6e27979506c1d1348a48e703ae6da74d133be8cb
[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 <asm/pgtable.h>
52 #include <asm/tlbflush.h>
53 #include <asm/fixmap.h>
54 #include <asm/mmu_context.h>
55 #include <asm/setup.h>
56 #include <asm/paravirt.h>
57 #include <asm/e820.h>
58 #include <asm/linkage.h>
59 #include <asm/page.h>
60 #include <asm/init.h>
61 #include <asm/pat.h>
62
63 #include <asm/xen/hypercall.h>
64 #include <asm/xen/hypervisor.h>
65
66 #include <xen/xen.h>
67 #include <xen/page.h>
68 #include <xen/interface/xen.h>
69 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
70 #include <xen/interface/version.h>
71 #include <xen/interface/memory.h>
72 #include <xen/hvc-console.h>
73
74 #include "multicalls.h"
75 #include "mmu.h"
76 #include "debugfs.h"
77
78 #define MMU_UPDATE_HISTO        30
79
80 /*
81  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
82  * Also protects non-atomic updates of current_pages and driver_pages, and
83  * balloon lists.
84  */
85 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
86
87 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
88
89 static struct {
90         u32 pgd_update;
91         u32 pgd_update_pinned;
92         u32 pgd_update_batched;
93
94         u32 pud_update;
95         u32 pud_update_pinned;
96         u32 pud_update_batched;
97
98         u32 pmd_update;
99         u32 pmd_update_pinned;
100         u32 pmd_update_batched;
101
102         u32 pte_update;
103         u32 pte_update_pinned;
104         u32 pte_update_batched;
105
106         u32 mmu_update;
107         u32 mmu_update_extended;
108         u32 mmu_update_histo[MMU_UPDATE_HISTO];
109
110         u32 prot_commit;
111         u32 prot_commit_batched;
112
113         u32 set_pte_at;
114         u32 set_pte_at_batched;
115         u32 set_pte_at_pinned;
116         u32 set_pte_at_current;
117         u32 set_pte_at_kernel;
118 } mmu_stats;
119
120 static u8 zero_stats;
121
122 static inline void check_zero(void)
123 {
124         if (unlikely(zero_stats)) {
125                 memset(&mmu_stats, 0, sizeof(mmu_stats));
126                 zero_stats = 0;
127         }
128 }
129
130 #define ADD_STATS(elem, val)                    \
131         do { check_zero(); mmu_stats.elem += (val); } while(0)
132
133 #else  /* !CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
134
135 #define ADD_STATS(elem, val)    do { (void)(val); } while(0)
136
137 #endif /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
138
139
140 /*
141  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
142  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
143  * Each page can map 2MB.
144  */
145 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
146 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
147
148 #ifdef CONFIG_X86_64
149 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
150 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
151 #endif /* CONFIG_X86_64 */
152
153 /*
154  * Note about cr3 (pagetable base) values:
155  *
156  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
157  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
158  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
159  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
160  * be self-consistent.
161  *
162  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
163  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
164  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
165  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
166  */
167 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
168 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
169
170
171 /*
172  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
173  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
174  */
175 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
176
177 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
178 {
179         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
180
181         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
182 }
183
184 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
185 {
186         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
187         unsigned int level;
188         pte_t *pte;
189         unsigned offset;
190
191         /*
192          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
193          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
194          */
195         if (virt_addr_valid(vaddr))
196                 return virt_to_machine(vaddr);
197
198         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
199
200         pte = lookup_address(address, &level);
201         BUG_ON(pte == NULL);
202         offset = address & ~PAGE_MASK;
203         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
204 }
205 EXPORT_SYMBOL_GPL(arbitrary_virt_to_machine);
206
207 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
208 {
209         pte_t *pte, ptev;
210         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
211         unsigned int level;
212
213         pte = lookup_address(address, &level);
214         if (pte == NULL)
215                 return;         /* vaddr missing */
216
217         ptev = pte_wrprotect(*pte);
218
219         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
220                 BUG();
221 }
222
223 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
224 {
225         pte_t *pte, ptev;
226         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
227         unsigned int level;
228
229         pte = lookup_address(address, &level);
230         if (pte == NULL)
231                 return;         /* vaddr missing */
232
233         ptev = pte_mkwrite(*pte);
234
235         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
236                 BUG();
237 }
238
239
240 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
241 {
242         struct page *page = virt_to_page(ptr);
243
244         return PagePinned(page);
245 }
246
247 static bool xen_iomap_pte(pte_t pte)
248 {
249         return pte_flags(pte) & _PAGE_IOMAP;
250 }
251
252 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
253 {
254         struct multicall_space mcs;
255         struct mmu_update *u;
256
257         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
258         u = mcs.args;
259
260         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
261         u->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
262         u->val = pte_val_ma(pteval);
263
264         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
265
266         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
267 }
268 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
269
270 static void xen_set_iomap_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
271 {
272         xen_set_domain_pte(ptep, pteval, DOMID_IO);
273 }
274
275 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
276 {
277         struct multicall_space mcs;
278         struct mmu_update *u;
279
280         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
281
282         if (mcs.mc != NULL) {
283                 ADD_STATS(mmu_update_extended, 1);
284                 ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], -1);
285
286                 mcs.mc->args[1]++;
287
288                 if (mcs.mc->args[1] < MMU_UPDATE_HISTO)
289                         ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], 1);
290                 else
291                         ADD_STATS(mmu_update_histo[0], 1);
292         } else {
293                 ADD_STATS(mmu_update, 1);
294                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
295                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
296                 ADD_STATS(mmu_update_histo[1], 1);
297         }
298
299         u = mcs.args;
300         *u = *update;
301 }
302
303 void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
304 {
305         struct mmu_update u;
306
307         preempt_disable();
308
309         xen_mc_batch();
310
311         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
312         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
313         u.val = pmd_val_ma(val);
314         xen_extend_mmu_update(&u);
315
316         ADD_STATS(pmd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
317
318         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
319
320         preempt_enable();
321 }
322
323 void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
324 {
325         ADD_STATS(pmd_update, 1);
326
327         /* If page is not pinned, we can just update the entry
328            directly */
329         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
330                 *ptr = val;
331                 return;
332         }
333
334         ADD_STATS(pmd_update_pinned, 1);
335
336         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
337 }
338
339 /*
340  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
341  * and protection flags for that frame.
342  */
343 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
344 {
345         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
346 }
347
348 void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
349                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
350 {
351         if (xen_iomap_pte(pteval)) {
352                 xen_set_iomap_pte(ptep, pteval);
353                 goto out;
354         }
355
356         ADD_STATS(set_pte_at, 1);
357 //      ADD_STATS(set_pte_at_pinned, xen_page_pinned(ptep));
358         ADD_STATS(set_pte_at_current, mm == current->mm);
359         ADD_STATS(set_pte_at_kernel, mm == &init_mm);
360
361         if (mm == current->mm || mm == &init_mm) {
362                 if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU) {
363                         struct multicall_space mcs;
364                         mcs = xen_mc_entry(0);
365
366                         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, addr, pteval, 0);
367                         ADD_STATS(set_pte_at_batched, 1);
368                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
369                         goto out;
370                 } else
371                         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(addr, pteval, 0) == 0)
372                                 goto out;
373         }
374         xen_set_pte(ptep, pteval);
375
376 out:    return;
377 }
378
379 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
380                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
381 {
382         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
383         return *ptep;
384 }
385
386 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
387                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
388 {
389         struct mmu_update u;
390
391         xen_mc_batch();
392
393         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
394         u.val = pte_val_ma(pte);
395         xen_extend_mmu_update(&u);
396
397         ADD_STATS(prot_commit, 1);
398         ADD_STATS(prot_commit_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
399
400         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
401 }
402
403 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
404 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
405 {
406         if (val & _PAGE_PRESENT) {
407                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
408                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
409                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
410         }
411
412         return val;
413 }
414
415 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
416 {
417         if (val & _PAGE_PRESENT) {
418                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
419                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
420                 unsigned long mfn;
421
422                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
423                         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
424                 else
425                         mfn = pfn;
426                 /*
427                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
428                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
429                  * information about the original pfn, so
430                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
431                  */
432                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
433                         mfn = 0;
434                         flags = 0;
435                 } else {
436                         /*
437                          * Paramount to do this test _after_ the
438                          * INVALID_P2M_ENTRY as INVALID_P2M_ENTRY &
439                          * IDENTITY_FRAME_BIT resolves to true.
440                          */
441                         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
442                         if (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT) {
443                                 mfn &= ~IDENTITY_FRAME_BIT;
444                                 flags |= _PAGE_IOMAP;
445                         }
446                 }
447                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
448         }
449
450         return val;
451 }
452
453 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
454 {
455         if (val & _PAGE_PRESENT) {
456                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
457                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
458
459                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
460                    just use it as-is. */
461                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
462         }
463
464         return val;
465 }
466
467 pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
468 {
469         pteval_t pteval = pte.pte;
470
471         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
472         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
473                 WARN_ON(!pat_enabled);
474                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
475         }
476
477         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
478                 return pteval;
479
480         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
481 }
482 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
483
484 pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
485 {
486         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
487 }
488 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
489
490 /*
491  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
492  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
493  * types.
494  *
495  * We expect Linux's PAT set as follows:
496  *
497  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
498  * 0                     WB       WB     WB
499  * 1            PWT      WC       WT     WT
500  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
501  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
502  * 4    PAT              WB       WC     WB
503  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
504  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
505  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
506  */
507
508 void xen_set_pat(u64 pat)
509 {
510         /* We expect Linux to use a PAT setting of
511          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
512         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
513 }
514
515 pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
516 {
517         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
518
519         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
520          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
521          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
522          * things work out OK...
523          *
524          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
525          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
526          */
527         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
528                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
529                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
530         }
531
532         /*
533          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
534          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
535          * mappings are just dummy local mappings to keep other
536          * parts of the kernel happy.
537          */
538         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
539             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
540                 pte = iomap_pte(pte);
541         } else {
542                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
543                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
544         }
545
546         return native_make_pte(pte);
547 }
548 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
549
550 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
551 pte_t xen_make_pte_debug(pteval_t pte)
552 {
553         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
554         phys_addr_t other_addr;
555         bool io_page = false;
556         pte_t _pte;
557
558         if (pte & _PAGE_IOMAP)
559                 io_page = true;
560
561         _pte = xen_make_pte(pte);
562
563         if (!addr)
564                 return _pte;
565
566         if (io_page &&
567             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
568                 other_addr = pfn_to_mfn(addr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
569                 WARN(addr != other_addr,
570                         "0x%lx is using VM_IO, but it is 0x%lx!\n",
571                         (unsigned long)addr, (unsigned long)other_addr);
572         } else {
573                 pteval_t iomap_set = (_pte.pte & PTE_FLAGS_MASK) & _PAGE_IOMAP;
574                 other_addr = (_pte.pte & PTE_PFN_MASK);
575                 WARN((addr == other_addr) && (!io_page) && (!iomap_set),
576                         "0x%lx is missing VM_IO (and wasn't fixed)!\n",
577                         (unsigned long)addr);
578         }
579
580         return _pte;
581 }
582 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte_debug);
583 #endif
584
585 pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
586 {
587         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
588         return native_make_pgd(pgd);
589 }
590 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
591
592 pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
593 {
594         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
595 }
596 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
597
598 void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
599 {
600         struct mmu_update u;
601
602         preempt_disable();
603
604         xen_mc_batch();
605
606         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
607         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
608         u.val = pud_val_ma(val);
609         xen_extend_mmu_update(&u);
610
611         ADD_STATS(pud_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
612
613         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
614
615         preempt_enable();
616 }
617
618 void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
619 {
620         ADD_STATS(pud_update, 1);
621
622         /* If page is not pinned, we can just update the entry
623            directly */
624         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
625                 *ptr = val;
626                 return;
627         }
628
629         ADD_STATS(pud_update_pinned, 1);
630
631         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
632 }
633
634 void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
635 {
636         if (xen_iomap_pte(pte)) {
637                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
638                 return;
639         }
640
641         ADD_STATS(pte_update, 1);
642 //      ADD_STATS(pte_update_pinned, xen_page_pinned(ptep));
643         ADD_STATS(pte_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
644
645 #ifdef CONFIG_X86_PAE
646         ptep->pte_high = pte.pte_high;
647         smp_wmb();
648         ptep->pte_low = pte.pte_low;
649 #else
650         *ptep = pte;
651 #endif
652 }
653
654 #ifdef CONFIG_X86_PAE
655 void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
656 {
657         if (xen_iomap_pte(pte)) {
658                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
659                 return;
660         }
661
662         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
663 }
664
665 void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
666 {
667         ptep->pte_low = 0;
668         smp_wmb();              /* make sure low gets written first */
669         ptep->pte_high = 0;
670 }
671
672 void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
673 {
674         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
675 }
676 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
677
678 pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
679 {
680         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
681         return native_make_pmd(pmd);
682 }
683 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
684
685 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
686 pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
687 {
688         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
689 }
690 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
691
692 pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
693 {
694         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
695
696         return native_make_pud(pud);
697 }
698 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
699
700 pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
701 {
702         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
703         unsigned offset = pgd - pgd_page;
704         pgd_t *user_ptr = NULL;
705
706         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
707                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
708                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
709                 if (user_ptr)
710                         user_ptr += offset;
711         }
712
713         return user_ptr;
714 }
715
716 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
717 {
718         struct mmu_update u;
719
720         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
721         u.val = pgd_val_ma(val);
722         xen_extend_mmu_update(&u);
723 }
724
725 /*
726  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
727  * there's a page structure.  This implies:
728  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
729  *  2. It is always pinned
730  *  3. It has no user pagetable attached to it
731  */
732 void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
733 {
734         preempt_disable();
735
736         xen_mc_batch();
737
738         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
739
740         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
741
742         preempt_enable();
743 }
744
745 void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
746 {
747         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
748
749         ADD_STATS(pgd_update, 1);
750
751         /* If page is not pinned, we can just update the entry
752            directly */
753         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
754                 *ptr = val;
755                 if (user_ptr) {
756                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
757                         *user_ptr = val;
758                 }
759                 return;
760         }
761
762         ADD_STATS(pgd_update_pinned, 1);
763         ADD_STATS(pgd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
764
765         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
766            user updates together. */
767         xen_mc_batch();
768
769         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
770         if (user_ptr)
771                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
772
773         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
774 }
775 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
776
777 /*
778  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
779  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
780  * callback function on each page it finds making up the page table,
781  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
782  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
783  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
784  * FIXADDR_TOP.
785  *
786  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
787  * because then we start getting into Xen's ptes.
788  *
789  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
790  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
791  */
792 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
793                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
794                                       enum pt_level),
795                           unsigned long limit)
796 {
797         int flush = 0;
798         unsigned hole_low, hole_high;
799         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
800         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
801
802         /* The limit is the last byte to be touched */
803         limit--;
804         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
805
806         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
807                 return 0;
808
809         /*
810          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
811          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
812          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
813          */
814         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
815         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
816
817         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
818 #if PTRS_PER_PUD > 1
819         pudidx_limit = pud_index(limit);
820 #else
821         pudidx_limit = 0;
822 #endif
823 #if PTRS_PER_PMD > 1
824         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
825 #else
826         pmdidx_limit = 0;
827 #endif
828
829         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
830                 pud_t *pud;
831
832                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
833                         continue;
834
835                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
836                         continue;
837
838                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
839
840                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
841                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
842
843                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
844                         pmd_t *pmd;
845
846                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
847                             pudidx > pudidx_limit)
848                                 goto out;
849
850                         if (pud_none(pud[pudidx]))
851                                 continue;
852
853                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
854
855                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
856                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
857
858                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
859                                 struct page *pte;
860
861                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
862                                     pudidx == pudidx_limit &&
863                                     pmdidx > pmdidx_limit)
864                                         goto out;
865
866                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
867                                         continue;
868
869                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
870                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
871                         }
872                 }
873         }
874
875 out:
876         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
877            a cue to do final things like tlb flushes. */
878         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
879
880         return flush;
881 }
882
883 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
884                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
885                                     enum pt_level),
886                         unsigned long limit)
887 {
888         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
889 }
890
891 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
892    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
893 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
894 {
895         spinlock_t *ptl = NULL;
896
897 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
898         ptl = __pte_lockptr(page);
899         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
900 #endif
901
902         return ptl;
903 }
904
905 static void xen_pte_unlock(void *v)
906 {
907         spinlock_t *ptl = v;
908         spin_unlock(ptl);
909 }
910
911 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
912 {
913         struct mmuext_op *op;
914         struct multicall_space mcs;
915
916         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
917         op = mcs.args;
918         op->cmd = level;
919         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
920         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
921 }
922
923 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
924                         enum pt_level level)
925 {
926         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
927         int flush;
928
929         if (pgfl)
930                 flush = 0;              /* already pinned */
931         else if (PageHighMem(page))
932                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
933                    highpage */
934                 flush = 1;
935         else {
936                 void *pt = lowmem_page_address(page);
937                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
938                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
939                 spinlock_t *ptl;
940
941                 flush = 0;
942
943                 /*
944                  * We need to hold the pagetable lock between the time
945                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
946                  * it.  If we don't, then other users may come in and
947                  * attempt to update the pagetable by writing it,
948                  * which will fail because the memory is RO but not
949                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
950                  *
951                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
952                  * entire pagetable's worth of locks during the
953                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
954                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
955                  * page while holding the lock.  This means the number
956                  * of locks we end up holding is never more than a
957                  * batch size (~32 entries, at present).
958                  *
959                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
960                  * the PTE pages independently, because we're
961                  * protected by the overall pagetable lock.
962                  */
963                 ptl = NULL;
964                 if (level == PT_PTE)
965                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
966
967                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
968                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
969                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
970
971                 if (ptl) {
972                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
973
974                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
975                            is completed. */
976                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
977                 }
978         }
979
980         return flush;
981 }
982
983 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
984    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
985    read-only, and can be pinned. */
986 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
987 {
988         xen_mc_batch();
989
990         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
991                 /* re-enable interrupts for flushing */
992                 xen_mc_issue(0);
993
994                 kmap_flush_unused();
995
996                 xen_mc_batch();
997         }
998
999 #ifdef CONFIG_X86_64
1000         {
1001                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1002
1003                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1004
1005                 if (user_pgd) {
1006                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1007                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1008                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1009                 }
1010         }
1011 #else /* CONFIG_X86_32 */
1012 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1013         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
1014         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1015                      PT_PMD);
1016 #endif
1017         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1018 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1019         xen_mc_issue(0);
1020 }
1021
1022 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
1023 {
1024         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
1025 }
1026
1027 /*
1028  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
1029  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
1030  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
1031  * process is under construction or destruction).
1032  *
1033  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
1034  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
1035  * matter all that much.
1036  */
1037 void xen_mm_pin_all(void)
1038 {
1039         struct page *page;
1040
1041         spin_lock(&pgd_lock);
1042
1043         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1044                 if (!PagePinned(page)) {
1045                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1046                         SetPageSavePinned(page);
1047                 }
1048         }
1049
1050         spin_unlock(&pgd_lock);
1051 }
1052
1053 /*
1054  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
1055  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
1056  * the book-keeping now.
1057  */
1058 static __init int xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1059                                   enum pt_level level)
1060 {
1061         SetPagePinned(page);
1062         return 0;
1063 }
1064
1065 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
1066 {
1067         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
1068 }
1069
1070 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1071                           enum pt_level level)
1072 {
1073         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
1074
1075         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
1076                 void *pt = lowmem_page_address(page);
1077                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1078                 spinlock_t *ptl = NULL;
1079                 struct multicall_space mcs;
1080
1081                 /*
1082                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
1083                  * pte locks, we must be holding the lock for while
1084                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
1085                  * concurrent updates from seeing it in this
1086                  * partially-pinned state.
1087                  */
1088                 if (level == PT_PTE) {
1089                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1090
1091                         if (ptl)
1092                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1093                 }
1094
1095                 mcs = __xen_mc_entry(0);
1096
1097                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1098                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
1099                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1100
1101                 if (ptl) {
1102                         /* unlock when batch completed */
1103                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1104                 }
1105         }
1106
1107         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1108 }
1109
1110 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1111 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1112 {
1113         xen_mc_batch();
1114
1115         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1116
1117 #ifdef CONFIG_X86_64
1118         {
1119                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1120
1121                 if (user_pgd) {
1122                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1123                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1124                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1125                 }
1126         }
1127 #endif
1128
1129 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1130         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1131         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1132                        PT_PMD);
1133 #endif
1134
1135         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1136
1137         xen_mc_issue(0);
1138 }
1139
1140 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1141 {
1142         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1143 }
1144
1145 /*
1146  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1147  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1148  */
1149 void xen_mm_unpin_all(void)
1150 {
1151         struct page *page;
1152
1153         spin_lock(&pgd_lock);
1154
1155         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1156                 if (PageSavePinned(page)) {
1157                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1158                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1159                         ClearPageSavePinned(page);
1160                 }
1161         }
1162
1163         spin_unlock(&pgd_lock);
1164 }
1165
1166 void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1167 {
1168         spin_lock(&next->page_table_lock);
1169         xen_pgd_pin(next);
1170         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1171 }
1172
1173 void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1174 {
1175         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1176         xen_pgd_pin(mm);
1177         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1178 }
1179
1180
1181 #ifdef CONFIG_SMP
1182 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1183    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1184 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1185 {
1186         struct mm_struct *mm = info;
1187         struct mm_struct *active_mm;
1188
1189         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1190
1191         if (active_mm == mm)
1192                 leave_mm(smp_processor_id());
1193
1194         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1195            it has been flushed. */
1196         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1197                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1198 }
1199
1200 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1201 {
1202         cpumask_var_t mask;
1203         unsigned cpu;
1204
1205         if (current->active_mm == mm) {
1206                 if (current->mm == mm)
1207                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1208                 else
1209                         leave_mm(smp_processor_id());
1210         }
1211
1212         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1213         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1214                 for_each_online_cpu(cpu) {
1215                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1216                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1217                                 continue;
1218                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1219                 }
1220                 return;
1221         }
1222         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1223
1224         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1225            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1226            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1227            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1228            if needed. */
1229         for_each_online_cpu(cpu) {
1230                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1231                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1232         }
1233
1234         if (!cpumask_empty(mask))
1235                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1236         free_cpumask_var(mask);
1237 }
1238 #else
1239 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1240 {
1241         if (current->active_mm == mm)
1242                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1243 }
1244 #endif
1245
1246 /*
1247  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1248  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1249  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1250  * hypervisor, which is moderately expensive.
1251  *
1252  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1253  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1254  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1255  *
1256  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1257  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1258  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1259  */
1260 void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1261 {
1262         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1263         xen_drop_mm_ref(mm);
1264         put_cpu();
1265
1266         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1267
1268         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1269         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1270                 xen_pgd_unpin(mm);
1271
1272         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1273 }
1274
1275 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1276 {
1277 }
1278
1279 static void xen_post_allocator_init(void);
1280
1281 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1282 {
1283         xen_setup_shared_info();
1284         xen_post_allocator_init();
1285 }
1286
1287 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1288 {
1289         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1290 }
1291
1292 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1293 {
1294         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1295 }
1296
1297 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1298 {
1299         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1300 }
1301
1302 static void xen_flush_tlb(void)
1303 {
1304         struct mmuext_op *op;
1305         struct multicall_space mcs;
1306
1307         preempt_disable();
1308
1309         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1310
1311         op = mcs.args;
1312         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1313         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1314
1315         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1316
1317         preempt_enable();
1318 }
1319
1320 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1321 {
1322         struct mmuext_op *op;
1323         struct multicall_space mcs;
1324
1325         preempt_disable();
1326
1327         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1328         op = mcs.args;
1329         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1330         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1331         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1332
1333         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1334
1335         preempt_enable();
1336 }
1337
1338 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1339                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1340 {
1341         struct {
1342                 struct mmuext_op op;
1343                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1344         } *args;
1345         struct multicall_space mcs;
1346
1347         if (cpumask_empty(cpus))
1348                 return;         /* nothing to do */
1349
1350         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1351         args = mcs.args;
1352         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1353
1354         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1355         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1356         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1357
1358         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1359                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1360         } else {
1361                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1362                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1363         }
1364
1365         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1366
1367         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1368 }
1369
1370 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1371 {
1372         return percpu_read(xen_cr3);
1373 }
1374
1375 static void set_current_cr3(void *v)
1376 {
1377         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1378 }
1379
1380 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1381 {
1382         struct mmuext_op *op;
1383         struct multicall_space mcs;
1384         unsigned long mfn;
1385
1386         if (cr3)
1387                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1388         else
1389                 mfn = 0;
1390
1391         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1392
1393         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1394
1395         op = mcs.args;
1396         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1397         op->arg1.mfn = mfn;
1398
1399         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1400
1401         if (kernel) {
1402                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1403
1404                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1405                    been submitted. */
1406                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1407         }
1408 }
1409
1410 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1411 {
1412         BUG_ON(preemptible());
1413
1414         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1415
1416         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1417            respect to ipis */
1418         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1419
1420         __xen_write_cr3(true, cr3);
1421
1422 #ifdef CONFIG_X86_64
1423         {
1424                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1425                 if (user_pgd)
1426                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1427                 else
1428                         __xen_write_cr3(false, 0);
1429         }
1430 #endif
1431
1432         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1433 }
1434
1435 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1436 {
1437         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1438         int ret = 0;
1439
1440         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1441
1442 #ifdef CONFIG_X86_64
1443         {
1444                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1445                 pgd_t *user_pgd;
1446
1447                 BUG_ON(page->private != 0);
1448
1449                 ret = -ENOMEM;
1450
1451                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1452                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1453
1454                 if (user_pgd != NULL) {
1455                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1456                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1457                         ret = 0;
1458                 }
1459
1460                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1461         }
1462 #endif
1463
1464         return ret;
1465 }
1466
1467 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1468 {
1469 #ifdef CONFIG_X86_64
1470         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1471
1472         if (user_pgd)
1473                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1474 #endif
1475 }
1476
1477 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1478 {
1479         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1480
1481 #ifdef CONFIG_X86_32
1482         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1483         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1484                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1485                                pte_val_ma(pte));
1486 #endif
1487
1488         /*
1489          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1490          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1491          * early_ioremap fixmap slot, make sure it is RO.
1492          */
1493         if (!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1494             pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_end)
1495                 pte = pte_wrprotect(pte);
1496
1497         return pte;
1498 }
1499
1500 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1501    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1502 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1503 {
1504         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1505
1506         xen_set_pte(ptep, pte);
1507 }
1508
1509 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1510 {
1511         struct mmuext_op op;
1512         op.cmd = cmd;
1513         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1514         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1515                 BUG();
1516 }
1517
1518 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1519    everything is pinned. */
1520 static __init void xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1521 {
1522 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1523         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1524 #endif
1525         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1526         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1527 }
1528
1529 /* Used for pmd and pud */
1530 static __init void xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1531 {
1532 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1533         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1534 #endif
1535         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1536 }
1537
1538 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1539    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1540 static __init void xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1541 {
1542         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1543         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1544 }
1545
1546 static __init void xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1547 {
1548         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1549 }
1550
1551 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1552    attached to a pinned pagetable. */
1553 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1554 {
1555         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1556
1557         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1558                 SetPagePinned(page);
1559
1560                 if (!PageHighMem(page)) {
1561                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1562                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1563                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1564                 } else {
1565                         /* make sure there are no stray mappings of
1566                            this page */
1567                         kmap_flush_unused();
1568                 }
1569         }
1570 }
1571
1572 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1573 {
1574         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1575 }
1576
1577 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1578 {
1579         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1580 }
1581
1582 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1583 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1584 {
1585         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1586
1587         if (PagePinned(page)) {
1588                 if (!PageHighMem(page)) {
1589                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1590                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1591                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1592                 }
1593                 ClearPagePinned(page);
1594         }
1595 }
1596
1597 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1598 {
1599         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1600 }
1601
1602 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1603 {
1604         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1605 }
1606
1607 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1608 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1609 {
1610         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1611 }
1612
1613 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1614 {
1615         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1616 }
1617 #endif
1618
1619 void __init xen_reserve_top(void)
1620 {
1621 #ifdef CONFIG_X86_32
1622         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1623         struct xen_platform_parameters pp;
1624
1625         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1626                 top = pp.virt_start;
1627
1628         reserve_top_address(-top);
1629 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1630 }
1631
1632 /*
1633  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1634  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1635  */
1636 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1637 {
1638 #ifdef CONFIG_X86_64
1639         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1640 #else
1641         return __va(paddr);
1642 #endif
1643 }
1644
1645 /* Convert a machine address to physical address */
1646 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1647 {
1648         phys_addr_t paddr;
1649
1650         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1651         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1652
1653         return paddr;
1654 }
1655
1656 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1657 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1658 {
1659         return __ka(m2p(maddr));
1660 }
1661
1662 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1663 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1664 {
1665         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1666         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1667
1668         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1669                 BUG();
1670 }
1671
1672 static __init void xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1673 {
1674         unsigned pmdidx, pteidx;
1675         unsigned ident_pte;
1676         unsigned long pfn;
1677
1678         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1679                                       PAGE_SIZE);
1680
1681         ident_pte = 0;
1682         pfn = 0;
1683         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1684                 pte_t *pte_page;
1685
1686                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1687                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1688                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1689                 else {
1690                         /* Check for free pte pages */
1691                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1692                                 break;
1693
1694                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1695                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1696
1697                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1698                 }
1699
1700                 /* Install mappings */
1701                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1702                         pte_t pte;
1703
1704                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1705                                 continue;
1706
1707                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1708                         pte_page[pteidx] = pte;
1709                 }
1710         }
1711
1712         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1713                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1714
1715         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1716 }
1717
1718 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1719 {
1720         struct xen_machphys_mapping mapping;
1721         unsigned long machine_to_phys_nr_ents;
1722
1723         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1724                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1725                 machine_to_phys_nr_ents = mapping.max_mfn + 1;
1726         } else {
1727                 machine_to_phys_nr_ents = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1728         }
1729         machine_to_phys_order = fls(machine_to_phys_nr_ents - 1);
1730 }
1731
1732 #ifdef CONFIG_X86_64
1733 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1734 {
1735         pte_t *pte = v;
1736         int i;
1737
1738         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1739            as ptes. */
1740         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1741                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1742 }
1743
1744 /*
1745  * Set up the initial kernel pagetable.
1746  *
1747  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1748  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1749  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1750  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1751  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1752  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1753  * up.
1754  */
1755 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1756                                          unsigned long max_pfn)
1757 {
1758         pud_t *l3;
1759         pmd_t *l2;
1760
1761         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1762          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1763          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1764          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1765         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1766
1767         /* Zap identity mapping */
1768         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1769
1770         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1771         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1772         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1773         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1774
1775         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1776         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1777
1778         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1779         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1780
1781         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1782         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1783         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1784
1785         /* Set up identity map */
1786         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1787
1788         /* Make pagetable pieces RO */
1789         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1790         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1791         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1792         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1793         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1794         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1795
1796         /* Pin down new L4 */
1797         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1798                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1799
1800         /* Unpin Xen-provided one */
1801         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1802
1803         /* Switch over */
1804         pgd = init_level4_pgt;
1805
1806         /*
1807          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1808          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1809          * pgd.
1810          */
1811         xen_mc_batch();
1812         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1813         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1814
1815         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1816                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1817                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1818                       "XEN PAGETABLES");
1819
1820         return pgd;
1821 }
1822 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1823 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1824 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1825
1826 static __init void xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1827 {
1828         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1829
1830         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1831         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1832
1833         /*
1834          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1835          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1836          * read-only and then pin it.
1837          *
1838          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1839          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1840          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1841          * swapper_pg_dir.
1842          */
1843         swapper_kernel_pmd =
1844                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1845         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1846                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1847         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1848                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1849         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1850
1851         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1852         xen_write_cr3(cr3);
1853         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1854
1855         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1856                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1857         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1858         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1859
1860         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1861 }
1862
1863 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1864                                          unsigned long max_pfn)
1865 {
1866         pmd_t *kernel_pmd;
1867
1868         initial_kernel_pmd =
1869                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1870
1871         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1872
1873         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1874         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1875
1876         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1877
1878         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1879         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1880                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1881
1882         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1883         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1884         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1885
1886         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1887
1888         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1889                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1890         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1891
1892         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1893                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1894                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1895                       "XEN PAGETABLES");
1896
1897         return initial_page_table;
1898 }
1899 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1900
1901 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1902
1903 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1904 {
1905         pte_t pte;
1906
1907         phys >>= PAGE_SHIFT;
1908
1909         switch (idx) {
1910         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1911 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1912         case FIX_F00F_IDT:
1913 #endif
1914 #ifdef CONFIG_X86_32
1915         case FIX_WP_TEST:
1916         case FIX_VDSO:
1917 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1918         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1919 # endif
1920 #else
1921         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1922 #endif
1923         case FIX_TEXT_POKE0:
1924         case FIX_TEXT_POKE1:
1925                 /* All local page mappings */
1926                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1927                 break;
1928
1929 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1930         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1931                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1932                 break;
1933 #endif
1934
1935 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1936         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1937                 /*
1938                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1939                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1940                  */
1941                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1942                 break;
1943 #endif
1944
1945         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1946                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1947                    IO domain */
1948                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1949                 break;
1950
1951         default:
1952                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1953                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1954                 break;
1955         }
1956
1957         __native_set_fixmap(idx, pte);
1958
1959 #ifdef CONFIG_X86_64
1960         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1961            pagetable vsyscall mapping. */
1962         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1963                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1964                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1965         }
1966 #endif
1967 }
1968
1969 __init void xen_ident_map_ISA(void)
1970 {
1971         unsigned long pa;
1972
1973         /*
1974          * If we're dom0, then linear map the ISA machine addresses into
1975          * the kernel's address space.
1976          */
1977         if (!xen_initial_domain())
1978                 return;
1979
1980         xen_raw_printk("Xen: setup ISA identity maps\n");
1981
1982         for (pa = ISA_START_ADDRESS; pa < ISA_END_ADDRESS; pa += PAGE_SIZE) {
1983                 pte_t pte = mfn_pte(PFN_DOWN(pa), PAGE_KERNEL_IO);
1984
1985                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping(PAGE_OFFSET + pa, pte, 0))
1986                         BUG();
1987         }
1988
1989         xen_flush_tlb();
1990 }
1991
1992 static __init void xen_post_allocator_init(void)
1993 {
1994 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
1995         pv_mmu_ops.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_debug);
1996 #endif
1997         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1998         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1999         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
2000 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2001         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
2002 #endif
2003
2004         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2005            (which it hasn't) */
2006         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2007         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2008         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
2009         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
2010 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2011         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2012         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
2013 #endif
2014
2015 #ifdef CONFIG_X86_64
2016         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
2017 #endif
2018         xen_mark_init_mm_pinned();
2019 }
2020
2021 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2022 {
2023         preempt_disable();
2024         xen_mc_flush();
2025         paravirt_leave_lazy_mmu();
2026         preempt_enable();
2027 }
2028
2029 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
2030         .read_cr2 = xen_read_cr2,
2031         .write_cr2 = xen_write_cr2,
2032
2033         .read_cr3 = xen_read_cr3,
2034 #ifdef CONFIG_X86_32
2035         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2036 #else
2037         .write_cr3 = xen_write_cr3,
2038 #endif
2039
2040         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2041         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2042         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2043         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2044
2045         .pte_update = paravirt_nop,
2046         .pte_update_defer = paravirt_nop,
2047
2048         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2049         .pgd_free = xen_pgd_free,
2050
2051         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2052         .release_pte = xen_release_pte_init,
2053         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2054         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2055
2056         .set_pte = xen_set_pte_init,
2057         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2058         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2059
2060         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2061         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2062
2063         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2064         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2065
2066         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2067         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2068
2069 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2070         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2071         .pte_clear = xen_pte_clear,
2072         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2073 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2074         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2075
2076         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2077         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2078
2079 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2080         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2081         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2082         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2083
2084         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2085         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2086 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2087
2088         .activate_mm = xen_activate_mm,
2089         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2090         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2091
2092         .lazy_mode = {
2093                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2094                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2095         },
2096
2097         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2098 };
2099
2100 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2101 {
2102         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2103         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2104         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2105
2106         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2107 }
2108
2109 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2110 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2111 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2112
2113 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2114 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2115                                 unsigned long *in_frames,
2116                                 unsigned long *out_frames)
2117 {
2118         int i;
2119         struct multicall_space mcs;
2120
2121         xen_mc_batch();
2122         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2123                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2124
2125                 if (in_frames)
2126                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2127
2128                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2129                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2130
2131                 if (out_frames)
2132                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2133         }
2134         xen_mc_issue(0);
2135 }
2136
2137 /*
2138  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2139  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2140  * mfn.
2141  */
2142 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2143                                      unsigned long *mfns,
2144                                      unsigned long first_mfn)
2145 {
2146         unsigned i, limit;
2147         unsigned long mfn;
2148
2149         xen_mc_batch();
2150
2151         limit = 1u << order;
2152         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2153                 struct multicall_space mcs;
2154                 unsigned flags;
2155
2156                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2157                 if (mfns)
2158                         mfn = mfns[i];
2159                 else
2160                         mfn = first_mfn + i;
2161
2162                 if (i < (limit - 1))
2163                         flags = 0;
2164                 else {
2165                         if (order == 0)
2166                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2167                         else
2168                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2169                 }
2170
2171                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2172                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2173
2174                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2175         }
2176
2177         xen_mc_issue(0);
2178 }
2179
2180 /*
2181  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2182  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2183  * input, and populates mfns as output.
2184  *
2185  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2186  * satisfy the request or not.
2187  */
2188 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2189                                unsigned long *pfns_in,
2190                                unsigned long extents_out,
2191                                unsigned int order_out,
2192                                unsigned long *mfns_out,
2193                                unsigned int address_bits)
2194 {
2195         long rc;
2196         int success;
2197
2198         struct xen_memory_exchange exchange = {
2199                 .in = {
2200                         .nr_extents   = extents_in,
2201                         .extent_order = order_in,
2202                         .extent_start = pfns_in,
2203                         .domid        = DOMID_SELF
2204                 },
2205                 .out = {
2206                         .nr_extents   = extents_out,
2207                         .extent_order = order_out,
2208                         .extent_start = mfns_out,
2209                         .address_bits = address_bits,
2210                         .domid        = DOMID_SELF
2211                 }
2212         };
2213
2214         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2215
2216         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2217         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2218
2219         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2220         BUG_ON(success && (rc != 0));
2221
2222         return success;
2223 }
2224
2225 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2226                                  unsigned int address_bits)
2227 {
2228         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2229         unsigned long  flags;
2230         int            success;
2231
2232         /*
2233          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2234          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2235          * this function are redundant and can be ignored.
2236          */
2237
2238         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2239                 return 0;
2240
2241         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2242                 return -ENOMEM;
2243
2244         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2245
2246         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2247
2248         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2249         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2250
2251         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2252         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2253         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2254                                       1, order, &out_frame,
2255                                       address_bits);
2256
2257         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2258         if (success)
2259                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2260         else
2261                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2262
2263         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2264
2265         return success ? 0 : -ENOMEM;
2266 }
2267 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2268
2269 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2270 {
2271         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2272         unsigned long  flags;
2273         int success;
2274
2275         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2276                 return;
2277
2278         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2279                 return;
2280
2281         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2282
2283         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2284
2285         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2286         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2287
2288         /* 2. Zap current PTEs. */
2289         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2290
2291         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2292         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2293                                         0, out_frames, 0);
2294
2295         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2296         if (success)
2297                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2298         else
2299                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2300
2301         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2302 }
2303 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2304
2305 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2306 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2307 {
2308         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2309         int rc;
2310
2311         a.domid = DOMID_SELF;
2312         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2313         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2314         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2315 }
2316
2317 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2318 {
2319         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2320         int rc = 0;
2321
2322         a.domid = DOMID_SELF;
2323         a.gpa = 0x00;
2324         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2325         if (rc < 0) {
2326                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2327                 return 0;
2328         }
2329         return 1;
2330 }
2331
2332 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2333 {
2334         if (is_pagetable_dying_supported())
2335                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2336 }
2337 #endif
2338
2339 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2340
2341 struct remap_data {
2342         unsigned long mfn;
2343         pgprot_t prot;
2344         struct mmu_update *mmu_update;
2345 };
2346
2347 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2348                                  unsigned long addr, void *data)
2349 {
2350         struct remap_data *rmd = data;
2351         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2352
2353         rmd->mmu_update->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
2354         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2355         rmd->mmu_update++;
2356
2357         return 0;
2358 }
2359
2360 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2361                                unsigned long addr,
2362                                unsigned long mfn, int nr,
2363                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2364 {
2365         struct remap_data rmd;
2366         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2367         int batch;
2368         unsigned long range;
2369         int err = 0;
2370
2371         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2372
2373         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2374                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2375
2376         rmd.mfn = mfn;
2377         rmd.prot = prot;
2378
2379         while (nr) {
2380                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2381                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2382
2383                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2384                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2385                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2386                 if (err)
2387                         goto out;
2388
2389                 err = -EFAULT;
2390                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2391                         goto out;
2392
2393                 nr -= batch;
2394                 addr += range;
2395         }
2396
2397         err = 0;
2398 out:
2399
2400         flush_tlb_all();
2401
2402         return err;
2403 }
2404 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);
2405
2406 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2407
2408 static int p2m_dump_open(struct inode *inode, struct file *filp)
2409 {
2410         return single_open(filp, p2m_dump_show, NULL);
2411 }
2412
2413 static const struct file_operations p2m_dump_fops = {
2414         .open           = p2m_dump_open,
2415         .read           = seq_read,
2416         .llseek         = seq_lseek,
2417         .release        = single_release,
2418 };
2419
2420 static struct dentry *d_mmu_debug;
2421
2422 static int __init xen_mmu_debugfs(void)
2423 {
2424         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
2425
2426         if (d_xen == NULL)
2427                 return -ENOMEM;
2428
2429         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
2430
2431         debugfs_create_u8("zero_stats", 0644, d_mmu_debug, &zero_stats);
2432
2433         debugfs_create_u32("pgd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pgd_update);
2434         debugfs_create_u32("pgd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2435                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2436         debugfs_create_u32("pgd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2437                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2438
2439         debugfs_create_u32("pud_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pud_update);
2440         debugfs_create_u32("pud_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2441                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2442         debugfs_create_u32("pud_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2443                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2444
2445         debugfs_create_u32("pmd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pmd_update);
2446         debugfs_create_u32("pmd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2447                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2448         debugfs_create_u32("pmd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2449                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2450
2451         debugfs_create_u32("pte_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pte_update);
2452 //      debugfs_create_u32("pte_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2453 //                         &mmu_stats.pte_update_pinned);
2454         debugfs_create_u32("pte_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2455                            &mmu_stats.pte_update_pinned);
2456
2457         debugfs_create_u32("mmu_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.mmu_update);
2458         debugfs_create_u32("mmu_update_extended", 0444, d_mmu_debug,
2459                            &mmu_stats.mmu_update_extended);
2460         xen_debugfs_create_u32_array("mmu_update_histo", 0444, d_mmu_debug,
2461                                      mmu_stats.mmu_update_histo, 20);
2462
2463         debugfs_create_u32("set_pte_at", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.set_pte_at);
2464         debugfs_create_u32("set_pte_at_batched", 0444, d_mmu_debug,
2465                            &mmu_stats.set_pte_at_batched);
2466         debugfs_create_u32("set_pte_at_current", 0444, d_mmu_debug,
2467                            &mmu_stats.set_pte_at_current);
2468         debugfs_create_u32("set_pte_at_kernel", 0444, d_mmu_debug,
2469                            &mmu_stats.set_pte_at_kernel);
2470
2471         debugfs_create_u32("prot_commit", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.prot_commit);
2472         debugfs_create_u32("prot_commit_batched", 0444, d_mmu_debug,
2473                            &mmu_stats.prot_commit_batched);
2474
2475         debugfs_create_file("p2m", 0600, d_mmu_debug, NULL, &p2m_dump_fops);
2476         return 0;
2477 }
2478 fs_initcall(xen_mmu_debugfs);
2479
2480 #endif  /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */