Merge commit 'v2.6.36-rc3' into x86/memblock
[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
50 #include <asm/pgtable.h>
51 #include <asm/tlbflush.h>
52 #include <asm/fixmap.h>
53 #include <asm/mmu_context.h>
54 #include <asm/setup.h>
55 #include <asm/paravirt.h>
56 #include <asm/e820.h>
57 #include <asm/linkage.h>
58 #include <asm/page.h>
59
60 #include <asm/xen/hypercall.h>
61 #include <asm/xen/hypervisor.h>
62
63 #include <xen/xen.h>
64 #include <xen/page.h>
65 #include <xen/interface/xen.h>
66 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
67 #include <xen/interface/version.h>
68 #include <xen/interface/memory.h>
69 #include <xen/hvc-console.h>
70
71 #include "multicalls.h"
72 #include "mmu.h"
73 #include "debugfs.h"
74
75 #define MMU_UPDATE_HISTO        30
76
77 /*
78  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
79  * Also protects non-atomic updates of current_pages and driver_pages, and
80  * balloon lists.
81  */
82 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
83
84 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
85
86 static struct {
87         u32 pgd_update;
88         u32 pgd_update_pinned;
89         u32 pgd_update_batched;
90
91         u32 pud_update;
92         u32 pud_update_pinned;
93         u32 pud_update_batched;
94
95         u32 pmd_update;
96         u32 pmd_update_pinned;
97         u32 pmd_update_batched;
98
99         u32 pte_update;
100         u32 pte_update_pinned;
101         u32 pte_update_batched;
102
103         u32 mmu_update;
104         u32 mmu_update_extended;
105         u32 mmu_update_histo[MMU_UPDATE_HISTO];
106
107         u32 prot_commit;
108         u32 prot_commit_batched;
109
110         u32 set_pte_at;
111         u32 set_pte_at_batched;
112         u32 set_pte_at_pinned;
113         u32 set_pte_at_current;
114         u32 set_pte_at_kernel;
115 } mmu_stats;
116
117 static u8 zero_stats;
118
119 static inline void check_zero(void)
120 {
121         if (unlikely(zero_stats)) {
122                 memset(&mmu_stats, 0, sizeof(mmu_stats));
123                 zero_stats = 0;
124         }
125 }
126
127 #define ADD_STATS(elem, val)                    \
128         do { check_zero(); mmu_stats.elem += (val); } while(0)
129
130 #else  /* !CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
131
132 #define ADD_STATS(elem, val)    do { (void)(val); } while(0)
133
134 #endif /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
135
136
137 /*
138  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
139  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
140  * Each page can map 2MB.
141  */
142 static pte_t level1_ident_pgt[PTRS_PER_PTE * 4] __page_aligned_bss;
143
144 #ifdef CONFIG_X86_64
145 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
146 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
147 #endif /* CONFIG_X86_64 */
148
149 /*
150  * Note about cr3 (pagetable base) values:
151  *
152  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
153  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
154  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
155  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
156  * be self-consistent.
157  *
158  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
159  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
160  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
161  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
162  */
163 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
164 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
165
166
167 /*
168  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
169  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
170  */
171 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
172
173
174 #define P2M_ENTRIES_PER_PAGE    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
175 #define TOP_ENTRIES             (MAX_DOMAIN_PAGES / P2M_ENTRIES_PER_PAGE)
176
177 /* Placeholder for holes in the address space */
178 static unsigned long p2m_missing[P2M_ENTRIES_PER_PAGE] __page_aligned_data =
179                 { [ 0 ... P2M_ENTRIES_PER_PAGE-1 ] = ~0UL };
180
181  /* Array of pointers to pages containing p2m entries */
182 static unsigned long *p2m_top[TOP_ENTRIES] __page_aligned_data =
183                 { [ 0 ... TOP_ENTRIES - 1] = &p2m_missing[0] };
184
185 /* Arrays of p2m arrays expressed in mfns used for save/restore */
186 static unsigned long p2m_top_mfn[TOP_ENTRIES] __page_aligned_bss;
187
188 static unsigned long p2m_top_mfn_list[TOP_ENTRIES / P2M_ENTRIES_PER_PAGE]
189         __page_aligned_bss;
190
191 static inline unsigned p2m_top_index(unsigned long pfn)
192 {
193         BUG_ON(pfn >= MAX_DOMAIN_PAGES);
194         return pfn / P2M_ENTRIES_PER_PAGE;
195 }
196
197 static inline unsigned p2m_index(unsigned long pfn)
198 {
199         return pfn % P2M_ENTRIES_PER_PAGE;
200 }
201
202 /* Build the parallel p2m_top_mfn structures */
203 void xen_build_mfn_list_list(void)
204 {
205         unsigned pfn, idx;
206
207         for (pfn = 0; pfn < MAX_DOMAIN_PAGES; pfn += P2M_ENTRIES_PER_PAGE) {
208                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
209
210                 p2m_top_mfn[topidx] = virt_to_mfn(p2m_top[topidx]);
211         }
212
213         for (idx = 0; idx < ARRAY_SIZE(p2m_top_mfn_list); idx++) {
214                 unsigned topidx = idx * P2M_ENTRIES_PER_PAGE;
215                 p2m_top_mfn_list[idx] = virt_to_mfn(&p2m_top_mfn[topidx]);
216         }
217 }
218
219 void xen_setup_mfn_list_list(void)
220 {
221         BUG_ON(HYPERVISOR_shared_info == &xen_dummy_shared_info);
222
223         HYPERVISOR_shared_info->arch.pfn_to_mfn_frame_list_list =
224                 virt_to_mfn(p2m_top_mfn_list);
225         HYPERVISOR_shared_info->arch.max_pfn = xen_start_info->nr_pages;
226 }
227
228 /* Set up p2m_top to point to the domain-builder provided p2m pages */
229 void __init xen_build_dynamic_phys_to_machine(void)
230 {
231         unsigned long *mfn_list = (unsigned long *)xen_start_info->mfn_list;
232         unsigned long max_pfn = min(MAX_DOMAIN_PAGES, xen_start_info->nr_pages);
233         unsigned pfn;
234
235         for (pfn = 0; pfn < max_pfn; pfn += P2M_ENTRIES_PER_PAGE) {
236                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
237
238                 p2m_top[topidx] = &mfn_list[pfn];
239         }
240
241         xen_build_mfn_list_list();
242 }
243
244 unsigned long get_phys_to_machine(unsigned long pfn)
245 {
246         unsigned topidx, idx;
247
248         if (unlikely(pfn >= MAX_DOMAIN_PAGES))
249                 return INVALID_P2M_ENTRY;
250
251         topidx = p2m_top_index(pfn);
252         idx = p2m_index(pfn);
253         return p2m_top[topidx][idx];
254 }
255 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_phys_to_machine);
256
257 /* install a  new p2m_top page */
258 bool install_p2mtop_page(unsigned long pfn, unsigned long *p)
259 {
260         unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
261         unsigned long **pfnp, *mfnp;
262         unsigned i;
263
264         pfnp = &p2m_top[topidx];
265         mfnp = &p2m_top_mfn[topidx];
266
267         for (i = 0; i < P2M_ENTRIES_PER_PAGE; i++)
268                 p[i] = INVALID_P2M_ENTRY;
269
270         if (cmpxchg(pfnp, p2m_missing, p) == p2m_missing) {
271                 *mfnp = virt_to_mfn(p);
272                 return true;
273         }
274
275         return false;
276 }
277
278 static void alloc_p2m(unsigned long pfn)
279 {
280         unsigned long *p;
281
282         p = (void *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_NOFAIL);
283         BUG_ON(p == NULL);
284
285         if (!install_p2mtop_page(pfn, p))
286                 free_page((unsigned long)p);
287 }
288
289 /* Try to install p2m mapping; fail if intermediate bits missing */
290 bool __set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
291 {
292         unsigned topidx, idx;
293
294         if (unlikely(pfn >= MAX_DOMAIN_PAGES)) {
295                 BUG_ON(mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
296                 return true;
297         }
298
299         topidx = p2m_top_index(pfn);
300         if (p2m_top[topidx] == p2m_missing) {
301                 if (mfn == INVALID_P2M_ENTRY)
302                         return true;
303                 return false;
304         }
305
306         idx = p2m_index(pfn);
307         p2m_top[topidx][idx] = mfn;
308
309         return true;
310 }
311
312 void set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
313 {
314         if (unlikely(xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))) {
315                 BUG_ON(pfn != mfn && mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
316                 return;
317         }
318
319         if (unlikely(!__set_phys_to_machine(pfn, mfn)))  {
320                 alloc_p2m(pfn);
321
322                 if (!__set_phys_to_machine(pfn, mfn))
323                         BUG();
324         }
325 }
326
327 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
328 {
329         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
330
331         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
332 }
333
334 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
335 {
336         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
337         unsigned int level;
338         pte_t *pte;
339         unsigned offset;
340
341         /*
342          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
343          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
344          */
345         if (virt_addr_valid(vaddr))
346                 return virt_to_machine(vaddr);
347
348         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
349
350         pte = lookup_address(address, &level);
351         BUG_ON(pte == NULL);
352         offset = address & ~PAGE_MASK;
353         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
354 }
355
356 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
357 {
358         pte_t *pte, ptev;
359         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
360         unsigned int level;
361
362         pte = lookup_address(address, &level);
363         BUG_ON(pte == NULL);
364
365         ptev = pte_wrprotect(*pte);
366
367         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
368                 BUG();
369 }
370
371 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
372 {
373         pte_t *pte, ptev;
374         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
375         unsigned int level;
376
377         pte = lookup_address(address, &level);
378         BUG_ON(pte == NULL);
379
380         ptev = pte_mkwrite(*pte);
381
382         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
383                 BUG();
384 }
385
386
387 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
388 {
389         struct page *page = virt_to_page(ptr);
390
391         return PagePinned(page);
392 }
393
394 static bool xen_iomap_pte(pte_t pte)
395 {
396         return pte_flags(pte) & _PAGE_IOMAP;
397 }
398
399 static void xen_set_iomap_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
400 {
401         struct multicall_space mcs;
402         struct mmu_update *u;
403
404         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
405         u = mcs.args;
406
407         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
408         u->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
409         u->val = pte_val_ma(pteval);
410
411         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_IO);
412
413         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
414 }
415
416 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
417 {
418         struct multicall_space mcs;
419         struct mmu_update *u;
420
421         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
422
423         if (mcs.mc != NULL) {
424                 ADD_STATS(mmu_update_extended, 1);
425                 ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], -1);
426
427                 mcs.mc->args[1]++;
428
429                 if (mcs.mc->args[1] < MMU_UPDATE_HISTO)
430                         ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], 1);
431                 else
432                         ADD_STATS(mmu_update_histo[0], 1);
433         } else {
434                 ADD_STATS(mmu_update, 1);
435                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
436                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
437                 ADD_STATS(mmu_update_histo[1], 1);
438         }
439
440         u = mcs.args;
441         *u = *update;
442 }
443
444 void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
445 {
446         struct mmu_update u;
447
448         preempt_disable();
449
450         xen_mc_batch();
451
452         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
453         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
454         u.val = pmd_val_ma(val);
455         xen_extend_mmu_update(&u);
456
457         ADD_STATS(pmd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
458
459         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
460
461         preempt_enable();
462 }
463
464 void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
465 {
466         ADD_STATS(pmd_update, 1);
467
468         /* If page is not pinned, we can just update the entry
469            directly */
470         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
471                 *ptr = val;
472                 return;
473         }
474
475         ADD_STATS(pmd_update_pinned, 1);
476
477         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
478 }
479
480 /*
481  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
482  * and protection flags for that frame.
483  */
484 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
485 {
486         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
487 }
488
489 void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
490                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
491 {
492         if (xen_iomap_pte(pteval)) {
493                 xen_set_iomap_pte(ptep, pteval);
494                 goto out;
495         }
496
497         ADD_STATS(set_pte_at, 1);
498 //      ADD_STATS(set_pte_at_pinned, xen_page_pinned(ptep));
499         ADD_STATS(set_pte_at_current, mm == current->mm);
500         ADD_STATS(set_pte_at_kernel, mm == &init_mm);
501
502         if (mm == current->mm || mm == &init_mm) {
503                 if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU) {
504                         struct multicall_space mcs;
505                         mcs = xen_mc_entry(0);
506
507                         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, addr, pteval, 0);
508                         ADD_STATS(set_pte_at_batched, 1);
509                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
510                         goto out;
511                 } else
512                         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(addr, pteval, 0) == 0)
513                                 goto out;
514         }
515         xen_set_pte(ptep, pteval);
516
517 out:    return;
518 }
519
520 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
521                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
522 {
523         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
524         return *ptep;
525 }
526
527 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
528                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
529 {
530         struct mmu_update u;
531
532         xen_mc_batch();
533
534         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
535         u.val = pte_val_ma(pte);
536         xen_extend_mmu_update(&u);
537
538         ADD_STATS(prot_commit, 1);
539         ADD_STATS(prot_commit_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
540
541         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
542 }
543
544 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
545 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
546 {
547         if (val & _PAGE_PRESENT) {
548                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
549                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
550                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
551         }
552
553         return val;
554 }
555
556 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
557 {
558         if (val & _PAGE_PRESENT) {
559                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
560                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
561                 val = ((pteval_t)pfn_to_mfn(pfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
562         }
563
564         return val;
565 }
566
567 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
568 {
569         if (val & _PAGE_PRESENT) {
570                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
571                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
572
573                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
574                    just use it as-is. */
575                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
576         }
577
578         return val;
579 }
580
581 pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
582 {
583         if (xen_initial_domain() && (pte.pte & _PAGE_IOMAP))
584                 return pte.pte;
585
586         return pte_mfn_to_pfn(pte.pte);
587 }
588 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
589
590 pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
591 {
592         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
593 }
594 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
595
596 pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
597 {
598         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
599
600         /*
601          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
602          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
603          * mappings are just dummy local mappings to keep other
604          * parts of the kernel happy.
605          */
606         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
607             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
608                 pte = iomap_pte(pte);
609         } else {
610                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
611                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
612         }
613
614         return native_make_pte(pte);
615 }
616 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
617
618 pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
619 {
620         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
621         return native_make_pgd(pgd);
622 }
623 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
624
625 pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
626 {
627         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
628 }
629 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
630
631 void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
632 {
633         struct mmu_update u;
634
635         preempt_disable();
636
637         xen_mc_batch();
638
639         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
640         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
641         u.val = pud_val_ma(val);
642         xen_extend_mmu_update(&u);
643
644         ADD_STATS(pud_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
645
646         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
647
648         preempt_enable();
649 }
650
651 void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
652 {
653         ADD_STATS(pud_update, 1);
654
655         /* If page is not pinned, we can just update the entry
656            directly */
657         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
658                 *ptr = val;
659                 return;
660         }
661
662         ADD_STATS(pud_update_pinned, 1);
663
664         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
665 }
666
667 void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
668 {
669         if (xen_iomap_pte(pte)) {
670                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
671                 return;
672         }
673
674         ADD_STATS(pte_update, 1);
675 //      ADD_STATS(pte_update_pinned, xen_page_pinned(ptep));
676         ADD_STATS(pte_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
677
678 #ifdef CONFIG_X86_PAE
679         ptep->pte_high = pte.pte_high;
680         smp_wmb();
681         ptep->pte_low = pte.pte_low;
682 #else
683         *ptep = pte;
684 #endif
685 }
686
687 #ifdef CONFIG_X86_PAE
688 void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
689 {
690         if (xen_iomap_pte(pte)) {
691                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
692                 return;
693         }
694
695         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
696 }
697
698 void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
699 {
700         ptep->pte_low = 0;
701         smp_wmb();              /* make sure low gets written first */
702         ptep->pte_high = 0;
703 }
704
705 void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
706 {
707         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
708 }
709 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
710
711 pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
712 {
713         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
714         return native_make_pmd(pmd);
715 }
716 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
717
718 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
719 pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
720 {
721         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
722 }
723 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
724
725 pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
726 {
727         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
728
729         return native_make_pud(pud);
730 }
731 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
732
733 pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
734 {
735         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
736         unsigned offset = pgd - pgd_page;
737         pgd_t *user_ptr = NULL;
738
739         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
740                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
741                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
742                 if (user_ptr)
743                         user_ptr += offset;
744         }
745
746         return user_ptr;
747 }
748
749 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
750 {
751         struct mmu_update u;
752
753         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
754         u.val = pgd_val_ma(val);
755         xen_extend_mmu_update(&u);
756 }
757
758 /*
759  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
760  * there's a page structure.  This implies:
761  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
762  *  2. It is always pinned
763  *  3. It has no user pagetable attached to it
764  */
765 void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
766 {
767         preempt_disable();
768
769         xen_mc_batch();
770
771         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
772
773         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
774
775         preempt_enable();
776 }
777
778 void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
779 {
780         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
781
782         ADD_STATS(pgd_update, 1);
783
784         /* If page is not pinned, we can just update the entry
785            directly */
786         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
787                 *ptr = val;
788                 if (user_ptr) {
789                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
790                         *user_ptr = val;
791                 }
792                 return;
793         }
794
795         ADD_STATS(pgd_update_pinned, 1);
796         ADD_STATS(pgd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
797
798         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
799            user updates together. */
800         xen_mc_batch();
801
802         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
803         if (user_ptr)
804                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
805
806         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
807 }
808 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
809
810 /*
811  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
812  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
813  * callback function on each page it finds making up the page table,
814  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
815  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
816  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
817  * FIXADDR_TOP.
818  *
819  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
820  * because then we start getting into Xen's ptes.
821  *
822  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
823  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
824  */
825 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
826                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
827                                       enum pt_level),
828                           unsigned long limit)
829 {
830         int flush = 0;
831         unsigned hole_low, hole_high;
832         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
833         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
834
835         /* The limit is the last byte to be touched */
836         limit--;
837         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
838
839         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
840                 return 0;
841
842         /*
843          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
844          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
845          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
846          */
847         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
848         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
849
850         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
851 #if PTRS_PER_PUD > 1
852         pudidx_limit = pud_index(limit);
853 #else
854         pudidx_limit = 0;
855 #endif
856 #if PTRS_PER_PMD > 1
857         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
858 #else
859         pmdidx_limit = 0;
860 #endif
861
862         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
863                 pud_t *pud;
864
865                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
866                         continue;
867
868                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
869                         continue;
870
871                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
872
873                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
874                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
875
876                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
877                         pmd_t *pmd;
878
879                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
880                             pudidx > pudidx_limit)
881                                 goto out;
882
883                         if (pud_none(pud[pudidx]))
884                                 continue;
885
886                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
887
888                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
889                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
890
891                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
892                                 struct page *pte;
893
894                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
895                                     pudidx == pudidx_limit &&
896                                     pmdidx > pmdidx_limit)
897                                         goto out;
898
899                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
900                                         continue;
901
902                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
903                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
904                         }
905                 }
906         }
907
908 out:
909         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
910            a cue to do final things like tlb flushes. */
911         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
912
913         return flush;
914 }
915
916 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
917                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
918                                     enum pt_level),
919                         unsigned long limit)
920 {
921         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
922 }
923
924 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
925    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
926 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
927 {
928         spinlock_t *ptl = NULL;
929
930 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
931         ptl = __pte_lockptr(page);
932         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
933 #endif
934
935         return ptl;
936 }
937
938 static void xen_pte_unlock(void *v)
939 {
940         spinlock_t *ptl = v;
941         spin_unlock(ptl);
942 }
943
944 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
945 {
946         struct mmuext_op *op;
947         struct multicall_space mcs;
948
949         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
950         op = mcs.args;
951         op->cmd = level;
952         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
953         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
954 }
955
956 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
957                         enum pt_level level)
958 {
959         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
960         int flush;
961
962         if (pgfl)
963                 flush = 0;              /* already pinned */
964         else if (PageHighMem(page))
965                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
966                    highpage */
967                 flush = 1;
968         else {
969                 void *pt = lowmem_page_address(page);
970                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
971                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
972                 spinlock_t *ptl;
973
974                 flush = 0;
975
976                 /*
977                  * We need to hold the pagetable lock between the time
978                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
979                  * it.  If we don't, then other users may come in and
980                  * attempt to update the pagetable by writing it,
981                  * which will fail because the memory is RO but not
982                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
983                  *
984                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
985                  * entire pagetable's worth of locks during the
986                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
987                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
988                  * page while holding the lock.  This means the number
989                  * of locks we end up holding is never more than a
990                  * batch size (~32 entries, at present).
991                  *
992                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
993                  * the PTE pages independently, because we're
994                  * protected by the overall pagetable lock.
995                  */
996                 ptl = NULL;
997                 if (level == PT_PTE)
998                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
999
1000                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1001                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
1002                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1003
1004                 if (ptl) {
1005                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1006
1007                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
1008                            is completed. */
1009                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1010                 }
1011         }
1012
1013         return flush;
1014 }
1015
1016 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
1017    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
1018    read-only, and can be pinned. */
1019 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1020 {
1021         xen_mc_batch();
1022
1023         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
1024                 /* re-enable interrupts for flushing */
1025                 xen_mc_issue(0);
1026
1027                 kmap_flush_unused();
1028
1029                 xen_mc_batch();
1030         }
1031
1032 #ifdef CONFIG_X86_64
1033         {
1034                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1035
1036                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1037
1038                 if (user_pgd) {
1039                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1040                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1041                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1042                 }
1043         }
1044 #else /* CONFIG_X86_32 */
1045 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1046         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
1047         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1048                      PT_PMD);
1049 #endif
1050         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1051 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1052         xen_mc_issue(0);
1053 }
1054
1055 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
1056 {
1057         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
1058 }
1059
1060 /*
1061  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
1062  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
1063  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
1064  * process is under construction or destruction).
1065  *
1066  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
1067  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
1068  * matter all that much.
1069  */
1070 void xen_mm_pin_all(void)
1071 {
1072         unsigned long flags;
1073         struct page *page;
1074
1075         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1076
1077         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1078                 if (!PagePinned(page)) {
1079                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1080                         SetPageSavePinned(page);
1081                 }
1082         }
1083
1084         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1085 }
1086
1087 /*
1088  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
1089  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
1090  * the book-keeping now.
1091  */
1092 static __init int xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1093                                   enum pt_level level)
1094 {
1095         SetPagePinned(page);
1096         return 0;
1097 }
1098
1099 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
1100 {
1101         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
1102 }
1103
1104 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1105                           enum pt_level level)
1106 {
1107         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
1108
1109         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
1110                 void *pt = lowmem_page_address(page);
1111                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1112                 spinlock_t *ptl = NULL;
1113                 struct multicall_space mcs;
1114
1115                 /*
1116                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
1117                  * pte locks, we must be holding the lock for while
1118                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
1119                  * concurrent updates from seeing it in this
1120                  * partially-pinned state.
1121                  */
1122                 if (level == PT_PTE) {
1123                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1124
1125                         if (ptl)
1126                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1127                 }
1128
1129                 mcs = __xen_mc_entry(0);
1130
1131                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1132                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
1133                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1134
1135                 if (ptl) {
1136                         /* unlock when batch completed */
1137                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1138                 }
1139         }
1140
1141         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1142 }
1143
1144 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1145 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1146 {
1147         xen_mc_batch();
1148
1149         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1150
1151 #ifdef CONFIG_X86_64
1152         {
1153                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1154
1155                 if (user_pgd) {
1156                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1157                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1158                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1159                 }
1160         }
1161 #endif
1162
1163 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1164         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1165         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1166                        PT_PMD);
1167 #endif
1168
1169         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1170
1171         xen_mc_issue(0);
1172 }
1173
1174 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1175 {
1176         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1177 }
1178
1179 /*
1180  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1181  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1182  */
1183 void xen_mm_unpin_all(void)
1184 {
1185         unsigned long flags;
1186         struct page *page;
1187
1188         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1189
1190         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1191                 if (PageSavePinned(page)) {
1192                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1193                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1194                         ClearPageSavePinned(page);
1195                 }
1196         }
1197
1198         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1199 }
1200
1201 void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1202 {
1203         spin_lock(&next->page_table_lock);
1204         xen_pgd_pin(next);
1205         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1206 }
1207
1208 void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1209 {
1210         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1211         xen_pgd_pin(mm);
1212         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1213 }
1214
1215
1216 #ifdef CONFIG_SMP
1217 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1218    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1219 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1220 {
1221         struct mm_struct *mm = info;
1222         struct mm_struct *active_mm;
1223
1224         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1225
1226         if (active_mm == mm)
1227                 leave_mm(smp_processor_id());
1228
1229         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1230            it has been flushed. */
1231         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1232                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1233 }
1234
1235 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1236 {
1237         cpumask_var_t mask;
1238         unsigned cpu;
1239
1240         if (current->active_mm == mm) {
1241                 if (current->mm == mm)
1242                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1243                 else
1244                         leave_mm(smp_processor_id());
1245         }
1246
1247         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1248         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1249                 for_each_online_cpu(cpu) {
1250                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1251                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1252                                 continue;
1253                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1254                 }
1255                 return;
1256         }
1257         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1258
1259         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1260            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1261            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1262            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1263            if needed. */
1264         for_each_online_cpu(cpu) {
1265                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1266                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1267         }
1268
1269         if (!cpumask_empty(mask))
1270                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1271         free_cpumask_var(mask);
1272 }
1273 #else
1274 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1275 {
1276         if (current->active_mm == mm)
1277                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1278 }
1279 #endif
1280
1281 /*
1282  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1283  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1284  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1285  * hypervisor, which is moderately expensive.
1286  *
1287  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1288  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1289  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1290  *
1291  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1292  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1293  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1294  */
1295 void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1296 {
1297         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1298         xen_drop_mm_ref(mm);
1299         put_cpu();
1300
1301         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1302
1303         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1304         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1305                 xen_pgd_unpin(mm);
1306
1307         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1308 }
1309
1310 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1311 {
1312 }
1313
1314 static void xen_post_allocator_init(void);
1315
1316 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1317 {
1318         xen_setup_shared_info();
1319         xen_post_allocator_init();
1320 }
1321
1322 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1323 {
1324         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1325 }
1326
1327 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1328 {
1329         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1330 }
1331
1332 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1333 {
1334         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1335 }
1336
1337 static void xen_flush_tlb(void)
1338 {
1339         struct mmuext_op *op;
1340         struct multicall_space mcs;
1341
1342         preempt_disable();
1343
1344         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1345
1346         op = mcs.args;
1347         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1348         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1349
1350         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1351
1352         preempt_enable();
1353 }
1354
1355 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1356 {
1357         struct mmuext_op *op;
1358         struct multicall_space mcs;
1359
1360         preempt_disable();
1361
1362         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1363         op = mcs.args;
1364         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1365         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1366         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1367
1368         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1369
1370         preempt_enable();
1371 }
1372
1373 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1374                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1375 {
1376         struct {
1377                 struct mmuext_op op;
1378                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1379         } *args;
1380         struct multicall_space mcs;
1381
1382         if (cpumask_empty(cpus))
1383                 return;         /* nothing to do */
1384
1385         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1386         args = mcs.args;
1387         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1388
1389         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1390         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1391         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1392
1393         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1394                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1395         } else {
1396                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1397                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1398         }
1399
1400         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1401
1402         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1403 }
1404
1405 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1406 {
1407         return percpu_read(xen_cr3);
1408 }
1409
1410 static void set_current_cr3(void *v)
1411 {
1412         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1413 }
1414
1415 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1416 {
1417         struct mmuext_op *op;
1418         struct multicall_space mcs;
1419         unsigned long mfn;
1420
1421         if (cr3)
1422                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1423         else
1424                 mfn = 0;
1425
1426         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1427
1428         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1429
1430         op = mcs.args;
1431         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1432         op->arg1.mfn = mfn;
1433
1434         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1435
1436         if (kernel) {
1437                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1438
1439                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1440                    been submitted. */
1441                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1442         }
1443 }
1444
1445 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1446 {
1447         BUG_ON(preemptible());
1448
1449         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1450
1451         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1452            respect to ipis */
1453         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1454
1455         __xen_write_cr3(true, cr3);
1456
1457 #ifdef CONFIG_X86_64
1458         {
1459                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1460                 if (user_pgd)
1461                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1462                 else
1463                         __xen_write_cr3(false, 0);
1464         }
1465 #endif
1466
1467         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1468 }
1469
1470 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1471 {
1472         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1473         int ret = 0;
1474
1475         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1476
1477 #ifdef CONFIG_X86_64
1478         {
1479                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1480                 pgd_t *user_pgd;
1481
1482                 BUG_ON(page->private != 0);
1483
1484                 ret = -ENOMEM;
1485
1486                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1487                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1488
1489                 if (user_pgd != NULL) {
1490                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1491                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1492                         ret = 0;
1493                 }
1494
1495                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1496         }
1497 #endif
1498
1499         return ret;
1500 }
1501
1502 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1503 {
1504 #ifdef CONFIG_X86_64
1505         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1506
1507         if (user_pgd)
1508                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1509 #endif
1510 }
1511
1512 #ifdef CONFIG_X86_32
1513 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1514 {
1515         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1516         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1517                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1518                                pte_val_ma(pte));
1519
1520         return pte;
1521 }
1522
1523 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1524    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1525 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1526 {
1527         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1528
1529         xen_set_pte(ptep, pte);
1530 }
1531 #endif
1532
1533 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1534 {
1535         struct mmuext_op op;
1536         op.cmd = cmd;
1537         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1538         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1539                 BUG();
1540 }
1541
1542 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1543    everything is pinned. */
1544 static __init void xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1545 {
1546 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1547         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1548 #endif
1549         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1550         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1551 }
1552
1553 /* Used for pmd and pud */
1554 static __init void xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1555 {
1556 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1557         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1558 #endif
1559         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1560 }
1561
1562 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1563    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1564 static __init void xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1565 {
1566         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1567         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1568 }
1569
1570 static __init void xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1571 {
1572         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1573 }
1574
1575 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1576    attached to a pinned pagetable. */
1577 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1578 {
1579         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1580
1581         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1582                 SetPagePinned(page);
1583
1584                 if (!PageHighMem(page)) {
1585                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1586                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1587                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1588                 } else {
1589                         /* make sure there are no stray mappings of
1590                            this page */
1591                         kmap_flush_unused();
1592                 }
1593         }
1594 }
1595
1596 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1597 {
1598         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1599 }
1600
1601 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1602 {
1603         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1604 }
1605
1606 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1607 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1608 {
1609         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1610
1611         if (PagePinned(page)) {
1612                 if (!PageHighMem(page)) {
1613                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1614                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1615                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1616                 }
1617                 ClearPagePinned(page);
1618         }
1619 }
1620
1621 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1622 {
1623         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1624 }
1625
1626 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1627 {
1628         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1629 }
1630
1631 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1632 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1633 {
1634         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1635 }
1636
1637 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1638 {
1639         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1640 }
1641 #endif
1642
1643 void __init xen_reserve_top(void)
1644 {
1645 #ifdef CONFIG_X86_32
1646         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1647         struct xen_platform_parameters pp;
1648
1649         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1650                 top = pp.virt_start;
1651
1652         reserve_top_address(-top);
1653 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1654 }
1655
1656 /*
1657  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1658  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1659  */
1660 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1661 {
1662 #ifdef CONFIG_X86_64
1663         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1664 #else
1665         return __va(paddr);
1666 #endif
1667 }
1668
1669 /* Convert a machine address to physical address */
1670 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1671 {
1672         phys_addr_t paddr;
1673
1674         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1675         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1676
1677         return paddr;
1678 }
1679
1680 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1681 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1682 {
1683         return __ka(m2p(maddr));
1684 }
1685
1686 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1687 {
1688         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1689         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1690
1691         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1692                 BUG();
1693 }
1694
1695 static __init void xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1696 {
1697         unsigned pmdidx, pteidx;
1698         unsigned ident_pte;
1699         unsigned long pfn;
1700
1701         ident_pte = 0;
1702         pfn = 0;
1703         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1704                 pte_t *pte_page;
1705
1706                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1707                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1708                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1709                 else {
1710                         /* Check for free pte pages */
1711                         if (ident_pte == ARRAY_SIZE(level1_ident_pgt))
1712                                 break;
1713
1714                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1715                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1716
1717                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1718                 }
1719
1720                 /* Install mappings */
1721                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1722                         pte_t pte;
1723
1724                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1725                                 max_pfn_mapped = pfn;
1726
1727                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1728                                 continue;
1729
1730                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1731                         pte_page[pteidx] = pte;
1732                 }
1733         }
1734
1735         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1736                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1737
1738         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1739 }
1740
1741 #ifdef CONFIG_X86_64
1742 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1743 {
1744         pte_t *pte = v;
1745         int i;
1746
1747         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1748            as ptes. */
1749         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1750                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1751 }
1752
1753 /*
1754  * Set up the inital kernel pagetable.
1755  *
1756  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1757  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1758  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1759  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1760  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1761  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1762  * up.
1763  */
1764 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1765                                          unsigned long max_pfn)
1766 {
1767         pud_t *l3;
1768         pmd_t *l2;
1769
1770         /* Zap identity mapping */
1771         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1772
1773         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1774         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1775         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1776         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1777
1778         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1779         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1780
1781         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1782         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1783
1784         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1785         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1786         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1787
1788         /* Set up identity map */
1789         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1790
1791         /* Make pagetable pieces RO */
1792         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1793         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1794         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1795         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1796         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1797         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1798
1799         /* Pin down new L4 */
1800         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1801                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1802
1803         /* Unpin Xen-provided one */
1804         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1805
1806         /* Switch over */
1807         pgd = init_level4_pgt;
1808
1809         /*
1810          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1811          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1812          * pgd.
1813          */
1814         xen_mc_batch();
1815         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1816         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1817
1818         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1819                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1820                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1821                       "XEN PAGETABLES");
1822
1823         return pgd;
1824 }
1825 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1826 static pmd_t level2_kernel_pgt[PTRS_PER_PMD] __page_aligned_bss;
1827
1828 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1829                                          unsigned long max_pfn)
1830 {
1831         pmd_t *kernel_pmd;
1832
1833         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1834                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1835                                   512*1024);
1836
1837         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1838         memcpy(level2_kernel_pgt, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1839
1840         xen_map_identity_early(level2_kernel_pgt, max_pfn);
1841
1842         memcpy(swapper_pg_dir, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1843         set_pgd(&swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY],
1844                         __pgd(__pa(level2_kernel_pgt) | _PAGE_PRESENT));
1845
1846         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1847         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1848         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1849
1850         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1851
1852         xen_write_cr3(__pa(swapper_pg_dir));
1853
1854         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir)));
1855
1856         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1857                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1858                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1859                       "XEN PAGETABLES");
1860
1861         return swapper_pg_dir;
1862 }
1863 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1864
1865 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1866 {
1867         pte_t pte;
1868
1869         phys >>= PAGE_SHIFT;
1870
1871         switch (idx) {
1872         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1873 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1874         case FIX_F00F_IDT:
1875 #endif
1876 #ifdef CONFIG_X86_32
1877         case FIX_WP_TEST:
1878         case FIX_VDSO:
1879 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1880         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1881 # endif
1882 #else
1883         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1884 #endif
1885 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1886         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1887 #endif
1888         case FIX_TEXT_POKE0:
1889         case FIX_TEXT_POKE1:
1890                 /* All local page mappings */
1891                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1892                 break;
1893
1894         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1895                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1896                    IO domain */
1897                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1898                 break;
1899
1900         default:
1901                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1902                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1903                 break;
1904         }
1905
1906         __native_set_fixmap(idx, pte);
1907
1908 #ifdef CONFIG_X86_64
1909         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1910            pagetable vsyscall mapping. */
1911         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1912                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1913                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1914         }
1915 #endif
1916 }
1917
1918 static __init void xen_post_allocator_init(void)
1919 {
1920         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1921         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1922         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1923 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1924         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1925 #endif
1926
1927         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
1928            (which it hasn't) */
1929         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
1930         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
1931         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
1932         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
1933 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1934         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
1935         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
1936 #endif
1937
1938 #ifdef CONFIG_X86_64
1939         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
1940 #endif
1941         xen_mark_init_mm_pinned();
1942 }
1943
1944 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
1945 {
1946         preempt_disable();
1947         xen_mc_flush();
1948         paravirt_leave_lazy_mmu();
1949         preempt_enable();
1950 }
1951
1952 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
1953         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1954         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1955
1956         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1957         .write_cr3 = xen_write_cr3,
1958
1959         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
1960         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
1961         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
1962         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
1963
1964         .pte_update = paravirt_nop,
1965         .pte_update_defer = paravirt_nop,
1966
1967         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
1968         .pgd_free = xen_pgd_free,
1969
1970         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
1971         .release_pte = xen_release_pte_init,
1972         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
1973         .alloc_pmd_clone = paravirt_nop,
1974         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
1975
1976 #ifdef CONFIG_X86_64
1977         .set_pte = xen_set_pte,
1978 #else
1979         .set_pte = xen_set_pte_init,
1980 #endif
1981         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
1982         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
1983
1984         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
1985         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
1986
1987         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
1988         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
1989
1990         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
1991         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
1992
1993 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1994         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
1995         .pte_clear = xen_pte_clear,
1996         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
1997 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
1998         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
1999
2000         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2001         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2002
2003 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2004         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2005         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2006         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2007
2008         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2009         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2010 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2011
2012         .activate_mm = xen_activate_mm,
2013         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2014         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2015
2016         .lazy_mode = {
2017                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2018                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2019         },
2020
2021         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2022 };
2023
2024 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2025 {
2026         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2027         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2028         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2029
2030         vmap_lazy_unmap = false;
2031 }
2032
2033 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2034 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2035 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2036
2037 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2038 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2039                                 unsigned long *in_frames,
2040                                 unsigned long *out_frames)
2041 {
2042         int i;
2043         struct multicall_space mcs;
2044
2045         xen_mc_batch();
2046         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2047                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2048
2049                 if (in_frames)
2050                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2051
2052                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2053                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2054
2055                 if (out_frames)
2056                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2057         }
2058         xen_mc_issue(0);
2059 }
2060
2061 /*
2062  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2063  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2064  * mfn.
2065  */
2066 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2067                                      unsigned long *mfns,
2068                                      unsigned long first_mfn)
2069 {
2070         unsigned i, limit;
2071         unsigned long mfn;
2072
2073         xen_mc_batch();
2074
2075         limit = 1u << order;
2076         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2077                 struct multicall_space mcs;
2078                 unsigned flags;
2079
2080                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2081                 if (mfns)
2082                         mfn = mfns[i];
2083                 else
2084                         mfn = first_mfn + i;
2085
2086                 if (i < (limit - 1))
2087                         flags = 0;
2088                 else {
2089                         if (order == 0)
2090                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2091                         else
2092                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2093                 }
2094
2095                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2096                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2097
2098                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2099         }
2100
2101         xen_mc_issue(0);
2102 }
2103
2104 /*
2105  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2106  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2107  * input, and populates mfns as output.
2108  *
2109  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2110  * satisfy the request or not.
2111  */
2112 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2113                                unsigned long *pfns_in,
2114                                unsigned long extents_out,
2115                                unsigned int order_out,
2116                                unsigned long *mfns_out,
2117                                unsigned int address_bits)
2118 {
2119         long rc;
2120         int success;
2121
2122         struct xen_memory_exchange exchange = {
2123                 .in = {
2124                         .nr_extents   = extents_in,
2125                         .extent_order = order_in,
2126                         .extent_start = pfns_in,
2127                         .domid        = DOMID_SELF
2128                 },
2129                 .out = {
2130                         .nr_extents   = extents_out,
2131                         .extent_order = order_out,
2132                         .extent_start = mfns_out,
2133                         .address_bits = address_bits,
2134                         .domid        = DOMID_SELF
2135                 }
2136         };
2137
2138         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2139
2140         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2141         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2142
2143         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2144         BUG_ON(success && (rc != 0));
2145
2146         return success;
2147 }
2148
2149 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2150                                  unsigned int address_bits)
2151 {
2152         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2153         unsigned long  flags;
2154         int            success;
2155
2156         /*
2157          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2158          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2159          * this function are redundant and can be ignored.
2160          */
2161
2162         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2163                 return 0;
2164
2165         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2166                 return -ENOMEM;
2167
2168         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2169
2170         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2171
2172         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2173         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2174
2175         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2176         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2177         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2178                                       1, order, &out_frame,
2179                                       address_bits);
2180
2181         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2182         if (success)
2183                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2184         else
2185                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2186
2187         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2188
2189         return success ? 0 : -ENOMEM;
2190 }
2191 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2192
2193 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2194 {
2195         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2196         unsigned long  flags;
2197         int success;
2198
2199         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2200                 return;
2201
2202         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2203                 return;
2204
2205         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2206
2207         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2208
2209         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2210         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2211
2212         /* 2. Zap current PTEs. */
2213         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2214
2215         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2216         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2217                                         0, out_frames, 0);
2218
2219         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2220         if (success)
2221                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2222         else
2223                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2224
2225         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2226 }
2227 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2228
2229 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2230 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2231 {
2232         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2233         int rc;
2234
2235         a.domid = DOMID_SELF;
2236         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2237         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2238         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2239 }
2240
2241 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2242 {
2243         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2244         int rc = 0;
2245
2246         a.domid = DOMID_SELF;
2247         a.gpa = 0x00;
2248         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2249         if (rc < 0) {
2250                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2251                 return 0;
2252         }
2253         return 1;
2254 }
2255
2256 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2257 {
2258         if (is_pagetable_dying_supported())
2259                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2260 }
2261 #endif
2262
2263 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2264
2265 static struct dentry *d_mmu_debug;
2266
2267 static int __init xen_mmu_debugfs(void)
2268 {
2269         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
2270
2271         if (d_xen == NULL)
2272                 return -ENOMEM;
2273
2274         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
2275
2276         debugfs_create_u8("zero_stats", 0644, d_mmu_debug, &zero_stats);
2277
2278         debugfs_create_u32("pgd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pgd_update);
2279         debugfs_create_u32("pgd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2280                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2281         debugfs_create_u32("pgd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2282                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2283
2284         debugfs_create_u32("pud_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pud_update);
2285         debugfs_create_u32("pud_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2286                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2287         debugfs_create_u32("pud_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2288                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2289
2290         debugfs_create_u32("pmd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pmd_update);
2291         debugfs_create_u32("pmd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2292                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2293         debugfs_create_u32("pmd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2294                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2295
2296         debugfs_create_u32("pte_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pte_update);
2297 //      debugfs_create_u32("pte_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2298 //                         &mmu_stats.pte_update_pinned);
2299         debugfs_create_u32("pte_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2300                            &mmu_stats.pte_update_pinned);
2301
2302         debugfs_create_u32("mmu_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.mmu_update);
2303         debugfs_create_u32("mmu_update_extended", 0444, d_mmu_debug,
2304                            &mmu_stats.mmu_update_extended);
2305         xen_debugfs_create_u32_array("mmu_update_histo", 0444, d_mmu_debug,
2306                                      mmu_stats.mmu_update_histo, 20);
2307
2308         debugfs_create_u32("set_pte_at", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.set_pte_at);
2309         debugfs_create_u32("set_pte_at_batched", 0444, d_mmu_debug,
2310                            &mmu_stats.set_pte_at_batched);
2311         debugfs_create_u32("set_pte_at_current", 0444, d_mmu_debug,
2312                            &mmu_stats.set_pte_at_current);
2313         debugfs_create_u32("set_pte_at_kernel", 0444, d_mmu_debug,
2314                            &mmu_stats.set_pte_at_kernel);
2315
2316         debugfs_create_u32("prot_commit", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.prot_commit);
2317         debugfs_create_u32("prot_commit_batched", 0444, d_mmu_debug,
2318                            &mmu_stats.prot_commit_batched);
2319
2320         return 0;
2321 }
2322 fs_initcall(xen_mmu_debugfs);
2323
2324 #endif  /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */