Merge branch 'fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jejb/parisc-2.6
[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 balloon lists.
83  */
84 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
85
86 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
87
88 static struct {
89         u32 pgd_update;
90         u32 pgd_update_pinned;
91         u32 pgd_update_batched;
92
93         u32 pud_update;
94         u32 pud_update_pinned;
95         u32 pud_update_batched;
96
97         u32 pmd_update;
98         u32 pmd_update_pinned;
99         u32 pmd_update_batched;
100
101         u32 pte_update;
102         u32 pte_update_pinned;
103         u32 pte_update_batched;
104
105         u32 mmu_update;
106         u32 mmu_update_extended;
107         u32 mmu_update_histo[MMU_UPDATE_HISTO];
108
109         u32 prot_commit;
110         u32 prot_commit_batched;
111
112         u32 set_pte_at;
113         u32 set_pte_at_batched;
114         u32 set_pte_at_pinned;
115         u32 set_pte_at_current;
116         u32 set_pte_at_kernel;
117 } mmu_stats;
118
119 static u8 zero_stats;
120
121 static inline void check_zero(void)
122 {
123         if (unlikely(zero_stats)) {
124                 memset(&mmu_stats, 0, sizeof(mmu_stats));
125                 zero_stats = 0;
126         }
127 }
128
129 #define ADD_STATS(elem, val)                    \
130         do { check_zero(); mmu_stats.elem += (val); } while(0)
131
132 #else  /* !CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
133
134 #define ADD_STATS(elem, val)    do { (void)(val); } while(0)
135
136 #endif /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
137
138
139 /*
140  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
141  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
142  * Each page can map 2MB.
143  */
144 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
145 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
146
147 #ifdef CONFIG_X86_64
148 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
149 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
150 #endif /* CONFIG_X86_64 */
151
152 /*
153  * Note about cr3 (pagetable base) values:
154  *
155  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
156  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
157  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
158  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
159  * be self-consistent.
160  *
161  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
162  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
163  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
164  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
165  */
166 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
167 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
168
169
170 /*
171  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
172  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
173  */
174 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
175
176 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
177 {
178         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
179
180         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
181 }
182
183 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
184 {
185         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
186         unsigned int level;
187         pte_t *pte;
188         unsigned offset;
189
190         /*
191          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
192          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
193          */
194         if (virt_addr_valid(vaddr))
195                 return virt_to_machine(vaddr);
196
197         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
198
199         pte = lookup_address(address, &level);
200         BUG_ON(pte == NULL);
201         offset = address & ~PAGE_MASK;
202         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
203 }
204 EXPORT_SYMBOL_GPL(arbitrary_virt_to_machine);
205
206 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
207 {
208         pte_t *pte, ptev;
209         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
210         unsigned int level;
211
212         pte = lookup_address(address, &level);
213         if (pte == NULL)
214                 return;         /* vaddr missing */
215
216         ptev = pte_wrprotect(*pte);
217
218         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
219                 BUG();
220 }
221
222 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
223 {
224         pte_t *pte, ptev;
225         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
226         unsigned int level;
227
228         pte = lookup_address(address, &level);
229         if (pte == NULL)
230                 return;         /* vaddr missing */
231
232         ptev = pte_mkwrite(*pte);
233
234         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
235                 BUG();
236 }
237
238
239 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
240 {
241         struct page *page = virt_to_page(ptr);
242
243         return PagePinned(page);
244 }
245
246 static bool xen_iomap_pte(pte_t pte)
247 {
248         return pte_flags(pte) & _PAGE_IOMAP;
249 }
250
251 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
252 {
253         struct multicall_space mcs;
254         struct mmu_update *u;
255
256         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
257         u = mcs.args;
258
259         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
260         u->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
261         u->val = pte_val_ma(pteval);
262
263         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
264
265         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
266 }
267 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
268
269 static void xen_set_iomap_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
270 {
271         xen_set_domain_pte(ptep, pteval, DOMID_IO);
272 }
273
274 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
275 {
276         struct multicall_space mcs;
277         struct mmu_update *u;
278
279         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
280
281         if (mcs.mc != NULL) {
282                 ADD_STATS(mmu_update_extended, 1);
283                 ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], -1);
284
285                 mcs.mc->args[1]++;
286
287                 if (mcs.mc->args[1] < MMU_UPDATE_HISTO)
288                         ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], 1);
289                 else
290                         ADD_STATS(mmu_update_histo[0], 1);
291         } else {
292                 ADD_STATS(mmu_update, 1);
293                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
294                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
295                 ADD_STATS(mmu_update_histo[1], 1);
296         }
297
298         u = mcs.args;
299         *u = *update;
300 }
301
302 void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
303 {
304         struct mmu_update u;
305
306         preempt_disable();
307
308         xen_mc_batch();
309
310         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
311         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
312         u.val = pmd_val_ma(val);
313         xen_extend_mmu_update(&u);
314
315         ADD_STATS(pmd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
316
317         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
318
319         preempt_enable();
320 }
321
322 void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
323 {
324         ADD_STATS(pmd_update, 1);
325
326         /* If page is not pinned, we can just update the entry
327            directly */
328         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
329                 *ptr = val;
330                 return;
331         }
332
333         ADD_STATS(pmd_update_pinned, 1);
334
335         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
336 }
337
338 /*
339  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
340  * and protection flags for that frame.
341  */
342 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
343 {
344         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
345 }
346
347 void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
348                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
349 {
350         if (xen_iomap_pte(pteval)) {
351                 xen_set_iomap_pte(ptep, pteval);
352                 goto out;
353         }
354
355         ADD_STATS(set_pte_at, 1);
356 //      ADD_STATS(set_pte_at_pinned, xen_page_pinned(ptep));
357         ADD_STATS(set_pte_at_current, mm == current->mm);
358         ADD_STATS(set_pte_at_kernel, mm == &init_mm);
359
360         if (mm == current->mm || mm == &init_mm) {
361                 if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU) {
362                         struct multicall_space mcs;
363                         mcs = xen_mc_entry(0);
364
365                         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, addr, pteval, 0);
366                         ADD_STATS(set_pte_at_batched, 1);
367                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
368                         goto out;
369                 } else
370                         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(addr, pteval, 0) == 0)
371                                 goto out;
372         }
373         xen_set_pte(ptep, pteval);
374
375 out:    return;
376 }
377
378 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
379                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
380 {
381         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
382         return *ptep;
383 }
384
385 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
386                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
387 {
388         struct mmu_update u;
389
390         xen_mc_batch();
391
392         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
393         u.val = pte_val_ma(pte);
394         xen_extend_mmu_update(&u);
395
396         ADD_STATS(prot_commit, 1);
397         ADD_STATS(prot_commit_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
398
399         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
400 }
401
402 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
403 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
404 {
405         if (val & _PAGE_PRESENT) {
406                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
407                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
408                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
409         }
410
411         return val;
412 }
413
414 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
415 {
416         if (val & _PAGE_PRESENT) {
417                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
418                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
419                 unsigned long mfn;
420
421                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
422                         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
423                 else
424                         mfn = pfn;
425                 /*
426                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
427                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
428                  * information about the original pfn, so
429                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
430                  */
431                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
432                         mfn = 0;
433                         flags = 0;
434                 } else {
435                         /*
436                          * Paramount to do this test _after_ the
437                          * INVALID_P2M_ENTRY as INVALID_P2M_ENTRY &
438                          * IDENTITY_FRAME_BIT resolves to true.
439                          */
440                         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
441                         if (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT) {
442                                 mfn &= ~IDENTITY_FRAME_BIT;
443                                 flags |= _PAGE_IOMAP;
444                         }
445                 }
446                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
447         }
448
449         return val;
450 }
451
452 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
453 {
454         if (val & _PAGE_PRESENT) {
455                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
456                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
457
458                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
459                    just use it as-is. */
460                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
461         }
462
463         return val;
464 }
465
466 pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
467 {
468         pteval_t pteval = pte.pte;
469
470         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
471         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
472                 WARN_ON(!pat_enabled);
473                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
474         }
475
476         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
477                 return pteval;
478
479         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
480 }
481 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
482
483 pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
484 {
485         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
486 }
487 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
488
489 /*
490  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
491  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
492  * types.
493  *
494  * We expect Linux's PAT set as follows:
495  *
496  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
497  * 0                     WB       WB     WB
498  * 1            PWT      WC       WT     WT
499  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
500  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
501  * 4    PAT              WB       WC     WB
502  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
503  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
504  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
505  */
506
507 void xen_set_pat(u64 pat)
508 {
509         /* We expect Linux to use a PAT setting of
510          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
511         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
512 }
513
514 pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
515 {
516         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
517
518         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
519          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
520          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
521          * things work out OK...
522          *
523          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
524          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
525          */
526         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
527                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
528                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
529         }
530
531         /*
532          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
533          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
534          * mappings are just dummy local mappings to keep other
535          * parts of the kernel happy.
536          */
537         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
538             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
539                 pte = iomap_pte(pte);
540         } else {
541                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
542                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
543         }
544
545         return native_make_pte(pte);
546 }
547 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
548
549 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
550 pte_t xen_make_pte_debug(pteval_t pte)
551 {
552         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
553         phys_addr_t other_addr;
554         bool io_page = false;
555         pte_t _pte;
556
557         if (pte & _PAGE_IOMAP)
558                 io_page = true;
559
560         _pte = xen_make_pte(pte);
561
562         if (!addr)
563                 return _pte;
564
565         if (io_page &&
566             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
567                 other_addr = pfn_to_mfn(addr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
568                 WARN_ONCE(addr != other_addr,
569                         "0x%lx is using VM_IO, but it is 0x%lx!\n",
570                         (unsigned long)addr, (unsigned long)other_addr);
571         } else {
572                 pteval_t iomap_set = (_pte.pte & PTE_FLAGS_MASK) & _PAGE_IOMAP;
573                 other_addr = (_pte.pte & PTE_PFN_MASK);
574                 WARN_ONCE((addr == other_addr) && (!io_page) && (!iomap_set),
575                         "0x%lx is missing VM_IO (and wasn't fixed)!\n",
576                         (unsigned long)addr);
577         }
578
579         return _pte;
580 }
581 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte_debug);
582 #endif
583
584 pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
585 {
586         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
587         return native_make_pgd(pgd);
588 }
589 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
590
591 pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
592 {
593         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
594 }
595 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
596
597 void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
598 {
599         struct mmu_update u;
600
601         preempt_disable();
602
603         xen_mc_batch();
604
605         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
606         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
607         u.val = pud_val_ma(val);
608         xen_extend_mmu_update(&u);
609
610         ADD_STATS(pud_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
611
612         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
613
614         preempt_enable();
615 }
616
617 void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
618 {
619         ADD_STATS(pud_update, 1);
620
621         /* If page is not pinned, we can just update the entry
622            directly */
623         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
624                 *ptr = val;
625                 return;
626         }
627
628         ADD_STATS(pud_update_pinned, 1);
629
630         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
631 }
632
633 void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
634 {
635         if (xen_iomap_pte(pte)) {
636                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
637                 return;
638         }
639
640         ADD_STATS(pte_update, 1);
641 //      ADD_STATS(pte_update_pinned, xen_page_pinned(ptep));
642         ADD_STATS(pte_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
643
644 #ifdef CONFIG_X86_PAE
645         ptep->pte_high = pte.pte_high;
646         smp_wmb();
647         ptep->pte_low = pte.pte_low;
648 #else
649         *ptep = pte;
650 #endif
651 }
652
653 #ifdef CONFIG_X86_PAE
654 void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
655 {
656         if (xen_iomap_pte(pte)) {
657                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
658                 return;
659         }
660
661         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
662 }
663
664 void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
665 {
666         ptep->pte_low = 0;
667         smp_wmb();              /* make sure low gets written first */
668         ptep->pte_high = 0;
669 }
670
671 void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
672 {
673         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
674 }
675 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
676
677 pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
678 {
679         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
680         return native_make_pmd(pmd);
681 }
682 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
683
684 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
685 pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
686 {
687         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
688 }
689 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
690
691 pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
692 {
693         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
694
695         return native_make_pud(pud);
696 }
697 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
698
699 pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
700 {
701         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
702         unsigned offset = pgd - pgd_page;
703         pgd_t *user_ptr = NULL;
704
705         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
706                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
707                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
708                 if (user_ptr)
709                         user_ptr += offset;
710         }
711
712         return user_ptr;
713 }
714
715 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
716 {
717         struct mmu_update u;
718
719         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
720         u.val = pgd_val_ma(val);
721         xen_extend_mmu_update(&u);
722 }
723
724 /*
725  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
726  * there's a page structure.  This implies:
727  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
728  *  2. It is always pinned
729  *  3. It has no user pagetable attached to it
730  */
731 void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
732 {
733         preempt_disable();
734
735         xen_mc_batch();
736
737         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
738
739         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
740
741         preempt_enable();
742 }
743
744 void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
745 {
746         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
747
748         ADD_STATS(pgd_update, 1);
749
750         /* If page is not pinned, we can just update the entry
751            directly */
752         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
753                 *ptr = val;
754                 if (user_ptr) {
755                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
756                         *user_ptr = val;
757                 }
758                 return;
759         }
760
761         ADD_STATS(pgd_update_pinned, 1);
762         ADD_STATS(pgd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
763
764         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
765            user updates together. */
766         xen_mc_batch();
767
768         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
769         if (user_ptr)
770                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
771
772         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
773 }
774 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
775
776 /*
777  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
778  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
779  * callback function on each page it finds making up the page table,
780  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
781  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
782  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
783  * FIXADDR_TOP.
784  *
785  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
786  * because then we start getting into Xen's ptes.
787  *
788  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
789  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
790  */
791 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
792                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
793                                       enum pt_level),
794                           unsigned long limit)
795 {
796         int flush = 0;
797         unsigned hole_low, hole_high;
798         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
799         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
800
801         /* The limit is the last byte to be touched */
802         limit--;
803         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
804
805         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
806                 return 0;
807
808         /*
809          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
810          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
811          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
812          */
813         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
814         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
815
816         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
817 #if PTRS_PER_PUD > 1
818         pudidx_limit = pud_index(limit);
819 #else
820         pudidx_limit = 0;
821 #endif
822 #if PTRS_PER_PMD > 1
823         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
824 #else
825         pmdidx_limit = 0;
826 #endif
827
828         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
829                 pud_t *pud;
830
831                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
832                         continue;
833
834                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
835                         continue;
836
837                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
838
839                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
840                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
841
842                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
843                         pmd_t *pmd;
844
845                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
846                             pudidx > pudidx_limit)
847                                 goto out;
848
849                         if (pud_none(pud[pudidx]))
850                                 continue;
851
852                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
853
854                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
855                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
856
857                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
858                                 struct page *pte;
859
860                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
861                                     pudidx == pudidx_limit &&
862                                     pmdidx > pmdidx_limit)
863                                         goto out;
864
865                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
866                                         continue;
867
868                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
869                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
870                         }
871                 }
872         }
873
874 out:
875         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
876            a cue to do final things like tlb flushes. */
877         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
878
879         return flush;
880 }
881
882 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
883                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
884                                     enum pt_level),
885                         unsigned long limit)
886 {
887         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
888 }
889
890 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
891    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
892 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
893 {
894         spinlock_t *ptl = NULL;
895
896 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
897         ptl = __pte_lockptr(page);
898         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
899 #endif
900
901         return ptl;
902 }
903
904 static void xen_pte_unlock(void *v)
905 {
906         spinlock_t *ptl = v;
907         spin_unlock(ptl);
908 }
909
910 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
911 {
912         struct mmuext_op *op;
913         struct multicall_space mcs;
914
915         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
916         op = mcs.args;
917         op->cmd = level;
918         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
919         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
920 }
921
922 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
923                         enum pt_level level)
924 {
925         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
926         int flush;
927
928         if (pgfl)
929                 flush = 0;              /* already pinned */
930         else if (PageHighMem(page))
931                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
932                    highpage */
933                 flush = 1;
934         else {
935                 void *pt = lowmem_page_address(page);
936                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
937                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
938                 spinlock_t *ptl;
939
940                 flush = 0;
941
942                 /*
943                  * We need to hold the pagetable lock between the time
944                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
945                  * it.  If we don't, then other users may come in and
946                  * attempt to update the pagetable by writing it,
947                  * which will fail because the memory is RO but not
948                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
949                  *
950                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
951                  * entire pagetable's worth of locks during the
952                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
953                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
954                  * page while holding the lock.  This means the number
955                  * of locks we end up holding is never more than a
956                  * batch size (~32 entries, at present).
957                  *
958                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
959                  * the PTE pages independently, because we're
960                  * protected by the overall pagetable lock.
961                  */
962                 ptl = NULL;
963                 if (level == PT_PTE)
964                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
965
966                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
967                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
968                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
969
970                 if (ptl) {
971                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
972
973                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
974                            is completed. */
975                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
976                 }
977         }
978
979         return flush;
980 }
981
982 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
983    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
984    read-only, and can be pinned. */
985 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
986 {
987         xen_mc_batch();
988
989         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
990                 /* re-enable interrupts for flushing */
991                 xen_mc_issue(0);
992
993                 kmap_flush_unused();
994
995                 xen_mc_batch();
996         }
997
998 #ifdef CONFIG_X86_64
999         {
1000                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1001
1002                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1003
1004                 if (user_pgd) {
1005                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1006                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1007                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1008                 }
1009         }
1010 #else /* CONFIG_X86_32 */
1011 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1012         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
1013         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1014                      PT_PMD);
1015 #endif
1016         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1017 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1018         xen_mc_issue(0);
1019 }
1020
1021 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
1022 {
1023         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
1024 }
1025
1026 /*
1027  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
1028  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
1029  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
1030  * process is under construction or destruction).
1031  *
1032  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
1033  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
1034  * matter all that much.
1035  */
1036 void xen_mm_pin_all(void)
1037 {
1038         struct page *page;
1039
1040         spin_lock(&pgd_lock);
1041
1042         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1043                 if (!PagePinned(page)) {
1044                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1045                         SetPageSavePinned(page);
1046                 }
1047         }
1048
1049         spin_unlock(&pgd_lock);
1050 }
1051
1052 /*
1053  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
1054  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
1055  * the book-keeping now.
1056  */
1057 static __init int xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1058                                   enum pt_level level)
1059 {
1060         SetPagePinned(page);
1061         return 0;
1062 }
1063
1064 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
1065 {
1066         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
1067 }
1068
1069 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1070                           enum pt_level level)
1071 {
1072         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
1073
1074         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
1075                 void *pt = lowmem_page_address(page);
1076                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1077                 spinlock_t *ptl = NULL;
1078                 struct multicall_space mcs;
1079
1080                 /*
1081                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
1082                  * pte locks, we must be holding the lock for while
1083                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
1084                  * concurrent updates from seeing it in this
1085                  * partially-pinned state.
1086                  */
1087                 if (level == PT_PTE) {
1088                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1089
1090                         if (ptl)
1091                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1092                 }
1093
1094                 mcs = __xen_mc_entry(0);
1095
1096                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1097                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
1098                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1099
1100                 if (ptl) {
1101                         /* unlock when batch completed */
1102                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1103                 }
1104         }
1105
1106         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1107 }
1108
1109 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1110 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1111 {
1112         xen_mc_batch();
1113
1114         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1115
1116 #ifdef CONFIG_X86_64
1117         {
1118                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1119
1120                 if (user_pgd) {
1121                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1122                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1123                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1124                 }
1125         }
1126 #endif
1127
1128 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1129         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1130         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1131                        PT_PMD);
1132 #endif
1133
1134         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1135
1136         xen_mc_issue(0);
1137 }
1138
1139 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1140 {
1141         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1142 }
1143
1144 /*
1145  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1146  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1147  */
1148 void xen_mm_unpin_all(void)
1149 {
1150         struct page *page;
1151
1152         spin_lock(&pgd_lock);
1153
1154         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1155                 if (PageSavePinned(page)) {
1156                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1157                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1158                         ClearPageSavePinned(page);
1159                 }
1160         }
1161
1162         spin_unlock(&pgd_lock);
1163 }
1164
1165 void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1166 {
1167         spin_lock(&next->page_table_lock);
1168         xen_pgd_pin(next);
1169         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1170 }
1171
1172 void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1173 {
1174         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1175         xen_pgd_pin(mm);
1176         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1177 }
1178
1179
1180 #ifdef CONFIG_SMP
1181 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1182    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1183 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1184 {
1185         struct mm_struct *mm = info;
1186         struct mm_struct *active_mm;
1187
1188         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1189
1190         if (active_mm == mm)
1191                 leave_mm(smp_processor_id());
1192
1193         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1194            it has been flushed. */
1195         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1196                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1197 }
1198
1199 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1200 {
1201         cpumask_var_t mask;
1202         unsigned cpu;
1203
1204         if (current->active_mm == mm) {
1205                 if (current->mm == mm)
1206                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1207                 else
1208                         leave_mm(smp_processor_id());
1209         }
1210
1211         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1212         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1213                 for_each_online_cpu(cpu) {
1214                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1215                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1216                                 continue;
1217                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1218                 }
1219                 return;
1220         }
1221         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1222
1223         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1224            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1225            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1226            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1227            if needed. */
1228         for_each_online_cpu(cpu) {
1229                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1230                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1231         }
1232
1233         if (!cpumask_empty(mask))
1234                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1235         free_cpumask_var(mask);
1236 }
1237 #else
1238 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1239 {
1240         if (current->active_mm == mm)
1241                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1242 }
1243 #endif
1244
1245 /*
1246  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1247  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1248  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1249  * hypervisor, which is moderately expensive.
1250  *
1251  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1252  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1253  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1254  *
1255  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1256  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1257  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1258  */
1259 void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1260 {
1261         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1262         xen_drop_mm_ref(mm);
1263         put_cpu();
1264
1265         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1266
1267         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1268         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1269                 xen_pgd_unpin(mm);
1270
1271         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1272 }
1273
1274 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1275 {
1276 }
1277
1278 static void xen_post_allocator_init(void);
1279
1280 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1281 {
1282         xen_setup_shared_info();
1283         xen_post_allocator_init();
1284 }
1285
1286 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1287 {
1288         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1289 }
1290
1291 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1292 {
1293         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1294 }
1295
1296 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1297 {
1298         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1299 }
1300
1301 static void xen_flush_tlb(void)
1302 {
1303         struct mmuext_op *op;
1304         struct multicall_space mcs;
1305
1306         preempt_disable();
1307
1308         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1309
1310         op = mcs.args;
1311         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1312         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1313
1314         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1315
1316         preempt_enable();
1317 }
1318
1319 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1320 {
1321         struct mmuext_op *op;
1322         struct multicall_space mcs;
1323
1324         preempt_disable();
1325
1326         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1327         op = mcs.args;
1328         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1329         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1330         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1331
1332         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1333
1334         preempt_enable();
1335 }
1336
1337 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1338                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1339 {
1340         struct {
1341                 struct mmuext_op op;
1342                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1343         } *args;
1344         struct multicall_space mcs;
1345
1346         if (cpumask_empty(cpus))
1347                 return;         /* nothing to do */
1348
1349         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1350         args = mcs.args;
1351         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1352
1353         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1354         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1355         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1356
1357         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1358                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1359         } else {
1360                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1361                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1362         }
1363
1364         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1365
1366         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1367 }
1368
1369 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1370 {
1371         return percpu_read(xen_cr3);
1372 }
1373
1374 static void set_current_cr3(void *v)
1375 {
1376         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1377 }
1378
1379 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1380 {
1381         struct mmuext_op *op;
1382         struct multicall_space mcs;
1383         unsigned long mfn;
1384
1385         if (cr3)
1386                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1387         else
1388                 mfn = 0;
1389
1390         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1391
1392         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1393
1394         op = mcs.args;
1395         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1396         op->arg1.mfn = mfn;
1397
1398         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1399
1400         if (kernel) {
1401                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1402
1403                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1404                    been submitted. */
1405                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1406         }
1407 }
1408
1409 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1410 {
1411         BUG_ON(preemptible());
1412
1413         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1414
1415         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1416            respect to ipis */
1417         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1418
1419         __xen_write_cr3(true, cr3);
1420
1421 #ifdef CONFIG_X86_64
1422         {
1423                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1424                 if (user_pgd)
1425                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1426                 else
1427                         __xen_write_cr3(false, 0);
1428         }
1429 #endif
1430
1431         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1432 }
1433
1434 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1435 {
1436         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1437         int ret = 0;
1438
1439         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1440
1441 #ifdef CONFIG_X86_64
1442         {
1443                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1444                 pgd_t *user_pgd;
1445
1446                 BUG_ON(page->private != 0);
1447
1448                 ret = -ENOMEM;
1449
1450                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1451                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1452
1453                 if (user_pgd != NULL) {
1454                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1455                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1456                         ret = 0;
1457                 }
1458
1459                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1460         }
1461 #endif
1462
1463         return ret;
1464 }
1465
1466 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1467 {
1468 #ifdef CONFIG_X86_64
1469         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1470
1471         if (user_pgd)
1472                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1473 #endif
1474 }
1475
1476 #ifdef CONFIG_X86_32
1477 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1478 {
1479         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1480         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1481                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1482                                pte_val_ma(pte));
1483
1484         return pte;
1485 }
1486 #else /* CONFIG_X86_64 */
1487 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1488 {
1489         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1490
1491         /*
1492          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1493          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1494          * early_ioremap fixmap slot as a freshly allocated page, make sure
1495          * it is RO.
1496          */
1497         if (((!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1498                         pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_end)) ||
1499                         (is_early_ioremap_ptep(ptep) && pfn != (pgt_buf_end - 1)))
1500                 pte = pte_wrprotect(pte);
1501
1502         return pte;
1503 }
1504 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1505
1506 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1507    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1508 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1509 {
1510         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1511
1512         xen_set_pte(ptep, pte);
1513 }
1514
1515 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1516 {
1517         struct mmuext_op op;
1518         op.cmd = cmd;
1519         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1520         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1521                 BUG();
1522 }
1523
1524 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1525    everything is pinned. */
1526 static __init void xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1527 {
1528 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1529         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1530 #endif
1531         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1532         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1533 }
1534
1535 /* Used for pmd and pud */
1536 static __init void xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1537 {
1538 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1539         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1540 #endif
1541         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1542 }
1543
1544 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1545    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1546 static __init void xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1547 {
1548         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1549         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1550 }
1551
1552 static __init void xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1553 {
1554         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1555 }
1556
1557 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1558    attached to a pinned pagetable. */
1559 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1560 {
1561         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1562
1563         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1564                 SetPagePinned(page);
1565
1566                 if (!PageHighMem(page)) {
1567                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1568                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1569                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1570                 } else {
1571                         /* make sure there are no stray mappings of
1572                            this page */
1573                         kmap_flush_unused();
1574                 }
1575         }
1576 }
1577
1578 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1579 {
1580         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1581 }
1582
1583 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1584 {
1585         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1586 }
1587
1588 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1589 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1590 {
1591         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1592
1593         if (PagePinned(page)) {
1594                 if (!PageHighMem(page)) {
1595                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1596                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1597                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1598                 }
1599                 ClearPagePinned(page);
1600         }
1601 }
1602
1603 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1604 {
1605         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1606 }
1607
1608 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1609 {
1610         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1611 }
1612
1613 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1614 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1615 {
1616         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1617 }
1618
1619 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1620 {
1621         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1622 }
1623 #endif
1624
1625 void __init xen_reserve_top(void)
1626 {
1627 #ifdef CONFIG_X86_32
1628         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1629         struct xen_platform_parameters pp;
1630
1631         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1632                 top = pp.virt_start;
1633
1634         reserve_top_address(-top);
1635 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1636 }
1637
1638 /*
1639  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1640  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1641  */
1642 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1643 {
1644 #ifdef CONFIG_X86_64
1645         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1646 #else
1647         return __va(paddr);
1648 #endif
1649 }
1650
1651 /* Convert a machine address to physical address */
1652 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1653 {
1654         phys_addr_t paddr;
1655
1656         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1657         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1658
1659         return paddr;
1660 }
1661
1662 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1663 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1664 {
1665         return __ka(m2p(maddr));
1666 }
1667
1668 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1669 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1670 {
1671         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1672         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1673
1674         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1675                 BUG();
1676 }
1677
1678 static __init void xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1679 {
1680         unsigned pmdidx, pteidx;
1681         unsigned ident_pte;
1682         unsigned long pfn;
1683
1684         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1685                                       PAGE_SIZE);
1686
1687         ident_pte = 0;
1688         pfn = 0;
1689         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1690                 pte_t *pte_page;
1691
1692                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1693                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1694                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1695                 else {
1696                         /* Check for free pte pages */
1697                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1698                                 break;
1699
1700                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1701                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1702
1703                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1704                 }
1705
1706                 /* Install mappings */
1707                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1708                         pte_t pte;
1709
1710                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1711                                 continue;
1712
1713                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1714                         pte_page[pteidx] = pte;
1715                 }
1716         }
1717
1718         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1719                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1720
1721         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1722 }
1723
1724 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1725 {
1726         struct xen_machphys_mapping mapping;
1727         unsigned long machine_to_phys_nr_ents;
1728
1729         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1730                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1731                 machine_to_phys_nr_ents = mapping.max_mfn + 1;
1732         } else {
1733                 machine_to_phys_nr_ents = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1734         }
1735         machine_to_phys_order = fls(machine_to_phys_nr_ents - 1);
1736 }
1737
1738 #ifdef CONFIG_X86_64
1739 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1740 {
1741         pte_t *pte = v;
1742         int i;
1743
1744         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1745            as ptes. */
1746         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1747                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1748 }
1749
1750 /*
1751  * Set up the initial kernel pagetable.
1752  *
1753  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1754  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1755  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1756  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1757  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1758  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1759  * up.
1760  */
1761 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1762                                          unsigned long max_pfn)
1763 {
1764         pud_t *l3;
1765         pmd_t *l2;
1766
1767         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1768          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1769          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1770          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1771         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1772
1773         /* Zap identity mapping */
1774         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1775
1776         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1777         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1778         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1779         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1780
1781         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1782         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1783
1784         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1785         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1786
1787         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1788         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1789         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1790
1791         /* Set up identity map */
1792         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1793
1794         /* Make pagetable pieces RO */
1795         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1796         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1797         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1798         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1799         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1800         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1801
1802         /* Pin down new L4 */
1803         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1804                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1805
1806         /* Unpin Xen-provided one */
1807         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1808
1809         /* Switch over */
1810         pgd = init_level4_pgt;
1811
1812         /*
1813          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1814          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1815          * pgd.
1816          */
1817         xen_mc_batch();
1818         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1819         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1820
1821         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1822                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1823                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1824                       "XEN PAGETABLES");
1825
1826         return pgd;
1827 }
1828 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1829 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1830 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1831
1832 static __init void xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1833 {
1834         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1835
1836         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1837         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1838
1839         /*
1840          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1841          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1842          * read-only and then pin it.
1843          *
1844          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1845          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1846          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1847          * swapper_pg_dir.
1848          */
1849         swapper_kernel_pmd =
1850                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1851         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1852                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1853         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1854                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1855         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1856
1857         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1858         xen_write_cr3(cr3);
1859         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1860
1861         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1862                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1863         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1864         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1865
1866         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1867 }
1868
1869 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1870                                          unsigned long max_pfn)
1871 {
1872         pmd_t *kernel_pmd;
1873
1874         initial_kernel_pmd =
1875                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1876
1877         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1878
1879         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1880         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1881
1882         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1883
1884         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1885         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1886                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1887
1888         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1889         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1890         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1891
1892         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1893
1894         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1895                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1896         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1897
1898         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1899                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1900                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1901                       "XEN PAGETABLES");
1902
1903         return initial_page_table;
1904 }
1905 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1906
1907 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1908
1909 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1910 {
1911         pte_t pte;
1912
1913         phys >>= PAGE_SHIFT;
1914
1915         switch (idx) {
1916         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1917 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1918         case FIX_F00F_IDT:
1919 #endif
1920 #ifdef CONFIG_X86_32
1921         case FIX_WP_TEST:
1922         case FIX_VDSO:
1923 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1924         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1925 # endif
1926 #else
1927         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1928 #endif
1929         case FIX_TEXT_POKE0:
1930         case FIX_TEXT_POKE1:
1931                 /* All local page mappings */
1932                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1933                 break;
1934
1935 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1936         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1937                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1938                 break;
1939 #endif
1940
1941 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1942         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1943                 /*
1944                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1945                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1946                  */
1947                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1948                 break;
1949 #endif
1950
1951         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1952                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1953                    IO domain */
1954                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1955                 break;
1956
1957         default:
1958                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1959                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1960                 break;
1961         }
1962
1963         __native_set_fixmap(idx, pte);
1964
1965 #ifdef CONFIG_X86_64
1966         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1967            pagetable vsyscall mapping. */
1968         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1969                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1970                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1971         }
1972 #endif
1973 }
1974
1975 __init void xen_ident_map_ISA(void)
1976 {
1977         unsigned long pa;
1978
1979         /*
1980          * If we're dom0, then linear map the ISA machine addresses into
1981          * the kernel's address space.
1982          */
1983         if (!xen_initial_domain())
1984                 return;
1985
1986         xen_raw_printk("Xen: setup ISA identity maps\n");
1987
1988         for (pa = ISA_START_ADDRESS; pa < ISA_END_ADDRESS; pa += PAGE_SIZE) {
1989                 pte_t pte = mfn_pte(PFN_DOWN(pa), PAGE_KERNEL_IO);
1990
1991                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping(PAGE_OFFSET + pa, pte, 0))
1992                         BUG();
1993         }
1994
1995         xen_flush_tlb();
1996 }
1997
1998 static __init void xen_post_allocator_init(void)
1999 {
2000 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
2001         pv_mmu_ops.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_debug);
2002 #endif
2003         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
2004         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
2005         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
2006 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2007         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
2008 #endif
2009
2010         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2011            (which it hasn't) */
2012         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2013         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2014         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
2015         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
2016 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2017         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2018         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
2019 #endif
2020
2021 #ifdef CONFIG_X86_64
2022         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
2023 #endif
2024         xen_mark_init_mm_pinned();
2025 }
2026
2027 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2028 {
2029         preempt_disable();
2030         xen_mc_flush();
2031         paravirt_leave_lazy_mmu();
2032         preempt_enable();
2033 }
2034
2035 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
2036         .read_cr2 = xen_read_cr2,
2037         .write_cr2 = xen_write_cr2,
2038
2039         .read_cr3 = xen_read_cr3,
2040 #ifdef CONFIG_X86_32
2041         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2042 #else
2043         .write_cr3 = xen_write_cr3,
2044 #endif
2045
2046         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2047         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2048         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2049         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2050
2051         .pte_update = paravirt_nop,
2052         .pte_update_defer = paravirt_nop,
2053
2054         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2055         .pgd_free = xen_pgd_free,
2056
2057         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2058         .release_pte = xen_release_pte_init,
2059         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2060         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2061
2062         .set_pte = xen_set_pte_init,
2063         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2064         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2065
2066         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2067         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2068
2069         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2070         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2071
2072         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2073         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2074
2075 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2076         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2077         .pte_clear = xen_pte_clear,
2078         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2079 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2080         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2081
2082         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2083         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2084
2085 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2086         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2087         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2088         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2089
2090         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2091         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2092 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2093
2094         .activate_mm = xen_activate_mm,
2095         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2096         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2097
2098         .lazy_mode = {
2099                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2100                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2101         },
2102
2103         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2104 };
2105
2106 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2107 {
2108         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2109         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2110         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2111
2112         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2113 }
2114
2115 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2116 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2117 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2118
2119 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2120 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2121                                 unsigned long *in_frames,
2122                                 unsigned long *out_frames)
2123 {
2124         int i;
2125         struct multicall_space mcs;
2126
2127         xen_mc_batch();
2128         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2129                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2130
2131                 if (in_frames)
2132                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2133
2134                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2135                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2136
2137                 if (out_frames)
2138                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2139         }
2140         xen_mc_issue(0);
2141 }
2142
2143 /*
2144  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2145  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2146  * mfn.
2147  */
2148 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2149                                      unsigned long *mfns,
2150                                      unsigned long first_mfn)
2151 {
2152         unsigned i, limit;
2153         unsigned long mfn;
2154
2155         xen_mc_batch();
2156
2157         limit = 1u << order;
2158         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2159                 struct multicall_space mcs;
2160                 unsigned flags;
2161
2162                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2163                 if (mfns)
2164                         mfn = mfns[i];
2165                 else
2166                         mfn = first_mfn + i;
2167
2168                 if (i < (limit - 1))
2169                         flags = 0;
2170                 else {
2171                         if (order == 0)
2172                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2173                         else
2174                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2175                 }
2176
2177                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2178                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2179
2180                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2181         }
2182
2183         xen_mc_issue(0);
2184 }
2185
2186 /*
2187  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2188  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2189  * input, and populates mfns as output.
2190  *
2191  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2192  * satisfy the request or not.
2193  */
2194 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2195                                unsigned long *pfns_in,
2196                                unsigned long extents_out,
2197                                unsigned int order_out,
2198                                unsigned long *mfns_out,
2199                                unsigned int address_bits)
2200 {
2201         long rc;
2202         int success;
2203
2204         struct xen_memory_exchange exchange = {
2205                 .in = {
2206                         .nr_extents   = extents_in,
2207                         .extent_order = order_in,
2208                         .extent_start = pfns_in,
2209                         .domid        = DOMID_SELF
2210                 },
2211                 .out = {
2212                         .nr_extents   = extents_out,
2213                         .extent_order = order_out,
2214                         .extent_start = mfns_out,
2215                         .address_bits = address_bits,
2216                         .domid        = DOMID_SELF
2217                 }
2218         };
2219
2220         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2221
2222         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2223         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2224
2225         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2226         BUG_ON(success && (rc != 0));
2227
2228         return success;
2229 }
2230
2231 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2232                                  unsigned int address_bits)
2233 {
2234         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2235         unsigned long  flags;
2236         int            success;
2237
2238         /*
2239          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2240          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2241          * this function are redundant and can be ignored.
2242          */
2243
2244         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2245                 return 0;
2246
2247         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2248                 return -ENOMEM;
2249
2250         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2251
2252         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2253
2254         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2255         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2256
2257         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2258         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2259         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2260                                       1, order, &out_frame,
2261                                       address_bits);
2262
2263         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2264         if (success)
2265                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2266         else
2267                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2268
2269         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2270
2271         return success ? 0 : -ENOMEM;
2272 }
2273 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2274
2275 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2276 {
2277         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2278         unsigned long  flags;
2279         int success;
2280
2281         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2282                 return;
2283
2284         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2285                 return;
2286
2287         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2288
2289         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2290
2291         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2292         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2293
2294         /* 2. Zap current PTEs. */
2295         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2296
2297         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2298         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2299                                         0, out_frames, 0);
2300
2301         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2302         if (success)
2303                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2304         else
2305                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2306
2307         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2308 }
2309 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2310
2311 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2312 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2313 {
2314         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2315         int rc;
2316
2317         a.domid = DOMID_SELF;
2318         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2319         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2320         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2321 }
2322
2323 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2324 {
2325         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2326         int rc = 0;
2327
2328         a.domid = DOMID_SELF;
2329         a.gpa = 0x00;
2330         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2331         if (rc < 0) {
2332                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2333                 return 0;
2334         }
2335         return 1;
2336 }
2337
2338 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2339 {
2340         if (is_pagetable_dying_supported())
2341                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2342 }
2343 #endif
2344
2345 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2346
2347 struct remap_data {
2348         unsigned long mfn;
2349         pgprot_t prot;
2350         struct mmu_update *mmu_update;
2351 };
2352
2353 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2354                                  unsigned long addr, void *data)
2355 {
2356         struct remap_data *rmd = data;
2357         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2358
2359         rmd->mmu_update->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
2360         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2361         rmd->mmu_update++;
2362
2363         return 0;
2364 }
2365
2366 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2367                                unsigned long addr,
2368                                unsigned long mfn, int nr,
2369                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2370 {
2371         struct remap_data rmd;
2372         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2373         int batch;
2374         unsigned long range;
2375         int err = 0;
2376
2377         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2378
2379         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2380                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2381
2382         rmd.mfn = mfn;
2383         rmd.prot = prot;
2384
2385         while (nr) {
2386                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2387                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2388
2389                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2390                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2391                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2392                 if (err)
2393                         goto out;
2394
2395                 err = -EFAULT;
2396                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2397                         goto out;
2398
2399                 nr -= batch;
2400                 addr += range;
2401         }
2402
2403         err = 0;
2404 out:
2405
2406         flush_tlb_all();
2407
2408         return err;
2409 }
2410 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);
2411
2412 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2413
2414 static int p2m_dump_open(struct inode *inode, struct file *filp)
2415 {
2416         return single_open(filp, p2m_dump_show, NULL);
2417 }
2418
2419 static const struct file_operations p2m_dump_fops = {
2420         .open           = p2m_dump_open,
2421         .read           = seq_read,
2422         .llseek         = seq_lseek,
2423         .release        = single_release,
2424 };
2425
2426 static struct dentry *d_mmu_debug;
2427
2428 static int __init xen_mmu_debugfs(void)
2429 {
2430         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
2431
2432         if (d_xen == NULL)
2433                 return -ENOMEM;
2434
2435         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
2436
2437         debugfs_create_u8("zero_stats", 0644, d_mmu_debug, &zero_stats);
2438
2439         debugfs_create_u32("pgd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pgd_update);
2440         debugfs_create_u32("pgd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2441                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2442         debugfs_create_u32("pgd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2443                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2444
2445         debugfs_create_u32("pud_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pud_update);
2446         debugfs_create_u32("pud_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2447                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2448         debugfs_create_u32("pud_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2449                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2450
2451         debugfs_create_u32("pmd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pmd_update);
2452         debugfs_create_u32("pmd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2453                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2454         debugfs_create_u32("pmd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2455                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2456
2457         debugfs_create_u32("pte_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pte_update);
2458 //      debugfs_create_u32("pte_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2459 //                         &mmu_stats.pte_update_pinned);
2460         debugfs_create_u32("pte_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2461                            &mmu_stats.pte_update_pinned);
2462
2463         debugfs_create_u32("mmu_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.mmu_update);
2464         debugfs_create_u32("mmu_update_extended", 0444, d_mmu_debug,
2465                            &mmu_stats.mmu_update_extended);
2466         xen_debugfs_create_u32_array("mmu_update_histo", 0444, d_mmu_debug,
2467                                      mmu_stats.mmu_update_histo, 20);
2468
2469         debugfs_create_u32("set_pte_at", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.set_pte_at);
2470         debugfs_create_u32("set_pte_at_batched", 0444, d_mmu_debug,
2471                            &mmu_stats.set_pte_at_batched);
2472         debugfs_create_u32("set_pte_at_current", 0444, d_mmu_debug,
2473                            &mmu_stats.set_pte_at_current);
2474         debugfs_create_u32("set_pte_at_kernel", 0444, d_mmu_debug,
2475                            &mmu_stats.set_pte_at_kernel);
2476
2477         debugfs_create_u32("prot_commit", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.prot_commit);
2478         debugfs_create_u32("prot_commit_batched", 0444, d_mmu_debug,
2479                            &mmu_stats.prot_commit_batched);
2480
2481         debugfs_create_file("p2m", 0600, d_mmu_debug, NULL, &p2m_dump_fops);
2482         return 0;
2483 }
2484 fs_initcall(xen_mmu_debugfs);
2485
2486 #endif  /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */