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 108  * out of date, but it will never be set early).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