2b8b0de78e7d59c6bc819034d0de98810a8e4280
[pandora-kernel.git] / arch / x86 / xen / mmu.c
1 /*
2  * Xen mmu operations
3  *
4  * This file contains the various mmu fetch and update operations.
5  * The most important job they must perform is the mapping between the
6  * domain's pfn and the overall machine mfns.
7  *
8  * Xen allows guests to directly update the pagetable, in a controlled
9  * fashion.  In other words, the guest modifies the same pagetable
10  * that the CPU actually uses, which eliminates the overhead of having
11  * a separate shadow pagetable.
12  *
13  * In order to allow this, it falls on the guest domain to map its
14  * notion of a "physical" pfn - which is just a domain-local linear
15  * address - into a real "machine address" which the CPU's MMU can
16  * use.
17  *
18  * A pgd_t/pmd_t/pte_t will typically contain an mfn, and so can be
19  * inserted directly into the pagetable.  When creating a new
20  * pte/pmd/pgd, it converts the passed pfn into an mfn.  Conversely,
21  * when reading the content back with __(pgd|pmd|pte)_val, it converts
22  * the mfn back into a pfn.
23  *
24  * The other constraint is that all pages which make up a pagetable
25  * must be mapped read-only in the guest.  This prevents uncontrolled
26  * guest updates to the pagetable.  Xen strictly enforces this, and
27  * will disallow any pagetable update which will end up mapping a
28  * pagetable page RW, and will disallow using any writable page as a
29  * pagetable.
30  *
31  * Naively, when loading %cr3 with the base of a new pagetable, Xen
32  * would need to validate the whole pagetable before going on.
33  * Naturally, this is quite slow.  The solution is to "pin" a
34  * pagetable, which enforces all the constraints on the pagetable even
35  * when it is not actively in use.  This menas that Xen can be assured
36  * that it is still valid when you do load it into %cr3, and doesn't
37  * need to revalidate it.
38  *
39  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
40  */
41 #include <linux/sched.h>
42 #include <linux/highmem.h>
43 #include <linux/debugfs.h>
44 #include <linux/bug.h>
45 #include <linux/vmalloc.h>
46 #include <linux/module.h>
47 #include <linux/gfp.h>
48 #include <linux/memblock.h>
49 #include <linux/seq_file.h>
50
51 #include <trace/events/xen.h>
52
53 #include <asm/pgtable.h>
54 #include <asm/tlbflush.h>
55 #include <asm/fixmap.h>
56 #include <asm/mmu_context.h>
57 #include <asm/setup.h>
58 #include <asm/paravirt.h>
59 #include <asm/e820.h>
60 #include <asm/linkage.h>
61 #include <asm/page.h>
62 #include <asm/init.h>
63 #include <asm/pat.h>
64 #include <asm/smp.h>
65
66 #include <asm/xen/hypercall.h>
67 #include <asm/xen/hypervisor.h>
68
69 #include <xen/xen.h>
70 #include <xen/page.h>
71 #include <xen/interface/xen.h>
72 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
73 #include <xen/interface/version.h>
74 #include <xen/interface/memory.h>
75 #include <xen/hvc-console.h>
76
77 #include "multicalls.h"
78 #include "mmu.h"
79 #include "debugfs.h"
80
81 /*
82  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
83  * Also protects non-atomic updates of current_pages and balloon lists.
84  */
85 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
86
87 /*
88  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
89  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
90  * Each page can map 2MB.
91  */
92 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
93 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
94
95 #ifdef CONFIG_X86_64
96 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
97 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
98 #endif /* CONFIG_X86_64 */
99
100 /*
101  * Note about cr3 (pagetable base) values:
102  *
103  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
104  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
105  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
106  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
107  * be self-consistent.
108  *
109  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
110  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
111  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
112  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
113  */
114 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
115 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
116
117
118 /*
119  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
120  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
121  */
122 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
123
124 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
125 {
126         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
127
128         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
129 }
130
131 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
132 {
133         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
134         unsigned int level;
135         pte_t *pte;
136         unsigned offset;
137
138         /*
139          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
140          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
141          */
142         if (virt_addr_valid(vaddr))
143                 return virt_to_machine(vaddr);
144
145         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
146
147         pte = lookup_address(address, &level);
148         BUG_ON(pte == NULL);
149         offset = address & ~PAGE_MASK;
150         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
151 }
152 EXPORT_SYMBOL_GPL(arbitrary_virt_to_machine);
153
154 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
155 {
156         pte_t *pte, ptev;
157         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
158         unsigned int level;
159
160         pte = lookup_address(address, &level);
161         if (pte == NULL)
162                 return;         /* vaddr missing */
163
164         ptev = pte_wrprotect(*pte);
165
166         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
167                 BUG();
168 }
169
170 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
171 {
172         pte_t *pte, ptev;
173         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
174         unsigned int level;
175
176         pte = lookup_address(address, &level);
177         if (pte == NULL)
178                 return;         /* vaddr missing */
179
180         ptev = pte_mkwrite(*pte);
181
182         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
183                 BUG();
184 }
185
186
187 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
188 {
189         struct page *page = virt_to_page(ptr);
190
191         return PagePinned(page);
192 }
193
194 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
195 {
196         struct multicall_space mcs;
197         struct mmu_update *u;
198
199         trace_xen_mmu_set_domain_pte(ptep, pteval, domid);
200
201         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
202         u = mcs.args;
203
204         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
205         u->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
206         u->val = pte_val_ma(pteval);
207
208         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
209
210         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
211 }
212 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
213
214 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
215 {
216         struct multicall_space mcs;
217         struct mmu_update *u;
218
219         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
220
221         if (mcs.mc != NULL) {
222                 mcs.mc->args[1]++;
223         } else {
224                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
225                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
226         }
227
228         u = mcs.args;
229         *u = *update;
230 }
231
232 static void xen_extend_mmuext_op(const struct mmuext_op *op)
233 {
234         struct multicall_space mcs;
235         struct mmuext_op *u;
236
237         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmuext_op, sizeof(*u));
238
239         if (mcs.mc != NULL) {
240                 mcs.mc->args[1]++;
241         } else {
242                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
243                 MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
244         }
245
246         u = mcs.args;
247         *u = *op;
248 }
249
250 static void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
251 {
252         struct mmu_update u;
253
254         preempt_disable();
255
256         xen_mc_batch();
257
258         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
259         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
260         u.val = pmd_val_ma(val);
261         xen_extend_mmu_update(&u);
262
263         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
264
265         preempt_enable();
266 }
267
268 static void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
269 {
270         trace_xen_mmu_set_pmd(ptr, val);
271
272         /* If page is not pinned, we can just update the entry
273            directly */
274         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
275                 *ptr = val;
276                 return;
277         }
278
279         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
280 }
281
282 /*
283  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
284  * and protection flags for that frame.
285  */
286 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
287 {
288         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
289 }
290
291 static bool xen_batched_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
292 {
293         struct mmu_update u;
294
295         if (paravirt_get_lazy_mode() != PARAVIRT_LAZY_MMU)
296                 return false;
297
298         xen_mc_batch();
299
300         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
301         u.val = pte_val_ma(pteval);
302         xen_extend_mmu_update(&u);
303
304         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
305
306         return true;
307 }
308
309 static inline void __xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
310 {
311         if (!xen_batched_set_pte(ptep, pteval))
312                 native_set_pte(ptep, pteval);
313 }
314
315 static void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
316 {
317         trace_xen_mmu_set_pte(ptep, pteval);
318         __xen_set_pte(ptep, pteval);
319 }
320
321 static void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
322                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
323 {
324         trace_xen_mmu_set_pte_at(mm, addr, ptep, pteval);
325         __xen_set_pte(ptep, pteval);
326 }
327
328 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
329                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
330 {
331         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
332         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_start(mm, addr, ptep, *ptep);
333         return *ptep;
334 }
335
336 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
337                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
338 {
339         struct mmu_update u;
340
341         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_commit(mm, addr, ptep, pte);
342         xen_mc_batch();
343
344         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
345         u.val = pte_val_ma(pte);
346         xen_extend_mmu_update(&u);
347
348         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
349 }
350
351 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
352 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
353 {
354         if (val & _PAGE_PRESENT) {
355                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
356                 unsigned long pfn = mfn_to_pfn(mfn);
357
358                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
359                 if (unlikely(pfn == ~0))
360                         val = flags & ~_PAGE_PRESENT;
361                 else
362                         val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
363         }
364
365         return val;
366 }
367
368 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
369 {
370         if (val & _PAGE_PRESENT) {
371                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
372                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
373                 unsigned long mfn;
374
375                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
376                         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
377                 else
378                         mfn = pfn;
379                 /*
380                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
381                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
382                  * information about the original pfn, so
383                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
384                  */
385                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
386                         mfn = 0;
387                         flags = 0;
388                 } else {
389                         /*
390                          * Paramount to do this test _after_ the
391                          * INVALID_P2M_ENTRY as INVALID_P2M_ENTRY &
392                          * IDENTITY_FRAME_BIT resolves to true.
393                          */
394                         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
395                         if (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT) {
396                                 mfn &= ~IDENTITY_FRAME_BIT;
397                                 flags |= _PAGE_IOMAP;
398                         }
399                 }
400                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
401         }
402
403         return val;
404 }
405
406 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
407 {
408         if (val & _PAGE_PRESENT) {
409                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
410                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
411
412                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
413                    just use it as-is. */
414                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
415         }
416
417         return val;
418 }
419
420 static pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
421 {
422         pteval_t pteval = pte.pte;
423
424         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
425         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
426                 WARN_ON(!pat_enabled);
427                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
428         }
429
430         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
431                 return pteval;
432
433         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
434 }
435 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
436
437 static pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
438 {
439         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
440 }
441 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
442
443 /*
444  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
445  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
446  * types.
447  *
448  * We expect Linux's PAT set as follows:
449  *
450  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
451  * 0                     WB       WB     WB
452  * 1            PWT      WC       WT     WT
453  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
454  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
455  * 4    PAT              WB       WC     WB
456  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
457  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
458  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
459  */
460
461 void xen_set_pat(u64 pat)
462 {
463         /* We expect Linux to use a PAT setting of
464          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
465         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
466 }
467
468 static pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
469 {
470         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
471
472         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
473          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
474          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
475          * things work out OK...
476          *
477          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
478          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
479          */
480         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
481                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
482                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
483         }
484
485         /*
486          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
487          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
488          * mappings are just dummy local mappings to keep other
489          * parts of the kernel happy.
490          */
491         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
492             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
493                 pte = iomap_pte(pte);
494         } else {
495                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
496                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
497         }
498
499         return native_make_pte(pte);
500 }
501 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
502
503 static pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
504 {
505         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
506         return native_make_pgd(pgd);
507 }
508 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
509
510 static pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
511 {
512         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
513 }
514 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
515
516 static void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
517 {
518         struct mmu_update u;
519
520         preempt_disable();
521
522         xen_mc_batch();
523
524         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
525         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
526         u.val = pud_val_ma(val);
527         xen_extend_mmu_update(&u);
528
529         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
530
531         preempt_enable();
532 }
533
534 static void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
535 {
536         trace_xen_mmu_set_pud(ptr, val);
537
538         /* If page is not pinned, we can just update the entry
539            directly */
540         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
541                 *ptr = val;
542                 return;
543         }
544
545         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
546 }
547
548 #ifdef CONFIG_X86_PAE
549 static void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
550 {
551         trace_xen_mmu_set_pte_atomic(ptep, pte);
552         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
553 }
554
555 static void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
556 {
557         trace_xen_mmu_pte_clear(mm, addr, ptep);
558         if (!xen_batched_set_pte(ptep, native_make_pte(0)))
559                 native_pte_clear(mm, addr, ptep);
560 }
561
562 static void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
563 {
564         trace_xen_mmu_pmd_clear(pmdp);
565         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
566 }
567 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
568
569 static pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
570 {
571         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
572         return native_make_pmd(pmd);
573 }
574 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
575
576 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
577 static pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
578 {
579         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
580 }
581 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
582
583 static pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
584 {
585         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
586
587         return native_make_pud(pud);
588 }
589 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
590
591 static pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
592 {
593         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
594         unsigned offset = pgd - pgd_page;
595         pgd_t *user_ptr = NULL;
596
597         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
598                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
599                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
600                 if (user_ptr)
601                         user_ptr += offset;
602         }
603
604         return user_ptr;
605 }
606
607 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
608 {
609         struct mmu_update u;
610
611         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
612         u.val = pgd_val_ma(val);
613         xen_extend_mmu_update(&u);
614 }
615
616 /*
617  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
618  * there's a page structure.  This implies:
619  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
620  *  2. It is always pinned
621  *  3. It has no user pagetable attached to it
622  */
623 static void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
624 {
625         preempt_disable();
626
627         xen_mc_batch();
628
629         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
630
631         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
632
633         preempt_enable();
634 }
635
636 static void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
637 {
638         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
639
640         trace_xen_mmu_set_pgd(ptr, user_ptr, val);
641
642         /* If page is not pinned, we can just update the entry
643            directly */
644         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
645                 *ptr = val;
646                 if (user_ptr) {
647                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
648                         *user_ptr = val;
649                 }
650                 return;
651         }
652
653         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
654            user updates together. */
655         xen_mc_batch();
656
657         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
658         if (user_ptr)
659                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
660
661         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
662 }
663 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
664
665 /*
666  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
667  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
668  * callback function on each page it finds making up the page table,
669  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
670  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
671  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
672  * FIXADDR_TOP.
673  *
674  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
675  * because then we start getting into Xen's ptes.
676  *
677  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
678  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
679  */
680 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
681                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
682                                       enum pt_level),
683                           unsigned long limit)
684 {
685         int flush = 0;
686         unsigned hole_low, hole_high;
687         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
688         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
689
690         /* The limit is the last byte to be touched */
691         limit--;
692         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
693
694         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
695                 return 0;
696
697         /*
698          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
699          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
700          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
701          */
702         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
703         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
704
705         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
706 #if PTRS_PER_PUD > 1
707         pudidx_limit = pud_index(limit);
708 #else
709         pudidx_limit = 0;
710 #endif
711 #if PTRS_PER_PMD > 1
712         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
713 #else
714         pmdidx_limit = 0;
715 #endif
716
717         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
718                 pud_t *pud;
719
720                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
721                         continue;
722
723                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
724                         continue;
725
726                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
727
728                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
729                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
730
731                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
732                         pmd_t *pmd;
733
734                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
735                             pudidx > pudidx_limit)
736                                 goto out;
737
738                         if (pud_none(pud[pudidx]))
739                                 continue;
740
741                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
742
743                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
744                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
745
746                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
747                                 struct page *pte;
748
749                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
750                                     pudidx == pudidx_limit &&
751                                     pmdidx > pmdidx_limit)
752                                         goto out;
753
754                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
755                                         continue;
756
757                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
758                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
759                         }
760                 }
761         }
762
763 out:
764         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
765            a cue to do final things like tlb flushes. */
766         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
767
768         return flush;
769 }
770
771 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
772                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
773                                     enum pt_level),
774                         unsigned long limit)
775 {
776         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
777 }
778
779 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
780    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
781 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
782 {
783         spinlock_t *ptl = NULL;
784
785 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
786         ptl = __pte_lockptr(page);
787         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
788 #endif
789
790         return ptl;
791 }
792
793 static void xen_pte_unlock(void *v)
794 {
795         spinlock_t *ptl = v;
796         spin_unlock(ptl);
797 }
798
799 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
800 {
801         struct mmuext_op op;
802
803         op.cmd = level;
804         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
805
806         xen_extend_mmuext_op(&op);
807 }
808
809 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
810                         enum pt_level level)
811 {
812         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
813         int flush;
814
815         if (pgfl)
816                 flush = 0;              /* already pinned */
817         else if (PageHighMem(page))
818                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
819                    highpage */
820                 flush = 1;
821         else {
822                 void *pt = lowmem_page_address(page);
823                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
824                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
825                 spinlock_t *ptl;
826
827                 flush = 0;
828
829                 /*
830                  * We need to hold the pagetable lock between the time
831                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
832                  * it.  If we don't, then other users may come in and
833                  * attempt to update the pagetable by writing it,
834                  * which will fail because the memory is RO but not
835                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
836                  *
837                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
838                  * entire pagetable's worth of locks during the
839                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
840                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
841                  * page while holding the lock.  This means the number
842                  * of locks we end up holding is never more than a
843                  * batch size (~32 entries, at present).
844                  *
845                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
846                  * the PTE pages independently, because we're
847                  * protected by the overall pagetable lock.
848                  */
849                 ptl = NULL;
850                 if (level == PT_PTE)
851                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
852
853                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
854                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
855                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
856
857                 if (ptl) {
858                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
859
860                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
861                            is completed. */
862                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
863                 }
864         }
865
866         return flush;
867 }
868
869 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
870    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
871    read-only, and can be pinned. */
872 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
873 {
874         trace_xen_mmu_pgd_pin(mm, pgd);
875
876         xen_mc_batch();
877
878         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
879                 /* re-enable interrupts for flushing */
880                 xen_mc_issue(0);
881
882                 kmap_flush_unused();
883
884                 xen_mc_batch();
885         }
886
887 #ifdef CONFIG_X86_64
888         {
889                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
890
891                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
892
893                 if (user_pgd) {
894                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
895                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
896                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
897                 }
898         }
899 #else /* CONFIG_X86_32 */
900 #ifdef CONFIG_X86_PAE
901         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
902         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
903                      PT_PMD);
904 #endif
905         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
906 #endif /* CONFIG_X86_64 */
907         xen_mc_issue(0);
908 }
909
910 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
911 {
912         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
913 }
914
915 /*
916  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
917  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
918  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
919  * process is under construction or destruction).
920  *
921  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
922  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
923  * matter all that much.
924  */
925 void xen_mm_pin_all(void)
926 {
927         struct page *page;
928
929         spin_lock(&pgd_lock);
930
931         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
932                 if (!PagePinned(page)) {
933                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
934                         SetPageSavePinned(page);
935                 }
936         }
937
938         spin_unlock(&pgd_lock);
939 }
940
941 /*
942  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
943  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
944  * the book-keeping now.
945  */
946 static int __init xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
947                                   enum pt_level level)
948 {
949         SetPagePinned(page);
950         return 0;
951 }
952
953 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
954 {
955         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
956 }
957
958 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
959                           enum pt_level level)
960 {
961         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
962
963         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
964                 void *pt = lowmem_page_address(page);
965                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
966                 spinlock_t *ptl = NULL;
967                 struct multicall_space mcs;
968
969                 /*
970                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
971                  * pte locks, we must be holding the lock for while
972                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
973                  * concurrent updates from seeing it in this
974                  * partially-pinned state.
975                  */
976                 if (level == PT_PTE) {
977                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
978
979                         if (ptl)
980                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
981                 }
982
983                 mcs = __xen_mc_entry(0);
984
985                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
986                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
987                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
988
989                 if (ptl) {
990                         /* unlock when batch completed */
991                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
992                 }
993         }
994
995         return 0;               /* never need to flush on unpin */
996 }
997
998 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
999 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1000 {
1001         trace_xen_mmu_pgd_unpin(mm, pgd);
1002
1003         xen_mc_batch();
1004
1005         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1006
1007 #ifdef CONFIG_X86_64
1008         {
1009                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1010
1011                 if (user_pgd) {
1012                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1013                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1014                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1015                 }
1016         }
1017 #endif
1018
1019 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1020         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1021         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1022                        PT_PMD);
1023 #endif
1024
1025         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1026
1027         xen_mc_issue(0);
1028 }
1029
1030 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1031 {
1032         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1033 }
1034
1035 /*
1036  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1037  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1038  */
1039 void xen_mm_unpin_all(void)
1040 {
1041         struct page *page;
1042
1043         spin_lock(&pgd_lock);
1044
1045         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1046                 if (PageSavePinned(page)) {
1047                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1048                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1049                         ClearPageSavePinned(page);
1050                 }
1051         }
1052
1053         spin_unlock(&pgd_lock);
1054 }
1055
1056 static void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1057 {
1058         spin_lock(&next->page_table_lock);
1059         xen_pgd_pin(next);
1060         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1061 }
1062
1063 static void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1064 {
1065         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1066         xen_pgd_pin(mm);
1067         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1068 }
1069
1070
1071 #ifdef CONFIG_SMP
1072 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1073    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1074 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1075 {
1076         struct mm_struct *mm = info;
1077         struct mm_struct *active_mm;
1078
1079         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1080
1081         if (active_mm == mm && percpu_read(cpu_tlbstate.state) != TLBSTATE_OK)
1082                 leave_mm(smp_processor_id());
1083
1084         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1085            it has been flushed. */
1086         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1087                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1088 }
1089
1090 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1091 {
1092         cpumask_var_t mask;
1093         unsigned cpu;
1094
1095         if (current->active_mm == mm) {
1096                 if (current->mm == mm)
1097                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1098                 else
1099                         leave_mm(smp_processor_id());
1100         }
1101
1102         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1103         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1104                 for_each_online_cpu(cpu) {
1105                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1106                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1107                                 continue;
1108                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1109                 }
1110                 return;
1111         }
1112         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1113
1114         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1115            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1116            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1117            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1118            if needed. */
1119         for_each_online_cpu(cpu) {
1120                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1121                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1122         }
1123
1124         if (!cpumask_empty(mask))
1125                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1126         free_cpumask_var(mask);
1127 }
1128 #else
1129 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1130 {
1131         if (current->active_mm == mm)
1132                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1133 }
1134 #endif
1135
1136 /*
1137  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1138  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1139  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1140  * hypervisor, which is moderately expensive.
1141  *
1142  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1143  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1144  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1145  *
1146  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1147  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1148  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1149  */
1150 static void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1151 {
1152         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1153         xen_drop_mm_ref(mm);
1154         put_cpu();
1155
1156         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1157
1158         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1159         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1160                 xen_pgd_unpin(mm);
1161
1162         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1163 }
1164
1165 static void __init xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1166 {
1167 }
1168
1169 static __init void xen_mapping_pagetable_reserve(u64 start, u64 end)
1170 {
1171         /* reserve the range used */
1172         native_pagetable_reserve(start, end);
1173
1174         /* set as RW the rest */
1175         printk(KERN_DEBUG "xen: setting RW the range %llx - %llx\n", end,
1176                         PFN_PHYS(pgt_buf_top));
1177         while (end < PFN_PHYS(pgt_buf_top)) {
1178                 make_lowmem_page_readwrite(__va(end));
1179                 end += PAGE_SIZE;
1180         }
1181 }
1182
1183 static void xen_post_allocator_init(void);
1184
1185 static void __init xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1186 {
1187         xen_setup_shared_info();
1188         xen_post_allocator_init();
1189 }
1190
1191 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1192 {
1193         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1194 }
1195
1196 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1197 {
1198         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1199 }
1200
1201 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1202 {
1203         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1204 }
1205
1206 void xen_flush_tlb_all(void)
1207 {
1208         struct mmuext_op *op;
1209         struct multicall_space mcs;
1210
1211         trace_xen_mmu_flush_tlb_all(0);
1212
1213         preempt_disable();
1214
1215         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1216
1217         op = mcs.args;
1218         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_ALL;
1219         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1220
1221         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1222
1223         preempt_enable();
1224 }
1225 static void xen_flush_tlb(void)
1226 {
1227         struct mmuext_op *op;
1228         struct multicall_space mcs;
1229
1230         trace_xen_mmu_flush_tlb(0);
1231
1232         preempt_disable();
1233
1234         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1235
1236         op = mcs.args;
1237         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1238         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1239
1240         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1241
1242         preempt_enable();
1243 }
1244
1245 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1246 {
1247         struct mmuext_op *op;
1248         struct multicall_space mcs;
1249
1250         trace_xen_mmu_flush_tlb_single(addr);
1251
1252         preempt_disable();
1253
1254         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1255         op = mcs.args;
1256         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1257         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1258         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1259
1260         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1261
1262         preempt_enable();
1263 }
1264
1265 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1266                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1267 {
1268         struct {
1269                 struct mmuext_op op;
1270 #ifdef CONFIG_SMP
1271                 DECLARE_BITMAP(mask, num_processors);
1272 #else
1273                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1274 #endif
1275         } *args;
1276         struct multicall_space mcs;
1277
1278         trace_xen_mmu_flush_tlb_others(cpus, mm, va);
1279
1280         if (cpumask_empty(cpus))
1281                 return;         /* nothing to do */
1282
1283         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1284         args = mcs.args;
1285         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1286
1287         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1288         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1289         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1290
1291         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1292                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1293         } else {
1294                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1295                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1296         }
1297
1298         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1299
1300         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1301 }
1302
1303 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1304 {
1305         return percpu_read(xen_cr3);
1306 }
1307
1308 static void set_current_cr3(void *v)
1309 {
1310         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1311 }
1312
1313 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1314 {
1315         struct mmuext_op op;
1316         unsigned long mfn;
1317
1318         trace_xen_mmu_write_cr3(kernel, cr3);
1319
1320         if (cr3)
1321                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1322         else
1323                 mfn = 0;
1324
1325         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1326
1327         op.cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1328         op.arg1.mfn = mfn;
1329
1330         xen_extend_mmuext_op(&op);
1331
1332         if (kernel) {
1333                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1334
1335                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1336                    been submitted. */
1337                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1338         }
1339 }
1340
1341 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1342 {
1343         BUG_ON(preemptible());
1344
1345         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1346
1347         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1348            respect to ipis */
1349         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1350
1351         __xen_write_cr3(true, cr3);
1352
1353 #ifdef CONFIG_X86_64
1354         {
1355                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1356                 if (user_pgd)
1357                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1358                 else
1359                         __xen_write_cr3(false, 0);
1360         }
1361 #endif
1362
1363         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1364 }
1365
1366 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1367 {
1368         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1369         int ret = 0;
1370
1371         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1372
1373 #ifdef CONFIG_X86_64
1374         {
1375                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1376                 pgd_t *user_pgd;
1377
1378                 BUG_ON(page->private != 0);
1379
1380                 ret = -ENOMEM;
1381
1382                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1383                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1384
1385                 if (user_pgd != NULL) {
1386                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1387                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1388                         ret = 0;
1389                 }
1390
1391                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1392         }
1393 #endif
1394
1395         return ret;
1396 }
1397
1398 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1399 {
1400 #ifdef CONFIG_X86_64
1401         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1402
1403         if (user_pgd)
1404                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1405 #endif
1406 }
1407
1408 #ifdef CONFIG_X86_32
1409 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1410 {
1411         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1412         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1413                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1414                                pte_val_ma(pte));
1415
1416         return pte;
1417 }
1418 #else /* CONFIG_X86_64 */
1419 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1420 {
1421         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1422
1423         /*
1424          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1425          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1426          * early_ioremap fixmap slot as a freshly allocated page, make sure
1427          * it is RO.
1428          */
1429         if (((!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1430                         pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_top)) ||
1431                         (is_early_ioremap_ptep(ptep) && pfn != (pgt_buf_end - 1)))
1432                 pte = pte_wrprotect(pte);
1433
1434         return pte;
1435 }
1436 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1437
1438 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1439    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1440 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1441 {
1442         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1443
1444         xen_set_pte(ptep, pte);
1445 }
1446
1447 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1448 {
1449         struct mmuext_op op;
1450         op.cmd = cmd;
1451         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1452         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1453                 BUG();
1454 }
1455
1456 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1457    everything is pinned. */
1458 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1459 {
1460 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1461         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1462 #endif
1463         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1464         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1465 }
1466
1467 /* Used for pmd and pud */
1468 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1469 {
1470 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1471         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1472 #endif
1473         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1474 }
1475
1476 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1477    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1478 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1479 {
1480         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1481         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1482 }
1483
1484 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1485 {
1486         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1487 }
1488
1489 static inline void __pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1490 {
1491         struct multicall_space mcs;
1492         struct mmuext_op *op;
1493
1494         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1495         op = mcs.args;
1496         op->cmd = cmd;
1497         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1498
1499         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
1500 }
1501
1502 static inline void __set_pfn_prot(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1503 {
1504         struct multicall_space mcs;
1505         unsigned long addr = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
1506
1507         mcs = __xen_mc_entry(0);
1508         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)addr,
1509                                 pfn_pte(pfn, prot), 0);
1510 }
1511
1512 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1513    attached to a pinned pagetable. */
1514 static inline void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn,
1515                                     unsigned level)
1516 {
1517         bool pinned = PagePinned(virt_to_page(mm->pgd));
1518
1519         trace_xen_mmu_alloc_ptpage(mm, pfn, level, pinned);
1520
1521         if (pinned) {
1522                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1523
1524                 SetPagePinned(page);
1525
1526                 if (!PageHighMem(page)) {
1527                         xen_mc_batch();
1528
1529                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
1530
1531                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1532                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1533
1534                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1535                 } else {
1536                         /* make sure there are no stray mappings of
1537                            this page */
1538                         kmap_flush_unused();
1539                 }
1540         }
1541 }
1542
1543 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1544 {
1545         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1546 }
1547
1548 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1549 {
1550         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1551 }
1552
1553 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1554 static inline void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1555 {
1556         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1557         bool pinned = PagePinned(page);
1558
1559         trace_xen_mmu_release_ptpage(pfn, level, pinned);
1560
1561         if (pinned) {
1562                 if (!PageHighMem(page)) {
1563                         xen_mc_batch();
1564
1565                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1566                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1567
1568                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL);
1569
1570                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1571                 }
1572                 ClearPagePinned(page);
1573         }
1574 }
1575
1576 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1577 {
1578         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1579 }
1580
1581 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1582 {
1583         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1584 }
1585
1586 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1587 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1588 {
1589         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1590 }
1591
1592 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1593 {
1594         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1595 }
1596 #endif
1597
1598 void __init xen_reserve_top(void)
1599 {
1600 #ifdef CONFIG_X86_32
1601         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1602         struct xen_platform_parameters pp;
1603
1604         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1605                 top = pp.virt_start;
1606
1607         reserve_top_address(-top);
1608 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1609 }
1610
1611 /*
1612  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1613  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1614  */
1615 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1616 {
1617 #ifdef CONFIG_X86_64
1618         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1619 #else
1620         return __va(paddr);
1621 #endif
1622 }
1623
1624 /* Convert a machine address to physical address */
1625 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1626 {
1627         phys_addr_t paddr;
1628
1629         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1630         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1631
1632         return paddr;
1633 }
1634
1635 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1636 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1637 {
1638         return __ka(m2p(maddr));
1639 }
1640
1641 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1642 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1643 {
1644         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1645         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1646
1647         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1648                 BUG();
1649 }
1650
1651 static void __init xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1652 {
1653         unsigned pmdidx, pteidx;
1654         unsigned ident_pte;
1655         unsigned long pfn;
1656
1657         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1658                                       PAGE_SIZE);
1659
1660         ident_pte = 0;
1661         pfn = 0;
1662         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1663                 pte_t *pte_page;
1664
1665                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1666                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1667                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1668                 else {
1669                         /* Check for free pte pages */
1670                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1671                                 break;
1672
1673                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1674                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1675
1676                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1677                 }
1678
1679                 /* Install mappings */
1680                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1681                         pte_t pte;
1682
1683 #ifdef CONFIG_X86_32
1684                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1685                                 max_pfn_mapped = pfn;
1686 #endif
1687
1688                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1689                                 continue;
1690
1691                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1692                         pte_page[pteidx] = pte;
1693                 }
1694         }
1695
1696         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1697                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1698
1699         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1700 }
1701
1702 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1703 {
1704         struct xen_machphys_mapping mapping;
1705
1706         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1707                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1708                 machine_to_phys_nr = mapping.max_mfn + 1;
1709         } else {
1710                 machine_to_phys_nr = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1711         }
1712 #ifdef CONFIG_X86_32
1713         WARN_ON((machine_to_phys_mapping + (machine_to_phys_nr - 1))
1714                 < machine_to_phys_mapping);
1715 #endif
1716 }
1717
1718 #ifdef CONFIG_X86_64
1719 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1720 {
1721         pte_t *pte = v;
1722         int i;
1723
1724         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1725            as ptes. */
1726         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1727                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1728 }
1729
1730 /*
1731  * Set up the initial kernel pagetable.
1732  *
1733  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1734  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1735  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1736  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1737  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1738  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1739  * up.
1740  */
1741 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1742                                          unsigned long max_pfn)
1743 {
1744         pud_t *l3;
1745         pmd_t *l2;
1746
1747         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1748          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1749          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1750          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1751         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1752
1753         /* Zap identity mapping */
1754         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1755
1756         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1757         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1758         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1759         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1760
1761         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1762         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1763
1764         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1765         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1766
1767         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1768         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1769         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1770
1771         /* Set up identity map */
1772         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1773
1774         /* Make pagetable pieces RO */
1775         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1776         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1777         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1778         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1779         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1780         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1781
1782         /* Pin down new L4 */
1783         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1784                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1785
1786         /* Unpin Xen-provided one */
1787         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1788
1789         /* Switch over */
1790         pgd = init_level4_pgt;
1791
1792         /*
1793          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1794          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1795          * pgd.
1796          */
1797         xen_mc_batch();
1798         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1799         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1800
1801         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1802                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1803                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1804                       "XEN PAGETABLES");
1805
1806         return pgd;
1807 }
1808 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1809 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1810 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1811
1812 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1813 {
1814         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1815
1816         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1817         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1818
1819         /*
1820          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1821          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1822          * read-only and then pin it.
1823          *
1824          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1825          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1826          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1827          * swapper_pg_dir.
1828          */
1829         swapper_kernel_pmd =
1830                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1831         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1832                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1833         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1834                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1835         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1836
1837         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1838         xen_write_cr3(cr3);
1839         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1840
1841         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1842                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1843         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1844         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1845
1846         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1847 }
1848
1849 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1850                                          unsigned long max_pfn)
1851 {
1852         pmd_t *kernel_pmd;
1853
1854         initial_kernel_pmd =
1855                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1856
1857         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1858                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1859                                   512*1024);
1860
1861         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1862         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1863
1864         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1865
1866         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1867         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1868                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1869
1870         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1871         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1872         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1873
1874         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1875
1876         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1877                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1878         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1879
1880         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1881                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1882                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1883                       "XEN PAGETABLES");
1884
1885         return initial_page_table;
1886 }
1887 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1888
1889 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1890
1891 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1892 {
1893         pte_t pte;
1894
1895         phys >>= PAGE_SHIFT;
1896
1897         switch (idx) {
1898         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1899 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1900         case FIX_F00F_IDT:
1901 #endif
1902 #ifdef CONFIG_X86_32
1903         case FIX_WP_TEST:
1904         case FIX_VDSO:
1905 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1906         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1907 # endif
1908 #else
1909         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1910         case VVAR_PAGE:
1911 #endif
1912         case FIX_TEXT_POKE0:
1913         case FIX_TEXT_POKE1:
1914                 /* All local page mappings */
1915                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1916                 break;
1917
1918 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1919         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1920                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1921                 break;
1922 #endif
1923
1924 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1925         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1926                 /*
1927                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1928                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1929                  */
1930                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1931                 break;
1932 #endif
1933
1934         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1935                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1936                    IO domain */
1937                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1938                 break;
1939
1940         default:
1941                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1942                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1943                 break;
1944         }
1945
1946         __native_set_fixmap(idx, pte);
1947
1948 #ifdef CONFIG_X86_64
1949         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1950            pagetable vsyscall mapping. */
1951         if ((idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) ||
1952             idx == VVAR_PAGE) {
1953                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1954                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1955         }
1956 #endif
1957 }
1958
1959 void __init xen_ident_map_ISA(void)
1960 {
1961         unsigned long pa;
1962
1963         /*
1964          * If we're dom0, then linear map the ISA machine addresses into
1965          * the kernel's address space.
1966          */
1967         if (!xen_initial_domain())
1968                 return;
1969
1970         xen_raw_printk("Xen: setup ISA identity maps\n");
1971
1972         for (pa = ISA_START_ADDRESS; pa < ISA_END_ADDRESS; pa += PAGE_SIZE) {
1973                 pte_t pte = mfn_pte(PFN_DOWN(pa), PAGE_KERNEL_IO);
1974
1975                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping(PAGE_OFFSET + pa, pte, 0))
1976                         BUG();
1977         }
1978
1979         xen_flush_tlb();
1980 }
1981
1982 static void __init xen_post_allocator_init(void)
1983 {
1984         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1985         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1986         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1987 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1988         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1989 #endif
1990
1991         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
1992            (which it hasn't) */
1993         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
1994         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
1995         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
1996         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
1997 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1998         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
1999         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
2000 #endif
2001
2002 #ifdef CONFIG_X86_64
2003         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
2004 #endif
2005         xen_mark_init_mm_pinned();
2006 }
2007
2008 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2009 {
2010         preempt_disable();
2011         xen_mc_flush();
2012         paravirt_leave_lazy_mmu();
2013         preempt_enable();
2014 }
2015
2016 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initconst = {
2017         .read_cr2 = xen_read_cr2,
2018         .write_cr2 = xen_write_cr2,
2019
2020         .read_cr3 = xen_read_cr3,
2021 #ifdef CONFIG_X86_32
2022         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2023 #else
2024         .write_cr3 = xen_write_cr3,
2025 #endif
2026
2027         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2028         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2029         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2030         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2031
2032         .pte_update = paravirt_nop,
2033         .pte_update_defer = paravirt_nop,
2034
2035         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2036         .pgd_free = xen_pgd_free,
2037
2038         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2039         .release_pte = xen_release_pte_init,
2040         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2041         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2042
2043         .set_pte = xen_set_pte_init,
2044         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2045         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2046
2047         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2048         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2049
2050         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2051         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2052
2053         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2054         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2055
2056 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2057         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2058         .pte_clear = xen_pte_clear,
2059         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2060 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2061         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2062
2063         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2064         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2065
2066 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2067         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2068         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2069         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2070
2071         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2072         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2073 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2074
2075         .activate_mm = xen_activate_mm,
2076         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2077         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2078
2079         .lazy_mode = {
2080                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2081                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2082         },
2083
2084         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2085 };
2086
2087 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2088 {
2089         x86_init.mapping.pagetable_reserve = xen_mapping_pagetable_reserve;
2090         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2091         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2092         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2093
2094         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2095 }
2096
2097 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2098 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2099 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2100
2101 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2102 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2103                                 unsigned long *in_frames,
2104                                 unsigned long *out_frames)
2105 {
2106         int i;
2107         struct multicall_space mcs;
2108
2109         xen_mc_batch();
2110         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2111                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2112
2113                 if (in_frames)
2114                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2115
2116                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2117                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2118
2119                 if (out_frames)
2120                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2121         }
2122         xen_mc_issue(0);
2123 }
2124
2125 /*
2126  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2127  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2128  * mfn.
2129  */
2130 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2131                                      unsigned long *mfns,
2132                                      unsigned long first_mfn)
2133 {
2134         unsigned i, limit;
2135         unsigned long mfn;
2136
2137         xen_mc_batch();
2138
2139         limit = 1u << order;
2140         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2141                 struct multicall_space mcs;
2142                 unsigned flags;
2143
2144                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2145                 if (mfns)
2146                         mfn = mfns[i];
2147                 else
2148                         mfn = first_mfn + i;
2149
2150                 if (i < (limit - 1))
2151                         flags = 0;
2152                 else {
2153                         if (order == 0)
2154                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2155                         else
2156                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2157                 }
2158
2159                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2160                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2161
2162                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2163         }
2164
2165         xen_mc_issue(0);
2166 }
2167
2168 /*
2169  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2170  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2171  * input, and populates mfns as output.
2172  *
2173  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2174  * satisfy the request or not.
2175  */
2176 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2177                                unsigned long *pfns_in,
2178                                unsigned long extents_out,
2179                                unsigned int order_out,
2180                                unsigned long *mfns_out,
2181                                unsigned int address_bits)
2182 {
2183         long rc;
2184         int success;
2185
2186         struct xen_memory_exchange exchange = {
2187                 .in = {
2188                         .nr_extents   = extents_in,
2189                         .extent_order = order_in,
2190                         .extent_start = pfns_in,
2191                         .domid        = DOMID_SELF
2192                 },
2193                 .out = {
2194                         .nr_extents   = extents_out,
2195                         .extent_order = order_out,
2196                         .extent_start = mfns_out,
2197                         .address_bits = address_bits,
2198                         .domid        = DOMID_SELF
2199                 }
2200         };
2201
2202         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2203
2204         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2205         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2206
2207         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2208         BUG_ON(success && (rc != 0));
2209
2210         return success;
2211 }
2212
2213 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2214                                  unsigned int address_bits)
2215 {
2216         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2217         unsigned long  flags;
2218         int            success;
2219
2220         /*
2221          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2222          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2223          * this function are redundant and can be ignored.
2224          */
2225
2226         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2227                 return 0;
2228
2229         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2230                 return -ENOMEM;
2231
2232         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2233
2234         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2235
2236         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2237         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2238
2239         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2240         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2241         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2242                                       1, order, &out_frame,
2243                                       address_bits);
2244
2245         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2246         if (success)
2247                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2248         else
2249                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2250
2251         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2252
2253         return success ? 0 : -ENOMEM;
2254 }
2255 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2256
2257 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2258 {
2259         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2260         unsigned long  flags;
2261         int success;
2262
2263         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2264                 return;
2265
2266         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2267                 return;
2268
2269         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2270
2271         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2272
2273         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2274         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2275
2276         /* 2. Zap current PTEs. */
2277         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2278
2279         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2280         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2281                                         0, out_frames, 0);
2282
2283         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2284         if (success)
2285                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2286         else
2287                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2288
2289         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2290 }
2291 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2292
2293 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2294 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2295 {
2296         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2297         int rc;
2298
2299         a.domid = DOMID_SELF;
2300         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2301         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2302         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2303 }
2304
2305 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2306 {
2307         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2308         int rc = 0;
2309
2310         a.domid = DOMID_SELF;
2311         a.gpa = 0x00;
2312         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2313         if (rc < 0) {
2314                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2315                 return 0;
2316         }
2317         return 1;
2318 }
2319
2320 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2321 {
2322         if (is_pagetable_dying_supported())
2323                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2324 }
2325 #endif
2326
2327 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2328
2329 struct remap_data {
2330         unsigned long mfn;
2331         pgprot_t prot;
2332         struct mmu_update *mmu_update;
2333 };
2334
2335 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2336                                  unsigned long addr, void *data)
2337 {
2338         struct remap_data *rmd = data;
2339         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2340
2341         rmd->mmu_update->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
2342         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2343         rmd->mmu_update++;
2344
2345         return 0;
2346 }
2347
2348 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2349                                unsigned long addr,
2350                                unsigned long mfn, int nr,
2351                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2352 {
2353         struct remap_data rmd;
2354         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2355         int batch;
2356         unsigned long range;
2357         int err = 0;
2358
2359         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2360
2361         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2362                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2363
2364         rmd.mfn = mfn;
2365         rmd.prot = prot;
2366
2367         while (nr) {
2368                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2369                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2370
2371                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2372                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2373                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2374                 if (err)
2375                         goto out;
2376
2377                 err = -EFAULT;
2378                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2379                         goto out;
2380
2381                 nr -= batch;
2382                 addr += range;
2383         }
2384
2385         err = 0;
2386 out:
2387
2388         xen_flush_tlb_all();
2389
2390         return err;
2391 }
2392 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);