percpu: make misc percpu symbols unique
[linux-2.6.git] / drivers / lguest / x86 / core.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2006, Rusty Russell <rusty@rustcorp.com.au> IBM Corporation.
3  * Copyright (C) 2007, Jes Sorensen <jes@sgi.com> SGI.
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
7  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
8  * (at your option) any later version.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, GOOD TITLE or
13  * NON INFRINGEMENT.  See the GNU General Public License for more
14  * details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * along with this program; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
19  */
20 /*P:450
21  * This file contains the x86-specific lguest code.  It used to be all
22  * mixed in with drivers/lguest/core.c but several foolhardy code slashers
23  * wrestled most of the dependencies out to here in preparation for porting
24  * lguest to other architectures (see what I mean by foolhardy?).
25  *
26  * This also contains a couple of non-obvious setup and teardown pieces which
27  * were implemented after days of debugging pain.
28 :*/
29 #include <linux/kernel.h>
30 #include <linux/start_kernel.h>
31 #include <linux/string.h>
32 #include <linux/console.h>
33 #include <linux/screen_info.h>
34 #include <linux/irq.h>
35 #include <linux/interrupt.h>
36 #include <linux/clocksource.h>
37 #include <linux/clockchips.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/lguest.h>
40 #include <linux/lguest_launcher.h>
41 #include <asm/paravirt.h>
42 #include <asm/param.h>
43 #include <asm/page.h>
44 #include <asm/pgtable.h>
45 #include <asm/desc.h>
46 #include <asm/setup.h>
47 #include <asm/lguest.h>
48 #include <asm/uaccess.h>
49 #include <asm/i387.h>
50 #include "../lg.h"
51
52 static int cpu_had_pge;
53
54 static struct {
55         unsigned long offset;
56         unsigned short segment;
57 } lguest_entry;
58
59 /* Offset from where switcher.S was compiled to where we've copied it */
60 static unsigned long switcher_offset(void)
61 {
62         return SWITCHER_ADDR - (unsigned long)start_switcher_text;
63 }
64
65 /* This cpu's struct lguest_pages. */
66 static struct lguest_pages *lguest_pages(unsigned int cpu)
67 {
68         return &(((struct lguest_pages *)
69                   (SWITCHER_ADDR + SHARED_SWITCHER_PAGES*PAGE_SIZE))[cpu]);
70 }
71
72 static DEFINE_PER_CPU(struct lg_cpu *, lg_last_cpu);
73
74 /*S:010
75  * We approach the Switcher.
76  *
77  * Remember that each CPU has two pages which are visible to the Guest when it
78  * runs on that CPU.  This has to contain the state for that Guest: we copy the
79  * state in just before we run the Guest.
80  *
81  * Each Guest has "changed" flags which indicate what has changed in the Guest
82  * since it last ran.  We saw this set in interrupts_and_traps.c and
83  * segments.c.
84  */
85 static void copy_in_guest_info(struct lg_cpu *cpu, struct lguest_pages *pages)
86 {
87         /*
88          * Copying all this data can be quite expensive.  We usually run the
89          * same Guest we ran last time (and that Guest hasn't run anywhere else
90          * meanwhile).  If that's not the case, we pretend everything in the
91          * Guest has changed.
92          */
93         if (__get_cpu_var(lg_last_cpu) != cpu || cpu->last_pages != pages) {
94                 __get_cpu_var(lg_last_cpu) = cpu;
95                 cpu->last_pages = pages;
96                 cpu->changed = CHANGED_ALL;
97         }
98
99         /*
100          * These copies are pretty cheap, so we do them unconditionally: */
101         /* Save the current Host top-level page directory.
102          */
103         pages->state.host_cr3 = __pa(current->mm->pgd);
104         /*
105          * Set up the Guest's page tables to see this CPU's pages (and no
106          * other CPU's pages).
107          */
108         map_switcher_in_guest(cpu, pages);
109         /*
110          * Set up the two "TSS" members which tell the CPU what stack to use
111          * for traps which do directly into the Guest (ie. traps at privilege
112          * level 1).
113          */
114         pages->state.guest_tss.sp1 = cpu->esp1;
115         pages->state.guest_tss.ss1 = cpu->ss1;
116
117         /* Copy direct-to-Guest trap entries. */
118         if (cpu->changed & CHANGED_IDT)
119                 copy_traps(cpu, pages->state.guest_idt, default_idt_entries);
120
121         /* Copy all GDT entries which the Guest can change. */
122         if (cpu->changed & CHANGED_GDT)
123                 copy_gdt(cpu, pages->state.guest_gdt);
124         /* If only the TLS entries have changed, copy them. */
125         else if (cpu->changed & CHANGED_GDT_TLS)
126                 copy_gdt_tls(cpu, pages->state.guest_gdt);
127
128         /* Mark the Guest as unchanged for next time. */
129         cpu->changed = 0;
130 }
131
132 /* Finally: the code to actually call into the Switcher to run the Guest. */
133 static void run_guest_once(struct lg_cpu *cpu, struct lguest_pages *pages)
134 {
135         /* This is a dummy value we need for GCC's sake. */
136         unsigned int clobber;
137
138         /*
139          * Copy the guest-specific information into this CPU's "struct
140          * lguest_pages".
141          */
142         copy_in_guest_info(cpu, pages);
143
144         /*
145          * Set the trap number to 256 (impossible value).  If we fault while
146          * switching to the Guest (bad segment registers or bug), this will
147          * cause us to abort the Guest.
148          */
149         cpu->regs->trapnum = 256;
150
151         /*
152          * Now: we push the "eflags" register on the stack, then do an "lcall".
153          * This is how we change from using the kernel code segment to using
154          * the dedicated lguest code segment, as well as jumping into the
155          * Switcher.
156          *
157          * The lcall also pushes the old code segment (KERNEL_CS) onto the
158          * stack, then the address of this call.  This stack layout happens to
159          * exactly match the stack layout created by an interrupt...
160          */
161         asm volatile("pushf; lcall *lguest_entry"
162                      /*
163                       * This is how we tell GCC that %eax ("a") and %ebx ("b")
164                       * are changed by this routine.  The "=" means output.
165                       */
166                      : "=a"(clobber), "=b"(clobber)
167                      /*
168                       * %eax contains the pages pointer.  ("0" refers to the
169                       * 0-th argument above, ie "a").  %ebx contains the
170                       * physical address of the Guest's top-level page
171                       * directory.
172                       */
173                      : "0"(pages), "1"(__pa(cpu->lg->pgdirs[cpu->cpu_pgd].pgdir))
174                      /*
175                       * We tell gcc that all these registers could change,
176                       * which means we don't have to save and restore them in
177                       * the Switcher.
178                       */
179                      : "memory", "%edx", "%ecx", "%edi", "%esi");
180 }
181 /*:*/
182
183 /*M:002
184  * There are hooks in the scheduler which we can register to tell when we
185  * get kicked off the CPU (preempt_notifier_register()).  This would allow us
186  * to lazily disable SYSENTER which would regain some performance, and should
187  * also simplify copy_in_guest_info().  Note that we'd still need to restore
188  * things when we exit to Launcher userspace, but that's fairly easy.
189  *
190  * We could also try using these hooks for PGE, but that might be too expensive.
191  *
192  * The hooks were designed for KVM, but we can also put them to good use.
193 :*/
194
195 /*H:040
196  * This is the i386-specific code to setup and run the Guest.  Interrupts
197  * are disabled: we own the CPU.
198  */
199 void lguest_arch_run_guest(struct lg_cpu *cpu)
200 {
201         /*
202          * Remember the awfully-named TS bit?  If the Guest has asked to set it
203          * we set it now, so we can trap and pass that trap to the Guest if it
204          * uses the FPU.
205          */
206         if (cpu->ts)
207                 unlazy_fpu(current);
208
209         /*
210          * SYSENTER is an optimized way of doing system calls.  We can't allow
211          * it because it always jumps to privilege level 0.  A normal Guest
212          * won't try it because we don't advertise it in CPUID, but a malicious
213          * Guest (or malicious Guest userspace program) could, so we tell the
214          * CPU to disable it before running the Guest.
215          */
216         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_SEP))
217                 wrmsr(MSR_IA32_SYSENTER_CS, 0, 0);
218
219         /*
220          * Now we actually run the Guest.  It will return when something
221          * interesting happens, and we can examine its registers to see what it
222          * was doing.
223          */
224         run_guest_once(cpu, lguest_pages(raw_smp_processor_id()));
225
226         /*
227          * Note that the "regs" structure contains two extra entries which are
228          * not really registers: a trap number which says what interrupt or
229          * trap made the switcher code come back, and an error code which some
230          * traps set.
231          */
232
233          /* Restore SYSENTER if it's supposed to be on. */
234          if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_SEP))
235                 wrmsr(MSR_IA32_SYSENTER_CS, __KERNEL_CS, 0);
236
237         /*
238          * If the Guest page faulted, then the cr2 register will tell us the
239          * bad virtual address.  We have to grab this now, because once we
240          * re-enable interrupts an interrupt could fault and thus overwrite
241          * cr2, or we could even move off to a different CPU.
242          */
243         if (cpu->regs->trapnum == 14)
244                 cpu->arch.last_pagefault = read_cr2();
245         /*
246          * Similarly, if we took a trap because the Guest used the FPU,
247          * we have to restore the FPU it expects to see.
248          * math_state_restore() may sleep and we may even move off to
249          * a different CPU. So all the critical stuff should be done
250          * before this.
251          */
252         else if (cpu->regs->trapnum == 7)
253                 math_state_restore();
254 }
255
256 /*H:130
257  * Now we've examined the hypercall code; our Guest can make requests.
258  * Our Guest is usually so well behaved; it never tries to do things it isn't
259  * allowed to, and uses hypercalls instead.  Unfortunately, Linux's paravirtual
260  * infrastructure isn't quite complete, because it doesn't contain replacements
261  * for the Intel I/O instructions.  As a result, the Guest sometimes fumbles
262  * across one during the boot process as it probes for various things which are
263  * usually attached to a PC.
264  *
265  * When the Guest uses one of these instructions, we get a trap (General
266  * Protection Fault) and come here.  We see if it's one of those troublesome
267  * instructions and skip over it.  We return true if we did.
268  */
269 static int emulate_insn(struct lg_cpu *cpu)
270 {
271         u8 insn;
272         unsigned int insnlen = 0, in = 0, shift = 0;
273         /*
274          * The eip contains the *virtual* address of the Guest's instruction:
275          * guest_pa just subtracts the Guest's page_offset.
276          */
277         unsigned long physaddr = guest_pa(cpu, cpu->regs->eip);
278
279         /*
280          * This must be the Guest kernel trying to do something, not userspace!
281          * The bottom two bits of the CS segment register are the privilege
282          * level.
283          */
284         if ((cpu->regs->cs & 3) != GUEST_PL)
285                 return 0;
286
287         /* Decoding x86 instructions is icky. */
288         insn = lgread(cpu, physaddr, u8);
289
290         /*
291          * 0x66 is an "operand prefix".  It means it's using the upper 16 bits
292          * of the eax register.
293          */
294         if (insn == 0x66) {
295                 shift = 16;
296                 /* The instruction is 1 byte so far, read the next byte. */
297                 insnlen = 1;
298                 insn = lgread(cpu, physaddr + insnlen, u8);
299         }
300
301         /*
302          * We can ignore the lower bit for the moment and decode the 4 opcodes
303          * we need to emulate.
304          */
305         switch (insn & 0xFE) {
306         case 0xE4: /* in     <next byte>,%al */
307                 insnlen += 2;
308                 in = 1;
309                 break;
310         case 0xEC: /* in     (%dx),%al */
311                 insnlen += 1;
312                 in = 1;
313                 break;
314         case 0xE6: /* out    %al,<next byte> */
315                 insnlen += 2;
316                 break;
317         case 0xEE: /* out    %al,(%dx) */
318                 insnlen += 1;
319                 break;
320         default:
321                 /* OK, we don't know what this is, can't emulate. */
322                 return 0;
323         }
324
325         /*
326          * If it was an "IN" instruction, they expect the result to be read
327          * into %eax, so we change %eax.  We always return all-ones, which
328          * traditionally means "there's nothing there".
329          */
330         if (in) {
331                 /* Lower bit tells is whether it's a 16 or 32 bit access */
332                 if (insn & 0x1)
333                         cpu->regs->eax = 0xFFFFFFFF;
334                 else
335                         cpu->regs->eax |= (0xFFFF << shift);
336         }
337         /* Finally, we've "done" the instruction, so move past it. */
338         cpu->regs->eip += insnlen;
339         /* Success! */
340         return 1;
341 }
342
343 /*
344  * Our hypercalls mechanism used to be based on direct software interrupts.
345  * After Anthony's "Refactor hypercall infrastructure" kvm patch, we decided to
346  * change over to using kvm hypercalls.
347  *
348  * KVM_HYPERCALL is actually a "vmcall" instruction, which generates an invalid
349  * opcode fault (fault 6) on non-VT cpus, so the easiest solution seemed to be
350  * an *emulation approach*: if the fault was really produced by an hypercall
351  * (is_hypercall() does exactly this check), we can just call the corresponding
352  * hypercall host implementation function.
353  *
354  * But these invalid opcode faults are notably slower than software interrupts.
355  * So we implemented the *patching (or rewriting) approach*: every time we hit
356  * the KVM_HYPERCALL opcode in Guest code, we patch it to the old "int 0x1f"
357  * opcode, so next time the Guest calls this hypercall it will use the
358  * faster trap mechanism.
359  *
360  * Matias even benchmarked it to convince you: this shows the average cycle
361  * cost of a hypercall.  For each alternative solution mentioned above we've
362  * made 5 runs of the benchmark:
363  *
364  * 1) direct software interrupt: 2915, 2789, 2764, 2721, 2898
365  * 2) emulation technique: 3410, 3681, 3466, 3392, 3780
366  * 3) patching (rewrite) technique: 2977, 2975, 2891, 2637, 2884
367  *
368  * One two-line function is worth a 20% hypercall speed boost!
369  */
370 static void rewrite_hypercall(struct lg_cpu *cpu)
371 {
372         /*
373          * This are the opcodes we use to patch the Guest.  The opcode for "int
374          * $0x1f" is "0xcd 0x1f" but vmcall instruction is 3 bytes long, so we
375          * complete the sequence with a NOP (0x90).
376          */
377         u8 insn[3] = {0xcd, 0x1f, 0x90};
378
379         __lgwrite(cpu, guest_pa(cpu, cpu->regs->eip), insn, sizeof(insn));
380         /*
381          * The above write might have caused a copy of that page to be made
382          * (if it was read-only).  We need to make sure the Guest has
383          * up-to-date pagetables.  As this doesn't happen often, we can just
384          * drop them all.
385          */
386         guest_pagetable_clear_all(cpu);
387 }
388
389 static bool is_hypercall(struct lg_cpu *cpu)
390 {
391         u8 insn[3];
392
393         /*
394          * This must be the Guest kernel trying to do something.
395          * The bottom two bits of the CS segment register are the privilege
396          * level.
397          */
398         if ((cpu->regs->cs & 3) != GUEST_PL)
399                 return false;
400
401         /* Is it a vmcall? */
402         __lgread(cpu, insn, guest_pa(cpu, cpu->regs->eip), sizeof(insn));
403         return insn[0] == 0x0f && insn[1] == 0x01 && insn[2] == 0xc1;
404 }
405
406 /*H:050 Once we've re-enabled interrupts, we look at why the Guest exited. */
407 void lguest_arch_handle_trap(struct lg_cpu *cpu)
408 {
409         switch (cpu->regs->trapnum) {
410         case 13: /* We've intercepted a General Protection Fault. */
411                 /*
412                  * Check if this was one of those annoying IN or OUT
413                  * instructions which we need to emulate.  If so, we just go
414                  * back into the Guest after we've done it.
415                  */
416                 if (cpu->regs->errcode == 0) {
417                         if (emulate_insn(cpu))
418                                 return;
419                 }
420                 /*
421                  * If KVM is active, the vmcall instruction triggers a General
422                  * Protection Fault.  Normally it triggers an invalid opcode
423                  * fault (6):
424                  */
425         case 6:
426                 /*
427                  * We need to check if ring == GUEST_PL and faulting
428                  * instruction == vmcall.
429                  */
430                 if (is_hypercall(cpu)) {
431                         rewrite_hypercall(cpu);
432                         return;
433                 }
434                 break;
435         case 14: /* We've intercepted a Page Fault. */
436                 /*
437                  * The Guest accessed a virtual address that wasn't mapped.
438                  * This happens a lot: we don't actually set up most of the page
439                  * tables for the Guest at all when we start: as it runs it asks
440                  * for more and more, and we set them up as required. In this
441                  * case, we don't even tell the Guest that the fault happened.
442                  *
443                  * The errcode tells whether this was a read or a write, and
444                  * whether kernel or userspace code.
445                  */
446                 if (demand_page(cpu, cpu->arch.last_pagefault,
447                                 cpu->regs->errcode))
448                         return;
449
450                 /*
451                  * OK, it's really not there (or not OK): the Guest needs to
452                  * know.  We write out the cr2 value so it knows where the
453                  * fault occurred.
454                  *
455                  * Note that if the Guest were really messed up, this could
456                  * happen before it's done the LHCALL_LGUEST_INIT hypercall, so
457                  * lg->lguest_data could be NULL
458                  */
459                 if (cpu->lg->lguest_data &&
460                     put_user(cpu->arch.last_pagefault,
461                              &cpu->lg->lguest_data->cr2))
462                         kill_guest(cpu, "Writing cr2");
463                 break;
464         case 7: /* We've intercepted a Device Not Available fault. */
465                 /*
466                  * If the Guest doesn't want to know, we already restored the
467                  * Floating Point Unit, so we just continue without telling it.
468                  */
469                 if (!cpu->ts)
470                         return;
471                 break;
472         case 32 ... 255:
473                 /*
474                  * These values mean a real interrupt occurred, in which case
475                  * the Host handler has already been run. We just do a
476                  * friendly check if another process should now be run, then
477                  * return to run the Guest again
478                  */
479                 cond_resched();
480                 return;
481         case LGUEST_TRAP_ENTRY:
482                 /*
483                  * Our 'struct hcall_args' maps directly over our regs: we set
484                  * up the pointer now to indicate a hypercall is pending.
485                  */
486                 cpu->hcall = (struct hcall_args *)cpu->regs;
487                 return;
488         }
489
490         /* We didn't handle the trap, so it needs to go to the Guest. */
491         if (!deliver_trap(cpu, cpu->regs->trapnum))
492                 /*
493                  * If the Guest doesn't have a handler (either it hasn't
494                  * registered any yet, or it's one of the faults we don't let
495                  * it handle), it dies with this cryptic error message.
496                  */
497                 kill_guest(cpu, "unhandled trap %li at %#lx (%#lx)",
498                            cpu->regs->trapnum, cpu->regs->eip,
499                            cpu->regs->trapnum == 14 ? cpu->arch.last_pagefault
500                            : cpu->regs->errcode);
501 }
502
503 /*
504  * Now we can look at each of the routines this calls, in increasing order of
505  * complexity: do_hypercalls(), emulate_insn(), maybe_do_interrupt(),
506  * deliver_trap() and demand_page().  After all those, we'll be ready to
507  * examine the Switcher, and our philosophical understanding of the Host/Guest
508  * duality will be complete.
509 :*/
510 static void adjust_pge(void *on)
511 {
512         if (on)
513                 write_cr4(read_cr4() | X86_CR4_PGE);
514         else
515                 write_cr4(read_cr4() & ~X86_CR4_PGE);
516 }
517
518 /*H:020
519  * Now the Switcher is mapped and every thing else is ready, we need to do
520  * some more i386-specific initialization.
521  */
522 void __init lguest_arch_host_init(void)
523 {
524         int i;
525
526         /*
527          * Most of the i386/switcher.S doesn't care that it's been moved; on
528          * Intel, jumps are relative, and it doesn't access any references to
529          * external code or data.
530          *
531          * The only exception is the interrupt handlers in switcher.S: their
532          * addresses are placed in a table (default_idt_entries), so we need to
533          * update the table with the new addresses.  switcher_offset() is a
534          * convenience function which returns the distance between the
535          * compiled-in switcher code and the high-mapped copy we just made.
536          */
537         for (i = 0; i < IDT_ENTRIES; i++)
538                 default_idt_entries[i] += switcher_offset();
539
540         /*
541          * Set up the Switcher's per-cpu areas.
542          *
543          * Each CPU gets two pages of its own within the high-mapped region
544          * (aka. "struct lguest_pages").  Much of this can be initialized now,
545          * but some depends on what Guest we are running (which is set up in
546          * copy_in_guest_info()).
547          */
548         for_each_possible_cpu(i) {
549                 /* lguest_pages() returns this CPU's two pages. */
550                 struct lguest_pages *pages = lguest_pages(i);
551                 /* This is a convenience pointer to make the code neater. */
552                 struct lguest_ro_state *state = &pages->state;
553
554                 /*
555                  * The Global Descriptor Table: the Host has a different one
556                  * for each CPU.  We keep a descriptor for the GDT which says
557                  * where it is and how big it is (the size is actually the last
558                  * byte, not the size, hence the "-1").
559                  */
560                 state->host_gdt_desc.size = GDT_SIZE-1;
561                 state->host_gdt_desc.address = (long)get_cpu_gdt_table(i);
562
563                 /*
564                  * All CPUs on the Host use the same Interrupt Descriptor
565                  * Table, so we just use store_idt(), which gets this CPU's IDT
566                  * descriptor.
567                  */
568                 store_idt(&state->host_idt_desc);
569
570                 /*
571                  * The descriptors for the Guest's GDT and IDT can be filled
572                  * out now, too.  We copy the GDT & IDT into ->guest_gdt and
573                  * ->guest_idt before actually running the Guest.
574                  */
575                 state->guest_idt_desc.size = sizeof(state->guest_idt)-1;
576                 state->guest_idt_desc.address = (long)&state->guest_idt;
577                 state->guest_gdt_desc.size = sizeof(state->guest_gdt)-1;
578                 state->guest_gdt_desc.address = (long)&state->guest_gdt;
579
580                 /*
581                  * We know where we want the stack to be when the Guest enters
582                  * the Switcher: in pages->regs.  The stack grows upwards, so
583                  * we start it at the end of that structure.
584                  */
585                 state->guest_tss.sp0 = (long)(&pages->regs + 1);
586                 /*
587                  * And this is the GDT entry to use for the stack: we keep a
588                  * couple of special LGUEST entries.
589                  */
590                 state->guest_tss.ss0 = LGUEST_DS;
591
592                 /*
593                  * x86 can have a finegrained bitmap which indicates what I/O
594                  * ports the process can use.  We set it to the end of our
595                  * structure, meaning "none".
596                  */
597                 state->guest_tss.io_bitmap_base = sizeof(state->guest_tss);
598
599                 /*
600                  * Some GDT entries are the same across all Guests, so we can
601                  * set them up now.
602                  */
603                 setup_default_gdt_entries(state);
604                 /* Most IDT entries are the same for all Guests, too.*/
605                 setup_default_idt_entries(state, default_idt_entries);
606
607                 /*
608                  * The Host needs to be able to use the LGUEST segments on this
609                  * CPU, too, so put them in the Host GDT.
610                  */
611                 get_cpu_gdt_table(i)[GDT_ENTRY_LGUEST_CS] = FULL_EXEC_SEGMENT;
612                 get_cpu_gdt_table(i)[GDT_ENTRY_LGUEST_DS] = FULL_SEGMENT;
613         }
614
615         /*
616          * In the Switcher, we want the %cs segment register to use the
617          * LGUEST_CS GDT entry: we've put that in the Host and Guest GDTs, so
618          * it will be undisturbed when we switch.  To change %cs and jump we
619          * need this structure to feed to Intel's "lcall" instruction.
620          */
621         lguest_entry.offset = (long)switch_to_guest + switcher_offset();
622         lguest_entry.segment = LGUEST_CS;
623
624         /*
625          * Finally, we need to turn off "Page Global Enable".  PGE is an
626          * optimization where page table entries are specially marked to show
627          * they never change.  The Host kernel marks all the kernel pages this
628          * way because it's always present, even when userspace is running.
629          *
630          * Lguest breaks this: unbeknownst to the rest of the Host kernel, we
631          * switch to the Guest kernel.  If you don't disable this on all CPUs,
632          * you'll get really weird bugs that you'll chase for two days.
633          *
634          * I used to turn PGE off every time we switched to the Guest and back
635          * on when we return, but that slowed the Switcher down noticibly.
636          */
637
638         /*
639          * We don't need the complexity of CPUs coming and going while we're
640          * doing this.
641          */
642         get_online_cpus();
643         if (cpu_has_pge) { /* We have a broader idea of "global". */
644                 /* Remember that this was originally set (for cleanup). */
645                 cpu_had_pge = 1;
646                 /*
647                  * adjust_pge is a helper function which sets or unsets the PGE
648                  * bit on its CPU, depending on the argument (0 == unset).
649                  */
650                 on_each_cpu(adjust_pge, (void *)0, 1);
651                 /* Turn off the feature in the global feature set. */
652                 clear_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_PGE);
653         }
654         put_online_cpus();
655 };
656 /*:*/
657
658 void __exit lguest_arch_host_fini(void)
659 {
660         /* If we had PGE before we started, turn it back on now. */
661         get_online_cpus();
662         if (cpu_had_pge) {
663                 set_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_PGE);
664                 /* adjust_pge's argument "1" means set PGE. */
665                 on_each_cpu(adjust_pge, (void *)1, 1);
666         }
667         put_online_cpus();
668 }
669
670
671 /*H:122 The i386-specific hypercalls simply farm out to the right functions. */
672 int lguest_arch_do_hcall(struct lg_cpu *cpu, struct hcall_args *args)
673 {
674         switch (args->arg0) {
675         case LHCALL_LOAD_GDT_ENTRY:
676                 load_guest_gdt_entry(cpu, args->arg1, args->arg2, args->arg3);
677                 break;
678         case LHCALL_LOAD_IDT_ENTRY:
679                 load_guest_idt_entry(cpu, args->arg1, args->arg2, args->arg3);
680                 break;
681         case LHCALL_LOAD_TLS:
682                 guest_load_tls(cpu, args->arg1);
683                 break;
684         default:
685                 /* Bad Guest.  Bad! */
686                 return -EIO;
687         }
688         return 0;
689 }
690
691 /*H:126 i386-specific hypercall initialization: */
692 int lguest_arch_init_hypercalls(struct lg_cpu *cpu)
693 {
694         u32 tsc_speed;
695
696         /*
697          * The pointer to the Guest's "struct lguest_data" is the only argument.
698          * We check that address now.
699          */
700         if (!lguest_address_ok(cpu->lg, cpu->hcall->arg1,
701                                sizeof(*cpu->lg->lguest_data)))
702                 return -EFAULT;
703
704         /*
705          * Having checked it, we simply set lg->lguest_data to point straight
706          * into the Launcher's memory at the right place and then use
707          * copy_to_user/from_user from now on, instead of lgread/write.  I put
708          * this in to show that I'm not immune to writing stupid
709          * optimizations.
710          */
711         cpu->lg->lguest_data = cpu->lg->mem_base + cpu->hcall->arg1;
712
713         /*
714          * We insist that the Time Stamp Counter exist and doesn't change with
715          * cpu frequency.  Some devious chip manufacturers decided that TSC
716          * changes could be handled in software.  I decided that time going
717          * backwards might be good for benchmarks, but it's bad for users.
718          *
719          * We also insist that the TSC be stable: the kernel detects unreliable
720          * TSCs for its own purposes, and we use that here.
721          */
722         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC) && !check_tsc_unstable())
723                 tsc_speed = tsc_khz;
724         else
725                 tsc_speed = 0;
726         if (put_user(tsc_speed, &cpu->lg->lguest_data->tsc_khz))
727                 return -EFAULT;
728
729         /* The interrupt code might not like the system call vector. */
730         if (!check_syscall_vector(cpu->lg))
731                 kill_guest(cpu, "bad syscall vector");
732
733         return 0;
734 }
735 /*:*/
736
737 /*L:030
738  * lguest_arch_setup_regs()
739  *
740  * Most of the Guest's registers are left alone: we used get_zeroed_page() to
741  * allocate the structure, so they will be 0.
742  */
743 void lguest_arch_setup_regs(struct lg_cpu *cpu, unsigned long start)
744 {
745         struct lguest_regs *regs = cpu->regs;
746
747         /*
748          * There are four "segment" registers which the Guest needs to boot:
749          * The "code segment" register (cs) refers to the kernel code segment
750          * __KERNEL_CS, and the "data", "extra" and "stack" segment registers
751          * refer to the kernel data segment __KERNEL_DS.
752          *
753          * The privilege level is packed into the lower bits.  The Guest runs
754          * at privilege level 1 (GUEST_PL).
755          */
756         regs->ds = regs->es = regs->ss = __KERNEL_DS|GUEST_PL;
757         regs->cs = __KERNEL_CS|GUEST_PL;
758
759         /*
760          * The "eflags" register contains miscellaneous flags.  Bit 1 (0x002)
761          * is supposed to always be "1".  Bit 9 (0x200) controls whether
762          * interrupts are enabled.  We always leave interrupts enabled while
763          * running the Guest.
764          */
765         regs->eflags = X86_EFLAGS_IF | 0x2;
766
767         /*
768          * The "Extended Instruction Pointer" register says where the Guest is
769          * running.
770          */
771         regs->eip = start;
772
773         /*
774          * %esi points to our boot information, at physical address 0, so don't
775          * touch it.
776          */
777
778         /* There are a couple of GDT entries the Guest expects at boot. */
779         setup_guest_gdt(cpu);
780 }