xen/mmu: Set _PAGE_IOMAP if PFN is an identity PFN.
[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;
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 pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
550 {
551         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
552         return native_make_pgd(pgd);
553 }
554 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
555
556 pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
557 {
558         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
559 }
560 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
561
562 void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
563 {
564         struct mmu_update u;
565
566         preempt_disable();
567
568         xen_mc_batch();
569
570         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
571         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
572         u.val = pud_val_ma(val);
573         xen_extend_mmu_update(&u);
574
575         ADD_STATS(pud_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
576
577         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
578
579         preempt_enable();
580 }
581
582 void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
583 {
584         ADD_STATS(pud_update, 1);
585
586         /* If page is not pinned, we can just update the entry
587            directly */
588         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
589                 *ptr = val;
590                 return;
591         }
592
593         ADD_STATS(pud_update_pinned, 1);
594
595         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
596 }
597
598 void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
599 {
600         if (xen_iomap_pte(pte)) {
601                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
602                 return;
603         }
604
605         ADD_STATS(pte_update, 1);
606 //      ADD_STATS(pte_update_pinned, xen_page_pinned(ptep));
607         ADD_STATS(pte_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
608
609 #ifdef CONFIG_X86_PAE
610         ptep->pte_high = pte.pte_high;
611         smp_wmb();
612         ptep->pte_low = pte.pte_low;
613 #else
614         *ptep = pte;
615 #endif
616 }
617
618 #ifdef CONFIG_X86_PAE
619 void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
620 {
621         if (xen_iomap_pte(pte)) {
622                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
623                 return;
624         }
625
626         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
627 }
628
629 void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
630 {
631         ptep->pte_low = 0;
632         smp_wmb();              /* make sure low gets written first */
633         ptep->pte_high = 0;
634 }
635
636 void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
637 {
638         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
639 }
640 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
641
642 pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
643 {
644         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
645         return native_make_pmd(pmd);
646 }
647 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
648
649 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
650 pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
651 {
652         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
653 }
654 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
655
656 pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
657 {
658         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
659
660         return native_make_pud(pud);
661 }
662 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
663
664 pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
665 {
666         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
667         unsigned offset = pgd - pgd_page;
668         pgd_t *user_ptr = NULL;
669
670         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
671                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
672                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
673                 if (user_ptr)
674                         user_ptr += offset;
675         }
676
677         return user_ptr;
678 }
679
680 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
681 {
682         struct mmu_update u;
683
684         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
685         u.val = pgd_val_ma(val);
686         xen_extend_mmu_update(&u);
687 }
688
689 /*
690  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
691  * there's a page structure.  This implies:
692  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
693  *  2. It is always pinned
694  *  3. It has no user pagetable attached to it
695  */
696 void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
697 {
698         preempt_disable();
699
700         xen_mc_batch();
701
702         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
703
704         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
705
706         preempt_enable();
707 }
708
709 void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
710 {
711         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
712
713         ADD_STATS(pgd_update, 1);
714
715         /* If page is not pinned, we can just update the entry
716            directly */
717         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
718                 *ptr = val;
719                 if (user_ptr) {
720                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
721                         *user_ptr = val;
722                 }
723                 return;
724         }
725
726         ADD_STATS(pgd_update_pinned, 1);
727         ADD_STATS(pgd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
728
729         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
730            user updates together. */
731         xen_mc_batch();
732
733         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
734         if (user_ptr)
735                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
736
737         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
738 }
739 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
740
741 /*
742  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
743  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
744  * callback function on each page it finds making up the page table,
745  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
746  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
747  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
748  * FIXADDR_TOP.
749  *
750  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
751  * because then we start getting into Xen's ptes.
752  *
753  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
754  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
755  */
756 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
757                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
758                                       enum pt_level),
759                           unsigned long limit)
760 {
761         int flush = 0;
762         unsigned hole_low, hole_high;
763         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
764         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
765
766         /* The limit is the last byte to be touched */
767         limit--;
768         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
769
770         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
771                 return 0;
772
773         /*
774          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
775          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
776          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
777          */
778         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
779         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
780
781         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
782 #if PTRS_PER_PUD > 1
783         pudidx_limit = pud_index(limit);
784 #else
785         pudidx_limit = 0;
786 #endif
787 #if PTRS_PER_PMD > 1
788         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
789 #else
790         pmdidx_limit = 0;
791 #endif
792
793         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
794                 pud_t *pud;
795
796                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
797                         continue;
798
799                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
800                         continue;
801
802                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
803
804                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
805                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
806
807                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
808                         pmd_t *pmd;
809
810                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
811                             pudidx > pudidx_limit)
812                                 goto out;
813
814                         if (pud_none(pud[pudidx]))
815                                 continue;
816
817                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
818
819                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
820                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
821
822                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
823                                 struct page *pte;
824
825                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
826                                     pudidx == pudidx_limit &&
827                                     pmdidx > pmdidx_limit)
828                                         goto out;
829
830                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
831                                         continue;
832
833                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
834                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
835                         }
836                 }
837         }
838
839 out:
840         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
841            a cue to do final things like tlb flushes. */
842         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
843
844         return flush;
845 }
846
847 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
848                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
849                                     enum pt_level),
850                         unsigned long limit)
851 {
852         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
853 }
854
855 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
856    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
857 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
858 {
859         spinlock_t *ptl = NULL;
860
861 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
862         ptl = __pte_lockptr(page);
863         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
864 #endif
865
866         return ptl;
867 }
868
869 static void xen_pte_unlock(void *v)
870 {
871         spinlock_t *ptl = v;
872         spin_unlock(ptl);
873 }
874
875 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
876 {
877         struct mmuext_op *op;
878         struct multicall_space mcs;
879
880         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
881         op = mcs.args;
882         op->cmd = level;
883         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
884         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
885 }
886
887 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
888                         enum pt_level level)
889 {
890         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
891         int flush;
892
893         if (pgfl)
894                 flush = 0;              /* already pinned */
895         else if (PageHighMem(page))
896                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
897                    highpage */
898                 flush = 1;
899         else {
900                 void *pt = lowmem_page_address(page);
901                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
902                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
903                 spinlock_t *ptl;
904
905                 flush = 0;
906
907                 /*
908                  * We need to hold the pagetable lock between the time
909                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
910                  * it.  If we don't, then other users may come in and
911                  * attempt to update the pagetable by writing it,
912                  * which will fail because the memory is RO but not
913                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
914                  *
915                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
916                  * entire pagetable's worth of locks during the
917                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
918                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
919                  * page while holding the lock.  This means the number
920                  * of locks we end up holding is never more than a
921                  * batch size (~32 entries, at present).
922                  *
923                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
924                  * the PTE pages independently, because we're
925                  * protected by the overall pagetable lock.
926                  */
927                 ptl = NULL;
928                 if (level == PT_PTE)
929                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
930
931                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
932                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
933                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
934
935                 if (ptl) {
936                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
937
938                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
939                            is completed. */
940                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
941                 }
942         }
943
944         return flush;
945 }
946
947 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
948    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
949    read-only, and can be pinned. */
950 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
951 {
952         xen_mc_batch();
953
954         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
955                 /* re-enable interrupts for flushing */
956                 xen_mc_issue(0);
957
958                 kmap_flush_unused();
959
960                 xen_mc_batch();
961         }
962
963 #ifdef CONFIG_X86_64
964         {
965                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
966
967                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
968
969                 if (user_pgd) {
970                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
971                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
972                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
973                 }
974         }
975 #else /* CONFIG_X86_32 */
976 #ifdef CONFIG_X86_PAE
977         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
978         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
979                      PT_PMD);
980 #endif
981         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
982 #endif /* CONFIG_X86_64 */
983         xen_mc_issue(0);
984 }
985
986 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
987 {
988         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
989 }
990
991 /*
992  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
993  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
994  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
995  * process is under construction or destruction).
996  *
997  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
998  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
999  * matter all that much.
1000  */
1001 void xen_mm_pin_all(void)
1002 {
1003         unsigned long flags;
1004         struct page *page;
1005
1006         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1007
1008         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1009                 if (!PagePinned(page)) {
1010                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1011                         SetPageSavePinned(page);
1012                 }
1013         }
1014
1015         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1016 }
1017
1018 /*
1019  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
1020  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
1021  * the book-keeping now.
1022  */
1023 static __init int xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1024                                   enum pt_level level)
1025 {
1026         SetPagePinned(page);
1027         return 0;
1028 }
1029
1030 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
1031 {
1032         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
1033 }
1034
1035 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1036                           enum pt_level level)
1037 {
1038         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
1039
1040         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
1041                 void *pt = lowmem_page_address(page);
1042                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1043                 spinlock_t *ptl = NULL;
1044                 struct multicall_space mcs;
1045
1046                 /*
1047                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
1048                  * pte locks, we must be holding the lock for while
1049                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
1050                  * concurrent updates from seeing it in this
1051                  * partially-pinned state.
1052                  */
1053                 if (level == PT_PTE) {
1054                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1055
1056                         if (ptl)
1057                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1058                 }
1059
1060                 mcs = __xen_mc_entry(0);
1061
1062                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1063                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
1064                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1065
1066                 if (ptl) {
1067                         /* unlock when batch completed */
1068                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1069                 }
1070         }
1071
1072         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1073 }
1074
1075 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1076 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1077 {
1078         xen_mc_batch();
1079
1080         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1081
1082 #ifdef CONFIG_X86_64
1083         {
1084                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1085
1086                 if (user_pgd) {
1087                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1088                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1089                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1090                 }
1091         }
1092 #endif
1093
1094 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1095         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1096         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1097                        PT_PMD);
1098 #endif
1099
1100         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1101
1102         xen_mc_issue(0);
1103 }
1104
1105 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1106 {
1107         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1108 }
1109
1110 /*
1111  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1112  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1113  */
1114 void xen_mm_unpin_all(void)
1115 {
1116         unsigned long flags;
1117         struct page *page;
1118
1119         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1120
1121         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1122                 if (PageSavePinned(page)) {
1123                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1124                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1125                         ClearPageSavePinned(page);
1126                 }
1127         }
1128
1129         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1130 }
1131
1132 void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1133 {
1134         spin_lock(&next->page_table_lock);
1135         xen_pgd_pin(next);
1136         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1137 }
1138
1139 void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1140 {
1141         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1142         xen_pgd_pin(mm);
1143         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1144 }
1145
1146
1147 #ifdef CONFIG_SMP
1148 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1149    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1150 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1151 {
1152         struct mm_struct *mm = info;
1153         struct mm_struct *active_mm;
1154
1155         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1156
1157         if (active_mm == mm)
1158                 leave_mm(smp_processor_id());
1159
1160         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1161            it has been flushed. */
1162         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1163                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1164 }
1165
1166 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1167 {
1168         cpumask_var_t mask;
1169         unsigned cpu;
1170
1171         if (current->active_mm == mm) {
1172                 if (current->mm == mm)
1173                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1174                 else
1175                         leave_mm(smp_processor_id());
1176         }
1177
1178         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1179         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1180                 for_each_online_cpu(cpu) {
1181                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1182                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1183                                 continue;
1184                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1185                 }
1186                 return;
1187         }
1188         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1189
1190         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1191            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1192            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1193            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1194            if needed. */
1195         for_each_online_cpu(cpu) {
1196                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1197                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1198         }
1199
1200         if (!cpumask_empty(mask))
1201                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1202         free_cpumask_var(mask);
1203 }
1204 #else
1205 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1206 {
1207         if (current->active_mm == mm)
1208                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1209 }
1210 #endif
1211
1212 /*
1213  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1214  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1215  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1216  * hypervisor, which is moderately expensive.
1217  *
1218  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1219  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1220  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1221  *
1222  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1223  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1224  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1225  */
1226 void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1227 {
1228         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1229         xen_drop_mm_ref(mm);
1230         put_cpu();
1231
1232         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1233
1234         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1235         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1236                 xen_pgd_unpin(mm);
1237
1238         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1239 }
1240
1241 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1242 {
1243 }
1244
1245 static void xen_post_allocator_init(void);
1246
1247 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1248 {
1249         xen_setup_shared_info();
1250         xen_post_allocator_init();
1251 }
1252
1253 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1254 {
1255         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1256 }
1257
1258 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1259 {
1260         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1261 }
1262
1263 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1264 {
1265         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1266 }
1267
1268 static void xen_flush_tlb(void)
1269 {
1270         struct mmuext_op *op;
1271         struct multicall_space mcs;
1272
1273         preempt_disable();
1274
1275         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1276
1277         op = mcs.args;
1278         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1279         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1280
1281         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1282
1283         preempt_enable();
1284 }
1285
1286 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1287 {
1288         struct mmuext_op *op;
1289         struct multicall_space mcs;
1290
1291         preempt_disable();
1292
1293         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1294         op = mcs.args;
1295         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1296         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1297         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1298
1299         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1300
1301         preempt_enable();
1302 }
1303
1304 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1305                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1306 {
1307         struct {
1308                 struct mmuext_op op;
1309                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1310         } *args;
1311         struct multicall_space mcs;
1312
1313         if (cpumask_empty(cpus))
1314                 return;         /* nothing to do */
1315
1316         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1317         args = mcs.args;
1318         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1319
1320         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1321         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1322         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1323
1324         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1325                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1326         } else {
1327                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1328                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1329         }
1330
1331         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1332
1333         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1334 }
1335
1336 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1337 {
1338         return percpu_read(xen_cr3);
1339 }
1340
1341 static void set_current_cr3(void *v)
1342 {
1343         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1344 }
1345
1346 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1347 {
1348         struct mmuext_op *op;
1349         struct multicall_space mcs;
1350         unsigned long mfn;
1351
1352         if (cr3)
1353                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1354         else
1355                 mfn = 0;
1356
1357         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1358
1359         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1360
1361         op = mcs.args;
1362         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1363         op->arg1.mfn = mfn;
1364
1365         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1366
1367         if (kernel) {
1368                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1369
1370                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1371                    been submitted. */
1372                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1373         }
1374 }
1375
1376 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1377 {
1378         BUG_ON(preemptible());
1379
1380         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1381
1382         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1383            respect to ipis */
1384         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1385
1386         __xen_write_cr3(true, cr3);
1387
1388 #ifdef CONFIG_X86_64
1389         {
1390                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1391                 if (user_pgd)
1392                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1393                 else
1394                         __xen_write_cr3(false, 0);
1395         }
1396 #endif
1397
1398         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1399 }
1400
1401 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1402 {
1403         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1404         int ret = 0;
1405
1406         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1407
1408 #ifdef CONFIG_X86_64
1409         {
1410                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1411                 pgd_t *user_pgd;
1412
1413                 BUG_ON(page->private != 0);
1414
1415                 ret = -ENOMEM;
1416
1417                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1418                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1419
1420                 if (user_pgd != NULL) {
1421                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1422                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1423                         ret = 0;
1424                 }
1425
1426                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1427         }
1428 #endif
1429
1430         return ret;
1431 }
1432
1433 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1434 {
1435 #ifdef CONFIG_X86_64
1436         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1437
1438         if (user_pgd)
1439                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1440 #endif
1441 }
1442
1443 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1444 {
1445         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1446
1447 #ifdef CONFIG_X86_32
1448         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1449         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1450                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1451                                pte_val_ma(pte));
1452 #endif
1453
1454         /*
1455          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1456          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1457          * early_ioremap fixmap slot, make sure it is RO.
1458          */
1459         if (!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1460             pfn >= e820_table_start && pfn < e820_table_end)
1461                 pte = pte_wrprotect(pte);
1462
1463         return pte;
1464 }
1465
1466 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1467    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1468 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1469 {
1470         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1471
1472         xen_set_pte(ptep, pte);
1473 }
1474
1475 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1476 {
1477         struct mmuext_op op;
1478         op.cmd = cmd;
1479         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1480         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1481                 BUG();
1482 }
1483
1484 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1485    everything is pinned. */
1486 static __init void xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1487 {
1488 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1489         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1490 #endif
1491         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1492         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1493 }
1494
1495 /* Used for pmd and pud */
1496 static __init void xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1497 {
1498 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1499         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1500 #endif
1501         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1502 }
1503
1504 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1505    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1506 static __init void xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1507 {
1508         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1509         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1510 }
1511
1512 static __init void xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1513 {
1514         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1515 }
1516
1517 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1518    attached to a pinned pagetable. */
1519 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1520 {
1521         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1522
1523         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1524                 SetPagePinned(page);
1525
1526                 if (!PageHighMem(page)) {
1527                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1528                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1529                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1530                 } else {
1531                         /* make sure there are no stray mappings of
1532                            this page */
1533                         kmap_flush_unused();
1534                 }
1535         }
1536 }
1537
1538 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1539 {
1540         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1541 }
1542
1543 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1544 {
1545         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1546 }
1547
1548 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1549 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1550 {
1551         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1552
1553         if (PagePinned(page)) {
1554                 if (!PageHighMem(page)) {
1555                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1556                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1557                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1558                 }
1559                 ClearPagePinned(page);
1560         }
1561 }
1562
1563 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1564 {
1565         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1566 }
1567
1568 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1569 {
1570         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1571 }
1572
1573 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1574 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1575 {
1576         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1577 }
1578
1579 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1580 {
1581         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1582 }
1583 #endif
1584
1585 void __init xen_reserve_top(void)
1586 {
1587 #ifdef CONFIG_X86_32
1588         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1589         struct xen_platform_parameters pp;
1590
1591         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1592                 top = pp.virt_start;
1593
1594         reserve_top_address(-top);
1595 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1596 }
1597
1598 /*
1599  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1600  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1601  */
1602 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1603 {
1604 #ifdef CONFIG_X86_64
1605         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1606 #else
1607         return __va(paddr);
1608 #endif
1609 }
1610
1611 /* Convert a machine address to physical address */
1612 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1613 {
1614         phys_addr_t paddr;
1615
1616         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1617         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1618
1619         return paddr;
1620 }
1621
1622 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1623 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1624 {
1625         return __ka(m2p(maddr));
1626 }
1627
1628 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1629 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1630 {
1631         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1632         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1633
1634         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1635                 BUG();
1636 }
1637
1638 static __init void xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1639 {
1640         unsigned pmdidx, pteidx;
1641         unsigned ident_pte;
1642         unsigned long pfn;
1643
1644         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1645                                       PAGE_SIZE);
1646
1647         ident_pte = 0;
1648         pfn = 0;
1649         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1650                 pte_t *pte_page;
1651
1652                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1653                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1654                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1655                 else {
1656                         /* Check for free pte pages */
1657                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1658                                 break;
1659
1660                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1661                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1662
1663                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1664                 }
1665
1666                 /* Install mappings */
1667                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1668                         pte_t pte;
1669
1670                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1671                                 max_pfn_mapped = pfn;
1672
1673                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1674                                 continue;
1675
1676                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1677                         pte_page[pteidx] = pte;
1678                 }
1679         }
1680
1681         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1682                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1683
1684         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1685 }
1686
1687 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1688 {
1689         struct xen_machphys_mapping mapping;
1690         unsigned long machine_to_phys_nr_ents;
1691
1692         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1693                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1694                 machine_to_phys_nr_ents = mapping.max_mfn + 1;
1695         } else {
1696                 machine_to_phys_nr_ents = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1697         }
1698         machine_to_phys_order = fls(machine_to_phys_nr_ents - 1);
1699 }
1700
1701 #ifdef CONFIG_X86_64
1702 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1703 {
1704         pte_t *pte = v;
1705         int i;
1706
1707         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1708            as ptes. */
1709         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1710                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1711 }
1712
1713 /*
1714  * Set up the inital kernel pagetable.
1715  *
1716  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1717  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1718  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1719  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1720  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1721  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1722  * up.
1723  */
1724 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1725                                          unsigned long max_pfn)
1726 {
1727         pud_t *l3;
1728         pmd_t *l2;
1729
1730         /* Zap identity mapping */
1731         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1732
1733         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1734         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1735         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1736         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1737
1738         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1739         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1740
1741         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1742         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1743
1744         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1745         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1746         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1747
1748         /* Set up identity map */
1749         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1750
1751         /* Make pagetable pieces RO */
1752         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1753         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1754         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1755         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1756         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1757         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1758
1759         /* Pin down new L4 */
1760         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1761                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1762
1763         /* Unpin Xen-provided one */
1764         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1765
1766         /* Switch over */
1767         pgd = init_level4_pgt;
1768
1769         /*
1770          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1771          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1772          * pgd.
1773          */
1774         xen_mc_batch();
1775         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1776         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1777
1778         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1779                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1780                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1781                       "XEN PAGETABLES");
1782
1783         return pgd;
1784 }
1785 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1786 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1787 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1788
1789 static __init void xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1790 {
1791         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1792
1793         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1794         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1795
1796         /*
1797          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1798          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1799          * read-only and then pin it.
1800          *
1801          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1802          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1803          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1804          * swapper_pg_dir.
1805          */
1806         swapper_kernel_pmd =
1807                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1808         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1809                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1810         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1811                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1812         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1813
1814         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1815         xen_write_cr3(cr3);
1816         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1817
1818         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1819                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1820         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1821         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1822
1823         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1824 }
1825
1826 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1827                                          unsigned long max_pfn)
1828 {
1829         pmd_t *kernel_pmd;
1830
1831         initial_kernel_pmd =
1832                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1833
1834         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1835                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1836                                   512*1024);
1837
1838         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1839         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1840
1841         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1842
1843         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1844         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1845                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1846
1847         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1848         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1849         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1850
1851         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1852
1853         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1854                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1855         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1856
1857         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1858                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1859                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1860                       "XEN PAGETABLES");
1861
1862         return initial_page_table;
1863 }
1864 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1865
1866 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1867
1868 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1869 {
1870         pte_t pte;
1871
1872         phys >>= PAGE_SHIFT;
1873
1874         switch (idx) {
1875         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1876 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1877         case FIX_F00F_IDT:
1878 #endif
1879 #ifdef CONFIG_X86_32
1880         case FIX_WP_TEST:
1881         case FIX_VDSO:
1882 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1883         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1884 # endif
1885 #else
1886         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1887 #endif
1888         case FIX_TEXT_POKE0:
1889         case FIX_TEXT_POKE1:
1890                 /* All local page mappings */
1891                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1892                 break;
1893
1894 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1895         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1896                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1897                 break;
1898 #endif
1899
1900 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1901         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1902                 /*
1903                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1904                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1905                  */
1906                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1907                 break;
1908 #endif
1909
1910         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1911                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1912                    IO domain */
1913                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1914                 break;
1915
1916         default:
1917                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1918                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1919                 break;
1920         }
1921
1922         __native_set_fixmap(idx, pte);
1923
1924 #ifdef CONFIG_X86_64
1925         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1926            pagetable vsyscall mapping. */
1927         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1928                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1929                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1930         }
1931 #endif
1932 }
1933
1934 __init void xen_ident_map_ISA(void)
1935 {
1936         unsigned long pa;
1937
1938         /*
1939          * If we're dom0, then linear map the ISA machine addresses into
1940          * the kernel's address space.
1941          */
1942         if (!xen_initial_domain())
1943                 return;
1944
1945         xen_raw_printk("Xen: setup ISA identity maps\n");
1946
1947         for (pa = ISA_START_ADDRESS; pa < ISA_END_ADDRESS; pa += PAGE_SIZE) {
1948                 pte_t pte = mfn_pte(PFN_DOWN(pa), PAGE_KERNEL_IO);
1949
1950                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping(PAGE_OFFSET + pa, pte, 0))
1951                         BUG();
1952         }
1953
1954         xen_flush_tlb();
1955 }
1956
1957 static __init void xen_post_allocator_init(void)
1958 {
1959         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1960         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1961         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1962 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1963         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1964 #endif
1965
1966         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
1967            (which it hasn't) */
1968         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
1969         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
1970         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
1971         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
1972 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1973         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
1974         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
1975 #endif
1976
1977 #ifdef CONFIG_X86_64
1978         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
1979 #endif
1980         xen_mark_init_mm_pinned();
1981 }
1982
1983 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
1984 {
1985         preempt_disable();
1986         xen_mc_flush();
1987         paravirt_leave_lazy_mmu();
1988         preempt_enable();
1989 }
1990
1991 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
1992         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1993         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1994
1995         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1996 #ifdef CONFIG_X86_32
1997         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
1998 #else
1999         .write_cr3 = xen_write_cr3,
2000 #endif
2001
2002         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2003         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2004         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2005         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2006
2007         .pte_update = paravirt_nop,
2008         .pte_update_defer = paravirt_nop,
2009
2010         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2011         .pgd_free = xen_pgd_free,
2012
2013         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2014         .release_pte = xen_release_pte_init,
2015         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2016         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2017
2018         .set_pte = xen_set_pte_init,
2019         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2020         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2021
2022         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2023         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2024
2025         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2026         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2027
2028         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2029         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2030
2031 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2032         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2033         .pte_clear = xen_pte_clear,
2034         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2035 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2036         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2037
2038         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2039         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2040
2041 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2042         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2043         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2044         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2045
2046         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2047         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2048 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2049
2050         .activate_mm = xen_activate_mm,
2051         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2052         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2053
2054         .lazy_mode = {
2055                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2056                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2057         },
2058
2059         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2060 };
2061
2062 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2063 {
2064         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2065         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2066         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2067
2068         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2069 }
2070
2071 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2072 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2073 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2074
2075 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2076 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2077                                 unsigned long *in_frames,
2078                                 unsigned long *out_frames)
2079 {
2080         int i;
2081         struct multicall_space mcs;
2082
2083         xen_mc_batch();
2084         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2085                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2086
2087                 if (in_frames)
2088                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2089
2090                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2091                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2092
2093                 if (out_frames)
2094                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2095         }
2096         xen_mc_issue(0);
2097 }
2098
2099 /*
2100  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2101  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2102  * mfn.
2103  */
2104 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2105                                      unsigned long *mfns,
2106                                      unsigned long first_mfn)
2107 {
2108         unsigned i, limit;
2109         unsigned long mfn;
2110
2111         xen_mc_batch();
2112
2113         limit = 1u << order;
2114         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2115                 struct multicall_space mcs;
2116                 unsigned flags;
2117
2118                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2119                 if (mfns)
2120                         mfn = mfns[i];
2121                 else
2122                         mfn = first_mfn + i;
2123
2124                 if (i < (limit - 1))
2125                         flags = 0;
2126                 else {
2127                         if (order == 0)
2128                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2129                         else
2130                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2131                 }
2132
2133                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2134                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2135
2136                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2137         }
2138
2139         xen_mc_issue(0);
2140 }
2141
2142 /*
2143  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2144  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2145  * input, and populates mfns as output.
2146  *
2147  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2148  * satisfy the request or not.
2149  */
2150 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2151                                unsigned long *pfns_in,
2152                                unsigned long extents_out,
2153                                unsigned int order_out,
2154                                unsigned long *mfns_out,
2155                                unsigned int address_bits)
2156 {
2157         long rc;
2158         int success;
2159
2160         struct xen_memory_exchange exchange = {
2161                 .in = {
2162                         .nr_extents   = extents_in,
2163                         .extent_order = order_in,
2164                         .extent_start = pfns_in,
2165                         .domid        = DOMID_SELF
2166                 },
2167                 .out = {
2168                         .nr_extents   = extents_out,
2169                         .extent_order = order_out,
2170                         .extent_start = mfns_out,
2171                         .address_bits = address_bits,
2172                         .domid        = DOMID_SELF
2173                 }
2174         };
2175
2176         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2177
2178         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2179         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2180
2181         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2182         BUG_ON(success && (rc != 0));
2183
2184         return success;
2185 }
2186
2187 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2188                                  unsigned int address_bits)
2189 {
2190         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2191         unsigned long  flags;
2192         int            success;
2193
2194         /*
2195          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2196          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2197          * this function are redundant and can be ignored.
2198          */
2199
2200         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2201                 return 0;
2202
2203         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2204                 return -ENOMEM;
2205
2206         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2207
2208         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2209
2210         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2211         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2212
2213         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2214         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2215         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2216                                       1, order, &out_frame,
2217                                       address_bits);
2218
2219         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2220         if (success)
2221                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2222         else
2223                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2224
2225         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2226
2227         return success ? 0 : -ENOMEM;
2228 }
2229 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2230
2231 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2232 {
2233         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2234         unsigned long  flags;
2235         int success;
2236
2237         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2238                 return;
2239
2240         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2241                 return;
2242
2243         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2244
2245         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2246
2247         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2248         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2249
2250         /* 2. Zap current PTEs. */
2251         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2252
2253         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2254         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2255                                         0, out_frames, 0);
2256
2257         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2258         if (success)
2259                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2260         else
2261                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2262
2263         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2264 }
2265 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2266
2267 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2268 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2269 {
2270         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2271         int rc;
2272
2273         a.domid = DOMID_SELF;
2274         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2275         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2276         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2277 }
2278
2279 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2280 {
2281         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2282         int rc = 0;
2283
2284         a.domid = DOMID_SELF;
2285         a.gpa = 0x00;
2286         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2287         if (rc < 0) {
2288                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2289                 return 0;
2290         }
2291         return 1;
2292 }
2293
2294 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2295 {
2296         if (is_pagetable_dying_supported())
2297                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2298 }
2299 #endif
2300
2301 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2302
2303 struct remap_data {
2304         unsigned long mfn;
2305         pgprot_t prot;
2306         struct mmu_update *mmu_update;
2307 };
2308
2309 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2310                                  unsigned long addr, void *data)
2311 {
2312         struct remap_data *rmd = data;
2313         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2314
2315         rmd->mmu_update->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
2316         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2317         rmd->mmu_update++;
2318
2319         return 0;
2320 }
2321
2322 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2323                                unsigned long addr,
2324                                unsigned long mfn, int nr,
2325                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2326 {
2327         struct remap_data rmd;
2328         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2329         int batch;
2330         unsigned long range;
2331         int err = 0;
2332
2333         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2334
2335         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2336                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2337
2338         rmd.mfn = mfn;
2339         rmd.prot = prot;
2340
2341         while (nr) {
2342                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2343                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2344
2345                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2346                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2347                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2348                 if (err)
2349                         goto out;
2350
2351                 err = -EFAULT;
2352                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2353                         goto out;
2354
2355                 nr -= batch;
2356                 addr += range;
2357         }
2358
2359         err = 0;
2360 out:
2361
2362         flush_tlb_all();
2363
2364         return err;
2365 }
2366 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);
2367
2368 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2369
2370 static struct dentry *d_mmu_debug;
2371
2372 static int __init xen_mmu_debugfs(void)
2373 {
2374         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
2375
2376         if (d_xen == NULL)
2377                 return -ENOMEM;
2378
2379         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
2380
2381         debugfs_create_u8("zero_stats", 0644, d_mmu_debug, &zero_stats);
2382
2383         debugfs_create_u32("pgd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pgd_update);
2384         debugfs_create_u32("pgd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2385                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2386         debugfs_create_u32("pgd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2387                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2388
2389         debugfs_create_u32("pud_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pud_update);
2390         debugfs_create_u32("pud_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2391                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2392         debugfs_create_u32("pud_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2393                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2394
2395         debugfs_create_u32("pmd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pmd_update);
2396         debugfs_create_u32("pmd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2397                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2398         debugfs_create_u32("pmd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2399                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2400
2401         debugfs_create_u32("pte_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pte_update);
2402 //      debugfs_create_u32("pte_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2403 //                         &mmu_stats.pte_update_pinned);
2404         debugfs_create_u32("pte_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2405                            &mmu_stats.pte_update_pinned);
2406
2407         debugfs_create_u32("mmu_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.mmu_update);
2408         debugfs_create_u32("mmu_update_extended", 0444, d_mmu_debug,
2409                            &mmu_stats.mmu_update_extended);
2410         xen_debugfs_create_u32_array("mmu_update_histo", 0444, d_mmu_debug,
2411                                      mmu_stats.mmu_update_histo, 20);
2412
2413         debugfs_create_u32("set_pte_at", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.set_pte_at);
2414         debugfs_create_u32("set_pte_at_batched", 0444, d_mmu_debug,
2415                            &mmu_stats.set_pte_at_batched);
2416         debugfs_create_u32("set_pte_at_current", 0444, d_mmu_debug,
2417                            &mmu_stats.set_pte_at_current);
2418         debugfs_create_u32("set_pte_at_kernel", 0444, d_mmu_debug,
2419                            &mmu_stats.set_pte_at_kernel);
2420
2421         debugfs_create_u32("prot_commit", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.prot_commit);
2422         debugfs_create_u32("prot_commit_batched", 0444, d_mmu_debug,
2423                            &mmu_stats.prot_commit_batched);
2424
2425         return 0;
2426 }
2427 fs_initcall(xen_mmu_debugfs);
2428
2429 #endif  /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */