Merge tag 'stable/for-linus-3.5-rc0-tag' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-3.10.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                 unsigned long pfn = mfn_to_pfn(mfn);
357
358                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
359                 if (unlikely(pfn == ~0))
360                         val = flags & ~_PAGE_PRESENT;
361                 else
362                         val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
363         }
364
365         return val;
366 }
367
368 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
369 {
370         if (val & _PAGE_PRESENT) {
371                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
372                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
373                 unsigned long mfn;
374
375                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
376                         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
377                 else
378                         mfn = pfn;
379                 /*
380                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
381                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
382                  * information about the original pfn, so
383                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
384                  */
385                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
386                         mfn = 0;
387                         flags = 0;
388                 } else {
389                         /*
390                          * Paramount to do this test _after_ the
391                          * INVALID_P2M_ENTRY as INVALID_P2M_ENTRY &
392                          * IDENTITY_FRAME_BIT resolves to true.
393                          */
394                         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
395                         if (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT) {
396                                 mfn &= ~IDENTITY_FRAME_BIT;
397                                 flags |= _PAGE_IOMAP;
398                         }
399                 }
400                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
401         }
402
403         return val;
404 }
405
406 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
407 {
408         if (val & _PAGE_PRESENT) {
409                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
410                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
411
412                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
413                    just use it as-is. */
414                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
415         }
416
417         return val;
418 }
419
420 static pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
421 {
422         pteval_t pteval = pte.pte;
423 #if 0
424         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
425         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
426                 WARN_ON(!pat_enabled);
427                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
428         }
429 #endif
430         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
431                 return pteval;
432
433         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
434 }
435 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
436
437 static pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
438 {
439         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
440 }
441 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
442
443 /*
444  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
445  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
446  * types.
447  *
448  * We expect Linux's PAT set as follows:
449  *
450  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
451  * 0                     WB       WB     WB
452  * 1            PWT      WC       WT     WT
453  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
454  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
455  * 4    PAT              WB       WC     WB
456  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
457  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
458  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
459  */
460
461 void xen_set_pat(u64 pat)
462 {
463         /* We expect Linux to use a PAT setting of
464          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
465         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
466 }
467
468 static pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
469 {
470         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
471 #if 0
472         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
473          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
474          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
475          * things work out OK...
476          *
477          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
478          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
479          */
480         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
481                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
482                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
483         }
484 #endif
485         /*
486          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
487          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
488          * mappings are just dummy local mappings to keep other
489          * parts of the kernel happy.
490          */
491         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
492             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
493                 pte = iomap_pte(pte);
494         } else {
495                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
496                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
497         }
498
499         return native_make_pte(pte);
500 }
501 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
502
503 static pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
504 {
505         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
506         return native_make_pgd(pgd);
507 }
508 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
509
510 static pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
511 {
512         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
513 }
514 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
515
516 static void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
517 {
518         struct mmu_update u;
519
520         preempt_disable();
521
522         xen_mc_batch();
523
524         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
525         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
526         u.val = pud_val_ma(val);
527         xen_extend_mmu_update(&u);
528
529         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
530
531         preempt_enable();
532 }
533
534 static void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
535 {
536         trace_xen_mmu_set_pud(ptr, val);
537
538         /* If page is not pinned, we can just update the entry
539            directly */
540         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
541                 *ptr = val;
542                 return;
543         }
544
545         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
546 }
547
548 #ifdef CONFIG_X86_PAE
549 static void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
550 {
551         trace_xen_mmu_set_pte_atomic(ptep, pte);
552         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
553 }
554
555 static void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
556 {
557         trace_xen_mmu_pte_clear(mm, addr, ptep);
558         if (!xen_batched_set_pte(ptep, native_make_pte(0)))
559                 native_pte_clear(mm, addr, ptep);
560 }
561
562 static void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
563 {
564         trace_xen_mmu_pmd_clear(pmdp);
565         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
566 }
567 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
568
569 static pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
570 {
571         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
572         return native_make_pmd(pmd);
573 }
574 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
575
576 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
577 static pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
578 {
579         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
580 }
581 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
582
583 static pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
584 {
585         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
586
587         return native_make_pud(pud);
588 }
589 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
590
591 static pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
592 {
593         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
594         unsigned offset = pgd - pgd_page;
595         pgd_t *user_ptr = NULL;
596
597         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
598                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
599                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
600                 if (user_ptr)
601                         user_ptr += offset;
602         }
603
604         return user_ptr;
605 }
606
607 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
608 {
609         struct mmu_update u;
610
611         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
612         u.val = pgd_val_ma(val);
613         xen_extend_mmu_update(&u);
614 }
615
616 /*
617  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
618  * there's a page structure.  This implies:
619  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
620  *  2. It is always pinned
621  *  3. It has no user pagetable attached to it
622  */
623 static void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
624 {
625         preempt_disable();
626
627         xen_mc_batch();
628
629         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
630
631         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
632
633         preempt_enable();
634 }
635
636 static void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
637 {
638         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
639
640         trace_xen_mmu_set_pgd(ptr, user_ptr, val);
641
642         /* If page is not pinned, we can just update the entry
643            directly */
644         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
645                 *ptr = val;
646                 if (user_ptr) {
647                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
648                         *user_ptr = val;
649                 }
650                 return;
651         }
652
653         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
654            user updates together. */
655         xen_mc_batch();
656
657         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
658         if (user_ptr)
659                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
660
661         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
662 }
663 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
664
665 /*
666  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
667  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
668  * callback function on each page it finds making up the page table,
669  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
670  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
671  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
672  * FIXADDR_TOP.
673  *
674  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
675  * because then we start getting into Xen's ptes.
676  *
677  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
678  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
679  */
680 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
681                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
682                                       enum pt_level),
683                           unsigned long limit)
684 {
685         int flush = 0;
686         unsigned hole_low, hole_high;
687         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
688         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
689
690         /* The limit is the last byte to be touched */
691         limit--;
692         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
693
694         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
695                 return 0;
696
697         /*
698          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
699          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
700          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
701          */
702         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
703         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
704
705         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
706 #if PTRS_PER_PUD > 1
707         pudidx_limit = pud_index(limit);
708 #else
709         pudidx_limit = 0;
710 #endif
711 #if PTRS_PER_PMD > 1
712         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
713 #else
714         pmdidx_limit = 0;
715 #endif
716
717         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
718                 pud_t *pud;
719
720                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
721                         continue;
722
723                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
724                         continue;
725
726                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
727
728                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
729                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
730
731                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
732                         pmd_t *pmd;
733
734                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
735                             pudidx > pudidx_limit)
736                                 goto out;
737
738                         if (pud_none(pud[pudidx]))
739                                 continue;
740
741                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
742
743                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
744                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
745
746                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
747                                 struct page *pte;
748
749                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
750                                     pudidx == pudidx_limit &&
751                                     pmdidx > pmdidx_limit)
752                                         goto out;
753
754                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
755                                         continue;
756
757                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
758                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
759                         }
760                 }
761         }
762
763 out:
764         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
765            a cue to do final things like tlb flushes. */
766         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
767
768         return flush;
769 }
770
771 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
772                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
773                                     enum pt_level),
774                         unsigned long limit)
775 {
776         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
777 }
778
779 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
780    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
781 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
782 {
783         spinlock_t *ptl = NULL;
784
785 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
786         ptl = __pte_lockptr(page);
787         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
788 #endif
789
790         return ptl;
791 }
792
793 static void xen_pte_unlock(void *v)
794 {
795         spinlock_t *ptl = v;
796         spin_unlock(ptl);
797 }
798
799 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
800 {
801         struct mmuext_op op;
802
803         op.cmd = level;
804         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
805
806         xen_extend_mmuext_op(&op);
807 }
808
809 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
810                         enum pt_level level)
811 {
812         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
813         int flush;
814
815         if (pgfl)
816                 flush = 0;              /* already pinned */
817         else if (PageHighMem(page))
818                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
819                    highpage */
820                 flush = 1;
821         else {
822                 void *pt = lowmem_page_address(page);
823                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
824                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
825                 spinlock_t *ptl;
826
827                 flush = 0;
828
829                 /*
830                  * We need to hold the pagetable lock between the time
831                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
832                  * it.  If we don't, then other users may come in and
833                  * attempt to update the pagetable by writing it,
834                  * which will fail because the memory is RO but not
835                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
836                  *
837                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
838                  * entire pagetable's worth of locks during the
839                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
840                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
841                  * page while holding the lock.  This means the number
842                  * of locks we end up holding is never more than a
843                  * batch size (~32 entries, at present).
844                  *
845                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
846                  * the PTE pages independently, because we're
847                  * protected by the overall pagetable lock.
848                  */
849                 ptl = NULL;
850                 if (level == PT_PTE)
851                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
852
853                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
854                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
855                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
856
857                 if (ptl) {
858                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
859
860                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
861                            is completed. */
862                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
863                 }
864         }
865
866         return flush;
867 }
868
869 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
870    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
871    read-only, and can be pinned. */
872 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
873 {
874         trace_xen_mmu_pgd_pin(mm, pgd);
875
876         xen_mc_batch();
877
878         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
879                 /* re-enable interrupts for flushing */
880                 xen_mc_issue(0);
881
882                 kmap_flush_unused();
883
884                 xen_mc_batch();
885         }
886
887 #ifdef CONFIG_X86_64
888         {
889                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
890
891                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
892
893                 if (user_pgd) {
894                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
895                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
896                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
897                 }
898         }
899 #else /* CONFIG_X86_32 */
900 #ifdef CONFIG_X86_PAE
901         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
902         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
903                      PT_PMD);
904 #endif
905         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
906 #endif /* CONFIG_X86_64 */
907         xen_mc_issue(0);
908 }
909
910 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
911 {
912         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
913 }
914
915 /*
916  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
917  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
918  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
919  * process is under construction or destruction).
920  *
921  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
922  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
923  * matter all that much.
924  */
925 void xen_mm_pin_all(void)
926 {
927         struct page *page;
928
929         spin_lock(&pgd_lock);
930
931         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
932                 if (!PagePinned(page)) {
933                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
934                         SetPageSavePinned(page);
935                 }
936         }
937
938         spin_unlock(&pgd_lock);
939 }
940
941 /*
942  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
943  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
944  * the book-keeping now.
945  */
946 static int __init xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
947                                   enum pt_level level)
948 {
949         SetPagePinned(page);
950         return 0;
951 }
952
953 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
954 {
955         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
956 }
957
958 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
959                           enum pt_level level)
960 {
961         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
962
963         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
964                 void *pt = lowmem_page_address(page);
965                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
966                 spinlock_t *ptl = NULL;
967                 struct multicall_space mcs;
968
969                 /*
970                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
971                  * pte locks, we must be holding the lock for while
972                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
973                  * concurrent updates from seeing it in this
974                  * partially-pinned state.
975                  */
976                 if (level == PT_PTE) {
977                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
978
979                         if (ptl)
980                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
981                 }
982
983                 mcs = __xen_mc_entry(0);
984
985                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
986                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
987                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
988
989                 if (ptl) {
990                         /* unlock when batch completed */
991                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
992                 }
993         }
994
995         return 0;               /* never need to flush on unpin */
996 }
997
998 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
999 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1000 {
1001         trace_xen_mmu_pgd_unpin(mm, pgd);
1002
1003         xen_mc_batch();
1004
1005         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1006
1007 #ifdef CONFIG_X86_64
1008         {
1009                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1010
1011                 if (user_pgd) {
1012                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1013                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1014                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1015                 }
1016         }
1017 #endif
1018
1019 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1020         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1021         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1022                        PT_PMD);
1023 #endif
1024
1025         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1026
1027         xen_mc_issue(0);
1028 }
1029
1030 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1031 {
1032         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1033 }
1034
1035 /*
1036  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1037  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1038  */
1039 void xen_mm_unpin_all(void)
1040 {
1041         struct page *page;
1042
1043         spin_lock(&pgd_lock);
1044
1045         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1046                 if (PageSavePinned(page)) {
1047                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1048                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1049                         ClearPageSavePinned(page);
1050                 }
1051         }
1052
1053         spin_unlock(&pgd_lock);
1054 }
1055
1056 static void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1057 {
1058         spin_lock(&next->page_table_lock);
1059         xen_pgd_pin(next);
1060         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1061 }
1062
1063 static void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1064 {
1065         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1066         xen_pgd_pin(mm);
1067         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1068 }
1069
1070
1071 #ifdef CONFIG_SMP
1072 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1073    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1074 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1075 {
1076         struct mm_struct *mm = info;
1077         struct mm_struct *active_mm;
1078
1079         active_mm = this_cpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1080
1081         if (active_mm == mm && this_cpu_read(cpu_tlbstate.state) != TLBSTATE_OK)
1082                 leave_mm(smp_processor_id());
1083
1084         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1085            it has been flushed. */
1086         if (this_cpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1087                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1088 }
1089
1090 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1091 {
1092         cpumask_var_t mask;
1093         unsigned cpu;
1094
1095         if (current->active_mm == mm) {
1096                 if (current->mm == mm)
1097                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1098                 else
1099                         leave_mm(smp_processor_id());
1100         }
1101
1102         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1103         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1104                 for_each_online_cpu(cpu) {
1105                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1106                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1107                                 continue;
1108                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1109                 }
1110                 return;
1111         }
1112         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1113
1114         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1115            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1116            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1117            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1118            if needed. */
1119         for_each_online_cpu(cpu) {
1120                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1121                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1122         }
1123
1124         if (!cpumask_empty(mask))
1125                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1126         free_cpumask_var(mask);
1127 }
1128 #else
1129 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1130 {
1131         if (current->active_mm == mm)
1132                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1133 }
1134 #endif
1135
1136 /*
1137  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1138  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1139  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1140  * hypervisor, which is moderately expensive.
1141  *
1142  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1143  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1144  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1145  *
1146  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1147  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1148  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1149  */
1150 static void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1151 {
1152         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1153         xen_drop_mm_ref(mm);
1154         put_cpu();
1155
1156         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1157
1158         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1159         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1160                 xen_pgd_unpin(mm);
1161
1162         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1163 }
1164
1165 static void __init xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1166 {
1167 }
1168
1169 static __init void xen_mapping_pagetable_reserve(u64 start, u64 end)
1170 {
1171         /* reserve the range used */
1172         native_pagetable_reserve(start, end);
1173
1174         /* set as RW the rest */
1175         printk(KERN_DEBUG "xen: setting RW the range %llx - %llx\n", end,
1176                         PFN_PHYS(pgt_buf_top));
1177         while (end < PFN_PHYS(pgt_buf_top)) {
1178                 make_lowmem_page_readwrite(__va(end));
1179                 end += PAGE_SIZE;
1180         }
1181 }
1182
1183 static void xen_post_allocator_init(void);
1184
1185 static void __init xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1186 {
1187         xen_setup_shared_info();
1188         xen_post_allocator_init();
1189 }
1190
1191 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1192 {
1193         this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1194 }
1195
1196 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1197 {
1198         return this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1199 }
1200
1201 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1202 {
1203         return this_cpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1204 }
1205
1206 static void xen_flush_tlb(void)
1207 {
1208         struct mmuext_op *op;
1209         struct multicall_space mcs;
1210
1211         trace_xen_mmu_flush_tlb(0);
1212
1213         preempt_disable();
1214
1215         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1216
1217         op = mcs.args;
1218         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1219         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1220
1221         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1222
1223         preempt_enable();
1224 }
1225
1226 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1227 {
1228         struct mmuext_op *op;
1229         struct multicall_space mcs;
1230
1231         trace_xen_mmu_flush_tlb_single(addr);
1232
1233         preempt_disable();
1234
1235         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1236         op = mcs.args;
1237         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1238         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1239         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1240
1241         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1242
1243         preempt_enable();
1244 }
1245
1246 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1247                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1248 {
1249         struct {
1250                 struct mmuext_op op;
1251 #ifdef CONFIG_SMP
1252                 DECLARE_BITMAP(mask, num_processors);
1253 #else
1254                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1255 #endif
1256         } *args;
1257         struct multicall_space mcs;
1258
1259         trace_xen_mmu_flush_tlb_others(cpus, mm, va);
1260
1261         if (cpumask_empty(cpus))
1262                 return;         /* nothing to do */
1263
1264         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1265         args = mcs.args;
1266         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1267
1268         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1269         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1270         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1271
1272         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1273                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1274         } else {
1275                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1276                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1277         }
1278
1279         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1280
1281         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1282 }
1283
1284 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1285 {
1286         return this_cpu_read(xen_cr3);
1287 }
1288
1289 static void set_current_cr3(void *v)
1290 {
1291         this_cpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1292 }
1293
1294 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1295 {
1296         struct mmuext_op op;
1297         unsigned long mfn;
1298
1299         trace_xen_mmu_write_cr3(kernel, cr3);
1300
1301         if (cr3)
1302                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1303         else
1304                 mfn = 0;
1305
1306         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1307
1308         op.cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1309         op.arg1.mfn = mfn;
1310
1311         xen_extend_mmuext_op(&op);
1312
1313         if (kernel) {
1314                 this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1315
1316                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1317                    been submitted. */
1318                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1319         }
1320 }
1321
1322 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1323 {
1324         BUG_ON(preemptible());
1325
1326         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1327
1328         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1329            respect to ipis */
1330         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1331
1332         __xen_write_cr3(true, cr3);
1333
1334 #ifdef CONFIG_X86_64
1335         {
1336                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1337                 if (user_pgd)
1338                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1339                 else
1340                         __xen_write_cr3(false, 0);
1341         }
1342 #endif
1343
1344         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1345 }
1346
1347 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1348 {
1349         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1350         int ret = 0;
1351
1352         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1353
1354 #ifdef CONFIG_X86_64
1355         {
1356                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1357                 pgd_t *user_pgd;
1358
1359                 BUG_ON(page->private != 0);
1360
1361                 ret = -ENOMEM;
1362
1363                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1364                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1365
1366                 if (user_pgd != NULL) {
1367                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1368                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1369                         ret = 0;
1370                 }
1371
1372                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1373         }
1374 #endif
1375
1376         return ret;
1377 }
1378
1379 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1380 {
1381 #ifdef CONFIG_X86_64
1382         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1383
1384         if (user_pgd)
1385                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1386 #endif
1387 }
1388
1389 #ifdef CONFIG_X86_32
1390 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1391 {
1392         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1393         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1394                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1395                                pte_val_ma(pte));
1396
1397         return pte;
1398 }
1399 #else /* CONFIG_X86_64 */
1400 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1401 {
1402         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1403
1404         /*
1405          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1406          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1407          * early_ioremap fixmap slot as a freshly allocated page, make sure
1408          * it is RO.
1409          */
1410         if (((!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1411                         pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_top)) ||
1412                         (is_early_ioremap_ptep(ptep) && pfn != (pgt_buf_end - 1)))
1413                 pte = pte_wrprotect(pte);
1414
1415         return pte;
1416 }
1417 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1418
1419 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1420    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1421 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1422 {
1423         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1424
1425         xen_set_pte(ptep, pte);
1426 }
1427
1428 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1429 {
1430         struct mmuext_op op;
1431         op.cmd = cmd;
1432         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1433         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1434                 BUG();
1435 }
1436
1437 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1438    everything is pinned. */
1439 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1440 {
1441 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1442         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1443 #endif
1444         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1445         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1446 }
1447
1448 /* Used for pmd and pud */
1449 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1450 {
1451 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1452         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1453 #endif
1454         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1455 }
1456
1457 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1458    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1459 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1460 {
1461         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1462         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1463 }
1464
1465 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1466 {
1467         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1468 }
1469
1470 static inline void __pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1471 {
1472         struct multicall_space mcs;
1473         struct mmuext_op *op;
1474
1475         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1476         op = mcs.args;
1477         op->cmd = cmd;
1478         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1479
1480         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
1481 }
1482
1483 static inline void __set_pfn_prot(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1484 {
1485         struct multicall_space mcs;
1486         unsigned long addr = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
1487
1488         mcs = __xen_mc_entry(0);
1489         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)addr,
1490                                 pfn_pte(pfn, prot), 0);
1491 }
1492
1493 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1494    attached to a pinned pagetable. */
1495 static inline void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn,
1496                                     unsigned level)
1497 {
1498         bool pinned = PagePinned(virt_to_page(mm->pgd));
1499
1500         trace_xen_mmu_alloc_ptpage(mm, pfn, level, pinned);
1501
1502         if (pinned) {
1503                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1504
1505                 SetPagePinned(page);
1506
1507                 if (!PageHighMem(page)) {
1508                         xen_mc_batch();
1509
1510                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
1511
1512                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1513                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1514
1515                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1516                 } else {
1517                         /* make sure there are no stray mappings of
1518                            this page */
1519                         kmap_flush_unused();
1520                 }
1521         }
1522 }
1523
1524 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1525 {
1526         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1527 }
1528
1529 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1530 {
1531         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1532 }
1533
1534 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1535 static inline void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1536 {
1537         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1538         bool pinned = PagePinned(page);
1539
1540         trace_xen_mmu_release_ptpage(pfn, level, pinned);
1541
1542         if (pinned) {
1543                 if (!PageHighMem(page)) {
1544                         xen_mc_batch();
1545
1546                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1547                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1548
1549                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL);
1550
1551                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1552                 }
1553                 ClearPagePinned(page);
1554         }
1555 }
1556
1557 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1558 {
1559         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1560 }
1561
1562 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1563 {
1564         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1565 }
1566
1567 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1568 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1569 {
1570         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1571 }
1572
1573 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1574 {
1575         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1576 }
1577 #endif
1578
1579 void __init xen_reserve_top(void)
1580 {
1581 #ifdef CONFIG_X86_32
1582         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1583         struct xen_platform_parameters pp;
1584
1585         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1586                 top = pp.virt_start;
1587
1588         reserve_top_address(-top);
1589 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1590 }
1591
1592 /*
1593  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1594  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1595  */
1596 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1597 {
1598 #ifdef CONFIG_X86_64
1599         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1600 #else
1601         return __va(paddr);
1602 #endif
1603 }
1604
1605 /* Convert a machine address to physical address */
1606 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1607 {
1608         phys_addr_t paddr;
1609
1610         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1611         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1612
1613         return paddr;
1614 }
1615
1616 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1617 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1618 {
1619         return __ka(m2p(maddr));
1620 }
1621
1622 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1623 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1624 {
1625         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1626         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1627
1628         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1629                 BUG();
1630 }
1631
1632 static void __init xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1633 {
1634         unsigned pmdidx, pteidx;
1635         unsigned ident_pte;
1636         unsigned long pfn;
1637
1638         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1639                                       PAGE_SIZE);
1640
1641         ident_pte = 0;
1642         pfn = 0;
1643         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1644                 pte_t *pte_page;
1645
1646                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1647                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1648                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1649                 else {
1650                         /* Check for free pte pages */
1651                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1652                                 break;
1653
1654                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1655                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1656
1657                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1658                 }
1659
1660                 /* Install mappings */
1661                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1662                         pte_t pte;
1663
1664 #ifdef CONFIG_X86_32
1665                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1666                                 max_pfn_mapped = pfn;
1667 #endif
1668
1669                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1670                                 continue;
1671
1672                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1673                         pte_page[pteidx] = pte;
1674                 }
1675         }
1676
1677         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1678                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1679
1680         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1681 }
1682
1683 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1684 {
1685         struct xen_machphys_mapping mapping;
1686
1687         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1688                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1689                 machine_to_phys_nr = mapping.max_mfn + 1;
1690         } else {
1691                 machine_to_phys_nr = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1692         }
1693 #ifdef CONFIG_X86_32
1694         WARN_ON((machine_to_phys_mapping + (machine_to_phys_nr - 1))
1695                 < machine_to_phys_mapping);
1696 #endif
1697 }
1698
1699 #ifdef CONFIG_X86_64
1700 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1701 {
1702         pte_t *pte = v;
1703         int i;
1704
1705         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1706            as ptes. */
1707         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1708                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1709 }
1710
1711 /*
1712  * Set up the initial kernel pagetable.
1713  *
1714  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1715  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1716  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1717  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1718  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1719  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1720  * up.
1721  */
1722 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1723                                          unsigned long max_pfn)
1724 {
1725         pud_t *l3;
1726         pmd_t *l2;
1727
1728         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1729          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1730          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1731          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1732         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1733
1734         /* Zap identity mapping */
1735         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1736
1737         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1738         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1739         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1740         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1741
1742         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1743         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1744
1745         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1746         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1747
1748         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1749         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1750         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1751
1752         /* Set up identity map */
1753         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1754
1755         /* Make pagetable pieces RO */
1756         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1757         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1758         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1759         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1760         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1761         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1762
1763         /* Pin down new L4 */
1764         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1765                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1766
1767         /* Unpin Xen-provided one */
1768         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1769
1770         /* Switch over */
1771         pgd = init_level4_pgt;
1772
1773         /*
1774          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1775          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1776          * pgd.
1777          */
1778         xen_mc_batch();
1779         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1780         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1781
1782         memblock_reserve(__pa(xen_start_info->pt_base),
1783                          xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE);
1784
1785         return pgd;
1786 }
1787 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1788 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1789 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1790
1791 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1792 {
1793         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1794
1795         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1796         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1797
1798         /*
1799          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1800          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1801          * read-only and then pin it.
1802          *
1803          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1804          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1805          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1806          * swapper_pg_dir.
1807          */
1808         swapper_kernel_pmd =
1809                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1810         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1811                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1812         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1813                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1814         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1815
1816         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1817         xen_write_cr3(cr3);
1818         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1819
1820         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1821                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1822         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1823         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1824
1825         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1826 }
1827
1828 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1829                                          unsigned long max_pfn)
1830 {
1831         pmd_t *kernel_pmd;
1832
1833         initial_kernel_pmd =
1834                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1835
1836         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1837                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1838                                   512*1024);
1839
1840         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1841         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1842
1843         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1844
1845         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1846         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1847                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1848
1849         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1850         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1851         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1852
1853         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1854
1855         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1856                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1857         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1858
1859         memblock_reserve(__pa(xen_start_info->pt_base),
1860                          xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE);
1861
1862         return initial_page_table;
1863 }
1864 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1865
1866 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1867
1868 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1869 {
1870         pte_t pte;
1871
1872         phys >>= PAGE_SHIFT;
1873
1874         switch (idx) {
1875         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1876 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1877         case FIX_F00F_IDT:
1878 #endif
1879 #ifdef CONFIG_X86_32
1880         case FIX_WP_TEST:
1881         case FIX_VDSO:
1882 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1883         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1884 # endif
1885 #else
1886         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1887         case VVAR_PAGE:
1888 #endif
1889         case FIX_TEXT_POKE0:
1890         case FIX_TEXT_POKE1:
1891                 /* All local page mappings */
1892                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1893                 break;
1894
1895 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1896         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1897                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1898                 break;
1899 #endif
1900
1901 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1902         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1903                 /*
1904                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1905                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1906                  */
1907                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1908                 break;
1909 #endif
1910
1911         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1912                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1913                    IO domain */
1914                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1915                 break;
1916
1917         default:
1918                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1919                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1920                 break;
1921         }
1922
1923         __native_set_fixmap(idx, pte);
1924
1925 #ifdef CONFIG_X86_64
1926         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1927            pagetable vsyscall mapping. */
1928         if ((idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) ||
1929             idx == VVAR_PAGE) {
1930                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1931                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1932         }
1933 #endif
1934 }
1935
1936 static void __init xen_post_allocator_init(void)
1937 {
1938         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1939         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1940         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1941 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1942         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1943 #endif
1944
1945         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
1946            (which it hasn't) */
1947         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
1948         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
1949         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
1950         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
1951 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1952         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
1953         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
1954 #endif
1955
1956 #ifdef CONFIG_X86_64
1957         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
1958 #endif
1959         xen_mark_init_mm_pinned();
1960 }
1961
1962 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
1963 {
1964         preempt_disable();
1965         xen_mc_flush();
1966         paravirt_leave_lazy_mmu();
1967         preempt_enable();
1968 }
1969
1970 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initconst = {
1971         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1972         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1973
1974         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1975 #ifdef CONFIG_X86_32
1976         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
1977 #else
1978         .write_cr3 = xen_write_cr3,
1979 #endif
1980
1981         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
1982         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
1983         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
1984         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
1985
1986         .pte_update = paravirt_nop,
1987         .pte_update_defer = paravirt_nop,
1988
1989         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
1990         .pgd_free = xen_pgd_free,
1991
1992         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
1993         .release_pte = xen_release_pte_init,
1994         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
1995         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
1996
1997         .set_pte = xen_set_pte_init,
1998         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
1999         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2000
2001         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2002         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2003
2004         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2005         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2006
2007         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2008         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2009
2010 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2011         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2012         .pte_clear = xen_pte_clear,
2013         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2014 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2015         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2016
2017         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2018         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2019
2020 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2021         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2022         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2023         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2024
2025         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2026         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2027 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2028
2029         .activate_mm = xen_activate_mm,
2030         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2031         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2032
2033         .lazy_mode = {
2034                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2035                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2036         },
2037
2038         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2039 };
2040
2041 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2042 {
2043         x86_init.mapping.pagetable_reserve = xen_mapping_pagetable_reserve;
2044         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2045         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2046         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2047
2048         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2049 }
2050
2051 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2052 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2053 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2054
2055 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2056 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2057                                 unsigned long *in_frames,
2058                                 unsigned long *out_frames)
2059 {
2060         int i;
2061         struct multicall_space mcs;
2062
2063         xen_mc_batch();
2064         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2065                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2066
2067                 if (in_frames)
2068                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2069
2070                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2071                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2072
2073                 if (out_frames)
2074                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2075         }
2076         xen_mc_issue(0);
2077 }
2078
2079 /*
2080  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2081  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2082  * mfn.
2083  */
2084 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2085                                      unsigned long *mfns,
2086                                      unsigned long first_mfn)
2087 {
2088         unsigned i, limit;
2089         unsigned long mfn;
2090
2091         xen_mc_batch();
2092
2093         limit = 1u << order;
2094         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2095                 struct multicall_space mcs;
2096                 unsigned flags;
2097
2098                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2099                 if (mfns)
2100                         mfn = mfns[i];
2101                 else
2102                         mfn = first_mfn + i;
2103
2104                 if (i < (limit - 1))
2105                         flags = 0;
2106                 else {
2107                         if (order == 0)
2108                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2109                         else
2110                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2111                 }
2112
2113                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2114                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2115
2116                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2117         }
2118
2119         xen_mc_issue(0);
2120 }
2121
2122 /*
2123  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2124  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2125  * input, and populates mfns as output.
2126  *
2127  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2128  * satisfy the request or not.
2129  */
2130 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2131                                unsigned long *pfns_in,
2132                                unsigned long extents_out,
2133                                unsigned int order_out,
2134                                unsigned long *mfns_out,
2135                                unsigned int address_bits)
2136 {
2137         long rc;
2138         int success;
2139
2140         struct xen_memory_exchange exchange = {
2141                 .in = {
2142                         .nr_extents   = extents_in,
2143                         .extent_order = order_in,
2144                         .extent_start = pfns_in,
2145                         .domid        = DOMID_SELF
2146                 },
2147                 .out = {
2148                         .nr_extents   = extents_out,
2149                         .extent_order = order_out,
2150                         .extent_start = mfns_out,
2151                         .address_bits = address_bits,
2152                         .domid        = DOMID_SELF
2153                 }
2154         };
2155
2156         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2157
2158         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2159         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2160
2161         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2162         BUG_ON(success && (rc != 0));
2163
2164         return success;
2165 }
2166
2167 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2168                                  unsigned int address_bits)
2169 {
2170         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2171         unsigned long  flags;
2172         int            success;
2173
2174         /*
2175          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2176          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2177          * this function are redundant and can be ignored.
2178          */
2179
2180         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2181                 return 0;
2182
2183         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2184                 return -ENOMEM;
2185
2186         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2187
2188         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2189
2190         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2191         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2192
2193         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2194         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2195         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2196                                       1, order, &out_frame,
2197                                       address_bits);
2198
2199         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2200         if (success)
2201                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2202         else
2203                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2204
2205         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2206
2207         return success ? 0 : -ENOMEM;
2208 }
2209 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2210
2211 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2212 {
2213         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2214         unsigned long  flags;
2215         int success;
2216
2217         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2218                 return;
2219
2220         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2221                 return;
2222
2223         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2224
2225         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2226
2227         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2228         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2229
2230         /* 2. Zap current PTEs. */
2231         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2232
2233         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2234         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2235                                         0, out_frames, 0);
2236
2237         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2238         if (success)
2239                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2240         else
2241                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2242
2243         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2244 }
2245 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2246
2247 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2248 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2249 {
2250         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2251         int rc;
2252
2253         a.domid = DOMID_SELF;
2254         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2255         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2256         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2257 }
2258
2259 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2260 {
2261         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2262         int rc = 0;
2263
2264         a.domid = DOMID_SELF;
2265         a.gpa = 0x00;
2266         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2267         if (rc < 0) {
2268                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2269                 return 0;
2270         }
2271         return 1;
2272 }
2273
2274 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2275 {
2276         if (is_pagetable_dying_supported())
2277                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2278 }
2279 #endif
2280
2281 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2282
2283 struct remap_data {
2284         unsigned long mfn;
2285         pgprot_t prot;
2286         struct mmu_update *mmu_update;
2287 };
2288
2289 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2290                                  unsigned long addr, void *data)
2291 {
2292         struct remap_data *rmd = data;
2293         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2294
2295         rmd->mmu_update->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
2296         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2297         rmd->mmu_update++;
2298
2299         return 0;
2300 }
2301
2302 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2303                                unsigned long addr,
2304                                unsigned long mfn, int nr,
2305                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2306 {
2307         struct remap_data rmd;
2308         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2309         int batch;
2310         unsigned long range;
2311         int err = 0;
2312
2313         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2314
2315         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2316                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2317
2318         rmd.mfn = mfn;
2319         rmd.prot = prot;
2320
2321         while (nr) {
2322                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2323                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2324
2325                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2326                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2327                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2328                 if (err)
2329                         goto out;
2330
2331                 err = -EFAULT;
2332                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2333                         goto out;
2334
2335                 nr -= batch;
2336                 addr += range;
2337         }
2338
2339         err = 0;
2340 out:
2341
2342         flush_tlb_all();
2343
2344         return err;
2345 }
2346 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);