Merge branch 'batman-adv/merge-oopsonly' of git://git.open-mesh.org/ecsv/linux-merge
[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         unsigned long flags;
990         struct page *page;
991
992         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
993
994         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
995                 if (!PagePinned(page)) {
996                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
997                         SetPageSavePinned(page);
998                 }
999         }
1000
1001         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1002 }
1003
1004 /*
1005  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
1006  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
1007  * the book-keeping now.
1008  */
1009 static __init int xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1010                                   enum pt_level level)
1011 {
1012         SetPagePinned(page);
1013         return 0;
1014 }
1015
1016 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
1017 {
1018         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
1019 }
1020
1021 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1022                           enum pt_level level)
1023 {
1024         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
1025
1026         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
1027                 void *pt = lowmem_page_address(page);
1028                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1029                 spinlock_t *ptl = NULL;
1030                 struct multicall_space mcs;
1031
1032                 /*
1033                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
1034                  * pte locks, we must be holding the lock for while
1035                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
1036                  * concurrent updates from seeing it in this
1037                  * partially-pinned state.
1038                  */
1039                 if (level == PT_PTE) {
1040                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1041
1042                         if (ptl)
1043                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1044                 }
1045
1046                 mcs = __xen_mc_entry(0);
1047
1048                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1049                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
1050                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1051
1052                 if (ptl) {
1053                         /* unlock when batch completed */
1054                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1055                 }
1056         }
1057
1058         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1059 }
1060
1061 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1062 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1063 {
1064         xen_mc_batch();
1065
1066         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1067
1068 #ifdef CONFIG_X86_64
1069         {
1070                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1071
1072                 if (user_pgd) {
1073                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1074                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1075                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1076                 }
1077         }
1078 #endif
1079
1080 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1081         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1082         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1083                        PT_PMD);
1084 #endif
1085
1086         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1087
1088         xen_mc_issue(0);
1089 }
1090
1091 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1092 {
1093         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1094 }
1095
1096 /*
1097  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1098  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1099  */
1100 void xen_mm_unpin_all(void)
1101 {
1102         unsigned long flags;
1103         struct page *page;
1104
1105         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1106
1107         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1108                 if (PageSavePinned(page)) {
1109                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1110                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1111                         ClearPageSavePinned(page);
1112                 }
1113         }
1114
1115         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1116 }
1117
1118 void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1119 {
1120         spin_lock(&next->page_table_lock);
1121         xen_pgd_pin(next);
1122         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1123 }
1124
1125 void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1126 {
1127         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1128         xen_pgd_pin(mm);
1129         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1130 }
1131
1132
1133 #ifdef CONFIG_SMP
1134 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1135    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1136 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1137 {
1138         struct mm_struct *mm = info;
1139         struct mm_struct *active_mm;
1140
1141         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1142
1143         if (active_mm == mm)
1144                 leave_mm(smp_processor_id());
1145
1146         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1147            it has been flushed. */
1148         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1149                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1150 }
1151
1152 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1153 {
1154         cpumask_var_t mask;
1155         unsigned cpu;
1156
1157         if (current->active_mm == mm) {
1158                 if (current->mm == mm)
1159                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1160                 else
1161                         leave_mm(smp_processor_id());
1162         }
1163
1164         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1165         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1166                 for_each_online_cpu(cpu) {
1167                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1168                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1169                                 continue;
1170                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1171                 }
1172                 return;
1173         }
1174         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1175
1176         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1177            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1178            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1179            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1180            if needed. */
1181         for_each_online_cpu(cpu) {
1182                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1183                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1184         }
1185
1186         if (!cpumask_empty(mask))
1187                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1188         free_cpumask_var(mask);
1189 }
1190 #else
1191 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1192 {
1193         if (current->active_mm == mm)
1194                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1195 }
1196 #endif
1197
1198 /*
1199  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1200  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1201  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1202  * hypervisor, which is moderately expensive.
1203  *
1204  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1205  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1206  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1207  *
1208  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1209  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1210  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1211  */
1212 void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1213 {
1214         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1215         xen_drop_mm_ref(mm);
1216         put_cpu();
1217
1218         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1219
1220         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1221         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1222                 xen_pgd_unpin(mm);
1223
1224         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1225 }
1226
1227 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1228 {
1229 }
1230
1231 static void xen_post_allocator_init(void);
1232
1233 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1234 {
1235         xen_setup_shared_info();
1236         xen_post_allocator_init();
1237 }
1238
1239 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1240 {
1241         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1242 }
1243
1244 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1245 {
1246         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1247 }
1248
1249 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1250 {
1251         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1252 }
1253
1254 static void xen_flush_tlb(void)
1255 {
1256         struct mmuext_op *op;
1257         struct multicall_space mcs;
1258
1259         preempt_disable();
1260
1261         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1262
1263         op = mcs.args;
1264         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1265         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1266
1267         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1268
1269         preempt_enable();
1270 }
1271
1272 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1273 {
1274         struct mmuext_op *op;
1275         struct multicall_space mcs;
1276
1277         preempt_disable();
1278
1279         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1280         op = mcs.args;
1281         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1282         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1283         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1284
1285         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1286
1287         preempt_enable();
1288 }
1289
1290 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1291                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1292 {
1293         struct {
1294                 struct mmuext_op op;
1295                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1296         } *args;
1297         struct multicall_space mcs;
1298
1299         if (cpumask_empty(cpus))
1300                 return;         /* nothing to do */
1301
1302         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1303         args = mcs.args;
1304         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1305
1306         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1307         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1308         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1309
1310         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1311                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1312         } else {
1313                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1314                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1315         }
1316
1317         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1318
1319         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1320 }
1321
1322 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1323 {
1324         return percpu_read(xen_cr3);
1325 }
1326
1327 static void set_current_cr3(void *v)
1328 {
1329         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1330 }
1331
1332 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1333 {
1334         struct mmuext_op *op;
1335         struct multicall_space mcs;
1336         unsigned long mfn;
1337
1338         if (cr3)
1339                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1340         else
1341                 mfn = 0;
1342
1343         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1344
1345         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1346
1347         op = mcs.args;
1348         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1349         op->arg1.mfn = mfn;
1350
1351         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1352
1353         if (kernel) {
1354                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1355
1356                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1357                    been submitted. */
1358                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1359         }
1360 }
1361
1362 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1363 {
1364         BUG_ON(preemptible());
1365
1366         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1367
1368         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1369            respect to ipis */
1370         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1371
1372         __xen_write_cr3(true, cr3);
1373
1374 #ifdef CONFIG_X86_64
1375         {
1376                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1377                 if (user_pgd)
1378                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1379                 else
1380                         __xen_write_cr3(false, 0);
1381         }
1382 #endif
1383
1384         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1385 }
1386
1387 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1388 {
1389         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1390         int ret = 0;
1391
1392         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1393
1394 #ifdef CONFIG_X86_64
1395         {
1396                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1397                 pgd_t *user_pgd;
1398
1399                 BUG_ON(page->private != 0);
1400
1401                 ret = -ENOMEM;
1402
1403                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1404                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1405
1406                 if (user_pgd != NULL) {
1407                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1408                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1409                         ret = 0;
1410                 }
1411
1412                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1413         }
1414 #endif
1415
1416         return ret;
1417 }
1418
1419 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1420 {
1421 #ifdef CONFIG_X86_64
1422         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1423
1424         if (user_pgd)
1425                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1426 #endif
1427 }
1428
1429 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1430 {
1431         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1432
1433 #ifdef CONFIG_X86_32
1434         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1435         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1436                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1437                                pte_val_ma(pte));
1438 #endif
1439
1440         /*
1441          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1442          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1443          * early_ioremap fixmap slot, make sure it is RO.
1444          */
1445         if (!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1446             pfn >= e820_table_start && pfn < e820_table_end)
1447                 pte = pte_wrprotect(pte);
1448
1449         return pte;
1450 }
1451
1452 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1453    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1454 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1455 {
1456         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1457
1458         xen_set_pte(ptep, pte);
1459 }
1460
1461 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1462 {
1463         struct mmuext_op op;
1464         op.cmd = cmd;
1465         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1466         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1467                 BUG();
1468 }
1469
1470 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1471    everything is pinned. */
1472 static __init void xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1473 {
1474 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1475         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1476 #endif
1477         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1478         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1479 }
1480
1481 /* Used for pmd and pud */
1482 static __init void xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1483 {
1484 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1485         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1486 #endif
1487         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1488 }
1489
1490 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1491    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1492 static __init void xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1493 {
1494         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1495         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1496 }
1497
1498 static __init void xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1499 {
1500         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1501 }
1502
1503 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1504    attached to a pinned pagetable. */
1505 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1506 {
1507         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1508
1509         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1510                 SetPagePinned(page);
1511
1512                 if (!PageHighMem(page)) {
1513                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1514                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1515                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1516                 } else {
1517                         /* make sure there are no stray mappings of
1518                            this page */
1519                         kmap_flush_unused();
1520                 }
1521         }
1522 }
1523
1524 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1525 {
1526         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1527 }
1528
1529 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1530 {
1531         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1532 }
1533
1534 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1535 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1536 {
1537         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1538
1539         if (PagePinned(page)) {
1540                 if (!PageHighMem(page)) {
1541                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1542                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1543                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1544                 }
1545                 ClearPagePinned(page);
1546         }
1547 }
1548
1549 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1550 {
1551         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1552 }
1553
1554 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1555 {
1556         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1557 }
1558
1559 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1560 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1561 {
1562         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1563 }
1564
1565 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1566 {
1567         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1568 }
1569 #endif
1570
1571 void __init xen_reserve_top(void)
1572 {
1573 #ifdef CONFIG_X86_32
1574         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1575         struct xen_platform_parameters pp;
1576
1577         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1578                 top = pp.virt_start;
1579
1580         reserve_top_address(-top);
1581 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1582 }
1583
1584 /*
1585  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1586  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1587  */
1588 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1589 {
1590 #ifdef CONFIG_X86_64
1591         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1592 #else
1593         return __va(paddr);
1594 #endif
1595 }
1596
1597 /* Convert a machine address to physical address */
1598 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1599 {
1600         phys_addr_t paddr;
1601
1602         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1603         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1604
1605         return paddr;
1606 }
1607
1608 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1609 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1610 {
1611         return __ka(m2p(maddr));
1612 }
1613
1614 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1615 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1616 {
1617         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1618         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1619
1620         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1621                 BUG();
1622 }
1623
1624 static __init void xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1625 {
1626         unsigned pmdidx, pteidx;
1627         unsigned ident_pte;
1628         unsigned long pfn;
1629
1630         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1631                                       PAGE_SIZE);
1632
1633         ident_pte = 0;
1634         pfn = 0;
1635         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1636                 pte_t *pte_page;
1637
1638                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1639                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1640                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1641                 else {
1642                         /* Check for free pte pages */
1643                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1644                                 break;
1645
1646                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1647                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1648
1649                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1650                 }
1651
1652                 /* Install mappings */
1653                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1654                         pte_t pte;
1655
1656                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1657                                 max_pfn_mapped = pfn;
1658
1659                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1660                                 continue;
1661
1662                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1663                         pte_page[pteidx] = pte;
1664                 }
1665         }
1666
1667         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1668                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1669
1670         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1671 }
1672
1673 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1674 {
1675         struct xen_machphys_mapping mapping;
1676         unsigned long machine_to_phys_nr_ents;
1677
1678         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1679                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1680                 machine_to_phys_nr_ents = mapping.max_mfn + 1;
1681         } else {
1682                 machine_to_phys_nr_ents = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1683         }
1684         machine_to_phys_order = fls(machine_to_phys_nr_ents - 1);
1685 }
1686
1687 #ifdef CONFIG_X86_64
1688 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1689 {
1690         pte_t *pte = v;
1691         int i;
1692
1693         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1694            as ptes. */
1695         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1696                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1697 }
1698
1699 /*
1700  * Set up the inital kernel pagetable.
1701  *
1702  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1703  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1704  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1705  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1706  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1707  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1708  * up.
1709  */
1710 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1711                                          unsigned long max_pfn)
1712 {
1713         pud_t *l3;
1714         pmd_t *l2;
1715
1716         /* Zap identity mapping */
1717         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1718
1719         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1720         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1721         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1722         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1723
1724         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1725         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1726
1727         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1728         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1729
1730         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1731         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1732         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1733
1734         /* Set up identity map */
1735         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1736
1737         /* Make pagetable pieces RO */
1738         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1739         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1740         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1741         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1742         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1743         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1744
1745         /* Pin down new L4 */
1746         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1747                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1748
1749         /* Unpin Xen-provided one */
1750         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1751
1752         /* Switch over */
1753         pgd = init_level4_pgt;
1754
1755         /*
1756          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1757          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1758          * pgd.
1759          */
1760         xen_mc_batch();
1761         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1762         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1763
1764         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1765                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1766                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1767                       "XEN PAGETABLES");
1768
1769         return pgd;
1770 }
1771 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1772 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1773 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1774
1775 static __init void xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1776 {
1777         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1778
1779         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1780         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1781
1782         /*
1783          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1784          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1785          * read-only and then pin it.
1786          *
1787          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1788          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1789          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1790          * swapper_pg_dir.
1791          */
1792         swapper_kernel_pmd =
1793                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1794         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1795                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1796         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1797                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1798         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1799
1800         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1801         xen_write_cr3(cr3);
1802         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1803
1804         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1805                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1806         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1807         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1808
1809         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1810 }
1811
1812 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1813                                          unsigned long max_pfn)
1814 {
1815         pmd_t *kernel_pmd;
1816
1817         initial_kernel_pmd =
1818                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1819
1820         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1821                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1822                                   512*1024);
1823
1824         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1825         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1826
1827         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1828
1829         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1830         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1831                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1832
1833         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1834         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1835         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1836
1837         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1838
1839         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1840                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1841         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1842
1843         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1844                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1845                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1846                       "XEN PAGETABLES");
1847
1848         return initial_page_table;
1849 }
1850 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1851
1852 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1853
1854 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1855 {
1856         pte_t pte;
1857
1858         phys >>= PAGE_SHIFT;
1859
1860         switch (idx) {
1861         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1862 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1863         case FIX_F00F_IDT:
1864 #endif
1865 #ifdef CONFIG_X86_32
1866         case FIX_WP_TEST:
1867         case FIX_VDSO:
1868 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1869         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1870 # endif
1871 #else
1872         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1873 #endif
1874         case FIX_TEXT_POKE0:
1875         case FIX_TEXT_POKE1:
1876                 /* All local page mappings */
1877                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1878                 break;
1879
1880 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1881         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1882                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1883                 break;
1884 #endif
1885
1886 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1887         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1888                 /*
1889                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1890                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1891                  */
1892                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1893                 break;
1894 #endif
1895
1896         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1897                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1898                    IO domain */
1899                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1900                 break;
1901
1902         default:
1903                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1904                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1905                 break;
1906         }
1907
1908         __native_set_fixmap(idx, pte);
1909
1910 #ifdef CONFIG_X86_64
1911         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1912            pagetable vsyscall mapping. */
1913         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1914                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1915                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1916         }
1917 #endif
1918 }
1919
1920 __init void xen_ident_map_ISA(void)
1921 {
1922         unsigned long pa;
1923
1924         /*
1925          * If we're dom0, then linear map the ISA machine addresses into
1926          * the kernel's address space.
1927          */
1928         if (!xen_initial_domain())
1929                 return;
1930
1931         xen_raw_printk("Xen: setup ISA identity maps\n");
1932
1933         for (pa = ISA_START_ADDRESS; pa < ISA_END_ADDRESS; pa += PAGE_SIZE) {
1934                 pte_t pte = mfn_pte(PFN_DOWN(pa), PAGE_KERNEL_IO);
1935
1936                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping(PAGE_OFFSET + pa, pte, 0))
1937                         BUG();
1938         }
1939
1940         xen_flush_tlb();
1941 }
1942
1943 static __init void xen_post_allocator_init(void)
1944 {
1945         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1946         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1947         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1948 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1949         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1950 #endif
1951
1952         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
1953            (which it hasn't) */
1954         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
1955         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
1956         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
1957         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
1958 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1959         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
1960         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
1961 #endif
1962
1963 #ifdef CONFIG_X86_64
1964         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
1965 #endif
1966         xen_mark_init_mm_pinned();
1967 }
1968
1969 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
1970 {
1971         preempt_disable();
1972         xen_mc_flush();
1973         paravirt_leave_lazy_mmu();
1974         preempt_enable();
1975 }
1976
1977 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
1978         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1979         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1980
1981         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1982 #ifdef CONFIG_X86_32
1983         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
1984 #else
1985         .write_cr3 = xen_write_cr3,
1986 #endif
1987
1988         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
1989         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
1990         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
1991         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
1992
1993         .pte_update = paravirt_nop,
1994         .pte_update_defer = paravirt_nop,
1995
1996         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
1997         .pgd_free = xen_pgd_free,
1998
1999         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2000         .release_pte = xen_release_pte_init,
2001         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2002         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2003
2004         .set_pte = xen_set_pte_init,
2005         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2006         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2007
2008         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2009         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2010
2011         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2012         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2013
2014         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2015         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2016
2017 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2018         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2019         .pte_clear = xen_pte_clear,
2020         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2021 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2022         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2023
2024         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2025         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2026
2027 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2028         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2029         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2030         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2031
2032         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2033         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2034 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2035
2036         .activate_mm = xen_activate_mm,
2037         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2038         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2039
2040         .lazy_mode = {
2041                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2042                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2043         },
2044
2045         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2046 };
2047
2048 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2049 {
2050         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2051         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2052         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2053
2054         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2055 }
2056
2057 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2058 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2059 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2060
2061 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2062 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2063                                 unsigned long *in_frames,
2064                                 unsigned long *out_frames)
2065 {
2066         int i;
2067         struct multicall_space mcs;
2068
2069         xen_mc_batch();
2070         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2071                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2072
2073                 if (in_frames)
2074                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2075
2076                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2077                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2078
2079                 if (out_frames)
2080                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2081         }
2082         xen_mc_issue(0);
2083 }
2084
2085 /*
2086  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2087  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2088  * mfn.
2089  */
2090 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2091                                      unsigned long *mfns,
2092                                      unsigned long first_mfn)
2093 {
2094         unsigned i, limit;
2095         unsigned long mfn;
2096
2097         xen_mc_batch();
2098
2099         limit = 1u << order;
2100         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2101                 struct multicall_space mcs;
2102                 unsigned flags;
2103
2104                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2105                 if (mfns)
2106                         mfn = mfns[i];
2107                 else
2108                         mfn = first_mfn + i;
2109
2110                 if (i < (limit - 1))
2111                         flags = 0;
2112                 else {
2113                         if (order == 0)
2114                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2115                         else
2116                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2117                 }
2118
2119                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2120                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2121
2122                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2123         }
2124
2125         xen_mc_issue(0);
2126 }
2127
2128 /*
2129  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2130  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2131  * input, and populates mfns as output.
2132  *
2133  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2134  * satisfy the request or not.
2135  */
2136 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2137                                unsigned long *pfns_in,
2138                                unsigned long extents_out,
2139                                unsigned int order_out,
2140                                unsigned long *mfns_out,
2141                                unsigned int address_bits)
2142 {
2143         long rc;
2144         int success;
2145
2146         struct xen_memory_exchange exchange = {
2147                 .in = {
2148                         .nr_extents   = extents_in,
2149                         .extent_order = order_in,
2150                         .extent_start = pfns_in,
2151                         .domid        = DOMID_SELF
2152                 },
2153                 .out = {
2154                         .nr_extents   = extents_out,
2155                         .extent_order = order_out,
2156                         .extent_start = mfns_out,
2157                         .address_bits = address_bits,
2158                         .domid        = DOMID_SELF
2159                 }
2160         };
2161
2162         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2163
2164         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2165         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2166
2167         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2168         BUG_ON(success && (rc != 0));
2169
2170         return success;
2171 }
2172
2173 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2174                                  unsigned int address_bits)
2175 {
2176         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2177         unsigned long  flags;
2178         int            success;
2179
2180         /*
2181          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2182          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2183          * this function are redundant and can be ignored.
2184          */
2185
2186         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2187                 return 0;
2188
2189         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2190                 return -ENOMEM;
2191
2192         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2193
2194         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2195
2196         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2197         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2198
2199         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2200         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2201         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2202                                       1, order, &out_frame,
2203                                       address_bits);
2204
2205         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2206         if (success)
2207                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2208         else
2209                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2210
2211         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2212
2213         return success ? 0 : -ENOMEM;
2214 }
2215 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2216
2217 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2218 {
2219         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2220         unsigned long  flags;
2221         int success;
2222
2223         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2224                 return;
2225
2226         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2227                 return;
2228
2229         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2230
2231         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2232
2233         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2234         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2235
2236         /* 2. Zap current PTEs. */
2237         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2238
2239         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2240         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2241                                         0, out_frames, 0);
2242
2243         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2244         if (success)
2245                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2246         else
2247                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2248
2249         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2250 }
2251 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2252
2253 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2254 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2255 {
2256         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2257         int rc;
2258
2259         a.domid = DOMID_SELF;
2260         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2261         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2262         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2263 }
2264
2265 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2266 {
2267         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2268         int rc = 0;
2269
2270         a.domid = DOMID_SELF;
2271         a.gpa = 0x00;
2272         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2273         if (rc < 0) {
2274                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2275                 return 0;
2276         }
2277         return 1;
2278 }
2279
2280 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2281 {
2282         if (is_pagetable_dying_supported())
2283                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2284 }
2285 #endif
2286
2287 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2288
2289 struct remap_data {
2290         unsigned long mfn;
2291         pgprot_t prot;
2292         struct mmu_update *mmu_update;
2293 };
2294
2295 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2296                                  unsigned long addr, void *data)
2297 {
2298         struct remap_data *rmd = data;
2299         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2300
2301         rmd->mmu_update->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
2302         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2303         rmd->mmu_update++;
2304
2305         return 0;
2306 }
2307
2308 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2309                                unsigned long addr,
2310                                unsigned long mfn, int nr,
2311                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2312 {
2313         struct remap_data rmd;
2314         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2315         int batch;
2316         unsigned long range;
2317         int err = 0;
2318
2319         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2320
2321         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2322                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2323
2324         rmd.mfn = mfn;
2325         rmd.prot = prot;
2326
2327         while (nr) {
2328                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2329                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2330
2331                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2332                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2333                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2334                 if (err)
2335                         goto out;
2336
2337                 err = -EFAULT;
2338                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2339                         goto out;
2340
2341                 nr -= batch;
2342                 addr += range;
2343         }
2344
2345         err = 0;
2346 out:
2347
2348         flush_tlb_all();
2349
2350         return err;
2351 }
2352 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);
2353
2354 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2355
2356 static struct dentry *d_mmu_debug;
2357
2358 static int __init xen_mmu_debugfs(void)
2359 {
2360         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
2361
2362         if (d_xen == NULL)
2363                 return -ENOMEM;
2364
2365         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
2366
2367         debugfs_create_u8("zero_stats", 0644, d_mmu_debug, &zero_stats);
2368
2369         debugfs_create_u32("pgd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pgd_update);
2370         debugfs_create_u32("pgd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2371                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2372         debugfs_create_u32("pgd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2373                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2374
2375         debugfs_create_u32("pud_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pud_update);
2376         debugfs_create_u32("pud_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2377                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2378         debugfs_create_u32("pud_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2379                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2380
2381         debugfs_create_u32("pmd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pmd_update);
2382         debugfs_create_u32("pmd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2383                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2384         debugfs_create_u32("pmd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2385                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2386
2387         debugfs_create_u32("pte_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pte_update);
2388 //      debugfs_create_u32("pte_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2389 //                         &mmu_stats.pte_update_pinned);
2390         debugfs_create_u32("pte_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2391                            &mmu_stats.pte_update_pinned);
2392
2393         debugfs_create_u32("mmu_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.mmu_update);
2394         debugfs_create_u32("mmu_update_extended", 0444, d_mmu_debug,
2395                            &mmu_stats.mmu_update_extended);
2396         xen_debugfs_create_u32_array("mmu_update_histo", 0444, d_mmu_debug,
2397                                      mmu_stats.mmu_update_histo, 20);
2398
2399         debugfs_create_u32("set_pte_at", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.set_pte_at);
2400         debugfs_create_u32("set_pte_at_batched", 0444, d_mmu_debug,
2401                            &mmu_stats.set_pte_at_batched);
2402         debugfs_create_u32("set_pte_at_current", 0444, d_mmu_debug,
2403                            &mmu_stats.set_pte_at_current);
2404         debugfs_create_u32("set_pte_at_kernel", 0444, d_mmu_debug,
2405                            &mmu_stats.set_pte_at_kernel);
2406
2407         debugfs_create_u32("prot_commit", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.prot_commit);
2408         debugfs_create_u32("prot_commit_batched", 0444, d_mmu_debug,
2409                            &mmu_stats.prot_commit_batched);
2410
2411         return 0;
2412 }
2413 fs_initcall(xen_mmu_debugfs);
2414
2415 #endif  /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */