Merge branch 'core-iommu-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6.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 #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_ONCE(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_ONCE((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 int __init 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 && percpu_read(cpu_tlbstate.state) != TLBSTATE_OK)
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 void __init xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1275 {
1276 }
1277
1278 static __init void xen_mapping_pagetable_reserve(u64 start, u64 end)
1279 {
1280         /* reserve the range used */
1281         native_pagetable_reserve(start, end);
1282
1283         /* set as RW the rest */
1284         printk(KERN_DEBUG "xen: setting RW the range %llx - %llx\n", end,
1285                         PFN_PHYS(pgt_buf_top));
1286         while (end < PFN_PHYS(pgt_buf_top)) {
1287                 make_lowmem_page_readwrite(__va(end));
1288                 end += PAGE_SIZE;
1289         }
1290 }
1291
1292 static void xen_post_allocator_init(void);
1293
1294 static void __init xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1295 {
1296         xen_setup_shared_info();
1297         xen_post_allocator_init();
1298 }
1299
1300 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1301 {
1302         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1303 }
1304
1305 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1306 {
1307         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1308 }
1309
1310 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1311 {
1312         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1313 }
1314
1315 static void xen_flush_tlb(void)
1316 {
1317         struct mmuext_op *op;
1318         struct multicall_space mcs;
1319
1320         preempt_disable();
1321
1322         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1323
1324         op = mcs.args;
1325         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1326         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1327
1328         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1329
1330         preempt_enable();
1331 }
1332
1333 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1334 {
1335         struct mmuext_op *op;
1336         struct multicall_space mcs;
1337
1338         preempt_disable();
1339
1340         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1341         op = mcs.args;
1342         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1343         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1344         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1345
1346         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1347
1348         preempt_enable();
1349 }
1350
1351 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1352                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1353 {
1354         struct {
1355                 struct mmuext_op op;
1356                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1357         } *args;
1358         struct multicall_space mcs;
1359
1360         if (cpumask_empty(cpus))
1361                 return;         /* nothing to do */
1362
1363         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1364         args = mcs.args;
1365         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1366
1367         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1368         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1369         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1370
1371         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1372                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1373         } else {
1374                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1375                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1376         }
1377
1378         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1379
1380         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1381 }
1382
1383 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1384 {
1385         return percpu_read(xen_cr3);
1386 }
1387
1388 static void set_current_cr3(void *v)
1389 {
1390         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1391 }
1392
1393 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1394 {
1395         struct mmuext_op *op;
1396         struct multicall_space mcs;
1397         unsigned long mfn;
1398
1399         if (cr3)
1400                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1401         else
1402                 mfn = 0;
1403
1404         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1405
1406         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1407
1408         op = mcs.args;
1409         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1410         op->arg1.mfn = mfn;
1411
1412         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1413
1414         if (kernel) {
1415                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1416
1417                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1418                    been submitted. */
1419                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1420         }
1421 }
1422
1423 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1424 {
1425         BUG_ON(preemptible());
1426
1427         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1428
1429         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1430            respect to ipis */
1431         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1432
1433         __xen_write_cr3(true, cr3);
1434
1435 #ifdef CONFIG_X86_64
1436         {
1437                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1438                 if (user_pgd)
1439                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1440                 else
1441                         __xen_write_cr3(false, 0);
1442         }
1443 #endif
1444
1445         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1446 }
1447
1448 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1449 {
1450         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1451         int ret = 0;
1452
1453         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1454
1455 #ifdef CONFIG_X86_64
1456         {
1457                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1458                 pgd_t *user_pgd;
1459
1460                 BUG_ON(page->private != 0);
1461
1462                 ret = -ENOMEM;
1463
1464                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1465                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1466
1467                 if (user_pgd != NULL) {
1468                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1469                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1470                         ret = 0;
1471                 }
1472
1473                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1474         }
1475 #endif
1476
1477         return ret;
1478 }
1479
1480 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1481 {
1482 #ifdef CONFIG_X86_64
1483         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1484
1485         if (user_pgd)
1486                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1487 #endif
1488 }
1489
1490 #ifdef CONFIG_X86_32
1491 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1492 {
1493         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1494         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1495                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1496                                pte_val_ma(pte));
1497
1498         return pte;
1499 }
1500 #else /* CONFIG_X86_64 */
1501 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1502 {
1503         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1504
1505         /*
1506          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1507          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1508          * early_ioremap fixmap slot as a freshly allocated page, make sure
1509          * it is RO.
1510          */
1511         if (((!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1512                         pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_top)) ||
1513                         (is_early_ioremap_ptep(ptep) && pfn != (pgt_buf_end - 1)))
1514                 pte = pte_wrprotect(pte);
1515
1516         return pte;
1517 }
1518 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1519
1520 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1521    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1522 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1523 {
1524         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1525
1526         xen_set_pte(ptep, pte);
1527 }
1528
1529 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1530 {
1531         struct mmuext_op op;
1532         op.cmd = cmd;
1533         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1534         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1535                 BUG();
1536 }
1537
1538 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1539    everything is pinned. */
1540 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1541 {
1542 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1543         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1544 #endif
1545         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1546         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1547 }
1548
1549 /* Used for pmd and pud */
1550 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1551 {
1552 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1553         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1554 #endif
1555         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1556 }
1557
1558 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1559    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1560 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1561 {
1562         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1563         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1564 }
1565
1566 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1567 {
1568         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1569 }
1570
1571 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1572    attached to a pinned pagetable. */
1573 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1574 {
1575         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1576
1577         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1578                 SetPagePinned(page);
1579
1580                 if (!PageHighMem(page)) {
1581                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1582                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1583                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1584                 } else {
1585                         /* make sure there are no stray mappings of
1586                            this page */
1587                         kmap_flush_unused();
1588                 }
1589         }
1590 }
1591
1592 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1593 {
1594         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1595 }
1596
1597 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1598 {
1599         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1600 }
1601
1602 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1603 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1604 {
1605         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1606
1607         if (PagePinned(page)) {
1608                 if (!PageHighMem(page)) {
1609                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1610                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1611                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1612                 }
1613                 ClearPagePinned(page);
1614         }
1615 }
1616
1617 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1618 {
1619         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1620 }
1621
1622 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1623 {
1624         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1625 }
1626
1627 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1628 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1629 {
1630         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1631 }
1632
1633 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1634 {
1635         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1636 }
1637 #endif
1638
1639 void __init xen_reserve_top(void)
1640 {
1641 #ifdef CONFIG_X86_32
1642         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1643         struct xen_platform_parameters pp;
1644
1645         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1646                 top = pp.virt_start;
1647
1648         reserve_top_address(-top);
1649 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1650 }
1651
1652 /*
1653  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1654  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1655  */
1656 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1657 {
1658 #ifdef CONFIG_X86_64
1659         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1660 #else
1661         return __va(paddr);
1662 #endif
1663 }
1664
1665 /* Convert a machine address to physical address */
1666 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1667 {
1668         phys_addr_t paddr;
1669
1670         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1671         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1672
1673         return paddr;
1674 }
1675
1676 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1677 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1678 {
1679         return __ka(m2p(maddr));
1680 }
1681
1682 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1683 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1684 {
1685         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1686         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1687
1688         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1689                 BUG();
1690 }
1691
1692 static void __init xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1693 {
1694         unsigned pmdidx, pteidx;
1695         unsigned ident_pte;
1696         unsigned long pfn;
1697
1698         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1699                                       PAGE_SIZE);
1700
1701         ident_pte = 0;
1702         pfn = 0;
1703         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1704                 pte_t *pte_page;
1705
1706                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1707                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1708                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1709                 else {
1710                         /* Check for free pte pages */
1711                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1712                                 break;
1713
1714                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1715                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1716
1717                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1718                 }
1719
1720                 /* Install mappings */
1721                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1722                         pte_t pte;
1723
1724                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1725                                 continue;
1726
1727                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1728                         pte_page[pteidx] = pte;
1729                 }
1730         }
1731
1732         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1733                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1734
1735         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1736 }
1737
1738 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1739 {
1740         struct xen_machphys_mapping mapping;
1741         unsigned long machine_to_phys_nr_ents;
1742
1743         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1744                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1745                 machine_to_phys_nr_ents = mapping.max_mfn + 1;
1746         } else {
1747                 machine_to_phys_nr_ents = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1748         }
1749         machine_to_phys_order = fls(machine_to_phys_nr_ents - 1);
1750 }
1751
1752 #ifdef CONFIG_X86_64
1753 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1754 {
1755         pte_t *pte = v;
1756         int i;
1757
1758         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1759            as ptes. */
1760         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1761                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1762 }
1763
1764 /*
1765  * Set up the initial kernel pagetable.
1766  *
1767  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1768  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1769  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1770  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1771  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1772  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1773  * up.
1774  */
1775 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1776                                          unsigned long max_pfn)
1777 {
1778         pud_t *l3;
1779         pmd_t *l2;
1780
1781         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1782          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1783          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1784          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1785         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1786
1787         /* Zap identity mapping */
1788         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1789
1790         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1791         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1792         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1793         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1794
1795         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1796         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1797
1798         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1799         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1800
1801         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1802         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1803         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1804
1805         /* Set up identity map */
1806         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1807
1808         /* Make pagetable pieces RO */
1809         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1810         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1811         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1812         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1813         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1814         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1815
1816         /* Pin down new L4 */
1817         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1818                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1819
1820         /* Unpin Xen-provided one */
1821         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1822
1823         /* Switch over */
1824         pgd = init_level4_pgt;
1825
1826         /*
1827          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1828          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1829          * pgd.
1830          */
1831         xen_mc_batch();
1832         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1833         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1834
1835         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1836                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1837                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1838                       "XEN PAGETABLES");
1839
1840         return pgd;
1841 }
1842 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1843 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1844 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1845
1846 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1847 {
1848         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1849
1850         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1851         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1852
1853         /*
1854          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1855          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1856          * read-only and then pin it.
1857          *
1858          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1859          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1860          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1861          * swapper_pg_dir.
1862          */
1863         swapper_kernel_pmd =
1864                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1865         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1866                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1867         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1868                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1869         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1870
1871         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1872         xen_write_cr3(cr3);
1873         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1874
1875         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1876                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1877         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1878         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1879
1880         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1881 }
1882
1883 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1884                                          unsigned long max_pfn)
1885 {
1886         pmd_t *kernel_pmd;
1887
1888         initial_kernel_pmd =
1889                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1890
1891         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1892
1893         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1894         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1895
1896         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1897
1898         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1899         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1900                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1901
1902         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1903         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1904         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1905
1906         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1907
1908         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1909                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1910         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1911
1912         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1913                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1914                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1915                       "XEN PAGETABLES");
1916
1917         return initial_page_table;
1918 }
1919 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1920
1921 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1922
1923 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1924 {
1925         pte_t pte;
1926
1927         phys >>= PAGE_SHIFT;
1928
1929         switch (idx) {
1930         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1931 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1932         case FIX_F00F_IDT:
1933 #endif
1934 #ifdef CONFIG_X86_32
1935         case FIX_WP_TEST:
1936         case FIX_VDSO:
1937 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1938         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1939 # endif
1940 #else
1941         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1942 #endif
1943         case FIX_TEXT_POKE0:
1944         case FIX_TEXT_POKE1:
1945                 /* All local page mappings */
1946                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1947                 break;
1948
1949 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1950         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1951                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1952                 break;
1953 #endif
1954
1955 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1956         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1957                 /*
1958                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1959                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1960                  */
1961                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1962                 break;
1963 #endif
1964
1965         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1966                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1967                    IO domain */
1968                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1969                 break;
1970
1971         default:
1972                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1973                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1974                 break;
1975         }
1976
1977         __native_set_fixmap(idx, pte);
1978
1979 #ifdef CONFIG_X86_64
1980         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1981            pagetable vsyscall mapping. */
1982         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1983                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1984                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1985         }
1986 #endif
1987 }
1988
1989 void __init xen_ident_map_ISA(void)
1990 {
1991         unsigned long pa;
1992
1993         /*
1994          * If we're dom0, then linear map the ISA machine addresses into
1995          * the kernel's address space.
1996          */
1997         if (!xen_initial_domain())
1998                 return;
1999
2000         xen_raw_printk("Xen: setup ISA identity maps\n");
2001
2002         for (pa = ISA_START_ADDRESS; pa < ISA_END_ADDRESS; pa += PAGE_SIZE) {
2003                 pte_t pte = mfn_pte(PFN_DOWN(pa), PAGE_KERNEL_IO);
2004
2005                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping(PAGE_OFFSET + pa, pte, 0))
2006                         BUG();
2007         }
2008
2009         xen_flush_tlb();
2010 }
2011
2012 static void __init xen_post_allocator_init(void)
2013 {
2014 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
2015         pv_mmu_ops.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_debug);
2016 #endif
2017         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
2018         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
2019         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
2020 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2021         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
2022 #endif
2023
2024         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2025            (which it hasn't) */
2026         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2027         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2028         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
2029         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
2030 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2031         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2032         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
2033 #endif
2034
2035 #ifdef CONFIG_X86_64
2036         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
2037 #endif
2038         xen_mark_init_mm_pinned();
2039 }
2040
2041 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2042 {
2043         preempt_disable();
2044         xen_mc_flush();
2045         paravirt_leave_lazy_mmu();
2046         preempt_enable();
2047 }
2048
2049 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initconst = {
2050         .read_cr2 = xen_read_cr2,
2051         .write_cr2 = xen_write_cr2,
2052
2053         .read_cr3 = xen_read_cr3,
2054 #ifdef CONFIG_X86_32
2055         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2056 #else
2057         .write_cr3 = xen_write_cr3,
2058 #endif
2059
2060         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2061         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2062         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2063         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2064
2065         .pte_update = paravirt_nop,
2066         .pte_update_defer = paravirt_nop,
2067
2068         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2069         .pgd_free = xen_pgd_free,
2070
2071         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2072         .release_pte = xen_release_pte_init,
2073         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2074         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2075
2076         .set_pte = xen_set_pte_init,
2077         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2078         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2079
2080         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2081         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2082
2083         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2084         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2085
2086         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2087         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2088
2089 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2090         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2091         .pte_clear = xen_pte_clear,
2092         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2093 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2094         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2095
2096         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2097         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2098
2099 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2100         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2101         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2102         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2103
2104         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2105         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2106 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2107
2108         .activate_mm = xen_activate_mm,
2109         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2110         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2111
2112         .lazy_mode = {
2113                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2114                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2115         },
2116
2117         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2118 };
2119
2120 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2121 {
2122         x86_init.mapping.pagetable_reserve = xen_mapping_pagetable_reserve;
2123         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2124         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2125         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2126
2127         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2128 }
2129
2130 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2131 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2132 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2133
2134 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2135 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2136                                 unsigned long *in_frames,
2137                                 unsigned long *out_frames)
2138 {
2139         int i;
2140         struct multicall_space mcs;
2141
2142         xen_mc_batch();
2143         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2144                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2145
2146                 if (in_frames)
2147                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2148
2149                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2150                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2151
2152                 if (out_frames)
2153                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2154         }
2155         xen_mc_issue(0);
2156 }
2157
2158 /*
2159  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2160  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2161  * mfn.
2162  */
2163 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2164                                      unsigned long *mfns,
2165                                      unsigned long first_mfn)
2166 {
2167         unsigned i, limit;
2168         unsigned long mfn;
2169
2170         xen_mc_batch();
2171
2172         limit = 1u << order;
2173         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2174                 struct multicall_space mcs;
2175                 unsigned flags;
2176
2177                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2178                 if (mfns)
2179                         mfn = mfns[i];
2180                 else
2181                         mfn = first_mfn + i;
2182
2183                 if (i < (limit - 1))
2184                         flags = 0;
2185                 else {
2186                         if (order == 0)
2187                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2188                         else
2189                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2190                 }
2191
2192                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2193                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2194
2195                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2196         }
2197
2198         xen_mc_issue(0);
2199 }
2200
2201 /*
2202  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2203  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2204  * input, and populates mfns as output.
2205  *
2206  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2207  * satisfy the request or not.
2208  */
2209 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2210                                unsigned long *pfns_in,
2211                                unsigned long extents_out,
2212                                unsigned int order_out,
2213                                unsigned long *mfns_out,
2214                                unsigned int address_bits)
2215 {
2216         long rc;
2217         int success;
2218
2219         struct xen_memory_exchange exchange = {
2220                 .in = {
2221                         .nr_extents   = extents_in,
2222                         .extent_order = order_in,
2223                         .extent_start = pfns_in,
2224                         .domid        = DOMID_SELF
2225                 },
2226                 .out = {
2227                         .nr_extents   = extents_out,
2228                         .extent_order = order_out,
2229                         .extent_start = mfns_out,
2230                         .address_bits = address_bits,
2231                         .domid        = DOMID_SELF
2232                 }
2233         };
2234
2235         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2236
2237         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2238         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2239
2240         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2241         BUG_ON(success && (rc != 0));
2242
2243         return success;
2244 }
2245
2246 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2247                                  unsigned int address_bits)
2248 {
2249         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2250         unsigned long  flags;
2251         int            success;
2252
2253         /*
2254          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2255          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2256          * this function are redundant and can be ignored.
2257          */
2258
2259         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2260                 return 0;
2261
2262         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2263                 return -ENOMEM;
2264
2265         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2266
2267         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2268
2269         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2270         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2271
2272         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2273         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2274         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2275                                       1, order, &out_frame,
2276                                       address_bits);
2277
2278         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2279         if (success)
2280                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2281         else
2282                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2283
2284         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2285
2286         return success ? 0 : -ENOMEM;
2287 }
2288 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2289
2290 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2291 {
2292         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2293         unsigned long  flags;
2294         int success;
2295
2296         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2297                 return;
2298
2299         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2300                 return;
2301
2302         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2303
2304         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2305
2306         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2307         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2308
2309         /* 2. Zap current PTEs. */
2310         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2311
2312         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2313         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2314                                         0, out_frames, 0);
2315
2316         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2317         if (success)
2318                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2319         else
2320                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2321
2322         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2323 }
2324 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2325
2326 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2327 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2328 {
2329         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2330         int rc;
2331
2332         a.domid = DOMID_SELF;
2333         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2334         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2335         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2336 }
2337
2338 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2339 {
2340         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2341         int rc = 0;
2342
2343         a.domid = DOMID_SELF;
2344         a.gpa = 0x00;
2345         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2346         if (rc < 0) {
2347                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2348                 return 0;
2349         }
2350         return 1;
2351 }
2352
2353 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2354 {
2355         if (is_pagetable_dying_supported())
2356                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2357 }
2358 #endif
2359
2360 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2361
2362 struct remap_data {
2363         unsigned long mfn;
2364         pgprot_t prot;
2365         struct mmu_update *mmu_update;
2366 };
2367
2368 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2369                                  unsigned long addr, void *data)
2370 {
2371         struct remap_data *rmd = data;
2372         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2373
2374         rmd->mmu_update->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
2375         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2376         rmd->mmu_update++;
2377
2378         return 0;
2379 }
2380
2381 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2382                                unsigned long addr,
2383                                unsigned long mfn, int nr,
2384                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2385 {
2386         struct remap_data rmd;
2387         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2388         int batch;
2389         unsigned long range;
2390         int err = 0;
2391
2392         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2393
2394         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2395                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2396
2397         rmd.mfn = mfn;
2398         rmd.prot = prot;
2399
2400         while (nr) {
2401                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2402                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2403
2404                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2405                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2406                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2407                 if (err)
2408                         goto out;
2409
2410                 err = -EFAULT;
2411                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2412                         goto out;
2413
2414                 nr -= batch;
2415                 addr += range;
2416         }
2417
2418         err = 0;
2419 out:
2420
2421         flush_tlb_all();
2422
2423         return err;
2424 }
2425 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);
2426
2427 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2428
2429 static int p2m_dump_open(struct inode *inode, struct file *filp)
2430 {
2431         return single_open(filp, p2m_dump_show, NULL);
2432 }
2433
2434 static const struct file_operations p2m_dump_fops = {
2435         .open           = p2m_dump_open,
2436         .read           = seq_read,
2437         .llseek         = seq_lseek,
2438         .release        = single_release,
2439 };
2440
2441 static struct dentry *d_mmu_debug;
2442
2443 static int __init xen_mmu_debugfs(void)
2444 {
2445         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
2446
2447         if (d_xen == NULL)
2448                 return -ENOMEM;
2449
2450         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
2451
2452         debugfs_create_u8("zero_stats", 0644, d_mmu_debug, &zero_stats);
2453
2454         debugfs_create_u32("pgd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pgd_update);
2455         debugfs_create_u32("pgd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2456                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2457         debugfs_create_u32("pgd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2458                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2459
2460         debugfs_create_u32("pud_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pud_update);
2461         debugfs_create_u32("pud_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2462                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2463         debugfs_create_u32("pud_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2464                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2465
2466         debugfs_create_u32("pmd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pmd_update);
2467         debugfs_create_u32("pmd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2468                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2469         debugfs_create_u32("pmd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2470                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2471
2472         debugfs_create_u32("pte_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pte_update);
2473 //      debugfs_create_u32("pte_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2474 //                         &mmu_stats.pte_update_pinned);
2475         debugfs_create_u32("pte_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2476                            &mmu_stats.pte_update_pinned);
2477
2478         debugfs_create_u32("mmu_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.mmu_update);
2479         debugfs_create_u32("mmu_update_extended", 0444, d_mmu_debug,
2480                            &mmu_stats.mmu_update_extended);
2481         xen_debugfs_create_u32_array("mmu_update_histo", 0444, d_mmu_debug,
2482                                      mmu_stats.mmu_update_histo, 20);
2483
2484         debugfs_create_u32("set_pte_at", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.set_pte_at);
2485         debugfs_create_u32("set_pte_at_batched", 0444, d_mmu_debug,
2486                            &mmu_stats.set_pte_at_batched);
2487         debugfs_create_u32("set_pte_at_current", 0444, d_mmu_debug,
2488                            &mmu_stats.set_pte_at_current);
2489         debugfs_create_u32("set_pte_at_kernel", 0444, d_mmu_debug,
2490                            &mmu_stats.set_pte_at_kernel);
2491
2492         debugfs_create_u32("prot_commit", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.prot_commit);
2493         debugfs_create_u32("prot_commit_batched", 0444, d_mmu_debug,
2494                            &mmu_stats.prot_commit_batched);
2495
2496         debugfs_create_file("p2m", 0600, d_mmu_debug, NULL, &p2m_dump_fops);
2497         return 0;
2498 }
2499 fs_initcall(xen_mmu_debugfs);
2500
2501 #endif  /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */