arch/x86/xen/mmu.c

   1 /*
   2  * Xen mmu operations
   3  *
   4  * This file contains the various mmu fetch and update operations.
   5  * The most important job they must perform is the mapping between the
   6  * domain's pfn and the overall machine mfns.
   7  *
   8  * Xen allows guests to directly update the pagetable, in a controlled
   9  * fashion.  In other words, the guest modifies the same pagetable
  10  * that the CPU actually uses, which eliminates the overhead of having
  11  * a separate shadow pagetable.
  12  *
  13  * In order to allow this, it falls on the guest domain to map its
  14  * notion of a "physical" pfn - which is just a domain-local linear
  15  * address - into a real "machine address" which the CPU's MMU can
  16  * use.
  17  *
  18  * A pgd_t/pmd_t/pte_t will typically contain an mfn, and so can be
  19  * inserted directly into the pagetable.  When creating a new
  20  * pte/pmd/pgd, it converts the passed pfn into an mfn.  Conversely,
  21  * when reading the content back with __(pgd|pmd|pte)_val, it converts
  22  * the mfn back into a pfn.
  23  *
  24  * The other constraint is that all pages which make up a pagetable
  25  * must be mapped read-only in the guest.  This prevents uncontrolled
  26  * guest updates to the pagetable.  Xen strictly enforces this, and
  27  * will disallow any pagetable update which will end up mapping a
  28  * pagetable page RW, and will disallow using any writable page as a
  29  * pagetable.
  30  *
  31  * Naively, when loading %cr3 with the base of a new pagetable, Xen
  32  * would need to validate the whole pagetable before going on.
  33  * Naturally, this is quite slow.  The solution is to "pin" a
  34  * pagetable, which enforces all the constraints on the pagetable even
  35  * when it is not actively in use.  This menas that Xen can be assured
  36  * that it is still valid when you do load it into %cr3, and doesn't
  37  * need to revalidate it.
  38  *
  39  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
  40  */
  41 #include <linux/sched.h>
  42 #include <linux/highmem.h>
  43 #include <linux/debugfs.h>
  44 #include <linux/bug.h>
  45 #include <linux/vmalloc.h>
  46 #include <linux/module.h>
  47 #include <linux/gfp.h>
  48 #include <linux/memblock.h>
  49 #include <linux/seq_file.h>
  50
  51 #include <asm/pgtable.h>
  52 #include <asm/tlbflush.h>
  53 #include <asm/fixmap.h>
  54 #include <asm/mmu_context.h>
  55 #include <asm/setup.h>
  56 #include <asm/paravirt.h>
  57 #include <asm/e820.h>
  58 #include <asm/linkage.h>
  59 #include <asm/page.h>
  60 #include <asm/init.h>
  61 #include <asm/pat.h>
  62
  63 #include <asm/xen/hypercall.h>
  64 #include <asm/xen/hypervisor.h>
  65
  66 #include <xen/xen.h>
  67 #include <xen/page.h>
  68 #include <xen/interface/xen.h>
  69 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
  70 #include <xen/interface/version.h>
  71 #include <xen/interface/memory.h>
  72 #include <xen/hvc-console.h>
  73
  74 #include "multicalls.h"
  75 #include "mmu.h"
  76 #include "debugfs.h"
  77
  78 #define MMU_UPDATE_HISTO        30
  79
  80 /*
  81  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
  82  * Also protects non-atomic updates of current_pages and balloon lists.
  83  */
  84 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
  85
  86 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
  87
  88 static struct {
  89         u32 pgd_update;
  90         u32 pgd_update_pinned;
  91         u32 pgd_update_batched;
  92
  93         u32 pud_update;
  94         u32 pud_update_pinned;
  95         u32 pud_update_batched;
  96
  97         u32 pmd_update;
  98         u32 pmd_update_pinned;
  99         u32 pmd_update_batched;
 100
 101         u32 pte_update;
 102         u32 pte_update_pinned;
 103         u32 pte_update_batched;
 104
 105         u32 mmu_update;
 106         u32 mmu_update_extended;
 107         u32 mmu_update_histo[MMU_UPDATE_HISTO];
 108
 109         u32 prot_commit;
 110         u32 prot_commit_batched;
 111
 112         u32 set_pte_at;
 113         u32 set_pte_at_batched;
 114         u32 set_pte_at_pinned;
 115         u32 set_pte_at_current;
 116         u32 set_pte_at_kernel;
 117 } mmu_stats;
 118
 119 static u8 zero_stats;
 120
 121 static inline void check_zero(void)
 122 {
 123         if (unlikely(zero_stats)) {
 124                 memset(&mmu_stats, 0, sizeof(mmu_stats));
 125                 zero_stats = 0;
 126         }
 127 }
 128
 129 #define ADD_STATS(elem, val)                    \
 130         do { check_zero(); mmu_stats.elem += (val); } while(0)
 131
 132 #else  /* !CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
 133
 134 #define ADD_STATS(elem, val)    do { (void)(val); } while(0)
 135
 136 #endif /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
 137
 138
 139 /*
 140  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
 141  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
 142  * Each page can map 2MB.
 143  */
 144 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
 145 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
 146
 147 #ifdef CONFIG_X86_64
 148 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
 149 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
 150 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 151
 152 /*
 153  * Note about cr3 (pagetable base) values:
 154  *
 155  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
 156  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
 157  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
 158  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
 159  * be self-consistent.
 160  *
 161  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
 162  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
 163  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
 164  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
 165  */
 166 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
 167 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
 168
 169
 170 /*
 171  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
 172  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
 173  */
 174 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
 175
 176 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
 177 {
 178         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
 179
 180         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
 181 }
 182
 183 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
 184 {
 185         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
 186         unsigned int level;
 187         pte_t *pte;
 188         unsigned offset;
 189
 190         /*
 191          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
 192          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
 193          */
 194         if (virt_addr_valid(vaddr))
 195                 return virt_to_machine(vaddr);
 196
 197         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
 198
 199         pte = lookup_address(address, &level);
 200         BUG_ON(pte == NULL);
 201         offset = address & ~PAGE_MASK;
 202         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
 203 }
 204 EXPORT_SYMBOL_GPL(arbitrary_virt_to_machine);
 205
 206 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
 207 {
 208         pte_t *pte, ptev;
 209         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
 210         unsigned int level;
 211
 212         pte = lookup_address(address, &level);
 213         if (pte == NULL)
 214                 return;         /* vaddr missing */
 215
 216         ptev = pte_wrprotect(*pte);
 217
 218         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
 219                 BUG();
 220 }
 221
 222 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
 223 {
 224         pte_t *pte, ptev;
 225         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
 226         unsigned int level;
 227
 228         pte = lookup_address(address, &level);
 229         if (pte == NULL)
 230                 return;         /* vaddr missing */
 231
 232         ptev = pte_mkwrite(*pte);
 233
 234         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
 235                 BUG();
 236 }
 237
 238
 239 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
 240 {
 241         struct page *page = virt_to_page(ptr);
 242
 243         return PagePinned(page);
 244 }
 245
 246 static bool xen_iomap_pte(pte_t pte)
 247 {
 248         return pte_flags(pte) & _PAGE_IOMAP;
 249 }
 250
 251 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
 252 {
 253         struct multicall_space mcs;
 254         struct mmu_update *u;
 255
 256         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
 257         u = mcs.args;
 258
 259         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
 260         u->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
 261         u->val = pte_val_ma(pteval);
 262
 263         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
 264
 265         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
 266 }
 267 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
 268
 269 static void xen_set_iomap_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
 270 {
 271         xen_set_domain_pte(ptep, pteval, DOMID_IO);
 272 }
 273
 274 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
 275 {
 276         struct multicall_space mcs;
 277         struct mmu_update *u;
 278
 279         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
 280
 281         if (mcs.mc != NULL) {
 282                 ADD_STATS(mmu_update_extended, 1);
 283                 ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], -1);
 284
 285                 mcs.mc->args[1]++;
 286
 287                 if (mcs.mc->args[1] < MMU_UPDATE_HISTO)
 288                         ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], 1);
 289                 else
 290                         ADD_STATS(mmu_update_histo[0], 1);
 291         } else {
 292                 ADD_STATS(mmu_update, 1);
 293                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
 294                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
 295                 ADD_STATS(mmu_update_histo[1], 1);
 296         }
 297
 298         u = mcs.args;
 299         *u = *update;
 300 }
 301
 302 void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
 303 {
 304         struct mmu_update u;
 305
 306         preempt_disable();
 307
 308         xen_mc_batch();
 309
 310         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
 311         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
 312         u.val = pmd_val_ma(val);
 313         xen_extend_mmu_update(&u);
 314
 315         ADD_STATS(pmd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
 316
 317         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
 318
 319         preempt_enable();
 320 }
 321
 322 void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
 323 {
 324         ADD_STATS(pmd_update, 1);
 325
 326         /* If page is not pinned, we can just update the entry
 327            directly */
 328         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
 329                 *ptr = val;
 330                 return;
 331         }
 332
 333         ADD_STATS(pmd_update_pinned, 1);
 334
 335         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
 336 }
 337
 338 /*
 339  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
 340  * and protection flags for that frame.
 341  */
 342 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
 343 {
 344         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
 345 }
 346
 347 void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 348                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
 349 {
 350         if (xen_iomap_pte(pteval)) {
 351                 xen_set_iomap_pte(ptep, pteval);
 352                 goto out;
 353         }
 354
 355         ADD_STATS(set_pte_at, 1);
 356 //      ADD_STATS(set_pte_at_pinned, xen_page_pinned(ptep));
 357         ADD_STATS(set_pte_at_current, mm == current->mm);
 358         ADD_STATS(set_pte_at_kernel, mm == &init_mm);
 359
 360         if (mm == current->mm || mm == &init_mm) {
 361                 if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU) {
 362                         struct multicall_space mcs;
 363                         mcs = xen_mc_entry(0);
 364
 365                         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, addr, pteval, 0);
 366                         ADD_STATS(set_pte_at_batched, 1);
 367                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
 368                         goto out;
 369                 } else
 370                         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(addr, pteval, 0) == 0)
 371                                 goto out;
 372         }
 373         xen_set_pte(ptep, pteval);
 374
 375 out:    return;
 376 }
 377
 378 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
 379                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
 380 {
 381         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
 382         return *ptep;
 383 }
 384
 385 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 386                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
 387 {
 388         struct mmu_update u;
 389
 390         xen_mc_batch();
 391
 392         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
 393         u.val = pte_val_ma(pte);
 394         xen_extend_mmu_update(&u);
 395
 396         ADD_STATS(prot_commit, 1);
 397         ADD_STATS(prot_commit_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
 398
 399         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
 400 }
 401
 402 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
 403 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
 404 {
 405         if (val & _PAGE_PRESENT) {
 406                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 407                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
 408                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
 409         }
 410
 411         return val;
 412 }
 413
 414 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
 415 {
 416         if (val & _PAGE_PRESENT) {
 417                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 418                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
 419                 unsigned long mfn;
 420
 421                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
 422                         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
 423                 else
 424                         mfn = pfn;
 425                 /*
 426                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
 427                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
 428                  * information about the original pfn, so
 429                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
 430                  */
 431                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
 432                         mfn = 0;
 433                         flags = 0;
 434                 } else {
 435                         /*
 436                          * Paramount to do this test _after_ the
 437                          * INVALID_P2M_ENTRY as INVALID_P2M_ENTRY &
 438                          * IDENTITY_FRAME_BIT resolves to true.
 439                          */
 440                         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
 441                         if (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT) {
 442                                 mfn &= ~IDENTITY_FRAME_BIT;
 443                                 flags |= _PAGE_IOMAP;
 444                         }
 445                 }
 446                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
 447         }
 448
 449         return val;
 450 }
 451
 452 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
 453 {
 454         if (val & _PAGE_PRESENT) {
 455                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 456                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
 457
 458                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
 459                    just use it as-is. */
 460                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
 461         }
 462
 463         return val;
 464 }
 465
 466 pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
 467 {
 468         pteval_t pteval = pte.pte;
 469
 470         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
 471         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
 472                 WARN_ON(!pat_enabled);
 473                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
 474         }
 475
 476         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
 477                 return pteval;
 478
 479         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
 480 }
 481 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
 482
 483 pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
 484 {
 485         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
 486 }
 487 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
 488
 489 /*
 490  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
 491  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
 492  * types.
 493  *
 494  * We expect Linux's PAT set as follows:
 495  *
 496  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
 497  * 0                     WB       WB     WB
 498  * 1            PWT      WC       WT     WT
 499  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
 500  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
 501  * 4    PAT              WB       WC     WB
 502  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
 503  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
 504  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
 505  */
 506
 507 void xen_set_pat(u64 pat)
 508 {
 509         /* We expect Linux to use a PAT setting of
 510          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
 511         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
 512 }
 513
 514 pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
 515 {
 516         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
 517
 518         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
 519          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
 520          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
 521          * things work out OK...
 522          *
 523          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
 524          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
 525          */
 526         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
 527                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
 528                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
 529         }
 530
 531         /*
 532          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
 533          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
 534          * mappings are just dummy local mappings to keep other
 535          * parts of the kernel happy.
 536          */
 537         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
 538             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
 539                 pte = iomap_pte(pte);
 540         } else {
 541                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
 542                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
 543         }
 544
 545         return native_make_pte(pte);
 546 }
 547 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
 548
 549 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
 550 pte_t xen_make_pte_debug(pteval_t pte)
 551 {
 552         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
 553         phys_addr_t other_addr;
 554         bool io_page = false;
 555         pte_t _pte;
 556
 557         if (pte & _PAGE_IOMAP)
 558                 io_page = true;
 559
 560         _pte = xen_make_pte(pte);
 561
 562         if (!addr)
 563                 return _pte;
 564
 565         if (io_page &&
 566             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
 567                 other_addr = pfn_to_mfn(addr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
 568                 WARN(addr != other_addr,
 569                         "0x%lx is using VM_IO, but it is 0x%lx!\n",
 570                         (unsigned long)addr, (unsigned long)other_addr);
 571         } else {
 572                 pteval_t iomap_set = (_pte.pte & PTE_FLAGS_MASK) & _PAGE_IOMAP;
 573                 other_addr = (_pte.pte & PTE_PFN_MASK);
 574                 WARN((addr == other_addr) && (!io_page) && (!iomap_set),
 575                         "0x%lx is missing VM_IO (and wasn't fixed)!\n",
 576                         (unsigned long)addr);
 577         }
 578
 579         return _pte;
 580 }
 581 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte_debug);
 582 #endif
 583
 584 pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
 585 {
 586         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
 587         return native_make_pgd(pgd);
 588 }
 589 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
 590
 591 pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
 592 {
 593         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
 594 }
 595 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
 596
 597 void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
 598 {
 599         struct mmu_update u;
 600
 601         preempt_disable();
 602
 603         xen_mc_batch();
 604
 605         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
 606         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
 607         u.val = pud_val_ma(val);
 608         xen_extend_mmu_update(&u);
 609
 610         ADD_STATS(pud_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
 611
 612         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
 613
 614         preempt_enable();
 615 }
 616
 617 void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
 618 {
 619         ADD_STATS(pud_update, 1);
 620
 621         /* If page is not pinned, we can just update the entry
 622            directly */
 623         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
 624                 *ptr = val;
 625                 return;
 626         }
 627
 628         ADD_STATS(pud_update_pinned, 1);
 629
 630         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
 631 }
 632
 633 void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
 634 {
 635         if (xen_iomap_pte(pte)) {
 636                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
 637                 return;
 638         }
 639
 640         ADD_STATS(pte_update, 1);
 641 //      ADD_STATS(pte_update_pinned, xen_page_pinned(ptep));
 642         ADD_STATS(pte_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
 643
 644 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 645         ptep->pte_high = pte.pte_high;
 646         smp_wmb();
 647         ptep->pte_low = pte.pte_low;
 648 #else
 649         *ptep = pte;
 650 #endif
 651 }
 652
 653 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 654 void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
 655 {
 656         if (xen_iomap_pte(pte)) {
 657                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
 658                 return;
 659         }
 660
 661         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
 662 }
 663
 664 void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
 665 {
 666         ptep->pte_low = 0;
 667         smp_wmb();              /* make sure low gets written first */
 668         ptep->pte_high = 0;
 669 }
 670
 671 void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
 672 {
 673         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
 674 }
 675 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
 676
 677 pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
 678 {
 679         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
 680         return native_make_pmd(pmd);
 681 }
 682 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
 683
 684 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
 685 pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
 686 {
 687         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
 688 }
 689 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
 690
 691 pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
 692 {
 693         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
 694
 695         return native_make_pud(pud);
 696 }
 697 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
 698
 699 pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
 700 {
 701         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
 702         unsigned offset = pgd - pgd_page;
 703         pgd_t *user_ptr = NULL;
 704
 705         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
 706                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
 707                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
 708                 if (user_ptr)
 709                         user_ptr += offset;
 710         }
 711
 712         return user_ptr;
 713 }
 714
 715 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
 716 {
 717         struct mmu_update u;
 718
 719         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
 720         u.val = pgd_val_ma(val);
 721         xen_extend_mmu_update(&u);
 722 }
 723
 724 /*
 725  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
 726  * there's a page structure.  This implies:
 727  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
 728  *  2. It is always pinned
 729  *  3. It has no user pagetable attached to it
 730  */
 731 void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
 732 {
 733         preempt_disable();
 734
 735         xen_mc_batch();
 736
 737         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
 738
 739         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
 740
 741         preempt_enable();
 742 }
 743
 744 void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
 745 {
 746         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
 747
 748         ADD_STATS(pgd_update, 1);
 749
 750         /* If page is not pinned, we can just update the entry
 751            directly */
 752         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
 753                 *ptr = val;
 754                 if (user_ptr) {
 755                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
 756                         *user_ptr = val;
 757                 }
 758                 return;
 759         }
 760
 761         ADD_STATS(pgd_update_pinned, 1);
 762         ADD_STATS(pgd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
 763
 764         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
 765            user updates together. */
 766         xen_mc_batch();
 767
 768         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
 769         if (user_ptr)
 770                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
 771
 772         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
 773 }
 774 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
 775
 776 /*
 777  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
 778  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
 779  * callback function on each page it finds making up the page table,
 780  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
 781  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
 782  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
 783  * FIXADDR_TOP.
 784  *
 785  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
 786  * because then we start getting into Xen's ptes.
 787  *
 788  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
 789  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
 790  */
 791 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
 792                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
 793                                       enum pt_level),
 794                           unsigned long limit)
 795 {
 796         int flush = 0;
 797         unsigned hole_low, hole_high;
 798         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
 799         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
 800
 801         /* The limit is the last byte to be touched */
 802         limit--;
 803         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
 804
 805         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
 806                 return 0;
 807
 808         /*
 809          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
 810          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
 811          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
 812          */
 813         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
 814         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
 815
 816         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
 817 #if PTRS_PER_PUD > 1
 818         pudidx_limit = pud_index(limit);
 819 #else
 820         pudidx_limit = 0;
 821 #endif
 822 #if PTRS_PER_PMD > 1
 823         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
 824 #else
 825         pmdidx_limit = 0;
 826 #endif
 827
 828         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
 829                 pud_t *pud;
 830
 831                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
 832                         continue;
 833
 834                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
 835                         continue;
 836
 837                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
 838
 839                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
 840                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
 841
 842                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
 843                         pmd_t *pmd;
 844
 845                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
 846                             pudidx > pudidx_limit)
 847                                 goto out;
 848
 849                         if (pud_none(pud[pudidx]))
 850                                 continue;
 851
 852                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
 853
 854                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
 855                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
 856
 857                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
 858                                 struct page *pte;
 859
 860                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
 861                                     pudidx == pudidx_limit &&
 862                                     pmdidx > pmdidx_limit)
 863                                         goto out;
 864
 865                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
 866                                         continue;
 867
 868                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
 869                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
 870                         }
 871                 }
 872         }
 873
 874 out:
 875         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
 876            a cue to do final things like tlb flushes. */
 877         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
 878
 879         return flush;
 880 }
 881
 882 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
 883                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
 884                                     enum pt_level),
 885                         unsigned long limit)
 886 {
 887         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
 888 }
 889
 890 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
 891    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
 892 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
 893 {
 894         spinlock_t *ptl = NULL;
 895
 896 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
 897         ptl = __pte_lockptr(page);
 898         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
 899 #endif
 900
 901         return ptl;
 902 }
 903
 904 static void xen_pte_unlock(void *v)
 905 {
 906         spinlock_t *ptl = v;
 907         spin_unlock(ptl);
 908 }
 909
 910 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
 911 {
 912         struct mmuext_op *op;
 913         struct multicall_space mcs;
 914
 915         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
 916         op = mcs.args;
 917         op->cmd = level;
 918         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
 919         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
 920 }
 921
 922 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
 923                         enum pt_level level)
 924 {
 925         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
 926         int flush;
 927
 928         if (pgfl)
 929                 flush = 0;              /* already pinned */
 930         else if (PageHighMem(page))
 931                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
 932                    highpage */
 933                 flush = 1;
 934         else {
 935                 void *pt = lowmem_page_address(page);
 936                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
 937                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
 938                 spinlock_t *ptl;
 939
 940                 flush = 0;
 941
 942                 /*
 943                  * We need to hold the pagetable lock between the time
 944                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
 945                  * it.  If we don't, then other users may come in and
 946                  * attempt to update the pagetable by writing it,
 947                  * which will fail because the memory is RO but not
 948                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
 949                  *
 950                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
 951                  * entire pagetable's worth of locks during the
 952                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
 953                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
 954                  * page while holding the lock.  This means the number
 955                  * of locks we end up holding is never more than a
 956                  * batch size (~32 entries, at present).
 957                  *
 958                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
 959                  * the PTE pages independently, because we're
 960                  * protected by the overall pagetable lock.
 961                  */
 962                 ptl = NULL;
 963                 if (level == PT_PTE)
 964                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
 965
 966                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
 967                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
 968                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
 969
 970                 if (ptl) {
 971                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
 972
 973                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
 974                            is completed. */
 975                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
 976                 }
 977         }
 978
 979         return flush;
 980 }
 981
 982 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
 983    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
 984    read-only, and can be pinned. */
 985 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
 986 {
 987         xen_mc_batch();
 988
 989         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
 990                 /* re-enable interrupts for flushing */
 991                 xen_mc_issue(0);
 992
 993                 kmap_flush_unused();
 994
 995                 xen_mc_batch();
 996         }
 997
 998 #ifdef CONFIG_X86_64
 999         {
1000                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1001
1002                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1003
1004                 if (user_pgd) {
1005                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1006                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1007                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1008                 }
1009         }
1010 #else /* CONFIG_X86_32 */
1011 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1012         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
1013         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1014                      PT_PMD);
1015 #endif
1016         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1017 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1018         xen_mc_issue(0);
1019 }
1020
1021 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
1022 {
1023         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
1024 }
1025
1026 /*
1027  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
1028  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
1029  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
1030  * process is under construction or destruction).
1031  *
1032  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
1033  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
1034  * matter all that much.
1035  */
1036 void xen_mm_pin_all(void)
1037 {
1038         struct page *page;
1039
1040         spin_lock(&pgd_lock);
1041
1042         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1043                 if (!PagePinned(page)) {
1044                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1045                         SetPageSavePinned(page);
1046                 }
1047         }
1048
1049         spin_unlock(&pgd_lock);
1050 }
1051
1052 /*
1053  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
1054  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
1055  * the book-keeping now.
1056  */
1057 static __init int xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1058                                   enum pt_level level)
1059 {
1060         SetPagePinned(page);
1061         return 0;
1062 }
1063
1064 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
1065 {
1066         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
1067 }
1068
1069 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1070                           enum pt_level level)
1071 {
1072         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
1073
1074         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
1075                 void *pt = lowmem_page_address(page);
1076                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1077                 spinlock_t *ptl = NULL;
1078                 struct multicall_space mcs;
1079
1080                 /*
1081                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
1082                  * pte locks, we must be holding the lock for while
1083                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
1084                  * concurrent updates from seeing it in this
1085                  * partially-pinned state.
1086                  */
1087                 if (level == PT_PTE) {
1088                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1089
1090                         if (ptl)
1091                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1092                 }
1093
1094                 mcs = __xen_mc_entry(0);
1095
1096                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1097                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
1098                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1099
1100                 if (ptl) {
1101                         /* unlock when batch completed */
1102                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1103                 }
1104         }
1105
1106         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1107 }
1108
1109 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1110 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1111 {
1112         xen_mc_batch();
1113
1114         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1115
1116 #ifdef CONFIG_X86_64
1117         {
1118                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1119
1120                 if (user_pgd) {
1121                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1122                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1123                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1124                 }
1125         }
1126 #endif
1127
1128 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1129         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1130         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1131                        PT_PMD);
1132 #endif
1133
1134         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1135
1136         xen_mc_issue(0);
1137 }
1138
1139 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1140 {
1141         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1142 }
1143
1144 /*
1145  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1146  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1147  */
1148 void xen_mm_unpin_all(void)
1149 {
1150         struct page *page;
1151
1152         spin_lock(&pgd_lock);
1153
1154         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1155                 if (PageSavePinned(page)) {
1156                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1157                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1158                         ClearPageSavePinned(page);
1159                 }
1160         }
1161
1162         spin_unlock(&pgd_lock);
1163 }
1164
1165 void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1166 {
1167         spin_lock(&next->page_table_lock);
1168         xen_pgd_pin(next);
1169         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1170 }
1171
1172 void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1173 {
1174         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1175         xen_pgd_pin(mm);
1176         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1177 }
1178
1179
1180 #ifdef CONFIG_SMP
1181 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1182    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1183 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1184 {
1185         struct mm_struct *mm = info;
1186         struct mm_struct *active_mm;
1187
1188         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1189
1190         if (active_mm == mm)
1191                 leave_mm(smp_processor_id());
1192
1193         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1194            it has been flushed. */
1195         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1196                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1197 }
1198
1199 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1200 {
1201         cpumask_var_t mask;
1202         unsigned cpu;
1203
1204         if (current->active_mm == mm) {
1205                 if (current->mm == mm)
1206                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1207                 else
1208                         leave_mm(smp_processor_id());
1209         }
1210
1211         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1212         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1213                 for_each_online_cpu(cpu) {
1214                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1215                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1216                                 continue;
1217                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1218                 }
1219                 return;
1220         }
1221         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1222
1223         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1224            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1225            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1226            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1227            if needed. */
1228         for_each_online_cpu(cpu) {
1229                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1230                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1231         }
1232
1233         if (!cpumask_empty(mask))
1234                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1235         free_cpumask_var(mask);
1236 }
1237 #else
1238 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1239 {
1240         if (current->active_mm == mm)
1241                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1242 }
1243 #endif
1244
1245 /*
1246  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1247  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1248  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1249  * hypervisor, which is moderately expensive.
1250  *
1251  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1252  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1253  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1254  *
1255  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1256  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1257  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1258  */
1259 void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1260 {
1261         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1262         xen_drop_mm_ref(mm);
1263         put_cpu();
1264
1265         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1266
1267         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1268         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1269                 xen_pgd_unpin(mm);
1270
1271         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1272 }
1273
1274 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1275 {
1276 }
1277
1278 static void xen_post_allocator_init(void);
1279
1280 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1281 {
1282         xen_setup_shared_info();
1283         xen_post_allocator_init();
1284 }
1285
1286 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1287 {
1288         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1289 }
1290
1291 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1292 {
1293         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1294 }
1295
1296 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1297 {
1298         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1299 }
1300
1301 static void xen_flush_tlb(void)
1302 {
1303         struct mmuext_op *op;
1304         struct multicall_space mcs;
1305
1306         preempt_disable();
1307
1308         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1309
1310         op = mcs.args;
1311         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1312         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1313
1314         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1315
1316         preempt_enable();
1317 }
1318
1319 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1320 {
1321         struct mmuext_op *op;
1322         struct multicall_space mcs;
1323
1324         preempt_disable();
1325
1326         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1327         op = mcs.args;
1328         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1329         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1330         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1331
1332         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1333
1334         preempt_enable();
1335 }
1336
1337 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1338                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1339 {
1340         struct {
1341                 struct mmuext_op op;
1342                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1343         } *args;
1344         struct multicall_space mcs;
1345
1346         if (cpumask_empty(cpus))
1347                 return;         /* nothing to do */
1348
1349         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1350         args = mcs.args;
1351         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1352
1353         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1354         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1355         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1356
1357         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1358                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1359         } else {
1360                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1361                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1362         }
1363
1364         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1365
1366         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1367 }
1368
1369 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1370 {
1371         return percpu_read(xen_cr3);
1372 }
1373
1374 static void set_current_cr3(void *v)
1375 {
1376         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1377 }
1378
1379 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1380 {
1381         struct mmuext_op *op;
1382         struct multicall_space mcs;
1383         unsigned long mfn;
1384
1385         if (cr3)
1386                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1387         else
1388                 mfn = 0;
1389
1390         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1391
1392         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1393
1394         op = mcs.args;
1395         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1396         op->arg1.mfn = mfn;
1397
1398         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1399
1400         if (kernel) {
1401                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1402
1403                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1404                    been submitted. */
1405                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1406         }
1407 }
1408
1409 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1410 {
1411         BUG_ON(preemptible());
1412
1413         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1414
1415         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1416            respect to ipis */
1417         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1418
1419         __xen_write_cr3(true, cr3);
1420
1421 #ifdef CONFIG_X86_64
1422         {
1423                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1424                 if (user_pgd)
1425                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1426                 else
1427                         __xen_write_cr3(false, 0);
1428         }
1429 #endif
1430
1431         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1432 }
1433
1434 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1435 {
1436         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1437         int ret = 0;
1438
1439         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1440
1441 #ifdef CONFIG_X86_64
1442         {
1443                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1444                 pgd_t *user_pgd;
1445
1446                 BUG_ON(page->private != 0);
1447
1448                 ret = -ENOMEM;
1449
1450                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1451                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1452
1453                 if (user_pgd != NULL) {
1454                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1455                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1456                         ret = 0;
1457                 }
1458
1459                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1460         }
1461 #endif
1462
1463         return ret;
1464 }
1465
1466 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1467 {
1468 #ifdef CONFIG_X86_64
1469         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1470
1471         if (user_pgd)
1472                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1473 #endif
1474 }
1475
1476 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1477 {
1478         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1479
1480 #ifdef CONFIG_X86_32
1481         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1482         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1483                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1484                                pte_val_ma(pte));
1485 #endif
1486
1487         /*
1488          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1489          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1490          * early_ioremap fixmap slot, make sure it is RO.
1491          */
1492         if (!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1493             pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_end)
1494                 pte = pte_wrprotect(pte);
1495
1496         return pte;
1497 }
1498
1499 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1500    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1501 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1502 {
1503         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1504
1505         xen_set_pte(ptep, pte);
1506 }
1507
1508 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1509 {
1510         struct mmuext_op op;
1511         op.cmd = cmd;
1512         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1513         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1514                 BUG();
1515 }
1516
1517 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1518    everything is pinned. */
1519 static __init void xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1520 {
1521 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1522         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1523 #endif
1524         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1525         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1526 }
1527
1528 /* Used for pmd and pud */
1529 static __init void xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1530 {
1531 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1532         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1533 #endif
1534         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1535 }
1536
1537 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1538    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1539 static __init void xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1540 {
1541         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1542         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1543 }
1544
1545 static __init void xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1546 {
1547         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1548 }
1549
1550 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1551    attached to a pinned pagetable. */
1552 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1553 {
1554         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1555
1556         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1557                 SetPagePinned(page);
1558
1559                 if (!PageHighMem(page)) {
1560                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1561                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1562                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1563                 } else {
1564                         /* make sure there are no stray mappings of
1565                            this page */
1566                         kmap_flush_unused();
1567                 }
1568         }
1569 }
1570
1571 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1572 {
1573         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1574 }
1575
1576 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1577 {
1578         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1579 }
1580
1581 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1582 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1583 {
1584         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1585
1586         if (PagePinned(page)) {
1587                 if (!PageHighMem(page)) {
1588                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1589                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1590                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1591                 }
1592                 ClearPagePinned(page);
1593         }
1594 }
1595
1596 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1597 {
1598         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1599 }
1600
1601 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1602 {
1603         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1604 }
1605
1606 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1607 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1608 {
1609         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1610 }
1611
1612 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1613 {
1614         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1615 }
1616 #endif
1617
1618 void __init xen_reserve_top(void)
1619 {
1620 #ifdef CONFIG_X86_32
1621         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1622         struct xen_platform_parameters pp;
1623
1624         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1625                 top = pp.virt_start;
1626
1627         reserve_top_address(-top);
1628 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1629 }
1630
1631 /*
1632  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1633  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1634  */
1635 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1636 {
1637 #ifdef CONFIG_X86_64
1638         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1639 #else
1640         return __va(paddr);
1641 #endif
1642 }
1643
1644 /* Convert a machine address to physical address */
1645 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1646 {
1647         phys_addr_t paddr;
1648
1649         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1650         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1651
1652         return paddr;
1653 }
1654
1655 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1656 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1657 {
1658         return __ka(m2p(maddr));
1659 }
1660
1661 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1662 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1663 {
1664         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1665         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1666
1667         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1668                 BUG();
1669 }
1670
1671 static __init void xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1672 {
1673         unsigned pmdidx, pteidx;
1674         unsigned ident_pte;
1675         unsigned long pfn;
1676
1677         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1678                                       PAGE_SIZE);
1679
1680         ident_pte = 0;
1681         pfn = 0;
1682         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1683                 pte_t *pte_page;
1684
1685                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1686                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1687                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1688                 else {
1689                         /* Check for free pte pages */
1690                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1691                                 break;
1692
1693                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1694                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1695
1696                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1697                 }
1698
1699                 /* Install mappings */
1700                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1701                         pte_t pte;
1702
1703                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1704                                 max_pfn_mapped = pfn;
1705
1706                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1707                                 continue;
1708
1709                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1710                         pte_page[pteidx] = pte;
1711                 }
1712         }
1713
1714         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1715                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1716
1717         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1718 }
1719
1720 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1721 {
1722         struct xen_machphys_mapping mapping;
1723         unsigned long machine_to_phys_nr_ents;
1724
1725         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1726                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1727                 machine_to_phys_nr_ents = mapping.max_mfn + 1;
1728         } else {
1729                 machine_to_phys_nr_ents = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1730         }
1731         machine_to_phys_order = fls(machine_to_phys_nr_ents - 1);
1732 }
1733
1734 #ifdef CONFIG_X86_64
1735 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1736 {
1737         pte_t *pte = v;
1738         int i;
1739
1740         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1741            as ptes. */
1742         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1743                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1744 }
1745
1746 /*
1747  * Set up the inital kernel pagetable.
1748  *
1749  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1750  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1751  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1752  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1753  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1754  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1755  * up.
1756  */
1757 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1758                                          unsigned long max_pfn)
1759 {
1760         pud_t *l3;
1761         pmd_t *l2;
1762
1763         /* Zap identity mapping */
1764         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1765
1766         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1767         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1768         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1769         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1770
1771         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1772         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1773
1774         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1775         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1776
1777         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1778         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1779         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1780
1781         /* Set up identity map */
1782         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1783
1784         /* Make pagetable pieces RO */
1785         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1786         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1787         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1788         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1789         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1790         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1791
1792         /* Pin down new L4 */
1793         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1794                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1795
1796         /* Unpin Xen-provided one */
1797         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1798
1799         /* Switch over */
1800         pgd = init_level4_pgt;
1801
1802         /*
1803          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1804          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1805          * pgd.
1806          */
1807         xen_mc_batch();
1808         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1809         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1810
1811         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1812                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1813                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1814                       "XEN PAGETABLES");
1815
1816         return pgd;
1817 }
1818 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1819 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1820 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1821
1822 static __init void xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1823 {
1824         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1825
1826         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1827         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1828
1829         /*
1830          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1831          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1832          * read-only and then pin it.
1833          *
1834          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1835          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1836          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1837          * swapper_pg_dir.
1838          */
1839         swapper_kernel_pmd =
1840                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1841         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1842                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1843         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1844                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1845         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1846
1847         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1848         xen_write_cr3(cr3);
1849         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1850
1851         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1852                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1853         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1854         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1855
1856         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1857 }
1858
1859 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1860                                          unsigned long max_pfn)
1861 {
1862         pmd_t *kernel_pmd;
1863
1864         initial_kernel_pmd =
1865                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1866
1867         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1868                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1869                                   512*1024);
1870
1871         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1872         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1873
1874         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1875
1876         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1877         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1878                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1879
1880         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1881         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1882         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1883
1884         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1885
1886         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1887                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1888         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1889
1890         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1891                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1892                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1893                       "XEN PAGETABLES");
1894
1895         return initial_page_table;
1896 }
1897 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1898
1899 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1900
1901 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1902 {
1903         pte_t pte;
1904
1905         phys >>= PAGE_SHIFT;
1906
1907         switch (idx) {
1908         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1909 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1910         case FIX_F00F_IDT:
1911 #endif
1912 #ifdef CONFIG_X86_32
1913         case FIX_WP_TEST:
1914         case FIX_VDSO:
1915 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1916         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1917 # endif
1918 #else
1919         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1920 #endif
1921         case FIX_TEXT_POKE0:
1922         case FIX_TEXT_POKE1:
1923                 /* All local page mappings */
1924                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1925                 break;
1926
1927 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1928         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1929                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1930                 break;
1931 #endif
1932
1933 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1934         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1935                 /*
1936                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1937                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1938                  */
1939                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1940                 break;
1941 #endif
1942
1943         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1944                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1945                    IO domain */
1946                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1947                 break;
1948
1949         default:
1950                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1951                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1952                 break;
1953         }
1954
1955         __native_set_fixmap(idx, pte);
1956
1957 #ifdef CONFIG_X86_64
1958         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1959            pagetable vsyscall mapping. */
1960         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1961                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1962                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1963         }
1964 #endif
1965 }
1966
1967 __init void xen_ident_map_ISA(void)
1968 {
1969         unsigned long pa;
1970
1971         /*
1972          * If we're dom0, then linear map the ISA machine addresses into
1973          * the kernel's address space.
1974          */
1975         if (!xen_initial_domain())
1976                 return;
1977
1978         xen_raw_printk("Xen: setup ISA identity maps\n");
1979
1980         for (pa = ISA_START_ADDRESS; pa < ISA_END_ADDRESS; pa += PAGE_SIZE) {
1981                 pte_t pte = mfn_pte(PFN_DOWN(pa), PAGE_KERNEL_IO);
1982
1983                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping(PAGE_OFFSET + pa, pte, 0))
1984                         BUG();
1985         }
1986
1987         xen_flush_tlb();
1988 }
1989
1990 static __init void xen_post_allocator_init(void)
1991 {
1992 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
1993         pv_mmu_ops.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_debug);
1994 #endif
1995         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1996         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1997         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1998 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1999         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
2000 #endif
2001
2002         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2003            (which it hasn't) */
2004         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2005         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2006         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
2007         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
2008 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2009         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2010         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
2011 #endif
2012
2013 #ifdef CONFIG_X86_64
2014         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
2015 #endif
2016         xen_mark_init_mm_pinned();
2017 }
2018
2019 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2020 {
2021         preempt_disable();
2022         xen_mc_flush();
2023         paravirt_leave_lazy_mmu();
2024         preempt_enable();
2025 }
2026
2027 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
2028         .read_cr2 = xen_read_cr2,
2029         .write_cr2 = xen_write_cr2,
2030
2031         .read_cr3 = xen_read_cr3,
2032 #ifdef CONFIG_X86_32
2033         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2034 #else
2035         .write_cr3 = xen_write_cr3,
2036 #endif
2037
2038         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2039         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2040         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2041         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2042
2043         .pte_update = paravirt_nop,
2044         .pte_update_defer = paravirt_nop,
2045
2046         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2047         .pgd_free = xen_pgd_free,
2048
2049         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2050         .release_pte = xen_release_pte_init,
2051         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2052         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2053
2054         .set_pte = xen_set_pte_init,
2055         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2056         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2057
2058         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2059         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2060
2061         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2062         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2063
2064         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2065         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2066
2067 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2068         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2069         .pte_clear = xen_pte_clear,
2070         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2071 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2072         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2073
2074         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2075         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2076
2077 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2078         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2079         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2080         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2081
2082         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2083         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2084 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2085
2086         .activate_mm = xen_activate_mm,
2087         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2088         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2089
2090         .lazy_mode = {
2091                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2092                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2093         },
2094
2095         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2096 };
2097
2098 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2099 {
2100         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2101         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2102         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2103
2104         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2105 }
2106
2107 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2108 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2109 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2110
2111 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2112 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2113                                 unsigned long *in_frames,
2114                                 unsigned long *out_frames)
2115 {
2116         int i;
2117         struct multicall_space mcs;
2118
2119         xen_mc_batch();
2120         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2121                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2122
2123                 if (in_frames)
2124                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2125
2126                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2127                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2128
2129                 if (out_frames)
2130                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2131         }
2132         xen_mc_issue(0);
2133 }
2134
2135 /*
2136  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2137  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2138  * mfn.
2139  */
2140 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2141                                      unsigned long *mfns,
2142                                      unsigned long first_mfn)
2143 {
2144         unsigned i, limit;
2145         unsigned long mfn;
2146
2147         xen_mc_batch();
2148
2149         limit = 1u << order;
2150         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2151                 struct multicall_space mcs;
2152                 unsigned flags;
2153
2154                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2155                 if (mfns)
2156                         mfn = mfns[i];
2157                 else
2158                         mfn = first_mfn + i;
2159
2160                 if (i < (limit - 1))
2161                         flags = 0;
2162                 else {
2163                         if (order == 0)
2164                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2165                         else
2166                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2167                 }
2168
2169                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2170                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2171
2172                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2173         }
2174
2175         xen_mc_issue(0);
2176 }
2177
2178 /*
2179  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2180  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2181  * input, and populates mfns as output.
2182  *
2183  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2184  * satisfy the request or not.
2185  */
2186 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2187                                unsigned long *pfns_in,
2188                                unsigned long extents_out,
2189                                unsigned int order_out,
2190                                unsigned long *mfns_out,
2191                                unsigned int address_bits)
2192 {
2193         long rc;
2194         int success;
2195
2196         struct xen_memory_exchange exchange = {
2197                 .in = {
2198                         .nr_extents   = extents_in,
2199                         .extent_order = order_in,
2200                         .extent_start = pfns_in,
2201                         .domid        = DOMID_SELF
2202                 },
2203                 .out = {
2204                         .nr_extents   = extents_out,
2205                         .extent_order = order_out,
2206                         .extent_start = mfns_out,
2207                         .address_bits = address_bits,
2208                         .domid        = DOMID_SELF
2209                 }
2210         };
2211
2212         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2213
2214         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2215         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2216
2217         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2218         BUG_ON(success && (rc != 0));
2219
2220         return success;
2221 }
2222
2223 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2224                                  unsigned int address_bits)
2225 {
2226         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2227         unsigned long  flags;
2228         int            success;
2229
2230         /*
2231          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2232          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2233          * this function are redundant and can be ignored.
2234          */
2235
2236         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2237                 return 0;
2238
2239         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2240                 return -ENOMEM;
2241
2242         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2243
2244         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2245
2246         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2247         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2248
2249         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2250         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2251         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2252                                       1, order, &out_frame,
2253                                       address_bits);
2254
2255         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2256         if (success)
2257                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2258         else
2259                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2260
2261         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2262
2263         return success ? 0 : -ENOMEM;
2264 }
2265 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2266
2267 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2268 {
2269         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2270         unsigned long  flags;
2271         int success;
2272
2273         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2274                 return;
2275
2276         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2277                 return;
2278
2279         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2280
2281         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2282
2283         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2284         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2285
2286         /* 2. Zap current PTEs. */
2287         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2288
2289         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2290         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2291                                         0, out_frames, 0);
2292
2293         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2294         if (success)
2295                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2296         else
2297                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2298
2299         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2300 }
2301 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2302
2303 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2304 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2305 {
2306         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2307         int rc;
2308
2309         a.domid = DOMID_SELF;
2310         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2311         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2312         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2313 }
2314
2315 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2316 {
2317         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2318         int rc = 0;
2319
2320         a.domid = DOMID_SELF;
2321         a.gpa = 0x00;
2322         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2323         if (rc < 0) {
2324                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2325                 return 0;
2326         }
2327         return 1;
2328 }
2329
2330 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2331 {
2332         if (is_pagetable_dying_supported())
2333                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2334 }
2335 #endif
2336
2337 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2338
2339 struct remap_data {
2340         unsigned long mfn;
2341         pgprot_t prot;
2342         struct mmu_update *mmu_update;
2343 };
2344
2345 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2346                                  unsigned long addr, void *data)
2347 {
2348         struct remap_data *rmd = data;
2349         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2350
2351         rmd->mmu_update->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
2352         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2353         rmd->mmu_update++;
2354
2355         return 0;
2356 }
2357
2358 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2359                                unsigned long addr,
2360                                unsigned long mfn, int nr,
2361                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2362 {
2363         struct remap_data rmd;
2364         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2365         int batch;
2366         unsigned long range;
2367         int err = 0;
2368
2369         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2370
2371         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2372                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2373
2374         rmd.mfn = mfn;
2375         rmd.prot = prot;
2376
2377         while (nr) {
2378                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2379                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2380
2381                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2382                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2383                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2384                 if (err)
2385                         goto out;
2386
2387                 err = -EFAULT;
2388                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2389                         goto out;
2390
2391                 nr -= batch;
2392                 addr += range;
2393         }
2394
2395         err = 0;
2396 out:
2397
2398         flush_tlb_all();
2399
2400         return err;
2401 }
2402 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);
2403
2404 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2405
2406 static int p2m_dump_open(struct inode *inode, struct file *filp)
2407 {
2408         return single_open(filp, p2m_dump_show, NULL);
2409 }
2410
2411 static const struct file_operations p2m_dump_fops = {
2412         .open           = p2m_dump_open,
2413         .read           = seq_read,
2414         .llseek         = seq_lseek,
2415         .release        = single_release,
2416 };
2417
2418 static struct dentry *d_mmu_debug;
2419
2420 static int __init xen_mmu_debugfs(void)
2421 {
2422         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
2423
2424         if (d_xen == NULL)
2425                 return -ENOMEM;
2426
2427         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
2428
2429         debugfs_create_u8("zero_stats", 0644, d_mmu_debug, &zero_stats);
2430
2431         debugfs_create_u32("pgd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pgd_update);
2432         debugfs_create_u32("pgd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2433                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2434         debugfs_create_u32("pgd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2435                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2436
2437         debugfs_create_u32("pud_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pud_update);
2438         debugfs_create_u32("pud_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2439                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2440         debugfs_create_u32("pud_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2441                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2442
2443         debugfs_create_u32("pmd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pmd_update);
2444         debugfs_create_u32("pmd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2445                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2446         debugfs_create_u32("pmd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2447                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2448
2449         debugfs_create_u32("pte_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pte_update);
2450 //      debugfs_create_u32("pte_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2451 //                         &mmu_stats.pte_update_pinned);
2452         debugfs_create_u32("pte_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2453                            &mmu_stats.pte_update_pinned);
2454
2455         debugfs_create_u32("mmu_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.mmu_update);
2456         debugfs_create_u32("mmu_update_extended", 0444, d_mmu_debug,
2457                            &mmu_stats.mmu_update_extended);
2458         xen_debugfs_create_u32_array("mmu_update_histo", 0444, d_mmu_debug,
2459                                      mmu_stats.mmu_update_histo, 20);
2460
2461         debugfs_create_u32("set_pte_at", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.set_pte_at);
2462         debugfs_create_u32("set_pte_at_batched", 0444, d_mmu_debug,
2463                            &mmu_stats.set_pte_at_batched);
2464         debugfs_create_u32("set_pte_at_current", 0444, d_mmu_debug,
2465                            &mmu_stats.set_pte_at_current);
2466         debugfs_create_u32("set_pte_at_kernel", 0444, d_mmu_debug,
2467                            &mmu_stats.set_pte_at_kernel);
2468
2469         debugfs_create_u32("prot_commit", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.prot_commit);
2470         debugfs_create_u32("prot_commit_batched", 0444, d_mmu_debug,
2471                            &mmu_stats.prot_commit_batched);
2472
2473         debugfs_create_file("p2m", 0600, d_mmu_debug, NULL, &p2m_dump_fops);
2474         return 0;
2475 }
2476 fs_initcall(xen_mmu_debugfs);
2477
2478 #endif  /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */