         mcs = xen_mc_entry(0);
 766
 767         MULTI_fpu_taskswitch(mcs.mc, (cr0 & X86_CR0_TS) != 0);
 768
 769         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 770 }
 771
 772 static void xen_write_cr4(unsigned long cr4)
 773 {
 774         cr4 &= ~X86_CR4_PGE;
 775         cr4 &= ~X86_CR4_PSE;
 776
 777         native_write_cr4(cr4);
 778 }
 779
 780 static int xen_write_msr_safe(unsigned int msr, unsigned low, unsigned high)
 781 {
 782         int ret;
 783
 784         ret = 0;
 785
 786         switch (msr) {
 787 #ifdef CONFIG_X86_64
 788                 unsigned which;
 789                 u64 base;
 790
 791         case MSR_FS_BASE:               which = SEGBASE_FS; goto set;
 792         case MSR_KERNEL_GS_BASE:        which = SEGBASE_GS_USER; goto set;
 793         case MSR_GS_BASE:               which = SEGBASE_GS_KERNEL; goto set;
 794
 795         set:
 796                 base = ((u64)high << 32) | low;
 797                 if (HYPERVISOR_set_segment_base(which, base) != 0)
 798                         ret = -EIO;
 799                 break;
 800 #endif
 801
 802         case MSR_STAR:
 803         case MSR_CSTAR:
 804         case MSR_LSTAR:
 805         case MSR_SYSCALL_MASK:
 806         case MSR_IA32_SYSENTER_CS:
 807         case MSR_IA32_SYSENTER_ESP:
 808         case MSR_IA32_SYSENTER_EIP:
 809                 /* Fast syscall setup is all done in hypercalls, so
 810                    these are all ignored.  Stub them out here to stop
 811                    Xen console noise. */
 812                 break;
 813
 814         default:
 815                 ret = native_write_msr_safe(msr, low, high);
 816         }
 817
 818         return ret;
 819 }
 820
 821 void xen_setup_shared_info(void)
 822 {
 823         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)) {
 824                 set_fixmap(FIX_PARAVIRT_BOOTMAP,
 825                            xen_start_info->shared_info);
 826
 827                 HYPERVISOR_shared_info =
 828                         (struct shared_info *)fix_to_virt(FIX_PARAVIRT_BOOTMAP);
 829         } else
 830                 HYPERVISOR_shared_info =
 831                         (struct shared_info *)__va(xen_start_info->shared_info);
 832
 833 #ifndef CONFIG_SMP
 834         /* In UP this is as good a place as any to set up shared info */
 835         xen_setup_vcpu_info_placement();
 836 #endif
 837
 838         xen_setup_mfn_list_list();
 839 }
 840
 841 /* This is called once we have the cpu_possible_map */
 842 void xen_setup_vcpu_info_placement(void)
 843 {
 844         int cpu;
 845
 846         for_each_possible_cpu(cpu)
 847                 xen_vcpu_setup(cpu);
 848
 849         /* xen_vcpu_setup managed to place the vcpu_info within the
 850            percpu area for all cpus, so make use of it */
 851         if (have_vcpu_info_placement) {
 852                 printk(KERN_INFO "Xen: using vcpu_info placement\n");
 853
 854                 pv_irq_ops.save_fl = __PV_IS_CALLEE_SAVE(xen_save_fl_direct);
 855                 pv_irq_ops.restore_fl = __PV_IS_CALLEE_SAVE(xen_restore_fl_direct);
 856                 pv_irq_ops.irq_disable = __PV_IS_CALLEE_SAVE(xen_irq_disable_direct);
 857                 pv_irq_ops.irq_enable = __PV_IS_CALLEE_SAVE(xen_irq_enable_direct);
 858                 pv_mmu_ops.read_cr2 = xen_read_cr2_direct;
 859         }
 860 }
 861
 862 static unsigned xen_patch(u8 type, u16 clobbers, void *insnbuf,
 863                           unsigned long addr, unsigned len)
 864 {
 865         char *start, *end, *reloc;
 866         unsigned ret;
 867
 868         start = end = reloc = NULL;
 869
 870 #define SITE(op, x)                                                     \
 871         case PARAVIRT_PATCH(op.x):                                      \
 872         if (have_vcpu_info_placement) {                                 \
 873                 start = (char *)xen_##x##_direct;                       \
 874                 end = xen_##x##_direct_end;                             \
 875                 reloc = xen_##x##_direct_reloc;                         \
 876         }                                                               \
 877         goto patch_site
 878
 879         switch (type) {
 880                 SITE(pv_irq_ops, irq_enable);
 881                 SITE(pv_irq_ops, irq_disable);
 882                 SITE(pv_irq_ops, save_fl);
 883                 SITE(pv_irq_ops, restore_fl);
 884 #undef SITE
 885
 886         patch_site:
 887                 if (start == NULL || (end-start) > len)
 888                         goto default_patch;
 889
 890                 ret = paravirt_patch_insns(insnbuf, len, start, end);
 891
 892                 /* Note: because reloc is assigned from something that
 893                    appears to be an array, gcc assumes it's non-null,
 894                    but doesn't know its relationship with start and
 895                    end. */
 896                 if (reloc > start && reloc < end) {
 897                         int reloc_off = reloc - start;
 898                         long *relocp = (long *)(insnbuf + reloc_off);
 899                         long delta = start - (char *)addr;
 900
 901                         *relocp += delta;
 902                 }
 903                 break;
 904
 905         default_patch:
 906         default:
 907                 ret = paravirt_patch_default(type, clobbers, insnbuf,
 908                                              addr, len);
 909                 break;
 910         }
 911
 912         return ret;
 913 }
 914
 915 static const struct pv_info xen_info __initdata = {
 916         .paravirt_enabled = 1,
 917         .shared_kernel_pmd = 0,
 918
 919         .name = "Xen",
 920 };
 921
 922 static const struct pv_init_ops xen_init_ops __initdata = {
 923         .patch = xen_patch,
 924 };
 925
 926 static const struct pv_time_ops xen_time_ops __initdata = {
 927         .sched_clock = xen_sched_clock,
 928 };
 929
 930 static const struct pv_cpu_ops xen_cpu_ops __initdata = {
 931         .cpuid = xen_cpuid,
 932
 933         .set_debugreg = xen_set_debugreg,
 934         .get_debugreg = xen_get_debugreg,
 935
 936         .clts = xen_clts,
 937
 938         .read_cr0 = xen_read_cr0,
 939         .write_cr0 = xen_write_cr0,
 940
 941         .read_cr4 = native_read_cr4,
 942         .read_cr4_safe = native_read_cr4_safe,
 943         .write_cr4 = xen_write_cr4,
 944
 945         .wbinvd = native_wbinvd,
 946
 947         .read_msr = native_read_msr_safe,
 948         .write_msr = xen_write_msr_safe,
 949         .read_tsc = native_read_tsc,
 950         .read_pmc = native_read_pmc,
 951
 952         .iret = xen_iret,
 953         .irq_enable_sysexit = xen_sysexit,
 954 #ifdef CONFIG_X86_64
 955         .usergs_sysret32 = xen_sysret32,
 956         .usergs_sysret64 = xen_sysret64,
 957 #endif
 958
 959         .load_tr_desc = paravirt_nop,
 960         .set_ldt = xen_set_ldt,
 961         .load_gdt = xen_load_gdt,
 962         .load_idt = xen_load_idt,
 963         .load_tls = xen_load_tls,
 964 #ifdef CONFIG_X86_64
 965         .load_gs_index = xen_load_gs_index,
 966 #endif
 967
 968         .alloc_ldt = xen_alloc_ldt,
 969         .free_ldt = xen_free_ldt,
 970
 971         .store_gdt = native_store_gdt,
 972         .store_idt = native_store_idt,
 973         .store_tr = xen_store_tr,
 974
 975         .write_ldt_entry = xen_write_ldt_entry,
 976         .write_gdt_entry = xen_write_gdt_entry,
 977         .write_idt_entry = xen_write_idt_entry,
 978         .load_sp0 = xen_load_sp0,
 979
 980         .set_iopl_mask = xen_set_iopl_mask,
 981         .io_delay = xen_io_delay,
 982
 983         /* Xen takes care of %gs when switching to usermode for us */
 984         .swapgs = paravirt_nop,
 985
 986         .start_context_switch = paravirt_start_context_switch,
 987         .end_context_switch = xen_end_context_switch,
 988 };
 989
 990 static const struct pv_apic_ops xen_apic_ops __initdata = {
 991 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
 992         .startup_ipi_hook = paravirt_nop,
 993 #endif
 994 };
 995
 996 static void xen_reboot(int reason)
 997 {
 998         struct sched_shutdown r = { .reason = reason };
 999
1000 #ifdef CONFIG_SMP
1001         smp_send_stop();
1002 #endif
1003
1004         if (HYPERVISOR_sched_op(SCHEDOP_shutdown, &r))
1005                 BUG();
1006 }
1007
1008 static void xen_restart(char *msg)
1009 {
1010         xen_reboot(SHUTDOWN_reboot);
1011 }
1012
1013 static void xen_emergency_restart(void)
1014 {
1015         xen_reboot(SHUTDOWN_reboot);
1016 }
1017
1018 static void xen_machine_halt(void)
1019 {
1020         xen_reboot(SHUTDOWN_poweroff);
1021 }
1022
1023 static void xen_crash_shutdown(struct pt_regs *regs)
1024 {
1025         xen_reboot(SHUTDOWN_crash);
1026 }
1027
1028 static const struct machine_ops __initdata xen_machine_ops = {
1029         .restart = xen_restart,
1030         .halt = xen_machine_halt,
1031         .power_off = xen_machine_halt,
1032         .shutdown = xen_machine_halt,
1033         .crash_shutdown = xen_crash_shutdown,
1034         .emergency_restart = xen_emergency_restart,
1035 };
1036
1037 /*
1038  * Set up the GDT and segment registers for -fstack-protector.  Until
1039  * we do this, we have to be careful not to call any stack-protected
1040  * function, which is most of the kernel.
1041  */
1042 static void __init xen_setup_stackprotector(void)
1043 {
1044         pv_cpu_ops.write_gdt_entry = xen_write_gdt_entry_boot;
1045         pv_cpu_ops.load_gdt = xen_load_gdt_boot;
1046
1047         setup_stack_canary_segment(0);
1048         switch_to_new_gdt(0);
1049
1050         pv_cpu_ops.write_gdt_entry = xen_write_gdt_entry;
1051         pv_cpu_ops.load_gdt = xen_load_gdt;
1052 }
1053
1054 /* First C function to be called on Xen boot */
1055 asmlinkage void __init xen_start_kernel(void)
1056 {
1057         pgd_t *pgd;
1058
1059         if (!xen_start_info)
1060                 return;
1061
1062         xen_domain_type = XEN_PV_DOMAIN;
1063
1064         /* Install Xen paravirt ops */
1065         pv_info = xen_info;
1066         pv_init_ops = xen_init_ops;
1067         pv_time_ops = xen_time_ops;
1068         pv_cpu_ops = xen_cpu_ops;
1069         pv_apic_ops = xen_apic_ops;
1070
1071         x86_init.resources.memory_setup = xen_memory_setup;
1072         x86_init.oem.arch_setup = xen_arch_setup;
1073         x86_init.oem.banner = xen_banner;
1074
1075         x86_init.timers.timer_init = xen_time_init;
1076         x86_init.timers.setup_percpu_clockev = x86_init_noop;
1077         x86_cpuinit.setup_percpu_clockev = x86_init_noop;
1078
1079         x86_platform.calibrate_tsc = xen_tsc_khz;
1080         x86_platform.get_wallclock = xen_get_wallclock;
1081         x86_platform.set_wallclock = xen_set_wallclock;
1082
1083         /*
1084          * Set up some pagetable state before starting to set any ptes.
1085          */
1086
1087         xen_init_mmu_ops();
1088
1089         /* Prevent unwanted bits from being set in PTEs. */
1090         __supported_pte_mask &= ~_PAGE_GLOBAL;
1091         if (!xen_initial_domain())
1092                 __supported_pte_mask &= ~(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD);
1093
1094         __supported_pte_mask |= _PAGE_IOMAP;
1095
1096         /* Work out if we support NX */
1097         x86_configure_nx();
1098
1099         xen_setup_features();
1100
1101         /* Get mfn list */
1102         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
1103                 xen_build_dynamic_phys_to_machine();
1104
1105         /*
1106          * Set up kernel GDT and segment registers, mainly so that
1107          * -fstack-protector code can be executed.
1108          */
1109         xen_setup_stackprotector();
1110
1111         xen_init_irq_ops();
1112         xen_init_cpuid_mask();
1113
1114 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1115         /*
1116          * set up the basic apic ops.
1117          */
1118         set_xen_basic_apic_ops();
1119 #endif
1120
1121         if (xen_feature(XENFEAT_mmu_pt_update_preserve_ad)) {
1122                 pv_mmu_ops.ptep_modify_prot_start = xen_ptep_modify_prot_start;
1123                 pv_mmu_ops.ptep_modify_prot_commit = xen_ptep_modify_prot_commit;
1124         }
1125
1126         machine_ops = xen_machine_ops;
1127
1128         /*
1129          * The only reliable way to retain the initial address of the
1130          * percpu gdt_page is to remember it here, so we can go and
1131          * mark it RW later, when the initial percpu area is freed.
1132          */
1133         xen_initial_gdt = &per_cpu(gdt_page, 0);
1134
1135         xen_smp_init();
1136
1137         pgd = (pgd_t *)xen_start_info->pt_base;
1138
1139         /* Don't do the full vcpu_info placement stuff until we have a
1140            possible map and a non-dummy shared_info. */
1141         per_cpu(xen_vcpu, 0) = &HYPERVISOR_shared_info->vcpu_info[0];
1142
1143         local_irq_disable();
1144         early_boot_irqs_off();
1145
1146         xen_raw_console_write("mapping kernel into physical memory\n");
1147         pgd = xen_setup_kernel_pagetable(pgd, xen_start_info->nr_pages);
1148
1149         init_mm.pgd = pgd;
1150
1151         /* keep using Xen gdt for now; no urgent need to change it */
1152
1153         pv_info.kernel_rpl = 1;
1154         if (xen_feature(XENFEAT_supervisor_mode_kernel))
1155                 pv_info.kernel_rpl = 0;
1156
1157         /* set the limit of our address space */
1158         xen_reserve_top();
1159
1160 #ifdef CONFIG_X86_32
1161         /* set up basic CPUID stuff */
1162         cpu_detect(&new_cpu_data);
1163         new_cpu_data.hard_math = 1;
1164         new_cpu_data.wp_works_ok = 1;
1165         new_cpu_data.x86_capability[0] = cpuid_edx(1);
1166 #endif
1167
1168         /* Poke various useful things into boot_params */
1169         boot_params.hdr.type_of_loader = (9 << 4) | 0;
1170         boot_params.hdr.ramdisk_image = xen_start_info->mod_start
1171                 ? __pa(xen_start_info->mod_start) : 0;
1172         boot_params.hdr.ramdisk_size = xen_start_info->mod_len;
1173         boot_params.hdr.cmd_line_ptr = __pa(xen_start_info->cmd_line);
1174
1175         if (!xen_initial_domain()) {
1176                 add_preferred_console("xenboot", 0, NULL);
1177                 add_preferred_console("tty", 0, NULL);
1178                 add_preferred_console("hvc", 0, NULL);
1179         }
1180
1181         xen_raw_console_write("about to get started...\n");
1182
1183         /* Start the world */
1184 #ifdef CONFIG_X86_32
1185         i386_start_kernel();
1186 #else
1187         x86_64_start_reservations((char *)__pa_symbol(&boot_params));
1188 #endif
1189 }