87f6673b1207d6e1f5fc2861a0b1797489b0e862
[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 <trace/events/xen.h>
52
53 #include <asm/pgtable.h>
54 #include <asm/tlbflush.h>
55 #include <asm/fixmap.h>
56 #include <asm/mmu_context.h>
57 #include <asm/setup.h>
58 #include <asm/paravirt.h>
59 #include <asm/e820.h>
60 #include <asm/linkage.h>
61 #include <asm/page.h>
62 #include <asm/init.h>
63 #include <asm/pat.h>
64 #include <asm/smp.h>
65
66 #include <asm/xen/hypercall.h>
67 #include <asm/xen/hypervisor.h>
68
69 #include <xen/xen.h>
70 #include <xen/page.h>
71 #include <xen/interface/xen.h>
72 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
73 #include <xen/interface/version.h>
74 #include <xen/interface/memory.h>
75 #include <xen/hvc-console.h>
76
77 #include "multicalls.h"
78 #include "mmu.h"
79 #include "debugfs.h"
80
81 /*
82  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
83  * Also protects non-atomic updates of current_pages and balloon lists.
84  */
85 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
86
87 /*
88  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
89  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
90  * Each page can map 2MB.
91  */
92 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
93 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
94
95 #ifdef CONFIG_X86_64
96 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
97 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
98 #endif /* CONFIG_X86_64 */
99
100 /*
101  * Note about cr3 (pagetable base) values:
102  *
103  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
104  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
105  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
106  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
107  * be self-consistent.
108  *
109  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
110  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
111  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
112  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
113  */
114 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
115 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
116
117
118 /*
119  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
120  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
121  */
122 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
123
124 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
125 {
126         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
127
128         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
129 }
130
131 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
132 {
133         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
134         unsigned int level;
135         pte_t *pte;
136         unsigned offset;
137
138         /*
139          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
140          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
141          */
142         if (virt_addr_valid(vaddr))
143                 return virt_to_machine(vaddr);
144
145         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
146
147         pte = lookup_address(address, &level);
148         BUG_ON(pte == NULL);
149         offset = address & ~PAGE_MASK;
150         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
151 }
152 EXPORT_SYMBOL_GPL(arbitrary_virt_to_machine);
153
154 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
155 {
156         pte_t *pte, ptev;
157         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
158         unsigned int level;
159
160         pte = lookup_address(address, &level);
161         if (pte == NULL)
162                 return;         /* vaddr missing */
163
164         ptev = pte_wrprotect(*pte);
165
166         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
167                 BUG();
168 }
169
170 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
171 {
172         pte_t *pte, ptev;
173         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
174         unsigned int level;
175
176         pte = lookup_address(address, &level);
177         if (pte == NULL)
178                 return;         /* vaddr missing */
179
180         ptev = pte_mkwrite(*pte);
181
182         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
183                 BUG();
184 }
185
186
187 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
188 {
189         struct page *page = virt_to_page(ptr);
190
191         return PagePinned(page);
192 }
193
194 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
195 {
196         struct multicall_space mcs;
197         struct mmu_update *u;
198
199         trace_xen_mmu_set_domain_pte(ptep, pteval, domid);
200
201         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
202         u = mcs.args;
203
204         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
205         u->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
206         u->val = pte_val_ma(pteval);
207
208         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
209
210         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
211 }
212 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
213
214 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
215 {
216         struct multicall_space mcs;
217         struct mmu_update *u;
218
219         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
220
221         if (mcs.mc != NULL) {
222                 mcs.mc->args[1]++;
223         } else {
224                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
225                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
226         }
227
228         u = mcs.args;
229         *u = *update;
230 }
231
232 static void xen_extend_mmuext_op(const struct mmuext_op *op)
233 {
234         struct multicall_space mcs;
235         struct mmuext_op *u;
236
237         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmuext_op, sizeof(*u));
238
239         if (mcs.mc != NULL) {
240                 mcs.mc->args[1]++;
241         } else {
242                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
243                 MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
244         }
245
246         u = mcs.args;
247         *u = *op;
248 }
249
250 static void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
251 {
252         struct mmu_update u;
253
254         preempt_disable();
255
256         xen_mc_batch();
257
258         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
259         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
260         u.val = pmd_val_ma(val);
261         xen_extend_mmu_update(&u);
262
263         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
264
265         preempt_enable();
266 }
267
268 static void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
269 {
270         trace_xen_mmu_set_pmd(ptr, val);
271
272         /* If page is not pinned, we can just update the entry
273            directly */
274         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
275                 *ptr = val;
276                 return;
277         }
278
279         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
280 }
281
282 /*
283  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
284  * and protection flags for that frame.
285  */
286 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
287 {
288         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
289 }
290
291 static bool xen_batched_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
292 {
293         struct mmu_update u;
294
295         if (paravirt_get_lazy_mode() != PARAVIRT_LAZY_MMU)
296                 return false;
297
298         xen_mc_batch();
299
300         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
301         u.val = pte_val_ma(pteval);
302         xen_extend_mmu_update(&u);
303
304         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
305
306         return true;
307 }
308
309 static inline void __xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
310 {
311         if (!xen_batched_set_pte(ptep, pteval))
312                 native_set_pte(ptep, pteval);
313 }
314
315 static void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
316 {
317         trace_xen_mmu_set_pte(ptep, pteval);
318         __xen_set_pte(ptep, pteval);
319 }
320
321 static void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
322                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
323 {
324         trace_xen_mmu_set_pte_at(mm, addr, ptep, pteval);
325         __xen_set_pte(ptep, pteval);
326 }
327
328 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
329                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
330 {
331         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
332         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_start(mm, addr, ptep, *ptep);
333         return *ptep;
334 }
335
336 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
337                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
338 {
339         struct mmu_update u;
340
341         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_commit(mm, addr, ptep, pte);
342         xen_mc_batch();
343
344         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
345         u.val = pte_val_ma(pte);
346         xen_extend_mmu_update(&u);
347
348         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
349 }
350
351 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
352 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
353 {
354         if (val & _PAGE_PRESENT) {
355                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
356                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
357                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
358         }
359
360         return val;
361 }
362
363 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
364 {
365         if (val & _PAGE_PRESENT) {
366                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
367                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
368                 unsigned long mfn;
369
370                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
371                         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
372                 else
373                         mfn = pfn;
374                 /*
375                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
376                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
377                  * information about the original pfn, so
378                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
379                  */
380                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
381                         mfn = 0;
382                         flags = 0;
383                 } else {
384                         /*
385                          * Paramount to do this test _after_ the
386                          * INVALID_P2M_ENTRY as INVALID_P2M_ENTRY &
387                          * IDENTITY_FRAME_BIT resolves to true.
388                          */
389                         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
390                         if (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT) {
391                                 mfn &= ~IDENTITY_FRAME_BIT;
392                                 flags |= _PAGE_IOMAP;
393                         }
394                 }
395                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
396         }
397
398         return val;
399 }
400
401 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
402 {
403         if (val & _PAGE_PRESENT) {
404                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
405                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
406
407                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
408                    just use it as-is. */
409                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
410         }
411
412         return val;
413 }
414
415 static pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
416 {
417         pteval_t pteval = pte.pte;
418
419         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
420         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
421                 WARN_ON(!pat_enabled);
422                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
423         }
424
425         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
426                 return pteval;
427
428         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
429 }
430 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
431
432 static pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
433 {
434         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
435 }
436 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
437
438 /*
439  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
440  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
441  * types.
442  *
443  * We expect Linux's PAT set as follows:
444  *
445  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
446  * 0                     WB       WB     WB
447  * 1            PWT      WC       WT     WT
448  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
449  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
450  * 4    PAT              WB       WC     WB
451  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
452  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
453  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
454  */
455
456 void xen_set_pat(u64 pat)
457 {
458         /* We expect Linux to use a PAT setting of
459          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
460         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
461 }
462
463 static pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
464 {
465         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
466
467         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
468          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
469          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
470          * things work out OK...
471          *
472          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
473          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
474          */
475         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
476                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
477                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
478         }
479
480         /*
481          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
482          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
483          * mappings are just dummy local mappings to keep other
484          * parts of the kernel happy.
485          */
486         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
487             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
488                 pte = iomap_pte(pte);
489         } else {
490                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
491                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
492         }
493
494         return native_make_pte(pte);
495 }
496 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
497
498 static pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
499 {
500         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
501         return native_make_pgd(pgd);
502 }
503 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
504
505 static pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
506 {
507         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
508 }
509 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
510
511 static void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
512 {
513         struct mmu_update u;
514
515         preempt_disable();
516
517         xen_mc_batch();
518
519         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
520         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
521         u.val = pud_val_ma(val);
522         xen_extend_mmu_update(&u);
523
524         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
525
526         preempt_enable();
527 }
528
529 static void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
530 {
531         trace_xen_mmu_set_pud(ptr, val);
532
533         /* If page is not pinned, we can just update the entry
534            directly */
535         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
536                 *ptr = val;
537                 return;
538         }
539
540         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
541 }
542
543 #ifdef CONFIG_X86_PAE
544 static void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
545 {
546         trace_xen_mmu_set_pte_atomic(ptep, pte);
547         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
548 }
549
550 static void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
551 {
552         trace_xen_mmu_pte_clear(mm, addr, ptep);
553         if (!xen_batched_set_pte(ptep, native_make_pte(0)))
554                 native_pte_clear(mm, addr, ptep);
555 }
556
557 static void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
558 {
559         trace_xen_mmu_pmd_clear(pmdp);
560         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
561 }
562 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
563
564 static pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
565 {
566         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
567         return native_make_pmd(pmd);
568 }
569 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
570
571 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
572 static pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
573 {
574         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
575 }
576 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
577
578 static pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
579 {
580         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
581
582         return native_make_pud(pud);
583 }
584 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
585
586 static pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
587 {
588         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
589         unsigned offset = pgd - pgd_page;
590         pgd_t *user_ptr = NULL;
591
592         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
593                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
594                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
595                 if (user_ptr)
596                         user_ptr += offset;
597         }
598
599         return user_ptr;
600 }
601
602 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
603 {
604         struct mmu_update u;
605
606         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
607         u.val = pgd_val_ma(val);
608         xen_extend_mmu_update(&u);
609 }
610
611 /*
612  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
613  * there's a page structure.  This implies:
614  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
615  *  2. It is always pinned
616  *  3. It has no user pagetable attached to it
617  */
618 static void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
619 {
620         preempt_disable();
621
622         xen_mc_batch();
623
624         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
625
626         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
627
628         preempt_enable();
629 }
630
631 static void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
632 {
633         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
634
635         trace_xen_mmu_set_pgd(ptr, user_ptr, val);
636
637         /* If page is not pinned, we can just update the entry
638            directly */
639         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
640                 *ptr = val;
641                 if (user_ptr) {
642                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
643                         *user_ptr = val;
644                 }
645                 return;
646         }
647
648         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
649            user updates together. */
650         xen_mc_batch();
651
652         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
653         if (user_ptr)
654                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
655
656         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
657 }
658 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
659
660 /*
661  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
662  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
663  * callback function on each page it finds making up the page table,
664  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
665  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
666  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
667  * FIXADDR_TOP.
668  *
669  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
670  * because then we start getting into Xen's ptes.
671  *
672  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
673  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
674  */
675 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
676                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
677                                       enum pt_level),
678                           unsigned long limit)
679 {
680         int flush = 0;
681         unsigned hole_low, hole_high;
682         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
683         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
684
685         /* The limit is the last byte to be touched */
686         limit--;
687         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
688
689         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
690                 return 0;
691
692         /*
693          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
694          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
695          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
696          */
697         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
698         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
699
700         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
701 #if PTRS_PER_PUD > 1
702         pudidx_limit = pud_index(limit);
703 #else
704         pudidx_limit = 0;
705 #endif
706 #if PTRS_PER_PMD > 1
707         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
708 #else
709         pmdidx_limit = 0;
710 #endif
711
712         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
713                 pud_t *pud;
714
715                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
716                         continue;
717
718                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
719                         continue;
720
721                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
722
723                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
724                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
725
726                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
727                         pmd_t *pmd;
728
729                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
730                             pudidx > pudidx_limit)
731                                 goto out;
732
733                         if (pud_none(pud[pudidx]))
734                                 continue;
735
736                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
737
738                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
739                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
740
741                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
742                                 struct page *pte;
743
744                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
745                                     pudidx == pudidx_limit &&
746                                     pmdidx > pmdidx_limit)
747                                         goto out;
748
749                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
750                                         continue;
751
752                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
753                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
754                         }
755                 }
756         }
757
758 out:
759         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
760            a cue to do final things like tlb flushes. */
761         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
762
763         return flush;
764 }
765
766 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
767                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
768                                     enum pt_level),
769                         unsigned long limit)
770 {
771         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
772 }
773
774 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
775    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
776 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
777 {
778         spinlock_t *ptl = NULL;
779
780 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
781         ptl = __pte_lockptr(page);
782         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
783 #endif
784
785         return ptl;
786 }
787
788 static void xen_pte_unlock(void *v)
789 {
790         spinlock_t *ptl = v;
791         spin_unlock(ptl);
792 }
793
794 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
795 {
796         struct mmuext_op op;
797
798         op.cmd = level;
799         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
800
801         xen_extend_mmuext_op(&op);
802 }
803
804 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
805                         enum pt_level level)
806 {
807         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
808         int flush;
809
810         if (pgfl)
811                 flush = 0;              /* already pinned */
812         else if (PageHighMem(page))
813                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
814                    highpage */
815                 flush = 1;
816         else {
817                 void *pt = lowmem_page_address(page);
818                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
819                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
820                 spinlock_t *ptl;
821
822                 flush = 0;
823
824                 /*
825                  * We need to hold the pagetable lock between the time
826                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
827                  * it.  If we don't, then other users may come in and
828                  * attempt to update the pagetable by writing it,
829                  * which will fail because the memory is RO but not
830                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
831                  *
832                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
833                  * entire pagetable's worth of locks during the
834                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
835                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
836                  * page while holding the lock.  This means the number
837                  * of locks we end up holding is never more than a
838                  * batch size (~32 entries, at present).
839                  *
840                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
841                  * the PTE pages independently, because we're
842                  * protected by the overall pagetable lock.
843                  */
844                 ptl = NULL;
845                 if (level == PT_PTE)
846                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
847
848                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
849                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
850                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
851
852                 if (ptl) {
853                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
854
855                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
856                            is completed. */
857                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
858                 }
859         }
860
861         return flush;
862 }
863
864 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
865    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
866    read-only, and can be pinned. */
867 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
868 {
869         trace_xen_mmu_pgd_pin(mm, pgd);
870
871         xen_mc_batch();
872
873         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
874                 /* re-enable interrupts for flushing */
875                 xen_mc_issue(0);
876
877                 kmap_flush_unused();
878
879                 xen_mc_batch();
880         }
881
882 #ifdef CONFIG_X86_64
883         {
884                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
885
886                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
887
888                 if (user_pgd) {
889                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
890                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
891                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
892                 }
893         }
894 #else /* CONFIG_X86_32 */
895 #ifdef CONFIG_X86_PAE
896         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
897         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
898                      PT_PMD);
899 #endif
900         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
901 #endif /* CONFIG_X86_64 */
902         xen_mc_issue(0);
903 }
904
905 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
906 {
907         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
908 }
909
910 /*
911  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
912  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
913  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
914  * process is under construction or destruction).
915  *
916  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
917  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
918  * matter all that much.
919  */
920 void xen_mm_pin_all(void)
921 {
922         struct page *page;
923
924         spin_lock(&pgd_lock);
925
926         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
927                 if (!PagePinned(page)) {
928                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
929                         SetPageSavePinned(page);
930                 }
931         }
932
933         spin_unlock(&pgd_lock);
934 }
935
936 /*
937  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
938  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
939  * the book-keeping now.
940  */
941 static int __init xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
942                                   enum pt_level level)
943 {
944         SetPagePinned(page);
945         return 0;
946 }
947
948 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
949 {
950         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
951 }
952
953 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
954                           enum pt_level level)
955 {
956         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
957
958         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
959                 void *pt = lowmem_page_address(page);
960                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
961                 spinlock_t *ptl = NULL;
962                 struct multicall_space mcs;
963
964                 /*
965                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
966                  * pte locks, we must be holding the lock for while
967                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
968                  * concurrent updates from seeing it in this
969                  * partially-pinned state.
970                  */
971                 if (level == PT_PTE) {
972                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
973
974                         if (ptl)
975                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
976                 }
977
978                 mcs = __xen_mc_entry(0);
979
980                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
981                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
982                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
983
984                 if (ptl) {
985                         /* unlock when batch completed */
986                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
987                 }
988         }
989
990         return 0;               /* never need to flush on unpin */
991 }
992
993 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
994 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
995 {
996         trace_xen_mmu_pgd_unpin(mm, pgd);
997
998         xen_mc_batch();
999
1000         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1001
1002 #ifdef CONFIG_X86_64
1003         {
1004                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1005
1006                 if (user_pgd) {
1007                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1008                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1009                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1010                 }
1011         }
1012 #endif
1013
1014 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1015         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1016         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1017                        PT_PMD);
1018 #endif
1019
1020         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1021
1022         xen_mc_issue(0);
1023 }
1024
1025 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1026 {
1027         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1028 }
1029
1030 /*
1031  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1032  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1033  */
1034 void xen_mm_unpin_all(void)
1035 {
1036         struct page *page;
1037
1038         spin_lock(&pgd_lock);
1039
1040         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1041                 if (PageSavePinned(page)) {
1042                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1043                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1044                         ClearPageSavePinned(page);
1045                 }
1046         }
1047
1048         spin_unlock(&pgd_lock);
1049 }
1050
1051 static void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1052 {
1053         spin_lock(&next->page_table_lock);
1054         xen_pgd_pin(next);
1055         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1056 }
1057
1058 static void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1059 {
1060         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1061         xen_pgd_pin(mm);
1062         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1063 }
1064
1065
1066 #ifdef CONFIG_SMP
1067 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1068    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1069 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1070 {
1071         struct mm_struct *mm = info;
1072         struct mm_struct *active_mm;
1073
1074         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1075
1076         if (active_mm == mm && percpu_read(cpu_tlbstate.state) != TLBSTATE_OK)
1077                 leave_mm(smp_processor_id());
1078
1079         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1080            it has been flushed. */
1081         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1082                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1083 }
1084
1085 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1086 {
1087         cpumask_var_t mask;
1088         unsigned cpu;
1089
1090         if (current->active_mm == mm) {
1091                 if (current->mm == mm)
1092                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1093                 else
1094                         leave_mm(smp_processor_id());
1095         }
1096
1097         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1098         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1099                 for_each_online_cpu(cpu) {
1100                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1101                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1102                                 continue;
1103                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1104                 }
1105                 return;
1106         }
1107         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1108
1109         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1110            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1111            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1112            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1113            if needed. */
1114         for_each_online_cpu(cpu) {
1115                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1116                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1117         }
1118
1119         if (!cpumask_empty(mask))
1120                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1121         free_cpumask_var(mask);
1122 }
1123 #else
1124 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1125 {
1126         if (current->active_mm == mm)
1127                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1128 }
1129 #endif
1130
1131 /*
1132  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1133  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1134  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1135  * hypervisor, which is moderately expensive.
1136  *
1137  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1138  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1139  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1140  *
1141  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1142  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1143  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1144  */
1145 static void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1146 {
1147         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1148         xen_drop_mm_ref(mm);
1149         put_cpu();
1150
1151         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1152
1153         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1154         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1155                 xen_pgd_unpin(mm);
1156
1157         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1158 }
1159
1160 static void __init xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1161 {
1162 }
1163
1164 static __init void xen_mapping_pagetable_reserve(u64 start, u64 end)
1165 {
1166         /* reserve the range used */
1167         native_pagetable_reserve(start, end);
1168
1169         /* set as RW the rest */
1170         printk(KERN_DEBUG "xen: setting RW the range %llx - %llx\n", end,
1171                         PFN_PHYS(pgt_buf_top));
1172         while (end < PFN_PHYS(pgt_buf_top)) {
1173                 make_lowmem_page_readwrite(__va(end));
1174                 end += PAGE_SIZE;
1175         }
1176 }
1177
1178 static void xen_post_allocator_init(void);
1179
1180 static void __init xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1181 {
1182         xen_setup_shared_info();
1183         xen_post_allocator_init();
1184 }
1185
1186 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1187 {
1188         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1189 }
1190
1191 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1192 {
1193         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1194 }
1195
1196 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1197 {
1198         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1199 }
1200
1201 static void xen_flush_tlb(void)
1202 {
1203         struct mmuext_op *op;
1204         struct multicall_space mcs;
1205
1206         trace_xen_mmu_flush_tlb(0);
1207
1208         preempt_disable();
1209
1210         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1211
1212         op = mcs.args;
1213         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1214         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1215
1216         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1217
1218         preempt_enable();
1219 }
1220
1221 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1222 {
1223         struct mmuext_op *op;
1224         struct multicall_space mcs;
1225
1226         trace_xen_mmu_flush_tlb_single(addr);
1227
1228         preempt_disable();
1229
1230         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1231         op = mcs.args;
1232         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1233         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1234         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1235
1236         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1237
1238         preempt_enable();
1239 }
1240
1241 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1242                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1243 {
1244         struct {
1245                 struct mmuext_op op;
1246 #ifdef CONFIG_SMP
1247                 DECLARE_BITMAP(mask, num_processors);
1248 #else
1249                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1250 #endif
1251         } *args;
1252         struct multicall_space mcs;
1253
1254         trace_xen_mmu_flush_tlb_others(cpus, mm, va);
1255
1256         if (cpumask_empty(cpus))
1257                 return;         /* nothing to do */
1258
1259         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1260         args = mcs.args;
1261         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1262
1263         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1264         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1265         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1266
1267         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1268                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1269         } else {
1270                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1271                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1272         }
1273
1274         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1275
1276         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1277 }
1278
1279 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1280 {
1281         return percpu_read(xen_cr3);
1282 }
1283
1284 static void set_current_cr3(void *v)
1285 {
1286         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1287 }
1288
1289 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1290 {
1291         struct mmuext_op op;
1292         unsigned long mfn;
1293
1294         trace_xen_mmu_write_cr3(kernel, cr3);
1295
1296         if (cr3)
1297                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1298         else
1299                 mfn = 0;
1300
1301         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1302
1303         op.cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1304         op.arg1.mfn = mfn;
1305
1306         xen_extend_mmuext_op(&op);
1307
1308         if (kernel) {
1309                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1310
1311                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1312                    been submitted. */
1313                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1314         }
1315 }
1316
1317 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1318 {
1319         BUG_ON(preemptible());
1320
1321         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1322
1323         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1324            respect to ipis */
1325         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1326
1327         __xen_write_cr3(true, cr3);
1328
1329 #ifdef CONFIG_X86_64
1330         {
1331                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1332                 if (user_pgd)
1333                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1334                 else
1335                         __xen_write_cr3(false, 0);
1336         }
1337 #endif
1338
1339         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1340 }
1341
1342 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1343 {
1344         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1345         int ret = 0;
1346
1347         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1348
1349 #ifdef CONFIG_X86_64
1350         {
1351                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1352                 pgd_t *user_pgd;
1353
1354                 BUG_ON(page->private != 0);
1355
1356                 ret = -ENOMEM;
1357
1358                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1359                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1360
1361                 if (user_pgd != NULL) {
1362                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1363                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1364                         ret = 0;
1365                 }
1366
1367                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1368         }
1369 #endif
1370
1371         return ret;
1372 }
1373
1374 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1375 {
1376 #ifdef CONFIG_X86_64
1377         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1378
1379         if (user_pgd)
1380                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1381 #endif
1382 }
1383
1384 #ifdef CONFIG_X86_32
1385 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1386 {
1387         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1388         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1389                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1390                                pte_val_ma(pte));
1391
1392         return pte;
1393 }
1394 #else /* CONFIG_X86_64 */
1395 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1396 {
1397         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1398
1399         /*
1400          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1401          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1402          * early_ioremap fixmap slot as a freshly allocated page, make sure
1403          * it is RO.
1404          */
1405         if (((!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1406                         pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_top)) ||
1407                         (is_early_ioremap_ptep(ptep) && pfn != (pgt_buf_end - 1)))
1408                 pte = pte_wrprotect(pte);
1409
1410         return pte;
1411 }
1412 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1413
1414 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1415    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1416 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1417 {
1418         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1419
1420         xen_set_pte(ptep, pte);
1421 }
1422
1423 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1424 {
1425         struct mmuext_op op;
1426         op.cmd = cmd;
1427         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1428         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1429                 BUG();
1430 }
1431
1432 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1433    everything is pinned. */
1434 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1435 {
1436 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1437         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1438 #endif
1439         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1440         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1441 }
1442
1443 /* Used for pmd and pud */
1444 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1445 {
1446 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1447         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1448 #endif
1449         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1450 }
1451
1452 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1453    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1454 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1455 {
1456         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1457         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1458 }
1459
1460 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1461 {
1462         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1463 }
1464
1465 static inline void __pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1466 {
1467         struct multicall_space mcs;
1468         struct mmuext_op *op;
1469
1470         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1471         op = mcs.args;
1472         op->cmd = cmd;
1473         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1474
1475         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
1476 }
1477
1478 static inline void __set_pfn_prot(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1479 {
1480         struct multicall_space mcs;
1481         unsigned long addr = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
1482
1483         mcs = __xen_mc_entry(0);
1484         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)addr,
1485                                 pfn_pte(pfn, prot), 0);
1486 }
1487
1488 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1489    attached to a pinned pagetable. */
1490 static inline void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn,
1491                                     unsigned level)
1492 {
1493         bool pinned = PagePinned(virt_to_page(mm->pgd));
1494
1495         trace_xen_mmu_alloc_ptpage(mm, pfn, level, pinned);
1496
1497         if (pinned) {
1498                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1499
1500                 SetPagePinned(page);
1501
1502                 if (!PageHighMem(page)) {
1503                         xen_mc_batch();
1504
1505                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
1506
1507                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1508                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1509
1510                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1511                 } else {
1512                         /* make sure there are no stray mappings of
1513                            this page */
1514                         kmap_flush_unused();
1515                 }
1516         }
1517 }
1518
1519 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1520 {
1521         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1522 }
1523
1524 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1525 {
1526         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1527 }
1528
1529 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1530 static inline void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1531 {
1532         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1533         bool pinned = PagePinned(page);
1534
1535         trace_xen_mmu_release_ptpage(pfn, level, pinned);
1536
1537         if (pinned) {
1538                 if (!PageHighMem(page)) {
1539                         xen_mc_batch();
1540
1541                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1542                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1543
1544                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL);
1545
1546                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1547                 }
1548                 ClearPagePinned(page);
1549         }
1550 }
1551
1552 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1553 {
1554         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1555 }
1556
1557 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1558 {
1559         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1560 }
1561
1562 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1563 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1564 {
1565         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1566 }
1567
1568 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1569 {
1570         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1571 }
1572 #endif
1573
1574 void __init xen_reserve_top(void)
1575 {
1576 #ifdef CONFIG_X86_32
1577         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1578         struct xen_platform_parameters pp;
1579
1580         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1581                 top = pp.virt_start;
1582
1583         reserve_top_address(-top);
1584 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1589  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1590  */
1591 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1592 {
1593 #ifdef CONFIG_X86_64
1594         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1595 #else
1596         return __va(paddr);
1597 #endif
1598 }
1599
1600 /* Convert a machine address to physical address */
1601 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1602 {
1603         phys_addr_t paddr;
1604
1605         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1606         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1607
1608         return paddr;
1609 }
1610
1611 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1612 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1613 {
1614         return __ka(m2p(maddr));
1615 }
1616
1617 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1618 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1619 {
1620         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1621         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1622
1623         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1624                 BUG();
1625 }
1626
1627 static void __init xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1628 {
1629         unsigned pmdidx, pteidx;
1630         unsigned ident_pte;
1631         unsigned long pfn;
1632
1633         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1634                                       PAGE_SIZE);
1635
1636         ident_pte = 0;
1637         pfn = 0;
1638         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1639                 pte_t *pte_page;
1640
1641                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1642                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1643                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1644                 else {
1645                         /* Check for free pte pages */
1646                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1647                                 break;
1648
1649                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1650                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1651
1652                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1653                 }
1654
1655                 /* Install mappings */
1656                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1657                         pte_t pte;
1658
1659 #ifdef CONFIG_X86_32
1660                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1661                                 max_pfn_mapped = pfn;
1662 #endif
1663
1664                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1665                                 continue;
1666
1667                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1668                         pte_page[pteidx] = pte;
1669                 }
1670         }
1671
1672         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1673                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1674
1675         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1676 }
1677
1678 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1679 {
1680         struct xen_machphys_mapping mapping;
1681
1682         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1683                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1684                 machine_to_phys_nr = mapping.max_mfn + 1;
1685         } else {
1686                 machine_to_phys_nr = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1687         }
1688 #ifdef CONFIG_X86_32
1689         WARN_ON((machine_to_phys_mapping + (machine_to_phys_nr - 1))
1690                 < machine_to_phys_mapping);
1691 #endif
1692 }
1693
1694 #ifdef CONFIG_X86_64
1695 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1696 {
1697         pte_t *pte = v;
1698         int i;
1699
1700         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1701            as ptes. */
1702         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1703                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1704 }
1705
1706 /*
1707  * Set up the initial kernel pagetable.
1708  *
1709  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1710  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1711  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1712  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1713  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1714  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1715  * up.
1716  */
1717 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1718                                          unsigned long max_pfn)
1719 {
1720         pud_t *l3;
1721         pmd_t *l2;
1722
1723         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1724          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1725          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1726          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1727         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1728
1729         /* Zap identity mapping */
1730         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1731
1732         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1733         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1734         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1735         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1736
1737         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1738         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1739
1740         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1741         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1742
1743         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1744         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1745         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1746
1747         /* Set up identity map */
1748         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1749
1750         /* Make pagetable pieces RO */
1751         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1752         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1753         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1754         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1755         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1756         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1757
1758         /* Pin down new L4 */
1759         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1760                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1761
1762         /* Unpin Xen-provided one */
1763         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1764
1765         /* Switch over */
1766         pgd = init_level4_pgt;
1767
1768         /*
1769          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1770          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1771          * pgd.
1772          */
1773         xen_mc_batch();
1774         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1775         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1776
1777         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1778                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1779                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1780                       "XEN PAGETABLES");
1781
1782         return pgd;
1783 }
1784 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1785 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1786 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1787
1788 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1789 {
1790         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1791
1792         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1793         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1794
1795         /*
1796          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1797          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1798          * read-only and then pin it.
1799          *
1800          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1801          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1802          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1803          * swapper_pg_dir.
1804          */
1805         swapper_kernel_pmd =
1806                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1807         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1808                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1809         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1810                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1811         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1812
1813         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1814         xen_write_cr3(cr3);
1815         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1816
1817         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1818                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1819         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1820         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1821
1822         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1823 }
1824
1825 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1826                                          unsigned long max_pfn)
1827 {
1828         pmd_t *kernel_pmd;
1829
1830         initial_kernel_pmd =
1831                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1832
1833         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1834                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1835                                   512*1024);
1836
1837         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1838         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1839
1840         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1841
1842         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1843         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1844                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1845
1846         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1847         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1848         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1849
1850         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1851
1852         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1853                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1854         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1855
1856         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1857                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1858                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1859                       "XEN PAGETABLES");
1860
1861         return initial_page_table;
1862 }
1863 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1864
1865 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1866
1867 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1868 {
1869         pte_t pte;
1870
1871         phys >>= PAGE_SHIFT;
1872
1873         switch (idx) {
1874         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1875 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1876         case FIX_F00F_IDT:
1877 #endif
1878 #ifdef CONFIG_X86_32
1879         case FIX_WP_TEST:
1880         case FIX_VDSO:
1881 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1882         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1883 # endif
1884 #else
1885         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1886         case VVAR_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             idx == VVAR_PAGE) {
1929                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1930                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1931         }
1932 #endif
1933 }
1934
1935 void __init xen_ident_map_ISA(void)
1936 {
1937         unsigned long pa;
1938
1939         /*
1940          * If we're dom0, then linear map the ISA machine addresses into
1941          * the kernel's address space.
1942          */
1943         if (!xen_initial_domain())
1944                 return;
1945
1946         xen_raw_printk("Xen: setup ISA identity maps\n");
1947
1948         for (pa = ISA_START_ADDRESS; pa < ISA_END_ADDRESS; pa += PAGE_SIZE) {
1949                 pte_t pte = mfn_pte(PFN_DOWN(pa), PAGE_KERNEL_IO);
1950
1951                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping(PAGE_OFFSET + pa, pte, 0))
1952                         BUG();
1953         }
1954
1955         xen_flush_tlb();
1956 }
1957
1958 static void __init xen_post_allocator_init(void)
1959 {
1960         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1961         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1962         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1963 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1964         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1965 #endif
1966
1967         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
1968            (which it hasn't) */
1969         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
1970         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
1971         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
1972         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
1973 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1974         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
1975         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
1976 #endif
1977
1978 #ifdef CONFIG_X86_64
1979         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
1980 #endif
1981         xen_mark_init_mm_pinned();
1982 }
1983
1984 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
1985 {
1986         preempt_disable();
1987         xen_mc_flush();
1988         paravirt_leave_lazy_mmu();
1989         preempt_enable();
1990 }
1991
1992 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initconst = {
1993         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1994         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1995
1996         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1997 #ifdef CONFIG_X86_32
1998         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
1999 #else
2000         .write_cr3 = xen_write_cr3,
2001 #endif
2002
2003         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2004         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2005         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2006         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2007
2008         .pte_update = paravirt_nop,
2009         .pte_update_defer = paravirt_nop,
2010
2011         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2012         .pgd_free = xen_pgd_free,
2013
2014         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2015         .release_pte = xen_release_pte_init,
2016         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2017         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2018
2019         .set_pte = xen_set_pte_init,
2020         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2021         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2022
2023         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2024         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2025
2026         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2027         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2028
2029         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2030         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2031
2032 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2033         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2034         .pte_clear = xen_pte_clear,
2035         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2036 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2037         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2038
2039         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2040         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2041
2042 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2043         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2044         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2045         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2046
2047         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2048         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2049 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2050
2051         .activate_mm = xen_activate_mm,
2052         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2053         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2054
2055         .lazy_mode = {
2056                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2057                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2058         },
2059
2060         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2061 };
2062
2063 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2064 {
2065         x86_init.mapping.pagetable_reserve = xen_mapping_pagetable_reserve;
2066         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2067         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2068         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2069
2070         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2071 }
2072
2073 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2074 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2075 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2076
2077 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2078 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2079                                 unsigned long *in_frames,
2080                                 unsigned long *out_frames)
2081 {
2082         int i;
2083         struct multicall_space mcs;
2084
2085         xen_mc_batch();
2086         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2087                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2088
2089                 if (in_frames)
2090                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2091
2092                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2093                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2094
2095                 if (out_frames)
2096                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2097         }
2098         xen_mc_issue(0);
2099 }
2100
2101 /*
2102  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2103  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2104  * mfn.
2105  */
2106 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2107                                      unsigned long *mfns,
2108                                      unsigned long first_mfn)
2109 {
2110         unsigned i, limit;
2111         unsigned long mfn;
2112
2113         xen_mc_batch();
2114
2115         limit = 1u << order;
2116         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2117                 struct multicall_space mcs;
2118                 unsigned flags;
2119
2120                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2121                 if (mfns)
2122                         mfn = mfns[i];
2123                 else
2124                         mfn = first_mfn + i;
2125
2126                 if (i < (limit - 1))
2127                         flags = 0;
2128                 else {
2129                         if (order == 0)
2130                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2131                         else
2132                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2133                 }
2134
2135                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2136                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2137
2138                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2139         }
2140
2141         xen_mc_issue(0);
2142 }
2143
2144 /*
2145  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2146  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2147  * input, and populates mfns as output.
2148  *
2149  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2150  * satisfy the request or not.
2151  */
2152 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2153                                unsigned long *pfns_in,
2154                                unsigned long extents_out,
2155                                unsigned int order_out,
2156                                unsigned long *mfns_out,
2157                                unsigned int address_bits)
2158 {
2159         long rc;
2160         int success;
2161
2162         struct xen_memory_exchange exchange = {
2163                 .in = {
2164                         .nr_extents   = extents_in,
2165                         .extent_order = order_in,
2166                         .extent_start = pfns_in,
2167                         .domid        = DOMID_SELF
2168                 },
2169                 .out = {
2170                         .nr_extents   = extents_out,
2171                         .extent_order = order_out,
2172                         .extent_start = mfns_out,
2173                         .address_bits = address_bits,
2174                         .domid        = DOMID_SELF
2175                 }
2176         };
2177
2178         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2179
2180         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2181         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2182
2183         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2184         BUG_ON(success && (rc != 0));
2185
2186         return success;
2187 }
2188
2189 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2190                                  unsigned int address_bits)
2191 {
2192         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2193         unsigned long  flags;
2194         int            success;
2195
2196         /*
2197          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2198          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2199          * this function are redundant and can be ignored.
2200          */
2201
2202         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2203                 return 0;
2204
2205         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2206                 return -ENOMEM;
2207
2208         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2209
2210         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2211
2212         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2213         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2214
2215         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2216         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2217         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2218                                       1, order, &out_frame,
2219                                       address_bits);
2220
2221         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2222         if (success)
2223                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2224         else
2225                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2226
2227         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2228
2229         return success ? 0 : -ENOMEM;
2230 }
2231 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2232
2233 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2234 {
2235         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2236         unsigned long  flags;
2237         int success;
2238
2239         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2240                 return;
2241
2242         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2243                 return;
2244
2245         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2246
2247         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2248
2249         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2250         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2251
2252         /* 2. Zap current PTEs. */
2253         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2254
2255         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2256         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2257                                         0, out_frames, 0);
2258
2259         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2260         if (success)
2261                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2262         else
2263                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2264
2265         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2266 }
2267 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2268
2269 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2270 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2271 {
2272         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2273         int rc;
2274
2275         a.domid = DOMID_SELF;
2276         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2277         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2278         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2279 }
2280
2281 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2282 {
2283         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2284         int rc = 0;
2285
2286         a.domid = DOMID_SELF;
2287         a.gpa = 0x00;
2288         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2289         if (rc < 0) {
2290                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2291                 return 0;
2292         }
2293         return 1;
2294 }
2295
2296 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2297 {
2298         if (is_pagetable_dying_supported())
2299                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2300 }
2301 #endif
2302
2303 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2304
2305 struct remap_data {
2306         unsigned long mfn;
2307         pgprot_t prot;
2308         struct mmu_update *mmu_update;
2309 };
2310
2311 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2312                                  unsigned long addr, void *data)
2313 {
2314         struct remap_data *rmd = data;
2315         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2316
2317         rmd->mmu_update->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
2318         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2319         rmd->mmu_update++;
2320
2321         return 0;
2322 }
2323
2324 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2325                                unsigned long addr,
2326                                unsigned long mfn, int nr,
2327                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2328 {
2329         struct remap_data rmd;
2330         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2331         int batch;
2332         unsigned long range;
2333         int err = 0;
2334
2335         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2336
2337         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2338                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2339
2340         rmd.mfn = mfn;
2341         rmd.prot = prot;
2342
2343         while (nr) {
2344                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2345                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2346
2347                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2348                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2349                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2350                 if (err)
2351                         goto out;
2352
2353                 err = -EFAULT;
2354                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2355                         goto out;
2356
2357                 nr -= batch;
2358                 addr += range;
2359         }
2360
2361         err = 0;
2362 out:
2363
2364         flush_tlb_all();
2365
2366         return err;
2367 }
2368 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);