lguest: update commentry
[linux-2.6.git] / drivers / lguest / page_tables.c
1 /*P:700
2  * The pagetable code, on the other hand, still shows the scars of
3  * previous encounters.  It's functional, and as neat as it can be in the
4  * circumstances, but be wary, for these things are subtle and break easily.
5  * The Guest provides a virtual to physical mapping, but we can neither trust
6  * it nor use it: we verify and convert it here then point the CPU to the
7  * converted Guest pages when running the Guest.
8 :*/
9
10 /* Copyright (C) Rusty Russell IBM Corporation 2006.
11  * GPL v2 and any later version */
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/types.h>
14 #include <linux/spinlock.h>
15 #include <linux/random.h>
16 #include <linux/percpu.h>
17 #include <asm/tlbflush.h>
18 #include <asm/uaccess.h>
19 #include <asm/bootparam.h>
20 #include "lg.h"
21
22 /*M:008
23  * We hold reference to pages, which prevents them from being swapped.
24  * It'd be nice to have a callback in the "struct mm_struct" when Linux wants
25  * to swap out.  If we had this, and a shrinker callback to trim PTE pages, we
26  * could probably consider launching Guests as non-root.
27 :*/
28
29 /*H:300
30  * The Page Table Code
31  *
32  * We use two-level page tables for the Guest, or three-level with PAE.  If
33  * you're not entirely comfortable with virtual addresses, physical addresses
34  * and page tables then I recommend you review arch/x86/lguest/boot.c's "Page
35  * Table Handling" (with diagrams!).
36  *
37  * The Guest keeps page tables, but we maintain the actual ones here: these are
38  * called "shadow" page tables.  Which is a very Guest-centric name: these are
39  * the real page tables the CPU uses, although we keep them up to date to
40  * reflect the Guest's.  (See what I mean about weird naming?  Since when do
41  * shadows reflect anything?)
42  *
43  * Anyway, this is the most complicated part of the Host code.  There are seven
44  * parts to this:
45  *  (i) Looking up a page table entry when the Guest faults,
46  *  (ii) Making sure the Guest stack is mapped,
47  *  (iii) Setting up a page table entry when the Guest tells us one has changed,
48  *  (iv) Switching page tables,
49  *  (v) Flushing (throwing away) page tables,
50  *  (vi) Mapping the Switcher when the Guest is about to run,
51  *  (vii) Setting up the page tables initially.
52 :*/
53
54 /*
55  * The Switcher uses the complete top PTE page.  That's 1024 PTE entries (4MB)
56  * or 512 PTE entries with PAE (2MB).
57  */
58 #define SWITCHER_PGD_INDEX (PTRS_PER_PGD - 1)
59
60 /*
61  * For PAE we need the PMD index as well. We use the last 2MB, so we
62  * will need the last pmd entry of the last pmd page.
63  */
64 #ifdef CONFIG_X86_PAE
65 #define SWITCHER_PMD_INDEX      (PTRS_PER_PMD - 1)
66 #define RESERVE_MEM             2U
67 #define CHECK_GPGD_MASK         _PAGE_PRESENT
68 #else
69 #define RESERVE_MEM             4U
70 #define CHECK_GPGD_MASK         _PAGE_TABLE
71 #endif
72
73 /*
74  * We actually need a separate PTE page for each CPU.  Remember that after the
75  * Switcher code itself comes two pages for each CPU, and we don't want this
76  * CPU's guest to see the pages of any other CPU.
77  */
78 static DEFINE_PER_CPU(pte_t *, switcher_pte_pages);
79 #define switcher_pte_page(cpu) per_cpu(switcher_pte_pages, cpu)
80
81 /*H:320
82  * The page table code is curly enough to need helper functions to keep it
83  * clear and clean.  The kernel itself provides many of them; one advantage
84  * of insisting that the Guest and Host use the same CONFIG_PAE setting.
85  *
86  * There are two functions which return pointers to the shadow (aka "real")
87  * page tables.
88  *
89  * spgd_addr() takes the virtual address and returns a pointer to the top-level
90  * page directory entry (PGD) for that address.  Since we keep track of several
91  * page tables, the "i" argument tells us which one we're interested in (it's
92  * usually the current one).
93  */
94 static pgd_t *spgd_addr(struct lg_cpu *cpu, u32 i, unsigned long vaddr)
95 {
96         unsigned int index = pgd_index(vaddr);
97
98 #ifndef CONFIG_X86_PAE
99         /* We kill any Guest trying to touch the Switcher addresses. */
100         if (index >= SWITCHER_PGD_INDEX) {
101                 kill_guest(cpu, "attempt to access switcher pages");
102                 index = 0;
103         }
104 #endif
105         /* Return a pointer index'th pgd entry for the i'th page table. */
106         return &cpu->lg->pgdirs[i].pgdir[index];
107 }
108
109 #ifdef CONFIG_X86_PAE
110 /*
111  * This routine then takes the PGD entry given above, which contains the
112  * address of the PMD page.  It then returns a pointer to the PMD entry for the
113  * given address.
114  */
115 static pmd_t *spmd_addr(struct lg_cpu *cpu, pgd_t spgd, unsigned long vaddr)
116 {
117         unsigned int index = pmd_index(vaddr);
118         pmd_t *page;
119
120         /* We kill any Guest trying to touch the Switcher addresses. */
121         if (pgd_index(vaddr) == SWITCHER_PGD_INDEX &&
122                                         index >= SWITCHER_PMD_INDEX) {
123                 kill_guest(cpu, "attempt to access switcher pages");
124                 index = 0;
125         }
126
127         /* You should never call this if the PGD entry wasn't valid */
128         BUG_ON(!(pgd_flags(spgd) & _PAGE_PRESENT));
129         page = __va(pgd_pfn(spgd) << PAGE_SHIFT);
130
131         return &page[index];
132 }
133 #endif
134
135 /*
136  * This routine then takes the page directory entry returned above, which
137  * contains the address of the page table entry (PTE) page.  It then returns a
138  * pointer to the PTE entry for the given address.
139  */
140 static pte_t *spte_addr(struct lg_cpu *cpu, pgd_t spgd, unsigned long vaddr)
141 {
142 #ifdef CONFIG_X86_PAE
143         pmd_t *pmd = spmd_addr(cpu, spgd, vaddr);
144         pte_t *page = __va(pmd_pfn(*pmd) << PAGE_SHIFT);
145
146         /* You should never call this if the PMD entry wasn't valid */
147         BUG_ON(!(pmd_flags(*pmd) & _PAGE_PRESENT));
148 #else
149         pte_t *page = __va(pgd_pfn(spgd) << PAGE_SHIFT);
150         /* You should never call this if the PGD entry wasn't valid */
151         BUG_ON(!(pgd_flags(spgd) & _PAGE_PRESENT));
152 #endif
153
154         return &page[pte_index(vaddr)];
155 }
156
157 /*
158  * These functions are just like the above two, except they access the Guest
159  * page tables.  Hence they return a Guest address.
160  */
161 static unsigned long gpgd_addr(struct lg_cpu *cpu, unsigned long vaddr)
162 {
163         unsigned int index = vaddr >> (PGDIR_SHIFT);
164         return cpu->lg->pgdirs[cpu->cpu_pgd].gpgdir + index * sizeof(pgd_t);
165 }
166
167 #ifdef CONFIG_X86_PAE
168 /* Follow the PGD to the PMD. */
169 static unsigned long gpmd_addr(pgd_t gpgd, unsigned long vaddr)
170 {
171         unsigned long gpage = pgd_pfn(gpgd) << PAGE_SHIFT;
172         BUG_ON(!(pgd_flags(gpgd) & _PAGE_PRESENT));
173         return gpage + pmd_index(vaddr) * sizeof(pmd_t);
174 }
175
176 /* Follow the PMD to the PTE. */
177 static unsigned long gpte_addr(struct lg_cpu *cpu,
178                                pmd_t gpmd, unsigned long vaddr)
179 {
180         unsigned long gpage = pmd_pfn(gpmd) << PAGE_SHIFT;
181
182         BUG_ON(!(pmd_flags(gpmd) & _PAGE_PRESENT));
183         return gpage + pte_index(vaddr) * sizeof(pte_t);
184 }
185 #else
186 /* Follow the PGD to the PTE (no mid-level for !PAE). */
187 static unsigned long gpte_addr(struct lg_cpu *cpu,
188                                 pgd_t gpgd, unsigned long vaddr)
189 {
190         unsigned long gpage = pgd_pfn(gpgd) << PAGE_SHIFT;
191
192         BUG_ON(!(pgd_flags(gpgd) & _PAGE_PRESENT));
193         return gpage + pte_index(vaddr) * sizeof(pte_t);
194 }
195 #endif
196 /*:*/
197
198 /*M:014
199  * get_pfn is slow: we could probably try to grab batches of pages here as
200  * an optimization (ie. pre-faulting).
201 :*/
202
203 /*H:350
204  * This routine takes a page number given by the Guest and converts it to
205  * an actual, physical page number.  It can fail for several reasons: the
206  * virtual address might not be mapped by the Launcher, the write flag is set
207  * and the page is read-only, or the write flag was set and the page was
208  * shared so had to be copied, but we ran out of memory.
209  *
210  * This holds a reference to the page, so release_pte() is careful to put that
211  * back.
212  */
213 static unsigned long get_pfn(unsigned long virtpfn, int write)
214 {
215         struct page *page;
216
217         /* gup me one page at this address please! */
218         if (get_user_pages_fast(virtpfn << PAGE_SHIFT, 1, write, &page) == 1)
219                 return page_to_pfn(page);
220
221         /* This value indicates failure. */
222         return -1UL;
223 }
224
225 /*H:340
226  * Converting a Guest page table entry to a shadow (ie. real) page table
227  * entry can be a little tricky.  The flags are (almost) the same, but the
228  * Guest PTE contains a virtual page number: the CPU needs the real page
229  * number.
230  */
231 static pte_t gpte_to_spte(struct lg_cpu *cpu, pte_t gpte, int write)
232 {
233         unsigned long pfn, base, flags;
234
235         /*
236          * The Guest sets the global flag, because it thinks that it is using
237          * PGE.  We only told it to use PGE so it would tell us whether it was
238          * flushing a kernel mapping or a userspace mapping.  We don't actually
239          * use the global bit, so throw it away.
240          */
241         flags = (pte_flags(gpte) & ~_PAGE_GLOBAL);
242
243         /* The Guest's pages are offset inside the Launcher. */
244         base = (unsigned long)cpu->lg->mem_base / PAGE_SIZE;
245
246         /*
247          * We need a temporary "unsigned long" variable to hold the answer from
248          * get_pfn(), because it returns 0xFFFFFFFF on failure, which wouldn't
249          * fit in spte.pfn.  get_pfn() finds the real physical number of the
250          * page, given the virtual number.
251          */
252         pfn = get_pfn(base + pte_pfn(gpte), write);
253         if (pfn == -1UL) {
254                 kill_guest(cpu, "failed to get page %lu", pte_pfn(gpte));
255                 /*
256                  * When we destroy the Guest, we'll go through the shadow page
257                  * tables and release_pte() them.  Make sure we don't think
258                  * this one is valid!
259                  */
260                 flags = 0;
261         }
262         /* Now we assemble our shadow PTE from the page number and flags. */
263         return pfn_pte(pfn, __pgprot(flags));
264 }
265
266 /*H:460 And to complete the chain, release_pte() looks like this: */
267 static void release_pte(pte_t pte)
268 {
269         /*
270          * Remember that get_user_pages_fast() took a reference to the page, in
271          * get_pfn()?  We have to put it back now.
272          */
273         if (pte_flags(pte) & _PAGE_PRESENT)
274                 put_page(pte_page(pte));
275 }
276 /*:*/
277
278 static void check_gpte(struct lg_cpu *cpu, pte_t gpte)
279 {
280         if ((pte_flags(gpte) & _PAGE_PSE) ||
281             pte_pfn(gpte) >= cpu->lg->pfn_limit)
282                 kill_guest(cpu, "bad page table entry");
283 }
284
285 static void check_gpgd(struct lg_cpu *cpu, pgd_t gpgd)
286 {
287         if ((pgd_flags(gpgd) & ~CHECK_GPGD_MASK) ||
288            (pgd_pfn(gpgd) >= cpu->lg->pfn_limit))
289                 kill_guest(cpu, "bad page directory entry");
290 }
291
292 #ifdef CONFIG_X86_PAE
293 static void check_gpmd(struct lg_cpu *cpu, pmd_t gpmd)
294 {
295         if ((pmd_flags(gpmd) & ~_PAGE_TABLE) ||
296            (pmd_pfn(gpmd) >= cpu->lg->pfn_limit))
297                 kill_guest(cpu, "bad page middle directory entry");
298 }
299 #endif
300
301 /*H:330
302  * (i) Looking up a page table entry when the Guest faults.
303  *
304  * We saw this call in run_guest(): when we see a page fault in the Guest, we
305  * come here.  That's because we only set up the shadow page tables lazily as
306  * they're needed, so we get page faults all the time and quietly fix them up
307  * and return to the Guest without it knowing.
308  *
309  * If we fixed up the fault (ie. we mapped the address), this routine returns
310  * true.  Otherwise, it was a real fault and we need to tell the Guest.
311  */
312 bool demand_page(struct lg_cpu *cpu, unsigned long vaddr, int errcode)
313 {
314         pgd_t gpgd;
315         pgd_t *spgd;
316         unsigned long gpte_ptr;
317         pte_t gpte;
318         pte_t *spte;
319
320         /* Mid level for PAE. */
321 #ifdef CONFIG_X86_PAE
322         pmd_t *spmd;
323         pmd_t gpmd;
324 #endif
325
326         /* First step: get the top-level Guest page table entry. */
327         gpgd = lgread(cpu, gpgd_addr(cpu, vaddr), pgd_t);
328         /* Toplevel not present?  We can't map it in. */
329         if (!(pgd_flags(gpgd) & _PAGE_PRESENT))
330                 return false;
331
332         /* Now look at the matching shadow entry. */
333         spgd = spgd_addr(cpu, cpu->cpu_pgd, vaddr);
334         if (!(pgd_flags(*spgd) & _PAGE_PRESENT)) {
335                 /* No shadow entry: allocate a new shadow PTE page. */
336                 unsigned long ptepage = get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
337                 /*
338                  * This is not really the Guest's fault, but killing it is
339                  * simple for this corner case.
340                  */
341                 if (!ptepage) {
342                         kill_guest(cpu, "out of memory allocating pte page");
343                         return false;
344                 }
345                 /* We check that the Guest pgd is OK. */
346                 check_gpgd(cpu, gpgd);
347                 /*
348                  * And we copy the flags to the shadow PGD entry.  The page
349                  * number in the shadow PGD is the page we just allocated.
350                  */
351                 set_pgd(spgd, __pgd(__pa(ptepage) | pgd_flags(gpgd)));
352         }
353
354 #ifdef CONFIG_X86_PAE
355         gpmd = lgread(cpu, gpmd_addr(gpgd, vaddr), pmd_t);
356         /* Middle level not present?  We can't map it in. */
357         if (!(pmd_flags(gpmd) & _PAGE_PRESENT))
358                 return false;
359
360         /* Now look at the matching shadow entry. */
361         spmd = spmd_addr(cpu, *spgd, vaddr);
362
363         if (!(pmd_flags(*spmd) & _PAGE_PRESENT)) {
364                 /* No shadow entry: allocate a new shadow PTE page. */
365                 unsigned long ptepage = get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
366
367                 /*
368                  * This is not really the Guest's fault, but killing it is
369                  * simple for this corner case.
370                  */
371                 if (!ptepage) {
372                         kill_guest(cpu, "out of memory allocating pte page");
373                         return false;
374                 }
375
376                 /* We check that the Guest pmd is OK. */
377                 check_gpmd(cpu, gpmd);
378
379                 /*
380                  * And we copy the flags to the shadow PMD entry.  The page
381                  * number in the shadow PMD is the page we just allocated.
382                  */
383                 native_set_pmd(spmd, __pmd(__pa(ptepage) | pmd_flags(gpmd)));
384         }
385
386         /*
387          * OK, now we look at the lower level in the Guest page table: keep its
388          * address, because we might update it later.
389          */
390         gpte_ptr = gpte_addr(cpu, gpmd, vaddr);
391 #else
392         /*
393          * OK, now we look at the lower level in the Guest page table: keep its
394          * address, because we might update it later.
395          */
396         gpte_ptr = gpte_addr(cpu, gpgd, vaddr);
397 #endif
398
399         /* Read the actual PTE value. */
400         gpte = lgread(cpu, gpte_ptr, pte_t);
401
402         /* If this page isn't in the Guest page tables, we can't page it in. */
403         if (!(pte_flags(gpte) & _PAGE_PRESENT))
404                 return false;
405
406         /*
407          * Check they're not trying to write to a page the Guest wants
408          * read-only (bit 2 of errcode == write).
409          */
410         if ((errcode & 2) && !(pte_flags(gpte) & _PAGE_RW))
411                 return false;
412
413         /* User access to a kernel-only page? (bit 3 == user access) */
414         if ((errcode & 4) && !(pte_flags(gpte) & _PAGE_USER))
415                 return false;
416
417         /*
418          * Check that the Guest PTE flags are OK, and the page number is below
419          * the pfn_limit (ie. not mapping the Launcher binary).
420          */
421         check_gpte(cpu, gpte);
422
423         /* Add the _PAGE_ACCESSED and (for a write) _PAGE_DIRTY flag */
424         gpte = pte_mkyoung(gpte);
425         if (errcode & 2)
426                 gpte = pte_mkdirty(gpte);
427
428         /* Get the pointer to the shadow PTE entry we're going to set. */
429         spte = spte_addr(cpu, *spgd, vaddr);
430
431         /*
432          * If there was a valid shadow PTE entry here before, we release it.
433          * This can happen with a write to a previously read-only entry.
434          */
435         release_pte(*spte);
436
437         /*
438          * If this is a write, we insist that the Guest page is writable (the
439          * final arg to gpte_to_spte()).
440          */
441         if (pte_dirty(gpte))
442                 *spte = gpte_to_spte(cpu, gpte, 1);
443         else
444                 /*
445                  * If this is a read, don't set the "writable" bit in the page
446                  * table entry, even if the Guest says it's writable.  That way
447                  * we will come back here when a write does actually occur, so
448                  * we can update the Guest's _PAGE_DIRTY flag.
449                  */
450                 native_set_pte(spte, gpte_to_spte(cpu, pte_wrprotect(gpte), 0));
451
452         /*
453          * Finally, we write the Guest PTE entry back: we've set the
454          * _PAGE_ACCESSED and maybe the _PAGE_DIRTY flags.
455          */
456         lgwrite(cpu, gpte_ptr, pte_t, gpte);
457
458         /*
459          * The fault is fixed, the page table is populated, the mapping
460          * manipulated, the result returned and the code complete.  A small
461          * delay and a trace of alliteration are the only indications the Guest
462          * has that a page fault occurred at all.
463          */
464         return true;
465 }
466
467 /*H:360
468  * (ii) Making sure the Guest stack is mapped.
469  *
470  * Remember that direct traps into the Guest need a mapped Guest kernel stack.
471  * pin_stack_pages() calls us here: we could simply call demand_page(), but as
472  * we've seen that logic is quite long, and usually the stack pages are already
473  * mapped, so it's overkill.
474  *
475  * This is a quick version which answers the question: is this virtual address
476  * mapped by the shadow page tables, and is it writable?
477  */
478 static bool page_writable(struct lg_cpu *cpu, unsigned long vaddr)
479 {
480         pgd_t *spgd;
481         unsigned long flags;
482
483 #ifdef CONFIG_X86_PAE
484         pmd_t *spmd;
485 #endif
486         /* Look at the current top level entry: is it present? */
487         spgd = spgd_addr(cpu, cpu->cpu_pgd, vaddr);
488         if (!(pgd_flags(*spgd) & _PAGE_PRESENT))
489                 return false;
490
491 #ifdef CONFIG_X86_PAE
492         spmd = spmd_addr(cpu, *spgd, vaddr);
493         if (!(pmd_flags(*spmd) & _PAGE_PRESENT))
494                 return false;
495 #endif
496
497         /*
498          * Check the flags on the pte entry itself: it must be present and
499          * writable.
500          */
501         flags = pte_flags(*(spte_addr(cpu, *spgd, vaddr)));
502
503         return (flags & (_PAGE_PRESENT|_PAGE_RW)) == (_PAGE_PRESENT|_PAGE_RW);
504 }
505
506 /*
507  * So, when pin_stack_pages() asks us to pin a page, we check if it's already
508  * in the page tables, and if not, we call demand_page() with error code 2
509  * (meaning "write").
510  */
511 void pin_page(struct lg_cpu *cpu, unsigned long vaddr)
512 {
513         if (!page_writable(cpu, vaddr) && !demand_page(cpu, vaddr, 2))
514                 kill_guest(cpu, "bad stack page %#lx", vaddr);
515 }
516 /*:*/
517
518 #ifdef CONFIG_X86_PAE
519 static void release_pmd(pmd_t *spmd)
520 {
521         /* If the entry's not present, there's nothing to release. */
522         if (pmd_flags(*spmd) & _PAGE_PRESENT) {
523                 unsigned int i;
524                 pte_t *ptepage = __va(pmd_pfn(*spmd) << PAGE_SHIFT);
525                 /* For each entry in the page, we might need to release it. */
526                 for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
527                         release_pte(ptepage[i]);
528                 /* Now we can free the page of PTEs */
529                 free_page((long)ptepage);
530                 /* And zero out the PMD entry so we never release it twice. */
531                 native_set_pmd(spmd, __pmd(0));
532         }
533 }
534
535 static void release_pgd(pgd_t *spgd)
536 {
537         /* If the entry's not present, there's nothing to release. */
538         if (pgd_flags(*spgd) & _PAGE_PRESENT) {
539                 unsigned int i;
540                 pmd_t *pmdpage = __va(pgd_pfn(*spgd) << PAGE_SHIFT);
541
542                 for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++)
543                         release_pmd(&pmdpage[i]);
544
545                 /* Now we can free the page of PMDs */
546                 free_page((long)pmdpage);
547                 /* And zero out the PGD entry so we never release it twice. */
548                 set_pgd(spgd, __pgd(0));
549         }
550 }
551
552 #else /* !CONFIG_X86_PAE */
553 /*H:450
554  * If we chase down the release_pgd() code, the non-PAE version looks like
555  * this.  The PAE version is almost identical, but instead of calling
556  * release_pte it calls release_pmd(), which looks much like this.
557  */
558 static void release_pgd(pgd_t *spgd)
559 {
560         /* If the entry's not present, there's nothing to release. */
561         if (pgd_flags(*spgd) & _PAGE_PRESENT) {
562                 unsigned int i;
563                 /*
564                  * Converting the pfn to find the actual PTE page is easy: turn
565                  * the page number into a physical address, then convert to a
566                  * virtual address (easy for kernel pages like this one).
567                  */
568                 pte_t *ptepage = __va(pgd_pfn(*spgd) << PAGE_SHIFT);
569                 /* For each entry in the page, we might need to release it. */
570                 for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
571                         release_pte(ptepage[i]);
572                 /* Now we can free the page of PTEs */
573                 free_page((long)ptepage);
574                 /* And zero out the PGD entry so we never release it twice. */
575                 *spgd = __pgd(0);
576         }
577 }
578 #endif
579
580 /*H:445
581  * We saw flush_user_mappings() twice: once from the flush_user_mappings()
582  * hypercall and once in new_pgdir() when we re-used a top-level pgdir page.
583  * It simply releases every PTE page from 0 up to the Guest's kernel address.
584  */
585 static void flush_user_mappings(struct lguest *lg, int idx)
586 {
587         unsigned int i;
588         /* Release every pgd entry up to the kernel's address. */
589         for (i = 0; i < pgd_index(lg->kernel_address); i++)
590                 release_pgd(lg->pgdirs[idx].pgdir + i);
591 }
592
593 /*H:440
594  * (v) Flushing (throwing away) page tables,
595  *
596  * The Guest has a hypercall to throw away the page tables: it's used when a
597  * large number of mappings have been changed.
598  */
599 void guest_pagetable_flush_user(struct lg_cpu *cpu)
600 {
601         /* Drop the userspace part of the current page table. */
602         flush_user_mappings(cpu->lg, cpu->cpu_pgd);
603 }
604 /*:*/
605
606 /* We walk down the guest page tables to get a guest-physical address */
607 unsigned long guest_pa(struct lg_cpu *cpu, unsigned long vaddr)
608 {
609         pgd_t gpgd;
610         pte_t gpte;
611 #ifdef CONFIG_X86_PAE
612         pmd_t gpmd;
613 #endif
614         /* First step: get the top-level Guest page table entry. */
615         gpgd = lgread(cpu, gpgd_addr(cpu, vaddr), pgd_t);
616         /* Toplevel not present?  We can't map it in. */
617         if (!(pgd_flags(gpgd) & _PAGE_PRESENT)) {
618                 kill_guest(cpu, "Bad address %#lx", vaddr);
619                 return -1UL;
620         }
621
622 #ifdef CONFIG_X86_PAE
623         gpmd = lgread(cpu, gpmd_addr(gpgd, vaddr), pmd_t);
624         if (!(pmd_flags(gpmd) & _PAGE_PRESENT))
625                 kill_guest(cpu, "Bad address %#lx", vaddr);
626         gpte = lgread(cpu, gpte_addr(cpu, gpmd, vaddr), pte_t);
627 #else
628         gpte = lgread(cpu, gpte_addr(cpu, gpgd, vaddr), pte_t);
629 #endif
630         if (!(pte_flags(gpte) & _PAGE_PRESENT))
631                 kill_guest(cpu, "Bad address %#lx", vaddr);
632
633         return pte_pfn(gpte) * PAGE_SIZE | (vaddr & ~PAGE_MASK);
634 }
635
636 /*
637  * We keep several page tables.  This is a simple routine to find the page
638  * table (if any) corresponding to this top-level address the Guest has given
639  * us.
640  */
641 static unsigned int find_pgdir(struct lguest *lg, unsigned long pgtable)
642 {
643         unsigned int i;
644         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(lg->pgdirs); i++)
645                 if (lg->pgdirs[i].pgdir && lg->pgdirs[i].gpgdir == pgtable)
646                         break;
647         return i;
648 }
649
650 /*H:435
651  * And this is us, creating the new page directory.  If we really do
652  * allocate a new one (and so the kernel parts are not there), we set
653  * blank_pgdir.
654  */
655 static unsigned int new_pgdir(struct lg_cpu *cpu,
656                               unsigned long gpgdir,
657                               int *blank_pgdir)
658 {
659         unsigned int next;
660 #ifdef CONFIG_X86_PAE
661         pmd_t *pmd_table;
662 #endif
663
664         /*
665          * We pick one entry at random to throw out.  Choosing the Least
666          * Recently Used might be better, but this is easy.
667          */
668         next = random32() % ARRAY_SIZE(cpu->lg->pgdirs);
669         /* If it's never been allocated at all before, try now. */
670         if (!cpu->lg->pgdirs[next].pgdir) {
671                 cpu->lg->pgdirs[next].pgdir =
672                                         (pgd_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
673                 /* If the allocation fails, just keep using the one we have */
674                 if (!cpu->lg->pgdirs[next].pgdir)
675                         next = cpu->cpu_pgd;
676                 else {
677 #ifdef CONFIG_X86_PAE
678                         /*
679                          * In PAE mode, allocate a pmd page and populate the
680                          * last pgd entry.
681                          */
682                         pmd_table = (pmd_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
683                         if (!pmd_table) {
684                                 free_page((long)cpu->lg->pgdirs[next].pgdir);
685                                 set_pgd(cpu->lg->pgdirs[next].pgdir, __pgd(0));
686                                 next = cpu->cpu_pgd;
687                         } else {
688                                 set_pgd(cpu->lg->pgdirs[next].pgdir +
689                                         SWITCHER_PGD_INDEX,
690                                         __pgd(__pa(pmd_table) | _PAGE_PRESENT));
691                                 /*
692                                  * This is a blank page, so there are no kernel
693                                  * mappings: caller must map the stack!
694                                  */
695                                 *blank_pgdir = 1;
696                         }
697 #else
698                         *blank_pgdir = 1;
699 #endif
700                 }
701         }
702         /* Record which Guest toplevel this shadows. */
703         cpu->lg->pgdirs[next].gpgdir = gpgdir;
704         /* Release all the non-kernel mappings. */
705         flush_user_mappings(cpu->lg, next);
706
707         return next;
708 }
709
710 /*H:430
711  * (iv) Switching page tables
712  *
713  * Now we've seen all the page table setting and manipulation, let's see
714  * what happens when the Guest changes page tables (ie. changes the top-level
715  * pgdir).  This occurs on almost every context switch.
716  */
717 void guest_new_pagetable(struct lg_cpu *cpu, unsigned long pgtable)
718 {
719         int newpgdir, repin = 0;
720
721         /* Look to see if we have this one already. */
722         newpgdir = find_pgdir(cpu->lg, pgtable);
723         /*
724          * If not, we allocate or mug an existing one: if it's a fresh one,
725          * repin gets set to 1.
726          */
727         if (newpgdir == ARRAY_SIZE(cpu->lg->pgdirs))
728                 newpgdir = new_pgdir(cpu, pgtable, &repin);
729         /* Change the current pgd index to the new one. */
730         cpu->cpu_pgd = newpgdir;
731         /* If it was completely blank, we map in the Guest kernel stack */
732         if (repin)
733                 pin_stack_pages(cpu);
734 }
735
736 /*H:470
737  * Finally, a routine which throws away everything: all PGD entries in all
738  * the shadow page tables, including the Guest's kernel mappings.  This is used
739  * when we destroy the Guest.
740  */
741 static void release_all_pagetables(struct lguest *lg)
742 {
743         unsigned int i, j;
744
745         /* Every shadow pagetable this Guest has */
746         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(lg->pgdirs); i++)
747                 if (lg->pgdirs[i].pgdir) {
748 #ifdef CONFIG_X86_PAE
749                         pgd_t *spgd;
750                         pmd_t *pmdpage;
751                         unsigned int k;
752
753                         /* Get the last pmd page. */
754                         spgd = lg->pgdirs[i].pgdir + SWITCHER_PGD_INDEX;
755                         pmdpage = __va(pgd_pfn(*spgd) << PAGE_SHIFT);
756
757                         /*
758                          * And release the pmd entries of that pmd page,
759                          * except for the switcher pmd.
760                          */
761                         for (k = 0; k < SWITCHER_PMD_INDEX; k++)
762                                 release_pmd(&pmdpage[k]);
763 #endif
764                         /* Every PGD entry except the Switcher at the top */
765                         for (j = 0; j < SWITCHER_PGD_INDEX; j++)
766                                 release_pgd(lg->pgdirs[i].pgdir + j);
767                 }
768 }
769
770 /*
771  * We also throw away everything when a Guest tells us it's changed a kernel
772  * mapping.  Since kernel mappings are in every page table, it's easiest to
773  * throw them all away.  This traps the Guest in amber for a while as
774  * everything faults back in, but it's rare.
775  */
776 void guest_pagetable_clear_all(struct lg_cpu *cpu)
777 {
778         release_all_pagetables(cpu->lg);
779         /* We need the Guest kernel stack mapped again. */
780         pin_stack_pages(cpu);
781 }
782 /*:*/
783
784 /*M:009
785  * Since we throw away all mappings when a kernel mapping changes, our
786  * performance sucks for guests using highmem.  In fact, a guest with
787  * PAGE_OFFSET 0xc0000000 (the default) and more than about 700MB of RAM is
788  * usually slower than a Guest with less memory.
789  *
790  * This, of course, cannot be fixed.  It would take some kind of... well, I
791  * don't know, but the term "puissant code-fu" comes to mind.
792 :*/
793
794 /*H:420
795  * This is the routine which actually sets the page table entry for then
796  * "idx"'th shadow page table.
797  *
798  * Normally, we can just throw out the old entry and replace it with 0: if they
799  * use it demand_page() will put the new entry in.  We need to do this anyway:
800  * The Guest expects _PAGE_ACCESSED to be set on its PTE the first time a page
801  * is read from, and _PAGE_DIRTY when it's written to.
802  *
803  * But Avi Kivity pointed out that most Operating Systems (Linux included) set
804  * these bits on PTEs immediately anyway.  This is done to save the CPU from
805  * having to update them, but it helps us the same way: if they set
806  * _PAGE_ACCESSED then we can put a read-only PTE entry in immediately, and if
807  * they set _PAGE_DIRTY then we can put a writable PTE entry in immediately.
808  */
809 static void do_set_pte(struct lg_cpu *cpu, int idx,
810                        unsigned long vaddr, pte_t gpte)
811 {
812         /* Look up the matching shadow page directory entry. */
813         pgd_t *spgd = spgd_addr(cpu, idx, vaddr);
814 #ifdef CONFIG_X86_PAE
815         pmd_t *spmd;
816 #endif
817
818         /* If the top level isn't present, there's no entry to update. */
819         if (pgd_flags(*spgd) & _PAGE_PRESENT) {
820 #ifdef CONFIG_X86_PAE
821                 spmd = spmd_addr(cpu, *spgd, vaddr);
822                 if (pmd_flags(*spmd) & _PAGE_PRESENT) {
823 #endif
824                         /* Otherwise, start by releasing the existing entry. */
825                         pte_t *spte = spte_addr(cpu, *spgd, vaddr);
826                         release_pte(*spte);
827
828                         /*
829                          * If they're setting this entry as dirty or accessed,
830                          * we might as well put that entry they've given us in
831                          * now.  This shaves 10% off a copy-on-write
832                          * micro-benchmark.
833                          */
834                         if (pte_flags(gpte) & (_PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED)) {
835                                 check_gpte(cpu, gpte);
836                                 native_set_pte(spte,
837                                                 gpte_to_spte(cpu, gpte,
838                                                 pte_flags(gpte) & _PAGE_DIRTY));
839                         } else {
840                                 /*
841                                  * Otherwise kill it and we can demand_page()
842                                  * it in later.
843                                  */
844                                 native_set_pte(spte, __pte(0));
845                         }
846 #ifdef CONFIG_X86_PAE
847                 }
848 #endif
849         }
850 }
851
852 /*H:410
853  * Updating a PTE entry is a little trickier.
854  *
855  * We keep track of several different page tables (the Guest uses one for each
856  * process, so it makes sense to cache at least a few).  Each of these have
857  * identical kernel parts: ie. every mapping above PAGE_OFFSET is the same for
858  * all processes.  So when the page table above that address changes, we update
859  * all the page tables, not just the current one.  This is rare.
860  *
861  * The benefit is that when we have to track a new page table, we can keep all
862  * the kernel mappings.  This speeds up context switch immensely.
863  */
864 void guest_set_pte(struct lg_cpu *cpu,
865                    unsigned long gpgdir, unsigned long vaddr, pte_t gpte)
866 {
867         /*
868          * Kernel mappings must be changed on all top levels.  Slow, but doesn't
869          * happen often.
870          */
871         if (vaddr >= cpu->lg->kernel_address) {
872                 unsigned int i;
873                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cpu->lg->pgdirs); i++)
874                         if (cpu->lg->pgdirs[i].pgdir)
875                                 do_set_pte(cpu, i, vaddr, gpte);
876         } else {
877                 /* Is this page table one we have a shadow for? */
878                 int pgdir = find_pgdir(cpu->lg, gpgdir);
879                 if (pgdir != ARRAY_SIZE(cpu->lg->pgdirs))
880                         /* If so, do the update. */
881                         do_set_pte(cpu, pgdir, vaddr, gpte);
882         }
883 }
884
885 /*H:400
886  * (iii) Setting up a page table entry when the Guest tells us one has changed.
887  *
888  * Just like we did in interrupts_and_traps.c, it makes sense for us to deal
889  * with the other side of page tables while we're here: what happens when the
890  * Guest asks for a page table to be updated?
891  *
892  * We already saw that demand_page() will fill in the shadow page tables when
893  * needed, so we can simply remove shadow page table entries whenever the Guest
894  * tells us they've changed.  When the Guest tries to use the new entry it will
895  * fault and demand_page() will fix it up.
896  *
897  * So with that in mind here's our code to to update a (top-level) PGD entry:
898  */
899 void guest_set_pgd(struct lguest *lg, unsigned long gpgdir, u32 idx)
900 {
901         int pgdir;
902
903         if (idx >= SWITCHER_PGD_INDEX)
904                 return;
905
906         /* If they're talking about a page table we have a shadow for... */
907         pgdir = find_pgdir(lg, gpgdir);
908         if (pgdir < ARRAY_SIZE(lg->pgdirs))
909                 /* ... throw it away. */
910                 release_pgd(lg->pgdirs[pgdir].pgdir + idx);
911 }
912
913 #ifdef CONFIG_X86_PAE
914 /* For setting a mid-level, we just throw everything away.  It's easy. */
915 void guest_set_pmd(struct lguest *lg, unsigned long pmdp, u32 idx)
916 {
917         guest_pagetable_clear_all(&lg->cpus[0]);
918 }
919 #endif
920
921 /*H:505
922  * To get through boot, we construct simple identity page mappings (which
923  * set virtual == physical) and linear mappings which will get the Guest far
924  * enough into the boot to create its own.  The linear mapping means we
925  * simplify the Guest boot, but it makes assumptions about their PAGE_OFFSET,
926  * as you'll see.
927  *
928  * We lay them out of the way, just below the initrd (which is why we need to
929  * know its size here).
930  */
931 static unsigned long setup_pagetables(struct lguest *lg,
932                                       unsigned long mem,
933                                       unsigned long initrd_size)
934 {
935         pgd_t __user *pgdir;
936         pte_t __user *linear;
937         unsigned long mem_base = (unsigned long)lg->mem_base;
938         unsigned int mapped_pages, i, linear_pages;
939 #ifdef CONFIG_X86_PAE
940         pmd_t __user *pmds;
941         unsigned int j;
942         pgd_t pgd;
943         pmd_t pmd;
944 #else
945         unsigned int phys_linear;
946 #endif
947
948         /*
949          * We have mapped_pages frames to map, so we need linear_pages page
950          * tables to map them.
951          */
952         mapped_pages = mem / PAGE_SIZE;
953         linear_pages = (mapped_pages + PTRS_PER_PTE - 1) / PTRS_PER_PTE;
954
955         /* We put the toplevel page directory page at the top of memory. */
956         pgdir = (pgd_t *)(mem + mem_base - initrd_size - PAGE_SIZE);
957
958         /* Now we use the next linear_pages pages as pte pages */
959         linear = (void *)pgdir - linear_pages * PAGE_SIZE;
960
961 #ifdef CONFIG_X86_PAE
962         /*
963          * And the single mid page goes below that.  We only use one, but
964          * that's enough to map 1G, which definitely gets us through boot.
965          */
966         pmds = (void *)linear - PAGE_SIZE;
967 #endif
968         /*
969          * Linear mapping is easy: put every page's address into the
970          * mapping in order.
971          */
972         for (i = 0; i < mapped_pages; i++) {
973                 pte_t pte;
974                 pte = pfn_pte(i, __pgprot(_PAGE_PRESENT|_PAGE_RW|_PAGE_USER));
975                 if (copy_to_user(&linear[i], &pte, sizeof(pte)) != 0)
976                         return -EFAULT;
977         }
978
979 #ifdef CONFIG_X86_PAE
980         /*
981          * Make the Guest PMD entries point to the corresponding place in the
982          * linear mapping (up to one page worth of PMD).
983          */
984         for (i = j = 0; i < mapped_pages && j < PTRS_PER_PMD;
985              i += PTRS_PER_PTE, j++) {
986                 /* FIXME: native_set_pmd is overkill here. */
987                 native_set_pmd(&pmd, __pmd(((unsigned long)(linear + i)
988                 - mem_base) | _PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER));
989
990                 if (copy_to_user(&pmds[j], &pmd, sizeof(pmd)) != 0)
991                         return -EFAULT;
992         }
993
994         /* One PGD entry, pointing to that PMD page. */
995         set_pgd(&pgd, __pgd(((u32)pmds - mem_base) | _PAGE_PRESENT));
996         /* Copy it in as the first PGD entry (ie. addresses 0-1G). */
997         if (copy_to_user(&pgdir[0], &pgd, sizeof(pgd)) != 0)
998                 return -EFAULT;
999         /*
1000          * And the third PGD entry (ie. addresses 3G-4G).
1001          *
1002          * FIXME: This assumes that PAGE_OFFSET for the Guest is 0xC0000000.
1003          */
1004         if (copy_to_user(&pgdir[3], &pgd, sizeof(pgd)) != 0)
1005                 return -EFAULT;
1006 #else
1007         /*
1008          * The top level points to the linear page table pages above.
1009          * We setup the identity and linear mappings here.
1010          */
1011         phys_linear = (unsigned long)linear - mem_base;
1012         for (i = 0; i < mapped_pages; i += PTRS_PER_PTE) {
1013                 pgd_t pgd;
1014                 /*
1015                  * Create a PGD entry which points to the right part of the
1016                  * linear PTE pages.
1017                  */
1018                 pgd = __pgd((phys_linear + i * sizeof(pte_t)) |
1019                             (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER));
1020
1021                 /*
1022                  * Copy it into the PGD page at 0 and PAGE_OFFSET.
1023                  */
1024                 if (copy_to_user(&pgdir[i / PTRS_PER_PTE], &pgd, sizeof(pgd))
1025                     || copy_to_user(&pgdir[pgd_index(PAGE_OFFSET)
1026                                            + i / PTRS_PER_PTE],
1027                                     &pgd, sizeof(pgd)))
1028                         return -EFAULT;
1029         }
1030 #endif
1031
1032         /*
1033          * We return the top level (guest-physical) address: we remember where
1034          * this is to write it into lguest_data when the Guest initializes.
1035          */
1036         return (unsigned long)pgdir - mem_base;
1037 }
1038
1039 /*H:500
1040  * (vii) Setting up the page tables initially.
1041  *
1042  * When a Guest is first created, the Launcher tells us where the toplevel of
1043  * its first page table is.  We set some things up here:
1044  */
1045 int init_guest_pagetable(struct lguest *lg)
1046 {
1047         u64 mem;
1048         u32 initrd_size;
1049         struct boot_params __user *boot = (struct boot_params *)lg->mem_base;
1050 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1051         pgd_t *pgd;
1052         pmd_t *pmd_table;
1053 #endif
1054         /*
1055          * Get the Guest memory size and the ramdisk size from the boot header
1056          * located at lg->mem_base (Guest address 0).
1057          */
1058         if (copy_from_user(&mem, &boot->e820_map[0].size, sizeof(mem))
1059             || get_user(initrd_size, &boot->hdr.ramdisk_size))
1060                 return -EFAULT;
1061
1062         /*
1063          * We start on the first shadow page table, and give it a blank PGD
1064          * page.
1065          */
1066         lg->pgdirs[0].gpgdir = setup_pagetables(lg, mem, initrd_size);
1067         if (IS_ERR_VALUE(lg->pgdirs[0].gpgdir))
1068                 return lg->pgdirs[0].gpgdir;
1069         lg->pgdirs[0].pgdir = (pgd_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1070         if (!lg->pgdirs[0].pgdir)
1071                 return -ENOMEM;
1072
1073 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1074         /* For PAE, we also create the initial mid-level. */
1075         pgd = lg->pgdirs[0].pgdir;
1076         pmd_table = (pmd_t *) get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1077         if (!pmd_table)
1078                 return -ENOMEM;
1079
1080         set_pgd(pgd + SWITCHER_PGD_INDEX,
1081                 __pgd(__pa(pmd_table) | _PAGE_PRESENT));
1082 #endif
1083
1084         /* This is the current page table. */
1085         lg->cpus[0].cpu_pgd = 0;
1086         return 0;
1087 }
1088
1089 /*H:508 When the Guest calls LHCALL_LGUEST_INIT we do more setup. */
1090 void page_table_guest_data_init(struct lg_cpu *cpu)
1091 {
1092         /* We get the kernel address: above this is all kernel memory. */
1093         if (get_user(cpu->lg->kernel_address,
1094                 &cpu->lg->lguest_data->kernel_address)
1095                 /*
1096                  * We tell the Guest that it can't use the top 2 or 4 MB
1097                  * of virtual addresses used by the Switcher.
1098                  */
1099                 || put_user(RESERVE_MEM * 1024 * 1024,
1100                         &cpu->lg->lguest_data->reserve_mem)
1101                 || put_user(cpu->lg->pgdirs[0].gpgdir,
1102                         &cpu->lg->lguest_data->pgdir))
1103                 kill_guest(cpu, "bad guest page %p", cpu->lg->lguest_data);
1104
1105         /*
1106          * In flush_user_mappings() we loop from 0 to
1107          * "pgd_index(lg->kernel_address)".  This assumes it won't hit the
1108          * Switcher mappings, so check that now.
1109          */
1110 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1111         if (pgd_index(cpu->lg->kernel_address) == SWITCHER_PGD_INDEX &&
1112                 pmd_index(cpu->lg->kernel_address) == SWITCHER_PMD_INDEX)
1113 #else
1114         if (pgd_index(cpu->lg->kernel_address) >= SWITCHER_PGD_INDEX)
1115 #endif
1116                 kill_guest(cpu, "bad kernel address %#lx",
1117                                  cpu->lg->kernel_address);
1118 }
1119
1120 /* When a Guest dies, our cleanup is fairly simple. */
1121 void free_guest_pagetable(struct lguest *lg)
1122 {
1123         unsigned int i;
1124
1125         /* Throw away all page table pages. */
1126         release_all_pagetables(lg);
1127         /* Now free the top levels: free_page() can handle 0 just fine. */
1128         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(lg->pgdirs); i++)
1129                 free_page((long)lg->pgdirs[i].pgdir);
1130 }
1131
1132 /*H:480
1133  * (vi) Mapping the Switcher when the Guest is about to run.
1134  *
1135  * The Switcher and the two pages for this CPU need to be visible in the
1136  * Guest (and not the pages for other CPUs).  We have the appropriate PTE pages
1137  * for each CPU already set up, we just need to hook them in now we know which
1138  * Guest is about to run on this CPU.
1139  */
1140 void map_switcher_in_guest(struct lg_cpu *cpu, struct lguest_pages *pages)
1141 {
1142         pte_t *switcher_pte_page = __get_cpu_var(switcher_pte_pages);
1143         pte_t regs_pte;
1144         unsigned long pfn;
1145
1146 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1147         pmd_t switcher_pmd;
1148         pmd_t *pmd_table;
1149
1150         /* FIXME: native_set_pmd is overkill here. */
1151         native_set_pmd(&switcher_pmd, pfn_pmd(__pa(switcher_pte_page) >>
1152                        PAGE_SHIFT, PAGE_KERNEL_EXEC));
1153
1154         /* Figure out where the pmd page is, by reading the PGD, and converting
1155          * it to a virtual address. */
1156         pmd_table = __va(pgd_pfn(cpu->lg->
1157                         pgdirs[cpu->cpu_pgd].pgdir[SWITCHER_PGD_INDEX])
1158                                                                 << PAGE_SHIFT);
1159         /* Now write it into the shadow page table. */
1160         native_set_pmd(&pmd_table[SWITCHER_PMD_INDEX], switcher_pmd);
1161 #else
1162         pgd_t switcher_pgd;
1163
1164         /*
1165          * Make the last PGD entry for this Guest point to the Switcher's PTE
1166          * page for this CPU (with appropriate flags).
1167          */
1168         switcher_pgd = __pgd(__pa(switcher_pte_page) | __PAGE_KERNEL_EXEC);
1169
1170         cpu->lg->pgdirs[cpu->cpu_pgd].pgdir[SWITCHER_PGD_INDEX] = switcher_pgd;
1171
1172 #endif
1173         /*
1174          * We also change the Switcher PTE page.  When we're running the Guest,
1175          * we want the Guest's "regs" page to appear where the first Switcher
1176          * page for this CPU is.  This is an optimization: when the Switcher
1177          * saves the Guest registers, it saves them into the first page of this
1178          * CPU's "struct lguest_pages": if we make sure the Guest's register
1179          * page is already mapped there, we don't have to copy them out
1180          * again.
1181          */
1182         pfn = __pa(cpu->regs_page) >> PAGE_SHIFT;
1183         native_set_pte(&regs_pte, pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL));
1184         native_set_pte(&switcher_pte_page[pte_index((unsigned long)pages)],
1185                         regs_pte);
1186 }
1187 /*:*/
1188
1189 static void free_switcher_pte_pages(void)
1190 {
1191         unsigned int i;
1192
1193         for_each_possible_cpu(i)
1194                 free_page((long)switcher_pte_page(i));
1195 }
1196
1197 /*H:520
1198  * Setting up the Switcher PTE page for given CPU is fairly easy, given
1199  * the CPU number and the "struct page"s for the Switcher code itself.
1200  *
1201  * Currently the Switcher is less than a page long, so "pages" is always 1.
1202  */
1203 static __init void populate_switcher_pte_page(unsigned int cpu,
1204                                               struct page *switcher_page[],
1205                                               unsigned int pages)
1206 {
1207         unsigned int i;
1208         pte_t *pte = switcher_pte_page(cpu);
1209
1210         /* The first entries are easy: they map the Switcher code. */
1211         for (i = 0; i < pages; i++) {
1212                 native_set_pte(&pte[i], mk_pte(switcher_page[i],
1213                                 __pgprot(_PAGE_PRESENT|_PAGE_ACCESSED)));
1214         }
1215
1216         /* The only other thing we map is this CPU's pair of pages. */
1217         i = pages + cpu*2;
1218
1219         /* First page (Guest registers) is writable from the Guest */
1220         native_set_pte(&pte[i], pfn_pte(page_to_pfn(switcher_page[i]),
1221                          __pgprot(_PAGE_PRESENT|_PAGE_ACCESSED|_PAGE_RW)));
1222
1223         /*
1224          * The second page contains the "struct lguest_ro_state", and is
1225          * read-only.
1226          */
1227         native_set_pte(&pte[i+1], pfn_pte(page_to_pfn(switcher_page[i+1]),
1228                            __pgprot(_PAGE_PRESENT|_PAGE_ACCESSED)));
1229 }
1230
1231 /*
1232  * We've made it through the page table code.  Perhaps our tired brains are
1233  * still processing the details, or perhaps we're simply glad it's over.
1234  *
1235  * If nothing else, note that all this complexity in juggling shadow page tables
1236  * in sync with the Guest's page tables is for one reason: for most Guests this
1237  * page table dance determines how bad performance will be.  This is why Xen
1238  * uses exotic direct Guest pagetable manipulation, and why both Intel and AMD
1239  * have implemented shadow page table support directly into hardware.
1240  *
1241  * There is just one file remaining in the Host.
1242  */
1243
1244 /*H:510
1245  * At boot or module load time, init_pagetables() allocates and populates
1246  * the Switcher PTE page for each CPU.
1247  */
1248 __init int init_pagetables(struct page **switcher_page, unsigned int pages)
1249 {
1250         unsigned int i;
1251
1252         for_each_possible_cpu(i) {
1253                 switcher_pte_page(i) = (pte_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1254                 if (!switcher_pte_page(i)) {
1255                         free_switcher_pte_pages();
1256                         return -ENOMEM;
1257                 }
1258                 populate_switcher_pte_page(i, switcher_page, pages);
1259         }
1260         return 0;
1261 }
1262 /*:*/
1263
1264 /* Cleaning up simply involves freeing the PTE page for each CPU. */
1265 void free_pagetables(void)
1266 {
1267         free_switcher_pte_pages();
1268 }