Merge branch 'upstream' of git://git.linux-mips.org/pub/scm/upstream-linus
[pandora-kernel.git] / arch / x86 / xen / mmu.c
1 /*
2  * Xen mmu operations
3  *
4  * This file contains the various mmu fetch and update operations.
5  * The most important job they must perform is the mapping between the
6  * domain's pfn and the overall machine mfns.
7  *
8  * Xen allows guests to directly update the pagetable, in a controlled
9  * fashion.  In other words, the guest modifies the same pagetable
10  * that the CPU actually uses, which eliminates the overhead of having
11  * a separate shadow pagetable.
12  *
13  * In order to allow this, it falls on the guest domain to map its
14  * notion of a "physical" pfn - which is just a domain-local linear
15  * address - into a real "machine address" which the CPU's MMU can
16  * use.
17  *
18  * A pgd_t/pmd_t/pte_t will typically contain an mfn, and so can be
19  * inserted directly into the pagetable.  When creating a new
20  * pte/pmd/pgd, it converts the passed pfn into an mfn.  Conversely,
21  * when reading the content back with __(pgd|pmd|pte)_val, it converts
22  * the mfn back into a pfn.
23  *
24  * The other constraint is that all pages which make up a pagetable
25  * must be mapped read-only in the guest.  This prevents uncontrolled
26  * guest updates to the pagetable.  Xen strictly enforces this, and
27  * will disallow any pagetable update which will end up mapping a
28  * pagetable page RW, and will disallow using any writable page as a
29  * pagetable.
30  *
31  * Naively, when loading %cr3 with the base of a new pagetable, Xen
32  * would need to validate the whole pagetable before going on.
33  * Naturally, this is quite slow.  The solution is to "pin" a
34  * pagetable, which enforces all the constraints on the pagetable even
35  * when it is not actively in use.  This menas that Xen can be assured
36  * that it is still valid when you do load it into %cr3, and doesn't
37  * need to revalidate it.
38  *
39  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
40  */
41 #include <linux/sched.h>
42 #include <linux/highmem.h>
43 #include <linux/debugfs.h>
44 #include <linux/bug.h>
45 #include <linux/vmalloc.h>
46 #include <linux/module.h>
47 #include <linux/gfp.h>
48 #include <linux/memblock.h>
49
50 #include <asm/pgtable.h>
51 #include <asm/tlbflush.h>
52 #include <asm/fixmap.h>
53 #include <asm/mmu_context.h>
54 #include <asm/setup.h>
55 #include <asm/paravirt.h>
56 #include <asm/e820.h>
57 #include <asm/linkage.h>
58 #include <asm/page.h>
59 #include <asm/init.h>
60 #include <asm/pat.h>
61
62 #include <asm/xen/hypercall.h>
63 #include <asm/xen/hypervisor.h>
64
65 #include <xen/xen.h>
66 #include <xen/page.h>
67 #include <xen/interface/xen.h>
68 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
69 #include <xen/interface/version.h>
70 #include <xen/interface/memory.h>
71 #include <xen/hvc-console.h>
72
73 #include "multicalls.h"
74 #include "mmu.h"
75 #include "debugfs.h"
76
77 #define MMU_UPDATE_HISTO        30
78
79 /*
80  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
81  * Also protects non-atomic updates of current_pages and driver_pages, and
82  * balloon lists.
83  */
84 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
85
86 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
87
88 static struct {
89         u32 pgd_update;
90         u32 pgd_update_pinned;
91         u32 pgd_update_batched;
92
93         u32 pud_update;
94         u32 pud_update_pinned;
95         u32 pud_update_batched;
96
97         u32 pmd_update;
98         u32 pmd_update_pinned;
99         u32 pmd_update_batched;
100
101         u32 pte_update;
102         u32 pte_update_pinned;
103         u32 pte_update_batched;
104
105         u32 mmu_update;
106         u32 mmu_update_extended;
107         u32 mmu_update_histo[MMU_UPDATE_HISTO];
108
109         u32 prot_commit;
110         u32 prot_commit_batched;
111
112         u32 set_pte_at;
113         u32 set_pte_at_batched;
114         u32 set_pte_at_pinned;
115         u32 set_pte_at_current;
116         u32 set_pte_at_kernel;
117 } mmu_stats;
118
119 static u8 zero_stats;
120
121 static inline void check_zero(void)
122 {
123         if (unlikely(zero_stats)) {
124                 memset(&mmu_stats, 0, sizeof(mmu_stats));
125                 zero_stats = 0;
126         }
127 }
128
129 #define ADD_STATS(elem, val)                    \
130         do { check_zero(); mmu_stats.elem += (val); } while(0)
131
132 #else  /* !CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
133
134 #define ADD_STATS(elem, val)    do { (void)(val); } while(0)
135
136 #endif /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
137
138
139 /*
140  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
141  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
142  * Each page can map 2MB.
143  */
144 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
145 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
146
147 #ifdef CONFIG_X86_64
148 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
149 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
150 #endif /* CONFIG_X86_64 */
151
152 /*
153  * Note about cr3 (pagetable base) values:
154  *
155  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
156  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
157  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
158  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
159  * be self-consistent.
160  *
161  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
162  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
163  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
164  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
165  */
166 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
167 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
168
169
170 /*
171  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
172  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
173  */
174 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
175
176 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
177 {
178         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
179
180         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
181 }
182
183 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
184 {
185         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
186         unsigned int level;
187         pte_t *pte;
188         unsigned offset;
189
190         /*
191          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
192          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
193          */
194         if (virt_addr_valid(vaddr))
195                 return virt_to_machine(vaddr);
196
197         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
198
199         pte = lookup_address(address, &level);
200         BUG_ON(pte == NULL);
201         offset = address & ~PAGE_MASK;
202         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
203 }
204 EXPORT_SYMBOL_GPL(arbitrary_virt_to_machine);
205
206 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
207 {
208         pte_t *pte, ptev;
209         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
210         unsigned int level;
211
212         pte = lookup_address(address, &level);
213         if (pte == NULL)
214                 return;         /* vaddr missing */
215
216         ptev = pte_wrprotect(*pte);
217
218         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
219                 BUG();
220 }
221
222 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
223 {
224         pte_t *pte, ptev;
225         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
226         unsigned int level;
227
228         pte = lookup_address(address, &level);
229         if (pte == NULL)
230                 return;         /* vaddr missing */
231
232         ptev = pte_mkwrite(*pte);
233
234         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
235                 BUG();
236 }
237
238
239 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
240 {
241         struct page *page = virt_to_page(ptr);
242
243         return PagePinned(page);
244 }
245
246 static bool xen_iomap_pte(pte_t pte)
247 {
248         return pte_flags(pte) & _PAGE_IOMAP;
249 }
250
251 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
252 {
253         struct multicall_space mcs;
254         struct mmu_update *u;
255
256         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
257         u = mcs.args;
258
259         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
260         u->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
261         u->val = pte_val_ma(pteval);
262
263         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
264
265         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
266 }
267 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
268
269 static void xen_set_iomap_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
270 {
271         xen_set_domain_pte(ptep, pteval, DOMID_IO);
272 }
273
274 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
275 {
276         struct multicall_space mcs;
277         struct mmu_update *u;
278
279         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
280
281         if (mcs.mc != NULL) {
282                 ADD_STATS(mmu_update_extended, 1);
283                 ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], -1);
284
285                 mcs.mc->args[1]++;
286
287                 if (mcs.mc->args[1] < MMU_UPDATE_HISTO)
288                         ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], 1);
289                 else
290                         ADD_STATS(mmu_update_histo[0], 1);
291         } else {
292                 ADD_STATS(mmu_update, 1);
293                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
294                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
295                 ADD_STATS(mmu_update_histo[1], 1);
296         }
297
298         u = mcs.args;
299         *u = *update;
300 }
301
302 void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
303 {
304         struct mmu_update u;
305
306         preempt_disable();
307
308         xen_mc_batch();
309
310         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
311         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
312         u.val = pmd_val_ma(val);
313         xen_extend_mmu_update(&u);
314
315         ADD_STATS(pmd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
316
317         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
318
319         preempt_enable();
320 }
321
322 void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
323 {
324         ADD_STATS(pmd_update, 1);
325
326         /* If page is not pinned, we can just update the entry
327            directly */
328         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
329                 *ptr = val;
330                 return;
331         }
332
333         ADD_STATS(pmd_update_pinned, 1);
334
335         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
336 }
337
338 /*
339  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
340  * and protection flags for that frame.
341  */
342 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
343 {
344         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
345 }
346
347 void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
348                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
349 {
350         if (xen_iomap_pte(pteval)) {
351                 xen_set_iomap_pte(ptep, pteval);
352                 goto out;
353         }
354
355         ADD_STATS(set_pte_at, 1);
356 //      ADD_STATS(set_pte_at_pinned, xen_page_pinned(ptep));
357         ADD_STATS(set_pte_at_current, mm == current->mm);
358         ADD_STATS(set_pte_at_kernel, mm == &init_mm);
359
360         if (mm == current->mm || mm == &init_mm) {
361                 if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU) {
362                         struct multicall_space mcs;
363                         mcs = xen_mc_entry(0);
364
365                         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, addr, pteval, 0);
366                         ADD_STATS(set_pte_at_batched, 1);
367                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
368                         goto out;
369                 } else
370                         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(addr, pteval, 0) == 0)
371                                 goto out;
372         }
373         xen_set_pte(ptep, pteval);
374
375 out:    return;
376 }
377
378 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
379                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
380 {
381         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
382         return *ptep;
383 }
384
385 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
386                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
387 {
388         struct mmu_update u;
389
390         xen_mc_batch();
391
392         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
393         u.val = pte_val_ma(pte);
394         xen_extend_mmu_update(&u);
395
396         ADD_STATS(prot_commit, 1);
397         ADD_STATS(prot_commit_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
398
399         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
400 }
401
402 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
403 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
404 {
405         if (val & _PAGE_PRESENT) {
406                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
407                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
408                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
409         }
410
411         return val;
412 }
413
414 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
415 {
416         if (val & _PAGE_PRESENT) {
417                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
418                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
419                 unsigned long mfn = pfn_to_mfn(pfn);
420
421                 /*
422                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
423                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
424                  * information about the original pfn, so
425                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
426                  */
427                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
428                         mfn = 0;
429                         flags = 0;
430                 }
431
432                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
433         }
434
435         return val;
436 }
437
438 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
439 {
440         if (val & _PAGE_PRESENT) {
441                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
442                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
443
444                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
445                    just use it as-is. */
446                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
447         }
448
449         return val;
450 }
451
452 pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
453 {
454         pteval_t pteval = pte.pte;
455
456         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
457         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
458                 WARN_ON(!pat_enabled);
459                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
460         }
461
462         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
463                 return pteval;
464
465         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
466 }
467 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
468
469 pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
470 {
471         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
472 }
473 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
474
475 /*
476  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
477  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
478  * types.
479  *
480  * We expect Linux's PAT set as follows:
481  *
482  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
483  * 0                     WB       WB     WB
484  * 1            PWT      WC       WT     WT
485  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
486  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
487  * 4    PAT              WB       WC     WB
488  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
489  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
490  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
491  */
492
493 void xen_set_pat(u64 pat)
494 {
495         /* We expect Linux to use a PAT setting of
496          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
497         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
498 }
499
500 pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
501 {
502         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
503
504         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
505          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
506          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
507          * things work out OK...
508          *
509          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
510          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
511          */
512         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
513                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
514                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
515         }
516
517         /*
518          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
519          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
520          * mappings are just dummy local mappings to keep other
521          * parts of the kernel happy.
522          */
523         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
524             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
525                 pte = iomap_pte(pte);
526         } else {
527                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
528                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
529         }
530
531         return native_make_pte(pte);
532 }
533 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
534
535 pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
536 {
537         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
538         return native_make_pgd(pgd);
539 }
540 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
541
542 pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
543 {
544         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
545 }
546 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
547
548 void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
549 {
550         struct mmu_update u;
551
552         preempt_disable();
553
554         xen_mc_batch();
555
556         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
557         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
558         u.val = pud_val_ma(val);
559         xen_extend_mmu_update(&u);
560
561         ADD_STATS(pud_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
562
563         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
564
565         preempt_enable();
566 }
567
568 void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
569 {
570         ADD_STATS(pud_update, 1);
571
572         /* If page is not pinned, we can just update the entry
573            directly */
574         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
575                 *ptr = val;
576                 return;
577         }
578
579         ADD_STATS(pud_update_pinned, 1);
580
581         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
582 }
583
584 void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
585 {
586         if (xen_iomap_pte(pte)) {
587                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
588                 return;
589         }
590
591         ADD_STATS(pte_update, 1);
592 //      ADD_STATS(pte_update_pinned, xen_page_pinned(ptep));
593         ADD_STATS(pte_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
594
595 #ifdef CONFIG_X86_PAE
596         ptep->pte_high = pte.pte_high;
597         smp_wmb();
598         ptep->pte_low = pte.pte_low;
599 #else
600         *ptep = pte;
601 #endif
602 }
603
604 #ifdef CONFIG_X86_PAE
605 void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
606 {
607         if (xen_iomap_pte(pte)) {
608                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
609                 return;
610         }
611
612         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
613 }
614
615 void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
616 {
617         ptep->pte_low = 0;
618         smp_wmb();              /* make sure low gets written first */
619         ptep->pte_high = 0;
620 }
621
622 void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
623 {
624         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
625 }
626 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
627
628 pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
629 {
630         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
631         return native_make_pmd(pmd);
632 }
633 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
634
635 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
636 pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
637 {
638         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
639 }
640 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
641
642 pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
643 {
644         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
645
646         return native_make_pud(pud);
647 }
648 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
649
650 pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
651 {
652         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
653         unsigned offset = pgd - pgd_page;
654         pgd_t *user_ptr = NULL;
655
656         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
657                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
658                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
659                 if (user_ptr)
660                         user_ptr += offset;
661         }
662
663         return user_ptr;
664 }
665
666 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
667 {
668         struct mmu_update u;
669
670         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
671         u.val = pgd_val_ma(val);
672         xen_extend_mmu_update(&u);
673 }
674
675 /*
676  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
677  * there's a page structure.  This implies:
678  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
679  *  2. It is always pinned
680  *  3. It has no user pagetable attached to it
681  */
682 void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
683 {
684         preempt_disable();
685
686         xen_mc_batch();
687
688         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
689
690         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
691
692         preempt_enable();
693 }
694
695 void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
696 {
697         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
698
699         ADD_STATS(pgd_update, 1);
700
701         /* If page is not pinned, we can just update the entry
702            directly */
703         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
704                 *ptr = val;
705                 if (user_ptr) {
706                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
707                         *user_ptr = val;
708                 }
709                 return;
710         }
711
712         ADD_STATS(pgd_update_pinned, 1);
713         ADD_STATS(pgd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
714
715         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
716            user updates together. */
717         xen_mc_batch();
718
719         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
720         if (user_ptr)
721                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
722
723         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
724 }
725 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
726
727 /*
728  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
729  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
730  * callback function on each page it finds making up the page table,
731  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
732  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
733  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
734  * FIXADDR_TOP.
735  *
736  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
737  * because then we start getting into Xen's ptes.
738  *
739  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
740  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
741  */
742 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
743                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
744                                       enum pt_level),
745                           unsigned long limit)
746 {
747         int flush = 0;
748         unsigned hole_low, hole_high;
749         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
750         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
751
752         /* The limit is the last byte to be touched */
753         limit--;
754         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
755
756         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
757                 return 0;
758
759         /*
760          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
761          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
762          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
763          */
764         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
765         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
766
767         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
768 #if PTRS_PER_PUD > 1
769         pudidx_limit = pud_index(limit);
770 #else
771         pudidx_limit = 0;
772 #endif
773 #if PTRS_PER_PMD > 1
774         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
775 #else
776         pmdidx_limit = 0;
777 #endif
778
779         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
780                 pud_t *pud;
781
782                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
783                         continue;
784
785                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
786                         continue;
787
788                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
789
790                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
791                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
792
793                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
794                         pmd_t *pmd;
795
796                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
797                             pudidx > pudidx_limit)
798                                 goto out;
799
800                         if (pud_none(pud[pudidx]))
801                                 continue;
802
803                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
804
805                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
806                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
807
808                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
809                                 struct page *pte;
810
811                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
812                                     pudidx == pudidx_limit &&
813                                     pmdidx > pmdidx_limit)
814                                         goto out;
815
816                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
817                                         continue;
818
819                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
820                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
821                         }
822                 }
823         }
824
825 out:
826         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
827            a cue to do final things like tlb flushes. */
828         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
829
830         return flush;
831 }
832
833 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
834                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
835                                     enum pt_level),
836                         unsigned long limit)
837 {
838         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
839 }
840
841 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
842    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
843 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
844 {
845         spinlock_t *ptl = NULL;
846
847 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
848         ptl = __pte_lockptr(page);
849         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
850 #endif
851
852         return ptl;
853 }
854
855 static void xen_pte_unlock(void *v)
856 {
857         spinlock_t *ptl = v;
858         spin_unlock(ptl);
859 }
860
861 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
862 {
863         struct mmuext_op *op;
864         struct multicall_space mcs;
865
866         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
867         op = mcs.args;
868         op->cmd = level;
869         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
870         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
871 }
872
873 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
874                         enum pt_level level)
875 {
876         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
877         int flush;
878
879         if (pgfl)
880                 flush = 0;              /* already pinned */
881         else if (PageHighMem(page))
882                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
883                    highpage */
884                 flush = 1;
885         else {
886                 void *pt = lowmem_page_address(page);
887                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
888                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
889                 spinlock_t *ptl;
890
891                 flush = 0;
892
893                 /*
894                  * We need to hold the pagetable lock between the time
895                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
896                  * it.  If we don't, then other users may come in and
897                  * attempt to update the pagetable by writing it,
898                  * which will fail because the memory is RO but not
899                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
900                  *
901                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
902                  * entire pagetable's worth of locks during the
903                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
904                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
905                  * page while holding the lock.  This means the number
906                  * of locks we end up holding is never more than a
907                  * batch size (~32 entries, at present).
908                  *
909                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
910                  * the PTE pages independently, because we're
911                  * protected by the overall pagetable lock.
912                  */
913                 ptl = NULL;
914                 if (level == PT_PTE)
915                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
916
917                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
918                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
919                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
920
921                 if (ptl) {
922                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
923
924                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
925                            is completed. */
926                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
927                 }
928         }
929
930         return flush;
931 }
932
933 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
934    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
935    read-only, and can be pinned. */
936 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
937 {
938         xen_mc_batch();
939
940         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
941                 /* re-enable interrupts for flushing */
942                 xen_mc_issue(0);
943
944                 kmap_flush_unused();
945
946                 xen_mc_batch();
947         }
948
949 #ifdef CONFIG_X86_64
950         {
951                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
952
953                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
954
955                 if (user_pgd) {
956                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
957                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
958                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
959                 }
960         }
961 #else /* CONFIG_X86_32 */
962 #ifdef CONFIG_X86_PAE
963         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
964         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
965                      PT_PMD);
966 #endif
967         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
968 #endif /* CONFIG_X86_64 */
969         xen_mc_issue(0);
970 }
971
972 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
973 {
974         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
975 }
976
977 /*
978  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
979  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
980  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
981  * process is under construction or destruction).
982  *
983  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
984  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
985  * matter all that much.
986  */
987 void xen_mm_pin_all(void)
988 {
989         struct page *page;
990
991         spin_lock(&pgd_lock);
992
993         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
994                 if (!PagePinned(page)) {
995                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
996                         SetPageSavePinned(page);
997                 }
998         }
999
1000         spin_unlock(&pgd_lock);
1001 }
1002
1003 /*
1004  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
1005  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
1006  * the book-keeping now.
1007  */
1008 static __init int xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1009                                   enum pt_level level)
1010 {
1011         SetPagePinned(page);
1012         return 0;
1013 }
1014
1015 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
1016 {
1017         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
1018 }
1019
1020 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1021                           enum pt_level level)
1022 {
1023         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
1024
1025         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
1026                 void *pt = lowmem_page_address(page);
1027                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1028                 spinlock_t *ptl = NULL;
1029                 struct multicall_space mcs;
1030
1031                 /*
1032                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
1033                  * pte locks, we must be holding the lock for while
1034                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
1035                  * concurrent updates from seeing it in this
1036                  * partially-pinned state.
1037                  */
1038                 if (level == PT_PTE) {
1039                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1040
1041                         if (ptl)
1042                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1043                 }
1044
1045                 mcs = __xen_mc_entry(0);
1046
1047                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1048                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
1049                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1050
1051                 if (ptl) {
1052                         /* unlock when batch completed */
1053                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1054                 }
1055         }
1056
1057         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1058 }
1059
1060 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1061 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1062 {
1063         xen_mc_batch();
1064
1065         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1066
1067 #ifdef CONFIG_X86_64
1068         {
1069                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1070
1071                 if (user_pgd) {
1072                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1073                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1074                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1075                 }
1076         }
1077 #endif
1078
1079 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1080         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1081         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1082                        PT_PMD);
1083 #endif
1084
1085         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1086
1087         xen_mc_issue(0);
1088 }
1089
1090 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1091 {
1092         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1093 }
1094
1095 /*
1096  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1097  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1098  */
1099 void xen_mm_unpin_all(void)
1100 {
1101         struct page *page;
1102
1103         spin_lock(&pgd_lock);
1104
1105         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1106                 if (PageSavePinned(page)) {
1107                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1108                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1109                         ClearPageSavePinned(page);
1110                 }
1111         }
1112
1113         spin_unlock(&pgd_lock);
1114 }
1115
1116 void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1117 {
1118         spin_lock(&next->page_table_lock);
1119         xen_pgd_pin(next);
1120         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1121 }
1122
1123 void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1124 {
1125         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1126         xen_pgd_pin(mm);
1127         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1128 }
1129
1130
1131 #ifdef CONFIG_SMP
1132 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1133    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1134 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1135 {
1136         struct mm_struct *mm = info;
1137         struct mm_struct *active_mm;
1138
1139         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1140
1141         if (active_mm == mm)
1142                 leave_mm(smp_processor_id());
1143
1144         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1145            it has been flushed. */
1146         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1147                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1148 }
1149
1150 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1151 {
1152         cpumask_var_t mask;
1153         unsigned cpu;
1154
1155         if (current->active_mm == mm) {
1156                 if (current->mm == mm)
1157                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1158                 else
1159                         leave_mm(smp_processor_id());
1160         }
1161
1162         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1163         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1164                 for_each_online_cpu(cpu) {
1165                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1166                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1167                                 continue;
1168                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1169                 }
1170                 return;
1171         }
1172         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1173
1174         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1175            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1176            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1177            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1178            if needed. */
1179         for_each_online_cpu(cpu) {
1180                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1181                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1182         }
1183
1184         if (!cpumask_empty(mask))
1185                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1186         free_cpumask_var(mask);
1187 }
1188 #else
1189 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1190 {
1191         if (current->active_mm == mm)
1192                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1193 }
1194 #endif
1195
1196 /*
1197  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1198  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1199  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1200  * hypervisor, which is moderately expensive.
1201  *
1202  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1203  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1204  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1205  *
1206  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1207  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1208  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1209  */
1210 void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1211 {
1212         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1213         xen_drop_mm_ref(mm);
1214         put_cpu();
1215
1216         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1217
1218         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1219         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1220                 xen_pgd_unpin(mm);
1221
1222         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1223 }
1224
1225 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1226 {
1227 }
1228
1229 static void xen_post_allocator_init(void);
1230
1231 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1232 {
1233         xen_setup_shared_info();
1234         xen_post_allocator_init();
1235 }
1236
1237 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1238 {
1239         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1240 }
1241
1242 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1243 {
1244         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1245 }
1246
1247 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1248 {
1249         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1250 }
1251
1252 static void xen_flush_tlb(void)
1253 {
1254         struct mmuext_op *op;
1255         struct multicall_space mcs;
1256
1257         preempt_disable();
1258
1259         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1260
1261         op = mcs.args;
1262         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1263         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1264
1265         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1266
1267         preempt_enable();
1268 }
1269
1270 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1271 {
1272         struct mmuext_op *op;
1273         struct multicall_space mcs;
1274
1275         preempt_disable();
1276
1277         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1278         op = mcs.args;
1279         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1280         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1281         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1282
1283         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1284
1285         preempt_enable();
1286 }
1287
1288 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1289                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1290 {
1291         struct {
1292                 struct mmuext_op op;
1293                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1294         } *args;
1295         struct multicall_space mcs;
1296
1297         if (cpumask_empty(cpus))
1298                 return;         /* nothing to do */
1299
1300         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1301         args = mcs.args;
1302         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1303
1304         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1305         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1306         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1307
1308         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1309                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1310         } else {
1311                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1312                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1313         }
1314
1315         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1316
1317         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1318 }
1319
1320 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1321 {
1322         return percpu_read(xen_cr3);
1323 }
1324
1325 static void set_current_cr3(void *v)
1326 {
1327         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1328 }
1329
1330 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1331 {
1332         struct mmuext_op *op;
1333         struct multicall_space mcs;
1334         unsigned long mfn;
1335
1336         if (cr3)
1337                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1338         else
1339                 mfn = 0;
1340
1341         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1342
1343         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1344
1345         op = mcs.args;
1346         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1347         op->arg1.mfn = mfn;
1348
1349         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1350
1351         if (kernel) {
1352                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1353
1354                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1355                    been submitted. */
1356                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1357         }
1358 }
1359
1360 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1361 {
1362         BUG_ON(preemptible());
1363
1364         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1365
1366         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1367            respect to ipis */
1368         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1369
1370         __xen_write_cr3(true, cr3);
1371
1372 #ifdef CONFIG_X86_64
1373         {
1374                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1375                 if (user_pgd)
1376                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1377                 else
1378                         __xen_write_cr3(false, 0);
1379         }
1380 #endif
1381
1382         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1383 }
1384
1385 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1386 {
1387         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1388         int ret = 0;
1389
1390         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1391
1392 #ifdef CONFIG_X86_64
1393         {
1394                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1395                 pgd_t *user_pgd;
1396
1397                 BUG_ON(page->private != 0);
1398
1399                 ret = -ENOMEM;
1400
1401                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1402                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1403
1404                 if (user_pgd != NULL) {
1405                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1406                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1407                         ret = 0;
1408                 }
1409
1410                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1411         }
1412 #endif
1413
1414         return ret;
1415 }
1416
1417 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1418 {
1419 #ifdef CONFIG_X86_64
1420         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1421
1422         if (user_pgd)
1423                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1424 #endif
1425 }
1426
1427 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1428 {
1429         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1430
1431 #ifdef CONFIG_X86_32
1432         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1433         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1434                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1435                                pte_val_ma(pte));
1436 #endif
1437
1438         /*
1439          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1440          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1441          * early_ioremap fixmap slot, make sure it is RO.
1442          */
1443         if (!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1444             pfn >= e820_table_start && pfn < e820_table_end)
1445                 pte = pte_wrprotect(pte);
1446
1447         return pte;
1448 }
1449
1450 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1451    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1452 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1453 {
1454         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1455
1456         xen_set_pte(ptep, pte);
1457 }
1458
1459 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1460 {
1461         struct mmuext_op op;
1462         op.cmd = cmd;
1463         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1464         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1465                 BUG();
1466 }
1467
1468 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1469    everything is pinned. */
1470 static __init void xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1471 {
1472 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1473         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1474 #endif
1475         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1476         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1477 }
1478
1479 /* Used for pmd and pud */
1480 static __init void xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1481 {
1482 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1483         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1484 #endif
1485         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1486 }
1487
1488 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1489    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1490 static __init void xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1491 {
1492         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1493         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1494 }
1495
1496 static __init void xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1497 {
1498         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1499 }
1500
1501 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1502    attached to a pinned pagetable. */
1503 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1504 {
1505         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1506
1507         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1508                 SetPagePinned(page);
1509
1510                 if (!PageHighMem(page)) {
1511                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1512                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1513                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1514                 } else {
1515                         /* make sure there are no stray mappings of
1516                            this page */
1517                         kmap_flush_unused();
1518                 }
1519         }
1520 }
1521
1522 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1523 {
1524         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1525 }
1526
1527 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1528 {
1529         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1530 }
1531
1532 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1533 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1534 {
1535         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1536
1537         if (PagePinned(page)) {
1538                 if (!PageHighMem(page)) {
1539                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1540                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1541                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1542                 }
1543                 ClearPagePinned(page);
1544         }
1545 }
1546
1547 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1548 {
1549         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1550 }
1551
1552 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1553 {
1554         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1555 }
1556
1557 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1558 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1559 {
1560         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1561 }
1562
1563 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1564 {
1565         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1566 }
1567 #endif
1568
1569 void __init xen_reserve_top(void)
1570 {
1571 #ifdef CONFIG_X86_32
1572         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1573         struct xen_platform_parameters pp;
1574
1575         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1576                 top = pp.virt_start;
1577
1578         reserve_top_address(-top);
1579 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1580 }
1581
1582 /*
1583  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1584  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1585  */
1586 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1587 {
1588 #ifdef CONFIG_X86_64
1589         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1590 #else
1591         return __va(paddr);
1592 #endif
1593 }
1594
1595 /* Convert a machine address to physical address */
1596 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1597 {
1598         phys_addr_t paddr;
1599
1600         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1601         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1602
1603         return paddr;
1604 }
1605
1606 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1607 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1608 {
1609         return __ka(m2p(maddr));
1610 }
1611
1612 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1613 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1614 {
1615         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1616         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1617
1618         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1619                 BUG();
1620 }
1621
1622 static __init void xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1623 {
1624         unsigned pmdidx, pteidx;
1625         unsigned ident_pte;
1626         unsigned long pfn;
1627
1628         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1629                                       PAGE_SIZE);
1630
1631         ident_pte = 0;
1632         pfn = 0;
1633         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1634                 pte_t *pte_page;
1635
1636                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1637                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1638                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1639                 else {
1640                         /* Check for free pte pages */
1641                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1642                                 break;
1643
1644                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1645                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1646
1647                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1648                 }
1649
1650                 /* Install mappings */
1651                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1652                         pte_t pte;
1653
1654                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1655                                 max_pfn_mapped = pfn;
1656
1657                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1658                                 continue;
1659
1660                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1661                         pte_page[pteidx] = pte;
1662                 }
1663         }
1664
1665         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1666                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1667
1668         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1669 }
1670
1671 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1672 {
1673         struct xen_machphys_mapping mapping;
1674         unsigned long machine_to_phys_nr_ents;
1675
1676         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1677                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1678                 machine_to_phys_nr_ents = mapping.max_mfn + 1;
1679         } else {
1680                 machine_to_phys_nr_ents = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1681         }
1682         machine_to_phys_order = fls(machine_to_phys_nr_ents - 1);
1683 }
1684
1685 #ifdef CONFIG_X86_64
1686 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1687 {
1688         pte_t *pte = v;
1689         int i;
1690
1691         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1692            as ptes. */
1693         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1694                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1695 }
1696
1697 /*
1698  * Set up the inital kernel pagetable.
1699  *
1700  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1701  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1702  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1703  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1704  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1705  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1706  * up.
1707  */
1708 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1709                                          unsigned long max_pfn)
1710 {
1711         pud_t *l3;
1712         pmd_t *l2;
1713
1714         /* Zap identity mapping */
1715         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1716
1717         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1718         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1719         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1720         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1721
1722         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1723         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1724
1725         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1726         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1727
1728         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1729         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1730         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1731
1732         /* Set up identity map */
1733         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1734
1735         /* Make pagetable pieces RO */
1736         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1737         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1738         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1739         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1740         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1741         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1742
1743         /* Pin down new L4 */
1744         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1745                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1746
1747         /* Unpin Xen-provided one */
1748         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1749
1750         /* Switch over */
1751         pgd = init_level4_pgt;
1752
1753         /*
1754          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1755          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1756          * pgd.
1757          */
1758         xen_mc_batch();
1759         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1760         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1761
1762         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1763                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1764                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1765                       "XEN PAGETABLES");
1766
1767         return pgd;
1768 }
1769 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1770 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1771 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1772
1773 static __init void xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1774 {
1775         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1776
1777         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1778         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1779
1780         /*
1781          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1782          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1783          * read-only and then pin it.
1784          *
1785          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1786          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1787          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1788          * swapper_pg_dir.
1789          */
1790         swapper_kernel_pmd =
1791                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1792         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1793                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1794         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1795                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1796         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1797
1798         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1799         xen_write_cr3(cr3);
1800         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1801
1802         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1803                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1804         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1805         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1806
1807         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1808 }
1809
1810 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1811                                          unsigned long max_pfn)
1812 {
1813         pmd_t *kernel_pmd;
1814
1815         initial_kernel_pmd =
1816                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1817
1818         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1819                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1820                                   512*1024);
1821
1822         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1823         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1824
1825         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1826
1827         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1828         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1829                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1830
1831         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1832         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1833         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1834
1835         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1836
1837         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1838                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1839         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1840
1841         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1842                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1843                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1844                       "XEN PAGETABLES");
1845
1846         return initial_page_table;
1847 }
1848 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1849
1850 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1851
1852 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1853 {
1854         pte_t pte;
1855
1856         phys >>= PAGE_SHIFT;
1857
1858         switch (idx) {
1859         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1860 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1861         case FIX_F00F_IDT:
1862 #endif
1863 #ifdef CONFIG_X86_32
1864         case FIX_WP_TEST:
1865         case FIX_VDSO:
1866 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1867         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1868 # endif
1869 #else
1870         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1871 #endif
1872         case FIX_TEXT_POKE0:
1873         case FIX_TEXT_POKE1:
1874                 /* All local page mappings */
1875                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1876                 break;
1877
1878 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1879         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1880                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1881                 break;
1882 #endif
1883
1884 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1885         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1886                 /*
1887                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1888                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1889                  */
1890                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1891                 break;
1892 #endif
1893
1894         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1895                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1896                    IO domain */
1897                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1898                 break;
1899
1900         default:
1901                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1902                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1903                 break;
1904         }
1905
1906         __native_set_fixmap(idx, pte);
1907
1908 #ifdef CONFIG_X86_64
1909         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1910            pagetable vsyscall mapping. */
1911         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1912                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1913                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1914         }
1915 #endif
1916 }
1917
1918 __init void xen_ident_map_ISA(void)
1919 {
1920         unsigned long pa;
1921
1922         /*
1923          * If we're dom0, then linear map the ISA machine addresses into
1924          * the kernel's address space.
1925          */
1926         if (!xen_initial_domain())
1927                 return;
1928
1929         xen_raw_printk("Xen: setup ISA identity maps\n");
1930
1931         for (pa = ISA_START_ADDRESS; pa < ISA_END_ADDRESS; pa += PAGE_SIZE) {
1932                 pte_t pte = mfn_pte(PFN_DOWN(pa), PAGE_KERNEL_IO);
1933
1934                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping(PAGE_OFFSET + pa, pte, 0))
1935                         BUG();
1936         }
1937
1938         xen_flush_tlb();
1939 }
1940
1941 static __init void xen_post_allocator_init(void)
1942 {
1943         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1944         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1945         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1946 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1947         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1948 #endif
1949
1950         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
1951            (which it hasn't) */
1952         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
1953         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
1954         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
1955         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
1956 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1957         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
1958         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
1959 #endif
1960
1961 #ifdef CONFIG_X86_64
1962         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
1963 #endif
1964         xen_mark_init_mm_pinned();
1965 }
1966
1967 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
1968 {
1969         preempt_disable();
1970         xen_mc_flush();
1971         paravirt_leave_lazy_mmu();
1972         preempt_enable();
1973 }
1974
1975 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
1976         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1977         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1978
1979         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1980 #ifdef CONFIG_X86_32
1981         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
1982 #else
1983         .write_cr3 = xen_write_cr3,
1984 #endif
1985
1986         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
1987         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
1988         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
1989         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
1990
1991         .pte_update = paravirt_nop,
1992         .pte_update_defer = paravirt_nop,
1993
1994         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
1995         .pgd_free = xen_pgd_free,
1996
1997         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
1998         .release_pte = xen_release_pte_init,
1999         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2000         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2001
2002         .set_pte = xen_set_pte_init,
2003         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2004         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2005
2006         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2007         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2008
2009         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2010         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2011
2012         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2013         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2014
2015 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2016         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2017         .pte_clear = xen_pte_clear,
2018         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2019 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2020         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2021
2022         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2023         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2024
2025 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2026         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2027         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2028         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2029
2030         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2031         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2032 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2033
2034         .activate_mm = xen_activate_mm,
2035         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2036         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2037
2038         .lazy_mode = {
2039                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2040                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2041         },
2042
2043         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2044 };
2045
2046 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2047 {
2048         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2049         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2050         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2051
2052         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2053 }
2054
2055 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2056 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2057 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2058
2059 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2060 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2061                                 unsigned long *in_frames,
2062                                 unsigned long *out_frames)
2063 {
2064         int i;
2065         struct multicall_space mcs;
2066
2067         xen_mc_batch();
2068         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2069                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2070
2071                 if (in_frames)
2072                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2073
2074                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2075                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2076
2077                 if (out_frames)
2078                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2079         }
2080         xen_mc_issue(0);
2081 }
2082
2083 /*
2084  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2085  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2086  * mfn.
2087  */
2088 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2089                                      unsigned long *mfns,
2090                                      unsigned long first_mfn)
2091 {
2092         unsigned i, limit;
2093         unsigned long mfn;
2094
2095         xen_mc_batch();
2096
2097         limit = 1u << order;
2098         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2099                 struct multicall_space mcs;
2100                 unsigned flags;
2101
2102                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2103                 if (mfns)
2104                         mfn = mfns[i];
2105                 else
2106                         mfn = first_mfn + i;
2107
2108                 if (i < (limit - 1))
2109                         flags = 0;
2110                 else {
2111                         if (order == 0)
2112                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2113                         else
2114                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2115                 }
2116
2117                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2118                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2119
2120                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2121         }
2122
2123         xen_mc_issue(0);
2124 }
2125
2126 /*
2127  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2128  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2129  * input, and populates mfns as output.
2130  *
2131  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2132  * satisfy the request or not.
2133  */
2134 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2135                                unsigned long *pfns_in,
2136                                unsigned long extents_out,
2137                                unsigned int order_out,
2138                                unsigned long *mfns_out,
2139                                unsigned int address_bits)
2140 {
2141         long rc;
2142         int success;
2143
2144         struct xen_memory_exchange exchange = {
2145                 .in = {
2146                         .nr_extents   = extents_in,
2147                         .extent_order = order_in,
2148                         .extent_start = pfns_in,
2149                         .domid        = DOMID_SELF
2150                 },
2151                 .out = {
2152                         .nr_extents   = extents_out,
2153                         .extent_order = order_out,
2154                         .extent_start = mfns_out,
2155                         .address_bits = address_bits,
2156                         .domid        = DOMID_SELF
2157                 }
2158         };
2159
2160         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2161
2162         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2163         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2164
2165         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2166         BUG_ON(success && (rc != 0));
2167
2168         return success;
2169 }
2170
2171 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2172                                  unsigned int address_bits)
2173 {
2174         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2175         unsigned long  flags;
2176         int            success;
2177
2178         /*
2179          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2180          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2181          * this function are redundant and can be ignored.
2182          */
2183
2184         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2185                 return 0;
2186
2187         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2188                 return -ENOMEM;
2189
2190         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2191
2192         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2193
2194         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2195         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2196
2197         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2198         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2199         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2200                                       1, order, &out_frame,
2201                                       address_bits);
2202
2203         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2204         if (success)
2205                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2206         else
2207                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2208
2209         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2210
2211         return success ? 0 : -ENOMEM;
2212 }
2213 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2214
2215 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2216 {
2217         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2218         unsigned long  flags;
2219         int success;
2220
2221         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2222                 return;
2223
2224         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2225                 return;
2226
2227         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2228
2229         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2230
2231         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2232         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2233
2234         /* 2. Zap current PTEs. */
2235         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2236
2237         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2238         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2239                                         0, out_frames, 0);
2240
2241         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2242         if (success)
2243                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2244         else
2245                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2246
2247         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2248 }
2249 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2250
2251 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2252 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2253 {
2254         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2255         int rc;
2256
2257         a.domid = DOMID_SELF;
2258         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2259         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2260         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2261 }
2262
2263 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2264 {
2265         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2266         int rc = 0;
2267
2268         a.domid = DOMID_SELF;
2269         a.gpa = 0x00;
2270         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2271         if (rc < 0) {
2272                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2273                 return 0;
2274         }
2275         return 1;
2276 }
2277
2278 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2279 {
2280         if (is_pagetable_dying_supported())
2281                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2282 }
2283 #endif
2284
2285 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2286
2287 struct remap_data {
2288         unsigned long mfn;
2289         pgprot_t prot;
2290         struct mmu_update *mmu_update;
2291 };
2292
2293 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2294                                  unsigned long addr, void *data)
2295 {
2296         struct remap_data *rmd = data;
2297         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2298
2299         rmd->mmu_update->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
2300         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2301         rmd->mmu_update++;
2302
2303         return 0;
2304 }
2305
2306 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2307                                unsigned long addr,
2308                                unsigned long mfn, int nr,
2309                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2310 {
2311         struct remap_data rmd;
2312         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2313         int batch;
2314         unsigned long range;
2315         int err = 0;
2316
2317         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2318
2319         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2320                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2321
2322         rmd.mfn = mfn;
2323         rmd.prot = prot;
2324
2325         while (nr) {
2326                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2327                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2328
2329                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2330                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2331                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2332                 if (err)
2333                         goto out;
2334
2335                 err = -EFAULT;
2336                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2337                         goto out;
2338
2339                 nr -= batch;
2340                 addr += range;
2341         }
2342
2343         err = 0;
2344 out:
2345
2346         flush_tlb_all();
2347
2348         return err;
2349 }
2350 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);
2351
2352 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2353
2354 static struct dentry *d_mmu_debug;
2355
2356 static int __init xen_mmu_debugfs(void)
2357 {
2358         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
2359
2360         if (d_xen == NULL)
2361                 return -ENOMEM;
2362
2363         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
2364
2365         debugfs_create_u8("zero_stats", 0644, d_mmu_debug, &zero_stats);
2366
2367         debugfs_create_u32("pgd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pgd_update);
2368         debugfs_create_u32("pgd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2369                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2370         debugfs_create_u32("pgd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2371                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2372
2373         debugfs_create_u32("pud_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pud_update);
2374         debugfs_create_u32("pud_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2375                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2376         debugfs_create_u32("pud_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2377                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2378
2379         debugfs_create_u32("pmd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pmd_update);
2380         debugfs_create_u32("pmd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2381                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2382         debugfs_create_u32("pmd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2383                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2384
2385         debugfs_create_u32("pte_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pte_update);
2386 //      debugfs_create_u32("pte_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2387 //                         &mmu_stats.pte_update_pinned);
2388         debugfs_create_u32("pte_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2389                            &mmu_stats.pte_update_pinned);
2390
2391         debugfs_create_u32("mmu_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.mmu_update);
2392         debugfs_create_u32("mmu_update_extended", 0444, d_mmu_debug,
2393                            &mmu_stats.mmu_update_extended);
2394         xen_debugfs_create_u32_array("mmu_update_histo", 0444, d_mmu_debug,
2395                                      mmu_stats.mmu_update_histo, 20);
2396
2397         debugfs_create_u32("set_pte_at", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.set_pte_at);
2398         debugfs_create_u32("set_pte_at_batched", 0444, d_mmu_debug,
2399                            &mmu_stats.set_pte_at_batched);
2400         debugfs_create_u32("set_pte_at_current", 0444, d_mmu_debug,
2401                            &mmu_stats.set_pte_at_current);
2402         debugfs_create_u32("set_pte_at_kernel", 0444, d_mmu_debug,
2403                            &mmu_stats.set_pte_at_kernel);
2404
2405         debugfs_create_u32("prot_commit", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.prot_commit);
2406         debugfs_create_u32("prot_commit_batched", 0444, d_mmu_debug,
2407                            &mmu_stats.prot_commit_batched);
2408
2409         return 0;
2410 }
2411 fs_initcall(xen_mmu_debugfs);
2412
2413 #endif  /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */