memblock, x86: Replace memblock_x86_reserve/free_range() with generic ones
[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 <asm/pgtable.h>
52 #include <asm/tlbflush.h>
53 #include <asm/fixmap.h>
54 #include <asm/mmu_context.h>
55 #include <asm/setup.h>
56 #include <asm/paravirt.h>
57 #include <asm/e820.h>
58 #include <asm/linkage.h>
59 #include <asm/page.h>
60 #include <asm/init.h>
61 #include <asm/pat.h>
62 #include <asm/smp.h>
63
64 #include <asm/xen/hypercall.h>
65 #include <asm/xen/hypervisor.h>
66
67 #include <xen/xen.h>
68 #include <xen/page.h>
69 #include <xen/interface/xen.h>
70 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
71 #include <xen/interface/version.h>
72 #include <xen/interface/memory.h>
73 #include <xen/hvc-console.h>
74
75 #include "multicalls.h"
76 #include "mmu.h"
77 #include "debugfs.h"
78
79 /*
80  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
81  * Also protects non-atomic updates of current_pages and balloon lists.
82  */
83 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
84
85 /*
86  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
87  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
88  * Each page can map 2MB.
89  */
90 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
91 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
92
93 #ifdef CONFIG_X86_64
94 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
95 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
96 #endif /* CONFIG_X86_64 */
97
98 /*
99  * Note about cr3 (pagetable base) values:
100  *
101  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
102  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
103  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
104  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
105  * be self-consistent.
106  *
107  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
108  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
109  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
110  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
111  */
112 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
113 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
114
115
116 /*
117  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
118  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
119  */
120 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
121
122 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
123 {
124         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
125
126         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
127 }
128
129 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
130 {
131         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
132         unsigned int level;
133         pte_t *pte;
134         unsigned offset;
135
136         /*
137          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
138          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
139          */
140         if (virt_addr_valid(vaddr))
141                 return virt_to_machine(vaddr);
142
143         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
144
145         pte = lookup_address(address, &level);
146         BUG_ON(pte == NULL);
147         offset = address & ~PAGE_MASK;
148         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
149 }
150 EXPORT_SYMBOL_GPL(arbitrary_virt_to_machine);
151
152 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
153 {
154         pte_t *pte, ptev;
155         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
156         unsigned int level;
157
158         pte = lookup_address(address, &level);
159         if (pte == NULL)
160                 return;         /* vaddr missing */
161
162         ptev = pte_wrprotect(*pte);
163
164         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
165                 BUG();
166 }
167
168 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
169 {
170         pte_t *pte, ptev;
171         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
172         unsigned int level;
173
174         pte = lookup_address(address, &level);
175         if (pte == NULL)
176                 return;         /* vaddr missing */
177
178         ptev = pte_mkwrite(*pte);
179
180         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
181                 BUG();
182 }
183
184
185 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
186 {
187         struct page *page = virt_to_page(ptr);
188
189         return PagePinned(page);
190 }
191
192 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
193 {
194         struct multicall_space mcs;
195         struct mmu_update *u;
196
197         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
198         u = mcs.args;
199
200         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
201         u->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
202         u->val = pte_val_ma(pteval);
203
204         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
205
206         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
207 }
208 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
209
210 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
211 {
212         struct multicall_space mcs;
213         struct mmu_update *u;
214
215         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
216
217         if (mcs.mc != NULL) {
218                 mcs.mc->args[1]++;
219         } else {
220                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
221                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
222         }
223
224         u = mcs.args;
225         *u = *update;
226 }
227
228 static void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
229 {
230         struct mmu_update u;
231
232         preempt_disable();
233
234         xen_mc_batch();
235
236         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
237         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
238         u.val = pmd_val_ma(val);
239         xen_extend_mmu_update(&u);
240
241         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
242
243         preempt_enable();
244 }
245
246 static void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
247 {
248         /* If page is not pinned, we can just update the entry
249            directly */
250         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
251                 *ptr = val;
252                 return;
253         }
254
255         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
256 }
257
258 /*
259  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
260  * and protection flags for that frame.
261  */
262 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
263 {
264         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
265 }
266
267 static bool xen_batched_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
268 {
269         struct mmu_update u;
270
271         if (paravirt_get_lazy_mode() != PARAVIRT_LAZY_MMU)
272                 return false;
273
274         xen_mc_batch();
275
276         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
277         u.val = pte_val_ma(pteval);
278         xen_extend_mmu_update(&u);
279
280         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
281
282         return true;
283 }
284
285 static void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
286 {
287         if (!xen_batched_set_pte(ptep, pteval))
288                 native_set_pte(ptep, pteval);
289 }
290
291 static void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
292                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
293 {
294         xen_set_pte(ptep, pteval);
295 }
296
297 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
298                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
299 {
300         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
301         return *ptep;
302 }
303
304 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
305                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
306 {
307         struct mmu_update u;
308
309         xen_mc_batch();
310
311         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
312         u.val = pte_val_ma(pte);
313         xen_extend_mmu_update(&u);
314
315         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
316 }
317
318 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
319 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
320 {
321         if (val & _PAGE_PRESENT) {
322                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
323                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
324                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
325         }
326
327         return val;
328 }
329
330 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
331 {
332         if (val & _PAGE_PRESENT) {
333                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
334                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
335                 unsigned long mfn;
336
337                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
338                         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
339                 else
340                         mfn = pfn;
341                 /*
342                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
343                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
344                  * information about the original pfn, so
345                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
346                  */
347                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
348                         mfn = 0;
349                         flags = 0;
350                 } else {
351                         /*
352                          * Paramount to do this test _after_ the
353                          * INVALID_P2M_ENTRY as INVALID_P2M_ENTRY &
354                          * IDENTITY_FRAME_BIT resolves to true.
355                          */
356                         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
357                         if (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT) {
358                                 mfn &= ~IDENTITY_FRAME_BIT;
359                                 flags |= _PAGE_IOMAP;
360                         }
361                 }
362                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
363         }
364
365         return val;
366 }
367
368 static pteval_t iomap_pte(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
374                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
375                    just use it as-is. */
376                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
377         }
378
379         return val;
380 }
381
382 static pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
383 {
384         pteval_t pteval = pte.pte;
385
386         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
387         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
388                 WARN_ON(!pat_enabled);
389                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
390         }
391
392         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
393                 return pteval;
394
395         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
396 }
397 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
398
399 static pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
400 {
401         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
402 }
403 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
404
405 /*
406  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
407  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
408  * types.
409  *
410  * We expect Linux's PAT set as follows:
411  *
412  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
413  * 0                     WB       WB     WB
414  * 1            PWT      WC       WT     WT
415  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
416  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
417  * 4    PAT              WB       WC     WB
418  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
419  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
420  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
421  */
422
423 void xen_set_pat(u64 pat)
424 {
425         /* We expect Linux to use a PAT setting of
426          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
427         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
428 }
429
430 static pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
431 {
432         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
433
434         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
435          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
436          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
437          * things work out OK...
438          *
439          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
440          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
441          */
442         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
443                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
444                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
445         }
446
447         /*
448          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
449          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
450          * mappings are just dummy local mappings to keep other
451          * parts of the kernel happy.
452          */
453         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
454             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
455                 pte = iomap_pte(pte);
456         } else {
457                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
458                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
459         }
460
461         return native_make_pte(pte);
462 }
463 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
464
465 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
466 pte_t xen_make_pte_debug(pteval_t pte)
467 {
468         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
469         phys_addr_t other_addr;
470         bool io_page = false;
471         pte_t _pte;
472
473         if (pte & _PAGE_IOMAP)
474                 io_page = true;
475
476         _pte = xen_make_pte(pte);
477
478         if (!addr)
479                 return _pte;
480
481         if (io_page &&
482             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
483                 other_addr = pfn_to_mfn(addr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
484                 WARN_ONCE(addr != other_addr,
485                         "0x%lx is using VM_IO, but it is 0x%lx!\n",
486                         (unsigned long)addr, (unsigned long)other_addr);
487         } else {
488                 pteval_t iomap_set = (_pte.pte & PTE_FLAGS_MASK) & _PAGE_IOMAP;
489                 other_addr = (_pte.pte & PTE_PFN_MASK);
490                 WARN_ONCE((addr == other_addr) && (!io_page) && (!iomap_set),
491                         "0x%lx is missing VM_IO (and wasn't fixed)!\n",
492                         (unsigned long)addr);
493         }
494
495         return _pte;
496 }
497 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte_debug);
498 #endif
499
500 static pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
501 {
502         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
503         return native_make_pgd(pgd);
504 }
505 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
506
507 static pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
508 {
509         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
510 }
511 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
512
513 static void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
514 {
515         struct mmu_update u;
516
517         preempt_disable();
518
519         xen_mc_batch();
520
521         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
522         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
523         u.val = pud_val_ma(val);
524         xen_extend_mmu_update(&u);
525
526         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
527
528         preempt_enable();
529 }
530
531 static void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
532 {
533         /* If page is not pinned, we can just update the entry
534            directly */
535         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
536                 *ptr = val;
537                 return;
538         }
539
540         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
541 }
542
543 #ifdef CONFIG_X86_PAE
544 static void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
545 {
546         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
547 }
548
549 static void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
550 {
551         if (!xen_batched_set_pte(ptep, native_make_pte(0)))
552                 native_pte_clear(mm, addr, ptep);
553 }
554
555 static void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
556 {
557         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
558 }
559 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
560
561 static pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
562 {
563         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
564         return native_make_pmd(pmd);
565 }
566 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
567
568 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
569 static pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
570 {
571         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
572 }
573 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
574
575 static pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
576 {
577         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
578
579         return native_make_pud(pud);
580 }
581 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
582
583 static pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
584 {
585         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
586         unsigned offset = pgd - pgd_page;
587         pgd_t *user_ptr = NULL;
588
589         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
590                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
591                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
592                 if (user_ptr)
593                         user_ptr += offset;
594         }
595
596         return user_ptr;
597 }
598
599 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
600 {
601         struct mmu_update u;
602
603         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
604         u.val = pgd_val_ma(val);
605         xen_extend_mmu_update(&u);
606 }
607
608 /*
609  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
610  * there's a page structure.  This implies:
611  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
612  *  2. It is always pinned
613  *  3. It has no user pagetable attached to it
614  */
615 static void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
616 {
617         preempt_disable();
618
619         xen_mc_batch();
620
621         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
622
623         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
624
625         preempt_enable();
626 }
627
628 static void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
629 {
630         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
631
632         /* If page is not pinned, we can just update the entry
633            directly */
634         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
635                 *ptr = val;
636                 if (user_ptr) {
637                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
638                         *user_ptr = val;
639                 }
640                 return;
641         }
642
643         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
644            user updates together. */
645         xen_mc_batch();
646
647         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
648         if (user_ptr)
649                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
650
651         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
652 }
653 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
654
655 /*
656  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
657  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
658  * callback function on each page it finds making up the page table,
659  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
660  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
661  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
662  * FIXADDR_TOP.
663  *
664  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
665  * because then we start getting into Xen's ptes.
666  *
667  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
668  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
669  */
670 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
671                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
672                                       enum pt_level),
673                           unsigned long limit)
674 {
675         int flush = 0;
676         unsigned hole_low, hole_high;
677         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
678         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
679
680         /* The limit is the last byte to be touched */
681         limit--;
682         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
683
684         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
685                 return 0;
686
687         /*
688          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
689          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
690          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
691          */
692         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
693         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
694
695         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
696 #if PTRS_PER_PUD > 1
697         pudidx_limit = pud_index(limit);
698 #else
699         pudidx_limit = 0;
700 #endif
701 #if PTRS_PER_PMD > 1
702         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
703 #else
704         pmdidx_limit = 0;
705 #endif
706
707         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
708                 pud_t *pud;
709
710                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
711                         continue;
712
713                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
714                         continue;
715
716                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
717
718                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
719                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
720
721                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
722                         pmd_t *pmd;
723
724                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
725                             pudidx > pudidx_limit)
726                                 goto out;
727
728                         if (pud_none(pud[pudidx]))
729                                 continue;
730
731                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
732
733                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
734                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
735
736                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
737                                 struct page *pte;
738
739                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
740                                     pudidx == pudidx_limit &&
741                                     pmdidx > pmdidx_limit)
742                                         goto out;
743
744                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
745                                         continue;
746
747                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
748                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
749                         }
750                 }
751         }
752
753 out:
754         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
755            a cue to do final things like tlb flushes. */
756         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
757
758         return flush;
759 }
760
761 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
762                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
763                                     enum pt_level),
764                         unsigned long limit)
765 {
766         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
767 }
768
769 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
770    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
771 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
772 {
773         spinlock_t *ptl = NULL;
774
775 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
776         ptl = __pte_lockptr(page);
777         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
778 #endif
779
780         return ptl;
781 }
782
783 static void xen_pte_unlock(void *v)
784 {
785         spinlock_t *ptl = v;
786         spin_unlock(ptl);
787 }
788
789 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
790 {
791         struct mmuext_op *op;
792         struct multicall_space mcs;
793
794         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
795         op = mcs.args;
796         op->cmd = level;
797         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
798         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
799 }
800
801 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
802                         enum pt_level level)
803 {
804         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
805         int flush;
806
807         if (pgfl)
808                 flush = 0;              /* already pinned */
809         else if (PageHighMem(page))
810                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
811                    highpage */
812                 flush = 1;
813         else {
814                 void *pt = lowmem_page_address(page);
815                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
816                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
817                 spinlock_t *ptl;
818
819                 flush = 0;
820
821                 /*
822                  * We need to hold the pagetable lock between the time
823                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
824                  * it.  If we don't, then other users may come in and
825                  * attempt to update the pagetable by writing it,
826                  * which will fail because the memory is RO but not
827                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
828                  *
829                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
830                  * entire pagetable's worth of locks during the
831                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
832                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
833                  * page while holding the lock.  This means the number
834                  * of locks we end up holding is never more than a
835                  * batch size (~32 entries, at present).
836                  *
837                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
838                  * the PTE pages independently, because we're
839                  * protected by the overall pagetable lock.
840                  */
841                 ptl = NULL;
842                 if (level == PT_PTE)
843                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
844
845                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
846                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
847                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
848
849                 if (ptl) {
850                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
851
852                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
853                            is completed. */
854                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
855                 }
856         }
857
858         return flush;
859 }
860
861 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
862    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
863    read-only, and can be pinned. */
864 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
865 {
866         xen_mc_batch();
867
868         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
869                 /* re-enable interrupts for flushing */
870                 xen_mc_issue(0);
871
872                 kmap_flush_unused();
873
874                 xen_mc_batch();
875         }
876
877 #ifdef CONFIG_X86_64
878         {
879                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
880
881                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
882
883                 if (user_pgd) {
884                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
885                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
886                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
887                 }
888         }
889 #else /* CONFIG_X86_32 */
890 #ifdef CONFIG_X86_PAE
891         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
892         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
893                      PT_PMD);
894 #endif
895         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
896 #endif /* CONFIG_X86_64 */
897         xen_mc_issue(0);
898 }
899
900 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
901 {
902         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
903 }
904
905 /*
906  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
907  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
908  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
909  * process is under construction or destruction).
910  *
911  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
912  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
913  * matter all that much.
914  */
915 void xen_mm_pin_all(void)
916 {
917         struct page *page;
918
919         spin_lock(&pgd_lock);
920
921         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
922                 if (!PagePinned(page)) {
923                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
924                         SetPageSavePinned(page);
925                 }
926         }
927
928         spin_unlock(&pgd_lock);
929 }
930
931 /*
932  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
933  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
934  * the book-keeping now.
935  */
936 static int __init xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
937                                   enum pt_level level)
938 {
939         SetPagePinned(page);
940         return 0;
941 }
942
943 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
944 {
945         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
946 }
947
948 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
949                           enum pt_level level)
950 {
951         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
952
953         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
954                 void *pt = lowmem_page_address(page);
955                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
956                 spinlock_t *ptl = NULL;
957                 struct multicall_space mcs;
958
959                 /*
960                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
961                  * pte locks, we must be holding the lock for while
962                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
963                  * concurrent updates from seeing it in this
964                  * partially-pinned state.
965                  */
966                 if (level == PT_PTE) {
967                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
968
969                         if (ptl)
970                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
971                 }
972
973                 mcs = __xen_mc_entry(0);
974
975                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
976                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
977                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
978
979                 if (ptl) {
980                         /* unlock when batch completed */
981                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
982                 }
983         }
984
985         return 0;               /* never need to flush on unpin */
986 }
987
988 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
989 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
990 {
991         xen_mc_batch();
992
993         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
994
995 #ifdef CONFIG_X86_64
996         {
997                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
998
999                 if (user_pgd) {
1000                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1001                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1002                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1003                 }
1004         }
1005 #endif
1006
1007 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1008         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1009         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1010                        PT_PMD);
1011 #endif
1012
1013         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1014
1015         xen_mc_issue(0);
1016 }
1017
1018 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1019 {
1020         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1021 }
1022
1023 /*
1024  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1025  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1026  */
1027 void xen_mm_unpin_all(void)
1028 {
1029         struct page *page;
1030
1031         spin_lock(&pgd_lock);
1032
1033         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1034                 if (PageSavePinned(page)) {
1035                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1036                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1037                         ClearPageSavePinned(page);
1038                 }
1039         }
1040
1041         spin_unlock(&pgd_lock);
1042 }
1043
1044 static void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1045 {
1046         spin_lock(&next->page_table_lock);
1047         xen_pgd_pin(next);
1048         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1049 }
1050
1051 static void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1052 {
1053         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1054         xen_pgd_pin(mm);
1055         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1056 }
1057
1058
1059 #ifdef CONFIG_SMP
1060 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1061    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1062 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1063 {
1064         struct mm_struct *mm = info;
1065         struct mm_struct *active_mm;
1066
1067         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1068
1069         if (active_mm == mm && percpu_read(cpu_tlbstate.state) != TLBSTATE_OK)
1070                 leave_mm(smp_processor_id());
1071
1072         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1073            it has been flushed. */
1074         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1075                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1076 }
1077
1078 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1079 {
1080         cpumask_var_t mask;
1081         unsigned cpu;
1082
1083         if (current->active_mm == mm) {
1084                 if (current->mm == mm)
1085                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1086                 else
1087                         leave_mm(smp_processor_id());
1088         }
1089
1090         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1091         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1092                 for_each_online_cpu(cpu) {
1093                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1094                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1095                                 continue;
1096                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1097                 }
1098                 return;
1099         }
1100         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1101
1102         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1103            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1104            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1105            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1106            if needed. */
1107         for_each_online_cpu(cpu) {
1108                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1109                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1110         }
1111
1112         if (!cpumask_empty(mask))
1113                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1114         free_cpumask_var(mask);
1115 }
1116 #else
1117 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1118 {
1119         if (current->active_mm == mm)
1120                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1121 }
1122 #endif
1123
1124 /*
1125  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1126  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1127  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1128  * hypervisor, which is moderately expensive.
1129  *
1130  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1131  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1132  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1133  *
1134  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1135  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1136  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1137  */
1138 static void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1139 {
1140         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1141         xen_drop_mm_ref(mm);
1142         put_cpu();
1143
1144         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1145
1146         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1147         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1148                 xen_pgd_unpin(mm);
1149
1150         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1151 }
1152
1153 static void __init xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1154 {
1155 }
1156
1157 static __init void xen_mapping_pagetable_reserve(u64 start, u64 end)
1158 {
1159         /* reserve the range used */
1160         native_pagetable_reserve(start, end);
1161
1162         /* set as RW the rest */
1163         printk(KERN_DEBUG "xen: setting RW the range %llx - %llx\n", end,
1164                         PFN_PHYS(pgt_buf_top));
1165         while (end < PFN_PHYS(pgt_buf_top)) {
1166                 make_lowmem_page_readwrite(__va(end));
1167                 end += PAGE_SIZE;
1168         }
1169 }
1170
1171 static void xen_post_allocator_init(void);
1172
1173 static void __init xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1174 {
1175         xen_setup_shared_info();
1176         xen_post_allocator_init();
1177 }
1178
1179 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1180 {
1181         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1182 }
1183
1184 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1185 {
1186         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1187 }
1188
1189 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1190 {
1191         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1192 }
1193
1194 static void xen_flush_tlb(void)
1195 {
1196         struct mmuext_op *op;
1197         struct multicall_space mcs;
1198
1199         preempt_disable();
1200
1201         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1202
1203         op = mcs.args;
1204         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1205         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1206
1207         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1208
1209         preempt_enable();
1210 }
1211
1212 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1213 {
1214         struct mmuext_op *op;
1215         struct multicall_space mcs;
1216
1217         preempt_disable();
1218
1219         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1220         op = mcs.args;
1221         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1222         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1223         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1224
1225         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1226
1227         preempt_enable();
1228 }
1229
1230 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1231                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1232 {
1233         struct {
1234                 struct mmuext_op op;
1235 #ifdef CONFIG_SMP
1236                 DECLARE_BITMAP(mask, num_processors);
1237 #else
1238                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1239 #endif
1240         } *args;
1241         struct multicall_space mcs;
1242
1243         if (cpumask_empty(cpus))
1244                 return;         /* nothing to do */
1245
1246         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1247         args = mcs.args;
1248         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1249
1250         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1251         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1252         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1253
1254         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1255                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1256         } else {
1257                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1258                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1259         }
1260
1261         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1262
1263         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1264 }
1265
1266 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1267 {
1268         return percpu_read(xen_cr3);
1269 }
1270
1271 static void set_current_cr3(void *v)
1272 {
1273         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1274 }
1275
1276 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1277 {
1278         struct mmuext_op *op;
1279         struct multicall_space mcs;
1280         unsigned long mfn;
1281
1282         if (cr3)
1283                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1284         else
1285                 mfn = 0;
1286
1287         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1288
1289         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1290
1291         op = mcs.args;
1292         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1293         op->arg1.mfn = mfn;
1294
1295         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1296
1297         if (kernel) {
1298                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1299
1300                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1301                    been submitted. */
1302                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1303         }
1304 }
1305
1306 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1307 {
1308         BUG_ON(preemptible());
1309
1310         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1311
1312         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1313            respect to ipis */
1314         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1315
1316         __xen_write_cr3(true, cr3);
1317
1318 #ifdef CONFIG_X86_64
1319         {
1320                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1321                 if (user_pgd)
1322                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1323                 else
1324                         __xen_write_cr3(false, 0);
1325         }
1326 #endif
1327
1328         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1329 }
1330
1331 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1332 {
1333         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1334         int ret = 0;
1335
1336         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1337
1338 #ifdef CONFIG_X86_64
1339         {
1340                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1341                 pgd_t *user_pgd;
1342
1343                 BUG_ON(page->private != 0);
1344
1345                 ret = -ENOMEM;
1346
1347                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1348                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1349
1350                 if (user_pgd != NULL) {
1351                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1352                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1353                         ret = 0;
1354                 }
1355
1356                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1357         }
1358 #endif
1359
1360         return ret;
1361 }
1362
1363 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1364 {
1365 #ifdef CONFIG_X86_64
1366         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1367
1368         if (user_pgd)
1369                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1370 #endif
1371 }
1372
1373 #ifdef CONFIG_X86_32
1374 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1375 {
1376         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1377         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1378                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1379                                pte_val_ma(pte));
1380
1381         return pte;
1382 }
1383 #else /* CONFIG_X86_64 */
1384 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1385 {
1386         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1387
1388         /*
1389          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1390          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1391          * early_ioremap fixmap slot as a freshly allocated page, make sure
1392          * it is RO.
1393          */
1394         if (((!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1395                         pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_top)) ||
1396                         (is_early_ioremap_ptep(ptep) && pfn != (pgt_buf_end - 1)))
1397                 pte = pte_wrprotect(pte);
1398
1399         return pte;
1400 }
1401 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1402
1403 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1404    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1405 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1406 {
1407         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1408
1409         xen_set_pte(ptep, pte);
1410 }
1411
1412 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1413 {
1414         struct mmuext_op op;
1415         op.cmd = cmd;
1416         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1417         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1418                 BUG();
1419 }
1420
1421 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1422    everything is pinned. */
1423 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1424 {
1425 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1426         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1427 #endif
1428         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1429         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1430 }
1431
1432 /* Used for pmd and pud */
1433 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1434 {
1435 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1436         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1437 #endif
1438         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1439 }
1440
1441 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1442    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1443 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1444 {
1445         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1446         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1447 }
1448
1449 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1450 {
1451         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1452 }
1453
1454 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1455    attached to a pinned pagetable. */
1456 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1457 {
1458         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1459
1460         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1461                 SetPagePinned(page);
1462
1463                 if (!PageHighMem(page)) {
1464                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1465                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1466                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1467                 } else {
1468                         /* make sure there are no stray mappings of
1469                            this page */
1470                         kmap_flush_unused();
1471                 }
1472         }
1473 }
1474
1475 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1476 {
1477         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1478 }
1479
1480 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1481 {
1482         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1483 }
1484
1485 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1486 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1487 {
1488         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1489
1490         if (PagePinned(page)) {
1491                 if (!PageHighMem(page)) {
1492                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1493                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1494                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1495                 }
1496                 ClearPagePinned(page);
1497         }
1498 }
1499
1500 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1501 {
1502         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1503 }
1504
1505 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1506 {
1507         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1508 }
1509
1510 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1511 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1512 {
1513         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1514 }
1515
1516 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1517 {
1518         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1519 }
1520 #endif
1521
1522 void __init xen_reserve_top(void)
1523 {
1524 #ifdef CONFIG_X86_32
1525         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1526         struct xen_platform_parameters pp;
1527
1528         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1529                 top = pp.virt_start;
1530
1531         reserve_top_address(-top);
1532 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1533 }
1534
1535 /*
1536  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1537  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1538  */
1539 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1540 {
1541 #ifdef CONFIG_X86_64
1542         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1543 #else
1544         return __va(paddr);
1545 #endif
1546 }
1547
1548 /* Convert a machine address to physical address */
1549 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1550 {
1551         phys_addr_t paddr;
1552
1553         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1554         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1555
1556         return paddr;
1557 }
1558
1559 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1560 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1561 {
1562         return __ka(m2p(maddr));
1563 }
1564
1565 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1566 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1567 {
1568         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1569         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1570
1571         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1572                 BUG();
1573 }
1574
1575 static void __init xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1576 {
1577         unsigned pmdidx, pteidx;
1578         unsigned ident_pte;
1579         unsigned long pfn;
1580
1581         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1582                                       PAGE_SIZE);
1583
1584         ident_pte = 0;
1585         pfn = 0;
1586         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1587                 pte_t *pte_page;
1588
1589                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1590                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1591                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1592                 else {
1593                         /* Check for free pte pages */
1594                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1595                                 break;
1596
1597                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1598                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1599
1600                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1601                 }
1602
1603                 /* Install mappings */
1604                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1605                         pte_t pte;
1606
1607 #ifdef CONFIG_X86_32
1608                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1609                                 max_pfn_mapped = pfn;
1610 #endif
1611
1612                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1613                                 continue;
1614
1615                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1616                         pte_page[pteidx] = pte;
1617                 }
1618         }
1619
1620         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1621                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1622
1623         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1624 }
1625
1626 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1627 {
1628         struct xen_machphys_mapping mapping;
1629         unsigned long machine_to_phys_nr_ents;
1630
1631         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1632                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1633                 machine_to_phys_nr_ents = mapping.max_mfn + 1;
1634         } else {
1635                 machine_to_phys_nr_ents = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1636         }
1637         machine_to_phys_order = fls(machine_to_phys_nr_ents - 1);
1638 }
1639
1640 #ifdef CONFIG_X86_64
1641 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1642 {
1643         pte_t *pte = v;
1644         int i;
1645
1646         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1647            as ptes. */
1648         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1649                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1650 }
1651
1652 /*
1653  * Set up the initial kernel pagetable.
1654  *
1655  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1656  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1657  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1658  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1659  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1660  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1661  * up.
1662  */
1663 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1664                                          unsigned long max_pfn)
1665 {
1666         pud_t *l3;
1667         pmd_t *l2;
1668
1669         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1670          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1671          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1672          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1673         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1674
1675         /* Zap identity mapping */
1676         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1677
1678         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1679         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1680         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1681         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1682
1683         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1684         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1685
1686         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1687         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1688
1689         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1690         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1691         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1692
1693         /* Set up identity map */
1694         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1695
1696         /* Make pagetable pieces RO */
1697         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1698         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1699         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1700         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1701         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1702         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1703
1704         /* Pin down new L4 */
1705         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1706                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1707
1708         /* Unpin Xen-provided one */
1709         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1710
1711         /* Switch over */
1712         pgd = init_level4_pgt;
1713
1714         /*
1715          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1716          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1717          * pgd.
1718          */
1719         xen_mc_batch();
1720         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1721         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1722
1723         memblock_reserve(__pa(xen_start_info->pt_base),
1724                          xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE);
1725
1726         return pgd;
1727 }
1728 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1729 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1730 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1731
1732 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1733 {
1734         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1735
1736         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1737         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1738
1739         /*
1740          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1741          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1742          * read-only and then pin it.
1743          *
1744          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1745          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1746          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1747          * swapper_pg_dir.
1748          */
1749         swapper_kernel_pmd =
1750                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1751         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1752                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1753         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1754                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1755         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1756
1757         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1758         xen_write_cr3(cr3);
1759         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1760
1761         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1762                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1763         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1764         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1765
1766         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1767 }
1768
1769 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1770                                          unsigned long max_pfn)
1771 {
1772         pmd_t *kernel_pmd;
1773
1774         initial_kernel_pmd =
1775                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1776
1777         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1778                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1779                                   512*1024);
1780
1781         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1782         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1783
1784         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1785
1786         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1787         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1788                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1789
1790         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1791         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1792         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1793
1794         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1795
1796         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1797                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1798         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1799
1800         memblock_reserve(__pa(xen_start_info->pt_base),
1801                          xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE));
1802
1803         return initial_page_table;
1804 }
1805 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1806
1807 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1808
1809 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1810 {
1811         pte_t pte;
1812
1813         phys >>= PAGE_SHIFT;
1814
1815         switch (idx) {
1816         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1817 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1818         case FIX_F00F_IDT:
1819 #endif
1820 #ifdef CONFIG_X86_32
1821         case FIX_WP_TEST:
1822         case FIX_VDSO:
1823 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1824         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1825 # endif
1826 #else
1827         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1828 #endif
1829         case FIX_TEXT_POKE0:
1830         case FIX_TEXT_POKE1:
1831                 /* All local page mappings */
1832                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1833                 break;
1834
1835 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1836         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1837                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1838                 break;
1839 #endif
1840
1841 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1842         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1843                 /*
1844                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1845                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1846                  */
1847                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1848                 break;
1849 #endif
1850
1851         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1852                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1853                    IO domain */
1854                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1855                 break;
1856
1857         default:
1858                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1859                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1860                 break;
1861         }
1862
1863         __native_set_fixmap(idx, pte);
1864
1865 #ifdef CONFIG_X86_64
1866         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1867            pagetable vsyscall mapping. */
1868         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1869                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1870                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1871         }
1872 #endif
1873 }
1874
1875 void __init xen_ident_map_ISA(void)
1876 {
1877         unsigned long pa;
1878
1879         /*
1880          * If we're dom0, then linear map the ISA machine addresses into
1881          * the kernel's address space.
1882          */
1883         if (!xen_initial_domain())
1884                 return;
1885
1886         xen_raw_printk("Xen: setup ISA identity maps\n");
1887
1888         for (pa = ISA_START_ADDRESS; pa < ISA_END_ADDRESS; pa += PAGE_SIZE) {
1889                 pte_t pte = mfn_pte(PFN_DOWN(pa), PAGE_KERNEL_IO);
1890
1891                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping(PAGE_OFFSET + pa, pte, 0))
1892                         BUG();
1893         }
1894
1895         xen_flush_tlb();
1896 }
1897
1898 static void __init xen_post_allocator_init(void)
1899 {
1900 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
1901         pv_mmu_ops.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_debug);
1902 #endif
1903         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1904         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1905         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1906 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1907         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1908 #endif
1909
1910         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
1911            (which it hasn't) */
1912         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
1913         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
1914         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
1915         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
1916 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1917         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
1918         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
1919 #endif
1920
1921 #ifdef CONFIG_X86_64
1922         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
1923 #endif
1924         xen_mark_init_mm_pinned();
1925 }
1926
1927 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
1928 {
1929         preempt_disable();
1930         xen_mc_flush();
1931         paravirt_leave_lazy_mmu();
1932         preempt_enable();
1933 }
1934
1935 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initconst = {
1936         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1937         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1938
1939         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1940 #ifdef CONFIG_X86_32
1941         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
1942 #else
1943         .write_cr3 = xen_write_cr3,
1944 #endif
1945
1946         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
1947         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
1948         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
1949         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
1950
1951         .pte_update = paravirt_nop,
1952         .pte_update_defer = paravirt_nop,
1953
1954         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
1955         .pgd_free = xen_pgd_free,
1956
1957         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
1958         .release_pte = xen_release_pte_init,
1959         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
1960         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
1961
1962         .set_pte = xen_set_pte_init,
1963         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
1964         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
1965
1966         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
1967         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
1968
1969         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
1970         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
1971
1972         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
1973         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
1974
1975 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1976         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
1977         .pte_clear = xen_pte_clear,
1978         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
1979 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
1980         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
1981
1982         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
1983         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
1984
1985 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1986         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
1987         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
1988         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
1989
1990         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
1991         .release_pud = xen_release_pmd_init,
1992 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
1993
1994         .activate_mm = xen_activate_mm,
1995         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
1996         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
1997
1998         .lazy_mode = {
1999                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2000                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2001         },
2002
2003         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2004 };
2005
2006 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2007 {
2008         x86_init.mapping.pagetable_reserve = xen_mapping_pagetable_reserve;
2009         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2010         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2011         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2012
2013         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2014 }
2015
2016 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2017 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2018 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2019
2020 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2021 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2022                                 unsigned long *in_frames,
2023                                 unsigned long *out_frames)
2024 {
2025         int i;
2026         struct multicall_space mcs;
2027
2028         xen_mc_batch();
2029         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2030                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2031
2032                 if (in_frames)
2033                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2034
2035                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2036                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2037
2038                 if (out_frames)
2039                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2040         }
2041         xen_mc_issue(0);
2042 }
2043
2044 /*
2045  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2046  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2047  * mfn.
2048  */
2049 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2050                                      unsigned long *mfns,
2051                                      unsigned long first_mfn)
2052 {
2053         unsigned i, limit;
2054         unsigned long mfn;
2055
2056         xen_mc_batch();
2057
2058         limit = 1u << order;
2059         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2060                 struct multicall_space mcs;
2061                 unsigned flags;
2062
2063                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2064                 if (mfns)
2065                         mfn = mfns[i];
2066                 else
2067                         mfn = first_mfn + i;
2068
2069                 if (i < (limit - 1))
2070                         flags = 0;
2071                 else {
2072                         if (order == 0)
2073                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2074                         else
2075                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2076                 }
2077
2078                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2079                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2080
2081                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2082         }
2083
2084         xen_mc_issue(0);
2085 }
2086
2087 /*
2088  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2089  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2090  * input, and populates mfns as output.
2091  *
2092  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2093  * satisfy the request or not.
2094  */
2095 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2096                                unsigned long *pfns_in,
2097                                unsigned long extents_out,
2098                                unsigned int order_out,
2099                                unsigned long *mfns_out,
2100                                unsigned int address_bits)
2101 {
2102         long rc;
2103         int success;
2104
2105         struct xen_memory_exchange exchange = {
2106                 .in = {
2107                         .nr_extents   = extents_in,
2108                         .extent_order = order_in,
2109                         .extent_start = pfns_in,
2110                         .domid        = DOMID_SELF
2111                 },
2112                 .out = {
2113                         .nr_extents   = extents_out,
2114                         .extent_order = order_out,
2115                         .extent_start = mfns_out,
2116                         .address_bits = address_bits,
2117                         .domid        = DOMID_SELF
2118                 }
2119         };
2120
2121         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2122
2123         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2124         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2125
2126         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2127         BUG_ON(success && (rc != 0));
2128
2129         return success;
2130 }
2131
2132 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2133                                  unsigned int address_bits)
2134 {
2135         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2136         unsigned long  flags;
2137         int            success;
2138
2139         /*
2140          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2141          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2142          * this function are redundant and can be ignored.
2143          */
2144
2145         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2146                 return 0;
2147
2148         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2149                 return -ENOMEM;
2150
2151         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2152
2153         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2154
2155         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2156         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2157
2158         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2159         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2160         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2161                                       1, order, &out_frame,
2162                                       address_bits);
2163
2164         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2165         if (success)
2166                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2167         else
2168                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2169
2170         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2171
2172         return success ? 0 : -ENOMEM;
2173 }
2174 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2175
2176 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2177 {
2178         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2179         unsigned long  flags;
2180         int success;
2181
2182         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2183                 return;
2184
2185         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2186                 return;
2187
2188         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2189
2190         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2191
2192         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2193         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2194
2195         /* 2. Zap current PTEs. */
2196         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2197
2198         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2199         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2200                                         0, out_frames, 0);
2201
2202         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2203         if (success)
2204                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2205         else
2206                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2207
2208         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2209 }
2210 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2211
2212 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2213 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2214 {
2215         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2216         int rc;
2217
2218         a.domid = DOMID_SELF;
2219         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2220         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2221         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2222 }
2223
2224 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2225 {
2226         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2227         int rc = 0;
2228
2229         a.domid = DOMID_SELF;
2230         a.gpa = 0x00;
2231         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2232         if (rc < 0) {
2233                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2234                 return 0;
2235         }
2236         return 1;
2237 }
2238
2239 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2240 {
2241         if (is_pagetable_dying_supported())
2242                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2243 }
2244 #endif
2245
2246 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2247
2248 struct remap_data {
2249         unsigned long mfn;
2250         pgprot_t prot;
2251         struct mmu_update *mmu_update;
2252 };
2253
2254 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2255                                  unsigned long addr, void *data)
2256 {
2257         struct remap_data *rmd = data;
2258         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2259
2260         rmd->mmu_update->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
2261         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2262         rmd->mmu_update++;
2263
2264         return 0;
2265 }
2266
2267 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2268                                unsigned long addr,
2269                                unsigned long mfn, int nr,
2270                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2271 {
2272         struct remap_data rmd;
2273         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2274         int batch;
2275         unsigned long range;
2276         int err = 0;
2277
2278         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2279
2280         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2281                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2282
2283         rmd.mfn = mfn;
2284         rmd.prot = prot;
2285
2286         while (nr) {
2287                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2288                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2289
2290                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2291                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2292                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2293                 if (err)
2294                         goto out;
2295
2296                 err = -EFAULT;
2297                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2298                         goto out;
2299
2300                 nr -= batch;
2301                 addr += range;
2302         }
2303
2304         err = 0;
2305 out:
2306
2307         flush_tlb_all();
2308
2309         return err;
2310 }
2311 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);
2312
2313 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2314 static int p2m_dump_open(struct inode *inode, struct file *filp)
2315 {
2316         return single_open(filp, p2m_dump_show, NULL);
2317 }
2318
2319 static const struct file_operations p2m_dump_fops = {
2320         .open           = p2m_dump_open,
2321         .read           = seq_read,
2322         .llseek         = seq_lseek,
2323         .release        = single_release,
2324 };
2325 #endif /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */