ef5728dde8f39cf77ffa96d54cac44bba3130fcc
[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
49 #include <asm/pgtable.h>
50 #include <asm/tlbflush.h>
51 #include <asm/fixmap.h>
52 #include <asm/mmu_context.h>
53 #include <asm/setup.h>
54 #include <asm/paravirt.h>
55 #include <asm/e820.h>
56 #include <asm/linkage.h>
57 #include <asm/page.h>
58
59 #include <asm/xen/hypercall.h>
60 #include <asm/xen/hypervisor.h>
61
62 #include <xen/xen.h>
63 #include <xen/page.h>
64 #include <xen/interface/xen.h>
65 #include <xen/interface/version.h>
66 #include <xen/interface/memory.h>
67 #include <xen/hvc-console.h>
68
69 #include "multicalls.h"
70 #include "mmu.h"
71 #include "debugfs.h"
72
73 #define MMU_UPDATE_HISTO        30
74
75 /*
76  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
77  * Also protects non-atomic updates of current_pages and driver_pages, and
78  * balloon lists.
79  */
80 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
81
82 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
83
84 static struct {
85         u32 pgd_update;
86         u32 pgd_update_pinned;
87         u32 pgd_update_batched;
88
89         u32 pud_update;
90         u32 pud_update_pinned;
91         u32 pud_update_batched;
92
93         u32 pmd_update;
94         u32 pmd_update_pinned;
95         u32 pmd_update_batched;
96
97         u32 pte_update;
98         u32 pte_update_pinned;
99         u32 pte_update_batched;
100
101         u32 mmu_update;
102         u32 mmu_update_extended;
103         u32 mmu_update_histo[MMU_UPDATE_HISTO];
104
105         u32 prot_commit;
106         u32 prot_commit_batched;
107
108         u32 set_pte_at;
109         u32 set_pte_at_batched;
110         u32 set_pte_at_pinned;
111         u32 set_pte_at_current;
112         u32 set_pte_at_kernel;
113 } mmu_stats;
114
115 static u8 zero_stats;
116
117 static inline void check_zero(void)
118 {
119         if (unlikely(zero_stats)) {
120                 memset(&mmu_stats, 0, sizeof(mmu_stats));
121                 zero_stats = 0;
122         }
123 }
124
125 #define ADD_STATS(elem, val)                    \
126         do { check_zero(); mmu_stats.elem += (val); } while(0)
127
128 #else  /* !CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
129
130 #define ADD_STATS(elem, val)    do { (void)(val); } while(0)
131
132 #endif /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
133
134
135 /*
136  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
137  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
138  * Each page can map 2MB.
139  */
140 static pte_t level1_ident_pgt[PTRS_PER_PTE * 4] __page_aligned_bss;
141
142 #ifdef CONFIG_X86_64
143 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
144 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
145 #endif /* CONFIG_X86_64 */
146
147 /*
148  * Note about cr3 (pagetable base) values:
149  *
150  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
151  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
152  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
153  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
154  * be self-consistent.
155  *
156  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
157  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
158  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
159  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
160  */
161 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
162 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
163
164
165 /*
166  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
167  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
168  */
169 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
170
171
172 #define P2M_ENTRIES_PER_PAGE    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
173 #define TOP_ENTRIES             (MAX_DOMAIN_PAGES / P2M_ENTRIES_PER_PAGE)
174
175 /* Placeholder for holes in the address space */
176 static unsigned long p2m_missing[P2M_ENTRIES_PER_PAGE] __page_aligned_data =
177                 { [ 0 ... P2M_ENTRIES_PER_PAGE-1 ] = ~0UL };
178
179  /* Array of pointers to pages containing p2m entries */
180 static unsigned long *p2m_top[TOP_ENTRIES] __page_aligned_data =
181                 { [ 0 ... TOP_ENTRIES - 1] = &p2m_missing[0] };
182
183 /* Arrays of p2m arrays expressed in mfns used for save/restore */
184 static unsigned long p2m_top_mfn[TOP_ENTRIES] __page_aligned_bss;
185
186 static unsigned long p2m_top_mfn_list[TOP_ENTRIES / P2M_ENTRIES_PER_PAGE]
187         __page_aligned_bss;
188
189 static inline unsigned p2m_top_index(unsigned long pfn)
190 {
191         BUG_ON(pfn >= MAX_DOMAIN_PAGES);
192         return pfn / P2M_ENTRIES_PER_PAGE;
193 }
194
195 static inline unsigned p2m_index(unsigned long pfn)
196 {
197         return pfn % P2M_ENTRIES_PER_PAGE;
198 }
199
200 /* Build the parallel p2m_top_mfn structures */
201 void xen_build_mfn_list_list(void)
202 {
203         unsigned pfn, idx;
204
205         for (pfn = 0; pfn < MAX_DOMAIN_PAGES; pfn += P2M_ENTRIES_PER_PAGE) {
206                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
207
208                 p2m_top_mfn[topidx] = virt_to_mfn(p2m_top[topidx]);
209         }
210
211         for (idx = 0; idx < ARRAY_SIZE(p2m_top_mfn_list); idx++) {
212                 unsigned topidx = idx * P2M_ENTRIES_PER_PAGE;
213                 p2m_top_mfn_list[idx] = virt_to_mfn(&p2m_top_mfn[topidx]);
214         }
215 }
216
217 void xen_setup_mfn_list_list(void)
218 {
219         BUG_ON(HYPERVISOR_shared_info == &xen_dummy_shared_info);
220
221         HYPERVISOR_shared_info->arch.pfn_to_mfn_frame_list_list =
222                 virt_to_mfn(p2m_top_mfn_list);
223         HYPERVISOR_shared_info->arch.max_pfn = xen_start_info->nr_pages;
224 }
225
226 /* Set up p2m_top to point to the domain-builder provided p2m pages */
227 void __init xen_build_dynamic_phys_to_machine(void)
228 {
229         unsigned long *mfn_list = (unsigned long *)xen_start_info->mfn_list;
230         unsigned long max_pfn = min(MAX_DOMAIN_PAGES, xen_start_info->nr_pages);
231         unsigned pfn;
232
233         for (pfn = 0; pfn < max_pfn; pfn += P2M_ENTRIES_PER_PAGE) {
234                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
235
236                 p2m_top[topidx] = &mfn_list[pfn];
237         }
238
239         xen_build_mfn_list_list();
240 }
241
242 unsigned long get_phys_to_machine(unsigned long pfn)
243 {
244         unsigned topidx, idx;
245
246         if (unlikely(pfn >= MAX_DOMAIN_PAGES))
247                 return INVALID_P2M_ENTRY;
248
249         topidx = p2m_top_index(pfn);
250         idx = p2m_index(pfn);
251         return p2m_top[topidx][idx];
252 }
253 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_phys_to_machine);
254
255 /* install a  new p2m_top page */
256 bool install_p2mtop_page(unsigned long pfn, unsigned long *p)
257 {
258         unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
259         unsigned long **pfnp, *mfnp;
260         unsigned i;
261
262         pfnp = &p2m_top[topidx];
263         mfnp = &p2m_top_mfn[topidx];
264
265         for (i = 0; i < P2M_ENTRIES_PER_PAGE; i++)
266                 p[i] = INVALID_P2M_ENTRY;
267
268         if (cmpxchg(pfnp, p2m_missing, p) == p2m_missing) {
269                 *mfnp = virt_to_mfn(p);
270                 return true;
271         }
272
273         return false;
274 }
275
276 static void alloc_p2m(unsigned long pfn)
277 {
278         unsigned long *p;
279
280         p = (void *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_NOFAIL);
281         BUG_ON(p == NULL);
282
283         if (!install_p2mtop_page(pfn, p))
284                 free_page((unsigned long)p);
285 }
286
287 /* Try to install p2m mapping; fail if intermediate bits missing */
288 bool __set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
289 {
290         unsigned topidx, idx;
291
292         if (unlikely(pfn >= MAX_DOMAIN_PAGES)) {
293                 BUG_ON(mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
294                 return true;
295         }
296
297         topidx = p2m_top_index(pfn);
298         if (p2m_top[topidx] == p2m_missing) {
299                 if (mfn == INVALID_P2M_ENTRY)
300                         return true;
301                 return false;
302         }
303
304         idx = p2m_index(pfn);
305         p2m_top[topidx][idx] = mfn;
306
307         return true;
308 }
309
310 void set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
311 {
312         if (unlikely(xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))) {
313                 BUG_ON(pfn != mfn && mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
314                 return;
315         }
316
317         if (unlikely(!__set_phys_to_machine(pfn, mfn)))  {
318                 alloc_p2m(pfn);
319
320                 if (!__set_phys_to_machine(pfn, mfn))
321                         BUG();
322         }
323 }
324
325 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
326 {
327         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
328
329         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
330 }
331
332 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
333 {
334         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
335         unsigned int level;
336         pte_t *pte;
337         unsigned offset;
338
339         /*
340          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
341          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
342          */
343         if (virt_addr_valid(vaddr))
344                 return virt_to_machine(vaddr);
345
346         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
347
348         pte = lookup_address(address, &level);
349         BUG_ON(pte == NULL);
350         offset = address & ~PAGE_MASK;
351         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
352 }
353
354 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
355 {
356         pte_t *pte, ptev;
357         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
358         unsigned int level;
359
360         pte = lookup_address(address, &level);
361         BUG_ON(pte == NULL);
362
363         ptev = pte_wrprotect(*pte);
364
365         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
366                 BUG();
367 }
368
369 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
370 {
371         pte_t *pte, ptev;
372         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
373         unsigned int level;
374
375         pte = lookup_address(address, &level);
376         BUG_ON(pte == NULL);
377
378         ptev = pte_mkwrite(*pte);
379
380         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
381                 BUG();
382 }
383
384
385 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
386 {
387         struct page *page = virt_to_page(ptr);
388
389         return PagePinned(page);
390 }
391
392 static bool xen_iomap_pte(pte_t pte)
393 {
394         return pte_flags(pte) & _PAGE_IOMAP;
395 }
396
397 static void xen_set_iomap_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
398 {
399         struct multicall_space mcs;
400         struct mmu_update *u;
401
402         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
403         u = mcs.args;
404
405         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
406         u->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
407         u->val = pte_val_ma(pteval);
408
409         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_IO);
410
411         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
412 }
413
414 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
415 {
416         struct multicall_space mcs;
417         struct mmu_update *u;
418
419         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
420
421         if (mcs.mc != NULL) {
422                 ADD_STATS(mmu_update_extended, 1);
423                 ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], -1);
424
425                 mcs.mc->args[1]++;
426
427                 if (mcs.mc->args[1] < MMU_UPDATE_HISTO)
428                         ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], 1);
429                 else
430                         ADD_STATS(mmu_update_histo[0], 1);
431         } else {
432                 ADD_STATS(mmu_update, 1);
433                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
434                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
435                 ADD_STATS(mmu_update_histo[1], 1);
436         }
437
438         u = mcs.args;
439         *u = *update;
440 }
441
442 void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
443 {
444         struct mmu_update u;
445
446         preempt_disable();
447
448         xen_mc_batch();
449
450         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
451         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
452         u.val = pmd_val_ma(val);
453         xen_extend_mmu_update(&u);
454
455         ADD_STATS(pmd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
456
457         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
458
459         preempt_enable();
460 }
461
462 void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
463 {
464         ADD_STATS(pmd_update, 1);
465
466         /* If page is not pinned, we can just update the entry
467            directly */
468         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
469                 *ptr = val;
470                 return;
471         }
472
473         ADD_STATS(pmd_update_pinned, 1);
474
475         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
476 }
477
478 /*
479  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
480  * and protection flags for that frame.
481  */
482 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
483 {
484         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
485 }
486
487 void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
488                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
489 {
490         if (xen_iomap_pte(pteval)) {
491                 xen_set_iomap_pte(ptep, pteval);
492                 goto out;
493         }
494
495         ADD_STATS(set_pte_at, 1);
496 //      ADD_STATS(set_pte_at_pinned, xen_page_pinned(ptep));
497         ADD_STATS(set_pte_at_current, mm == current->mm);
498         ADD_STATS(set_pte_at_kernel, mm == &init_mm);
499
500         if (mm == current->mm || mm == &init_mm) {
501                 if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU) {
502                         struct multicall_space mcs;
503                         mcs = xen_mc_entry(0);
504
505                         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, addr, pteval, 0);
506                         ADD_STATS(set_pte_at_batched, 1);
507                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
508                         goto out;
509                 } else
510                         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(addr, pteval, 0) == 0)
511                                 goto out;
512         }
513         xen_set_pte(ptep, pteval);
514
515 out:    return;
516 }
517
518 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
519                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
520 {
521         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
522         return *ptep;
523 }
524
525 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
526                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
527 {
528         struct mmu_update u;
529
530         xen_mc_batch();
531
532         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
533         u.val = pte_val_ma(pte);
534         xen_extend_mmu_update(&u);
535
536         ADD_STATS(prot_commit, 1);
537         ADD_STATS(prot_commit_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
538
539         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
540 }
541
542 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
543 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
544 {
545         if (val & _PAGE_PRESENT) {
546                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
547                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
548                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
549         }
550
551         return val;
552 }
553
554 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
555 {
556         if (val & _PAGE_PRESENT) {
557                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
558                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
559                 val = ((pteval_t)pfn_to_mfn(pfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
560         }
561
562         return val;
563 }
564
565 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
566 {
567         if (val & _PAGE_PRESENT) {
568                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
569                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
570
571                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
572                    just use it as-is. */
573                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
574         }
575
576         return val;
577 }
578
579 pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
580 {
581         if (xen_initial_domain() && (pte.pte & _PAGE_IOMAP))
582                 return pte.pte;
583
584         return pte_mfn_to_pfn(pte.pte);
585 }
586 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
587
588 pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
589 {
590         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
591 }
592 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
593
594 pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
595 {
596         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
597
598         /*
599          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
600          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
601          * mappings are just dummy local mappings to keep other
602          * parts of the kernel happy.
603          */
604         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
605             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
606                 pte = iomap_pte(pte);
607         } else {
608                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
609                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
610         }
611
612         return native_make_pte(pte);
613 }
614 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
615
616 pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
617 {
618         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
619         return native_make_pgd(pgd);
620 }
621 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
622
623 pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
624 {
625         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
626 }
627 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
628
629 void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
630 {
631         struct mmu_update u;
632
633         preempt_disable();
634
635         xen_mc_batch();
636
637         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
638         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
639         u.val = pud_val_ma(val);
640         xen_extend_mmu_update(&u);
641
642         ADD_STATS(pud_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
643
644         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
645
646         preempt_enable();
647 }
648
649 void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
650 {
651         ADD_STATS(pud_update, 1);
652
653         /* If page is not pinned, we can just update the entry
654            directly */
655         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
656                 *ptr = val;
657                 return;
658         }
659
660         ADD_STATS(pud_update_pinned, 1);
661
662         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
663 }
664
665 void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
666 {
667         if (xen_iomap_pte(pte)) {
668                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
669                 return;
670         }
671
672         ADD_STATS(pte_update, 1);
673 //      ADD_STATS(pte_update_pinned, xen_page_pinned(ptep));
674         ADD_STATS(pte_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
675
676 #ifdef CONFIG_X86_PAE
677         ptep->pte_high = pte.pte_high;
678         smp_wmb();
679         ptep->pte_low = pte.pte_low;
680 #else
681         *ptep = pte;
682 #endif
683 }
684
685 #ifdef CONFIG_X86_PAE
686 void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
687 {
688         if (xen_iomap_pte(pte)) {
689                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
690                 return;
691         }
692
693         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
694 }
695
696 void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
697 {
698         ptep->pte_low = 0;
699         smp_wmb();              /* make sure low gets written first */
700         ptep->pte_high = 0;
701 }
702
703 void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
704 {
705         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
706 }
707 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
708
709 pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
710 {
711         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
712         return native_make_pmd(pmd);
713 }
714 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
715
716 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
717 pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
718 {
719         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
720 }
721 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
722
723 pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
724 {
725         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
726
727         return native_make_pud(pud);
728 }
729 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
730
731 pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
732 {
733         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
734         unsigned offset = pgd - pgd_page;
735         pgd_t *user_ptr = NULL;
736
737         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
738                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
739                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
740                 if (user_ptr)
741                         user_ptr += offset;
742         }
743
744         return user_ptr;
745 }
746
747 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
748 {
749         struct mmu_update u;
750
751         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
752         u.val = pgd_val_ma(val);
753         xen_extend_mmu_update(&u);
754 }
755
756 /*
757  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
758  * there's a page structure.  This implies:
759  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
760  *  2. It is always pinned
761  *  3. It has no user pagetable attached to it
762  */
763 void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
764 {
765         preempt_disable();
766
767         xen_mc_batch();
768
769         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
770
771         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
772
773         preempt_enable();
774 }
775
776 void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
777 {
778         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
779
780         ADD_STATS(pgd_update, 1);
781
782         /* If page is not pinned, we can just update the entry
783            directly */
784         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
785                 *ptr = val;
786                 if (user_ptr) {
787                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
788                         *user_ptr = val;
789                 }
790                 return;
791         }
792
793         ADD_STATS(pgd_update_pinned, 1);
794         ADD_STATS(pgd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
795
796         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
797            user updates together. */
798         xen_mc_batch();
799
800         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
801         if (user_ptr)
802                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
803
804         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
805 }
806 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
807
808 /*
809  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
810  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
811  * callback function on each page it finds making up the page table,
812  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
813  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
814  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
815  * FIXADDR_TOP.
816  *
817  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
818  * because then we start getting into Xen's ptes.
819  *
820  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
821  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
822  */
823 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
824                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
825                                       enum pt_level),
826                           unsigned long limit)
827 {
828         int flush = 0;
829         unsigned hole_low, hole_high;
830         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
831         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
832
833         /* The limit is the last byte to be touched */
834         limit--;
835         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
836
837         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
838                 return 0;
839
840         /*
841          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
842          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
843          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
844          */
845         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
846         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
847
848         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
849 #if PTRS_PER_PUD > 1
850         pudidx_limit = pud_index(limit);
851 #else
852         pudidx_limit = 0;
853 #endif
854 #if PTRS_PER_PMD > 1
855         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
856 #else
857         pmdidx_limit = 0;
858 #endif
859
860         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
861                 pud_t *pud;
862
863                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
864                         continue;
865
866                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
867                         continue;
868
869                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
870
871                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
872                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
873
874                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
875                         pmd_t *pmd;
876
877                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
878                             pudidx > pudidx_limit)
879                                 goto out;
880
881                         if (pud_none(pud[pudidx]))
882                                 continue;
883
884                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
885
886                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
887                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
888
889                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
890                                 struct page *pte;
891
892                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
893                                     pudidx == pudidx_limit &&
894                                     pmdidx > pmdidx_limit)
895                                         goto out;
896
897                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
898                                         continue;
899
900                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
901                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
902                         }
903                 }
904         }
905
906 out:
907         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
908            a cue to do final things like tlb flushes. */
909         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
910
911         return flush;
912 }
913
914 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
915                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
916                                     enum pt_level),
917                         unsigned long limit)
918 {
919         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
920 }
921
922 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
923    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
924 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
925 {
926         spinlock_t *ptl = NULL;
927
928 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
929         ptl = __pte_lockptr(page);
930         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
931 #endif
932
933         return ptl;
934 }
935
936 static void xen_pte_unlock(void *v)
937 {
938         spinlock_t *ptl = v;
939         spin_unlock(ptl);
940 }
941
942 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
943 {
944         struct mmuext_op *op;
945         struct multicall_space mcs;
946
947         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
948         op = mcs.args;
949         op->cmd = level;
950         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
951         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
952 }
953
954 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
955                         enum pt_level level)
956 {
957         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
958         int flush;
959
960         if (pgfl)
961                 flush = 0;              /* already pinned */
962         else if (PageHighMem(page))
963                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
964                    highpage */
965                 flush = 1;
966         else {
967                 void *pt = lowmem_page_address(page);
968                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
969                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
970                 spinlock_t *ptl;
971
972                 flush = 0;
973
974                 /*
975                  * We need to hold the pagetable lock between the time
976                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
977                  * it.  If we don't, then other users may come in and
978                  * attempt to update the pagetable by writing it,
979                  * which will fail because the memory is RO but not
980                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
981                  *
982                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
983                  * entire pagetable's worth of locks during the
984                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
985                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
986                  * page while holding the lock.  This means the number
987                  * of locks we end up holding is never more than a
988                  * batch size (~32 entries, at present).
989                  *
990                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
991                  * the PTE pages independently, because we're
992                  * protected by the overall pagetable lock.
993                  */
994                 ptl = NULL;
995                 if (level == PT_PTE)
996                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
997
998                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
999                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
1000                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1001
1002                 if (ptl) {
1003                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1004
1005                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
1006                            is completed. */
1007                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1008                 }
1009         }
1010
1011         return flush;
1012 }
1013
1014 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
1015    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
1016    read-only, and can be pinned. */
1017 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1018 {
1019         xen_mc_batch();
1020
1021         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
1022                 /* re-enable interrupts for flushing */
1023                 xen_mc_issue(0);
1024
1025                 kmap_flush_unused();
1026
1027                 xen_mc_batch();
1028         }
1029
1030 #ifdef CONFIG_X86_64
1031         {
1032                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1033
1034                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1035
1036                 if (user_pgd) {
1037                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1038                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1039                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1040                 }
1041         }
1042 #else /* CONFIG_X86_32 */
1043 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1044         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
1045         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1046                      PT_PMD);
1047 #endif
1048         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1049 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1050         xen_mc_issue(0);
1051 }
1052
1053 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
1054 {
1055         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
1056 }
1057
1058 /*
1059  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
1060  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
1061  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
1062  * process is under construction or destruction).
1063  *
1064  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
1065  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
1066  * matter all that much.
1067  */
1068 void xen_mm_pin_all(void)
1069 {
1070         unsigned long flags;
1071         struct page *page;
1072
1073         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1074
1075         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1076                 if (!PagePinned(page)) {
1077                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1078                         SetPageSavePinned(page);
1079                 }
1080         }
1081
1082         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1083 }
1084
1085 /*
1086  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
1087  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
1088  * the book-keeping now.
1089  */
1090 static __init int xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1091                                   enum pt_level level)
1092 {
1093         SetPagePinned(page);
1094         return 0;
1095 }
1096
1097 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
1098 {
1099         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
1100 }
1101
1102 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1103                           enum pt_level level)
1104 {
1105         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
1106
1107         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
1108                 void *pt = lowmem_page_address(page);
1109                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1110                 spinlock_t *ptl = NULL;
1111                 struct multicall_space mcs;
1112
1113                 /*
1114                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
1115                  * pte locks, we must be holding the lock for while
1116                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
1117                  * concurrent updates from seeing it in this
1118                  * partially-pinned state.
1119                  */
1120                 if (level == PT_PTE) {
1121                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1122
1123                         if (ptl)
1124                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1125                 }
1126
1127                 mcs = __xen_mc_entry(0);
1128
1129                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1130                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
1131                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1132
1133                 if (ptl) {
1134                         /* unlock when batch completed */
1135                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1136                 }
1137         }
1138
1139         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1140 }
1141
1142 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1143 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1144 {
1145         xen_mc_batch();
1146
1147         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1148
1149 #ifdef CONFIG_X86_64
1150         {
1151                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1152
1153                 if (user_pgd) {
1154                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1155                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1156                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1157                 }
1158         }
1159 #endif
1160
1161 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1162         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1163         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1164                        PT_PMD);
1165 #endif
1166
1167         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1168
1169         xen_mc_issue(0);
1170 }
1171
1172 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1173 {
1174         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1175 }
1176
1177 /*
1178  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1179  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1180  */
1181 void xen_mm_unpin_all(void)
1182 {
1183         unsigned long flags;
1184         struct page *page;
1185
1186         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1187
1188         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1189                 if (PageSavePinned(page)) {
1190                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1191                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1192                         ClearPageSavePinned(page);
1193                 }
1194         }
1195
1196         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1197 }
1198
1199 void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1200 {
1201         spin_lock(&next->page_table_lock);
1202         xen_pgd_pin(next);
1203         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1204 }
1205
1206 void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1207 {
1208         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1209         xen_pgd_pin(mm);
1210         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1211 }
1212
1213
1214 #ifdef CONFIG_SMP
1215 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1216    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1217 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1218 {
1219         struct mm_struct *mm = info;
1220         struct mm_struct *active_mm;
1221
1222         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1223
1224         if (active_mm == mm)
1225                 leave_mm(smp_processor_id());
1226
1227         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1228            it has been flushed. */
1229         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1230                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1231 }
1232
1233 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1234 {
1235         cpumask_var_t mask;
1236         unsigned cpu;
1237
1238         if (current->active_mm == mm) {
1239                 if (current->mm == mm)
1240                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1241                 else
1242                         leave_mm(smp_processor_id());
1243         }
1244
1245         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1246         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1247                 for_each_online_cpu(cpu) {
1248                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1249                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1250                                 continue;
1251                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1252                 }
1253                 return;
1254         }
1255         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1256
1257         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1258            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1259            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1260            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1261            if needed. */
1262         for_each_online_cpu(cpu) {
1263                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1264                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1265         }
1266
1267         if (!cpumask_empty(mask))
1268                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1269         free_cpumask_var(mask);
1270 }
1271 #else
1272 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1273 {
1274         if (current->active_mm == mm)
1275                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1276 }
1277 #endif
1278
1279 /*
1280  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1281  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1282  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1283  * hypervisor, which is moderately expensive.
1284  *
1285  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1286  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1287  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1288  *
1289  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1290  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1291  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1292  */
1293 void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1294 {
1295         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1296         xen_drop_mm_ref(mm);
1297         put_cpu();
1298
1299         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1300
1301         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1302         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1303                 xen_pgd_unpin(mm);
1304
1305         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1306 }
1307
1308 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1309 {
1310 }
1311
1312 static void xen_post_allocator_init(void);
1313
1314 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1315 {
1316         xen_setup_shared_info();
1317         xen_post_allocator_init();
1318 }
1319
1320 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1321 {
1322         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1323 }
1324
1325 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1326 {
1327         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1328 }
1329
1330 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1331 {
1332         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1333 }
1334
1335 static void xen_flush_tlb(void)
1336 {
1337         struct mmuext_op *op;
1338         struct multicall_space mcs;
1339
1340         preempt_disable();
1341
1342         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1343
1344         op = mcs.args;
1345         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1346         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1347
1348         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1349
1350         preempt_enable();
1351 }
1352
1353 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1354 {
1355         struct mmuext_op *op;
1356         struct multicall_space mcs;
1357
1358         preempt_disable();
1359
1360         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1361         op = mcs.args;
1362         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1363         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1364         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1365
1366         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1367
1368         preempt_enable();
1369 }
1370
1371 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1372                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1373 {
1374         struct {
1375                 struct mmuext_op op;
1376                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1377         } *args;
1378         struct multicall_space mcs;
1379
1380         if (cpumask_empty(cpus))
1381                 return;         /* nothing to do */
1382
1383         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1384         args = mcs.args;
1385         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1386
1387         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1388         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1389         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1390
1391         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1392                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1393         } else {
1394                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1395                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1396         }
1397
1398         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1399
1400         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1401 }
1402
1403 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1404 {
1405         return percpu_read(xen_cr3);
1406 }
1407
1408 static void set_current_cr3(void *v)
1409 {
1410         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1411 }
1412
1413 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1414 {
1415         struct mmuext_op *op;
1416         struct multicall_space mcs;
1417         unsigned long mfn;
1418
1419         if (cr3)
1420                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1421         else
1422                 mfn = 0;
1423
1424         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1425
1426         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1427
1428         op = mcs.args;
1429         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1430         op->arg1.mfn = mfn;
1431
1432         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1433
1434         if (kernel) {
1435                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1436
1437                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1438                    been submitted. */
1439                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1440         }
1441 }
1442
1443 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1444 {
1445         BUG_ON(preemptible());
1446
1447         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1448
1449         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1450            respect to ipis */
1451         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1452
1453         __xen_write_cr3(true, cr3);
1454
1455 #ifdef CONFIG_X86_64
1456         {
1457                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1458                 if (user_pgd)
1459                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1460                 else
1461                         __xen_write_cr3(false, 0);
1462         }
1463 #endif
1464
1465         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1466 }
1467
1468 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1469 {
1470         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1471         int ret = 0;
1472
1473         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1474
1475 #ifdef CONFIG_X86_64
1476         {
1477                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1478                 pgd_t *user_pgd;
1479
1480                 BUG_ON(page->private != 0);
1481
1482                 ret = -ENOMEM;
1483
1484                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1485                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1486
1487                 if (user_pgd != NULL) {
1488                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1489                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1490                         ret = 0;
1491                 }
1492
1493                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1494         }
1495 #endif
1496
1497         return ret;
1498 }
1499
1500 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1501 {
1502 #ifdef CONFIG_X86_64
1503         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1504
1505         if (user_pgd)
1506                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1507 #endif
1508 }
1509
1510 #ifdef CONFIG_X86_32
1511 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1512 {
1513         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1514         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1515                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1516                                pte_val_ma(pte));
1517
1518         return pte;
1519 }
1520
1521 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1522    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1523 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1524 {
1525         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1526
1527         xen_set_pte(ptep, pte);
1528 }
1529 #endif
1530
1531 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1532 {
1533         struct mmuext_op op;
1534         op.cmd = cmd;
1535         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1536         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1537                 BUG();
1538 }
1539
1540 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1541    everything is pinned. */
1542 static __init void xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1543 {
1544 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1545         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1546 #endif
1547         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1548         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1549 }
1550
1551 /* Used for pmd and pud */
1552 static __init void xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1553 {
1554 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1555         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1556 #endif
1557         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1558 }
1559
1560 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1561    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1562 static __init void xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1563 {
1564         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1565         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1566 }
1567
1568 static __init void xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1569 {
1570         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1571 }
1572
1573 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1574    attached to a pinned pagetable. */
1575 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1576 {
1577         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1578
1579         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1580                 SetPagePinned(page);
1581
1582                 if (!PageHighMem(page)) {
1583                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1584                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1585                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1586                 } else {
1587                         /* make sure there are no stray mappings of
1588                            this page */
1589                         kmap_flush_unused();
1590                 }
1591         }
1592 }
1593
1594 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1595 {
1596         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1597 }
1598
1599 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1600 {
1601         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1602 }
1603
1604 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1605 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1606 {
1607         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1608
1609         if (PagePinned(page)) {
1610                 if (!PageHighMem(page)) {
1611                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1612                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1613                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1614                 }
1615                 ClearPagePinned(page);
1616         }
1617 }
1618
1619 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1620 {
1621         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1622 }
1623
1624 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1625 {
1626         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1627 }
1628
1629 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1630 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1631 {
1632         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1633 }
1634
1635 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1636 {
1637         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1638 }
1639 #endif
1640
1641 void __init xen_reserve_top(void)
1642 {
1643 #ifdef CONFIG_X86_32
1644         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1645         struct xen_platform_parameters pp;
1646
1647         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1648                 top = pp.virt_start;
1649
1650         reserve_top_address(-top);
1651 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1652 }
1653
1654 /*
1655  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1656  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1657  */
1658 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1659 {
1660 #ifdef CONFIG_X86_64
1661         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1662 #else
1663         return __va(paddr);
1664 #endif
1665 }
1666
1667 /* Convert a machine address to physical address */
1668 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1669 {
1670         phys_addr_t paddr;
1671
1672         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1673         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1674
1675         return paddr;
1676 }
1677
1678 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1679 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1680 {
1681         return __ka(m2p(maddr));
1682 }
1683
1684 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1685 {
1686         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1687         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1688
1689         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1690                 BUG();
1691 }
1692
1693 static __init void xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1694 {
1695         unsigned pmdidx, pteidx;
1696         unsigned ident_pte;
1697         unsigned long pfn;
1698
1699         ident_pte = 0;
1700         pfn = 0;
1701         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1702                 pte_t *pte_page;
1703
1704                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1705                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1706                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1707                 else {
1708                         /* Check for free pte pages */
1709                         if (ident_pte == ARRAY_SIZE(level1_ident_pgt))
1710                                 break;
1711
1712                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1713                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1714
1715                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1716                 }
1717
1718                 /* Install mappings */
1719                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1720                         pte_t pte;
1721
1722                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1723                                 max_pfn_mapped = pfn;
1724
1725                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1726                                 continue;
1727
1728                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1729                         pte_page[pteidx] = pte;
1730                 }
1731         }
1732
1733         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1734                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1735
1736         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1737 }
1738
1739 #ifdef CONFIG_X86_64
1740 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1741 {
1742         pte_t *pte = v;
1743         int i;
1744
1745         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1746            as ptes. */
1747         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1748                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1749 }
1750
1751 /*
1752  * Set up the inital kernel pagetable.
1753  *
1754  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1755  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1756  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1757  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1758  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1759  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1760  * up.
1761  */
1762 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1763                                          unsigned long max_pfn)
1764 {
1765         pud_t *l3;
1766         pmd_t *l2;
1767
1768         /* Zap identity mapping */
1769         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1770
1771         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1772         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1773         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1774         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1775
1776         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1777         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1778
1779         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1780         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1781
1782         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1783         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1784         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1785
1786         /* Set up identity map */
1787         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1788
1789         /* Make pagetable pieces RO */
1790         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1791         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1792         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1793         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1794         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1795         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1796
1797         /* Pin down new L4 */
1798         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1799                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1800
1801         /* Unpin Xen-provided one */
1802         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1803
1804         /* Switch over */
1805         pgd = init_level4_pgt;
1806
1807         /*
1808          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1809          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1810          * pgd.
1811          */
1812         xen_mc_batch();
1813         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1814         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1815
1816         reserve_early(__pa(xen_start_info->pt_base),
1817                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1818                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1819                       "XEN PAGETABLES");
1820
1821         return pgd;
1822 }
1823 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1824 static pmd_t level2_kernel_pgt[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
1825
1826 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1827                                          unsigned long max_pfn)
1828 {
1829         pmd_t *kernel_pmd;
1830
1831         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1832                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1833                                   512*1024);
1834
1835         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1836         memcpy(level2_kernel_pgt, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1837
1838         xen_map_identity_early(level2_kernel_pgt, max_pfn);
1839
1840         memcpy(swapper_pg_dir, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1841         set_pgd(&swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY],
1842                         __pgd(__pa(level2_kernel_pgt) | _PAGE_PRESENT));
1843
1844         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1845         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1846         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1847
1848         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1849
1850         xen_write_cr3(__pa(swapper_pg_dir));
1851
1852         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir)));
1853
1854         reserve_early(__pa(xen_start_info->pt_base),
1855                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1856                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1857                       "XEN PAGETABLES");
1858
1859         return swapper_pg_dir;
1860 }
1861 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1862
1863 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1864 {
1865         pte_t pte;
1866
1867         phys >>= PAGE_SHIFT;
1868
1869         switch (idx) {
1870         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1871 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1872         case FIX_F00F_IDT:
1873 #endif
1874 #ifdef CONFIG_X86_32
1875         case FIX_WP_TEST:
1876         case FIX_VDSO:
1877 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1878         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1879 # endif
1880 #else
1881         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1882 #endif
1883 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1884         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1885 #endif
1886         case FIX_TEXT_POKE0:
1887         case FIX_TEXT_POKE1:
1888                 /* All local page mappings */
1889                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1890                 break;
1891
1892         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1893                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1894                    IO domain */
1895                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1896                 break;
1897
1898         default:
1899                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1900                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1901                 break;
1902         }
1903
1904         __native_set_fixmap(idx, pte);
1905
1906 #ifdef CONFIG_X86_64
1907         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1908            pagetable vsyscall mapping. */
1909         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1910                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1911                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1912         }
1913 #endif
1914 }
1915
1916 static __init void xen_post_allocator_init(void)
1917 {
1918         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1919         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1920         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1921 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1922         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1923 #endif
1924
1925         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
1926            (which it hasn't) */
1927         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
1928         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
1929         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
1930         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
1931 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1932         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
1933         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
1934 #endif
1935
1936 #ifdef CONFIG_X86_64
1937         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
1938 #endif
1939         xen_mark_init_mm_pinned();
1940 }
1941
1942 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
1943 {
1944         preempt_disable();
1945         xen_mc_flush();
1946         paravirt_leave_lazy_mmu();
1947         preempt_enable();
1948 }
1949
1950 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
1951         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1952         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1953
1954         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1955         .write_cr3 = xen_write_cr3,
1956
1957         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
1958         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
1959         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
1960         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
1961
1962         .pte_update = paravirt_nop,
1963         .pte_update_defer = paravirt_nop,
1964
1965         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
1966         .pgd_free = xen_pgd_free,
1967
1968         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
1969         .release_pte = xen_release_pte_init,
1970         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
1971         .alloc_pmd_clone = paravirt_nop,
1972         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
1973
1974 #ifdef CONFIG_X86_64
1975         .set_pte = xen_set_pte,
1976 #else
1977         .set_pte = xen_set_pte_init,
1978 #endif
1979         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
1980         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
1981
1982         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
1983         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
1984
1985         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
1986         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
1987
1988         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
1989         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
1990
1991 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1992         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
1993         .pte_clear = xen_pte_clear,
1994         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
1995 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
1996         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
1997
1998         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
1999         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2000
2001 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2002         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2003         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2004         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2005
2006         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2007         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2008 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2009
2010         .activate_mm = xen_activate_mm,
2011         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2012         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2013
2014         .lazy_mode = {
2015                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2016                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2017         },
2018
2019         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2020 };
2021
2022 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2023 {
2024         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2025         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2026         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2027
2028         vmap_lazy_unmap = false;
2029 }
2030
2031 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2032 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2033 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2034
2035 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2036 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2037                                 unsigned long *in_frames,
2038                                 unsigned long *out_frames)
2039 {
2040         int i;
2041         struct multicall_space mcs;
2042
2043         xen_mc_batch();
2044         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2045                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2046
2047                 if (in_frames)
2048                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2049
2050                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2051                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2052
2053                 if (out_frames)
2054                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2055         }
2056         xen_mc_issue(0);
2057 }
2058
2059 /*
2060  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2061  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2062  * mfn.
2063  */
2064 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2065                                      unsigned long *mfns,
2066                                      unsigned long first_mfn)
2067 {
2068         unsigned i, limit;
2069         unsigned long mfn;
2070
2071         xen_mc_batch();
2072
2073         limit = 1u << order;
2074         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2075                 struct multicall_space mcs;
2076                 unsigned flags;
2077
2078                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2079                 if (mfns)
2080                         mfn = mfns[i];
2081                 else
2082                         mfn = first_mfn + i;
2083
2084                 if (i < (limit - 1))
2085                         flags = 0;
2086                 else {
2087                         if (order == 0)
2088                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2089                         else
2090                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2091                 }
2092
2093                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2094                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2095
2096                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2097         }
2098
2099         xen_mc_issue(0);
2100 }
2101
2102 /*
2103  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2104  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2105  * input, and populates mfns as output.
2106  *
2107  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2108  * satisfy the request or not.
2109  */
2110 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2111                                unsigned long *pfns_in,
2112                                unsigned long extents_out,
2113                                unsigned int order_out,
2114                                unsigned long *mfns_out,
2115                                unsigned int address_bits)
2116 {
2117         long rc;
2118         int success;
2119
2120         struct xen_memory_exchange exchange = {
2121                 .in = {
2122                         .nr_extents   = extents_in,
2123                         .extent_order = order_in,
2124                         .extent_start = pfns_in,
2125                         .domid        = DOMID_SELF
2126                 },
2127                 .out = {
2128                         .nr_extents   = extents_out,
2129                         .extent_order = order_out,
2130                         .extent_start = mfns_out,
2131                         .address_bits = address_bits,
2132                         .domid        = DOMID_SELF
2133                 }
2134         };
2135
2136         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2137
2138         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2139         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2140
2141         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2142         BUG_ON(success && (rc != 0));
2143
2144         return success;
2145 }
2146
2147 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2148                                  unsigned int address_bits)
2149 {
2150         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2151         unsigned long  flags;
2152         int            success;
2153
2154         /*
2155          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2156          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2157          * this function are redundant and can be ignored.
2158          */
2159
2160         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2161                 return 0;
2162
2163         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2164                 return -ENOMEM;
2165
2166         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2167
2168         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2169
2170         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2171         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2172
2173         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2174         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2175         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2176                                       1, order, &out_frame,
2177                                       address_bits);
2178
2179         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2180         if (success)
2181                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2182         else
2183                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2184
2185         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2186
2187         return success ? 0 : -ENOMEM;
2188 }
2189 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2190
2191 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2192 {
2193         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2194         unsigned long  flags;
2195         int success;
2196
2197         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2198                 return;
2199
2200         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2201                 return;
2202
2203         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2204
2205         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2206
2207         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2208         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2209
2210         /* 2. Zap current PTEs. */
2211         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2212
2213         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2214         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2215                                         0, out_frames, 0);
2216
2217         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2218         if (success)
2219                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2220         else
2221                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2222
2223         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2224 }
2225 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2226
2227 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2228
2229 static struct dentry *d_mmu_debug;
2230
2231 static int __init xen_mmu_debugfs(void)
2232 {
2233         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
2234
2235         if (d_xen == NULL)
2236                 return -ENOMEM;
2237
2238         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
2239
2240         debugfs_create_u8("zero_stats", 0644, d_mmu_debug, &zero_stats);
2241
2242         debugfs_create_u32("pgd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pgd_update);
2243         debugfs_create_u32("pgd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2244                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2245         debugfs_create_u32("pgd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2246                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2247
2248         debugfs_create_u32("pud_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pud_update);
2249         debugfs_create_u32("pud_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2250                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2251         debugfs_create_u32("pud_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2252                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2253
2254         debugfs_create_u32("pmd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pmd_update);
2255         debugfs_create_u32("pmd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2256                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2257         debugfs_create_u32("pmd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2258                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2259
2260         debugfs_create_u32("pte_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pte_update);
2261 //      debugfs_create_u32("pte_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2262 //                         &mmu_stats.pte_update_pinned);
2263         debugfs_create_u32("pte_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2264                            &mmu_stats.pte_update_pinned);
2265
2266         debugfs_create_u32("mmu_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.mmu_update);
2267         debugfs_create_u32("mmu_update_extended", 0444, d_mmu_debug,
2268                            &mmu_stats.mmu_update_extended);
2269         xen_debugfs_create_u32_array("mmu_update_histo", 0444, d_mmu_debug,
2270                                      mmu_stats.mmu_update_histo, 20);
2271
2272         debugfs_create_u32("set_pte_at", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.set_pte_at);
2273         debugfs_create_u32("set_pte_at_batched", 0444, d_mmu_debug,
2274                            &mmu_stats.set_pte_at_batched);
2275         debugfs_create_u32("set_pte_at_current", 0444, d_mmu_debug,
2276                            &mmu_stats.set_pte_at_current);
2277         debugfs_create_u32("set_pte_at_kernel", 0444, d_mmu_debug,
2278                            &mmu_stats.set_pte_at_kernel);
2279
2280         debugfs_create_u32("prot_commit", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.prot_commit);
2281         debugfs_create_u32("prot_commit_batched", 0444, d_mmu_debug,
2282                            &mmu_stats.prot_commit_batched);
2283
2284         return 0;
2285 }
2286 fs_initcall(xen_mmu_debugfs);
2287
2288 #endif  /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */