mm: kill vma flag VM_RESERVED and mm->reserved_vm counter
[linux-3.10.git] / arch / x86 / xen / mmu.c
1 /*
2  * Xen mmu operations
3  *
4  * This file contains the various mmu fetch and update operations.
5  * The most important job they must perform is the mapping between the
6  * domain's pfn and the overall machine mfns.
7  *
8  * Xen allows guests to directly update the pagetable, in a controlled
9  * fashion.  In other words, the guest modifies the same pagetable
10  * that the CPU actually uses, which eliminates the overhead of having
11  * a separate shadow pagetable.
12  *
13  * In order to allow this, it falls on the guest domain to map its
14  * notion of a "physical" pfn - which is just a domain-local linear
15  * address - into a real "machine address" which the CPU's MMU can
16  * use.
17  *
18  * A pgd_t/pmd_t/pte_t will typically contain an mfn, and so can be
19  * inserted directly into the pagetable.  When creating a new
20  * pte/pmd/pgd, it converts the passed pfn into an mfn.  Conversely,
21  * when reading the content back with __(pgd|pmd|pte)_val, it converts
22  * the mfn back into a pfn.
23  *
24  * The other constraint is that all pages which make up a pagetable
25  * must be mapped read-only in the guest.  This prevents uncontrolled
26  * guest updates to the pagetable.  Xen strictly enforces this, and
27  * will disallow any pagetable update which will end up mapping a
28  * pagetable page RW, and will disallow using any writable page as a
29  * pagetable.
30  *
31  * Naively, when loading %cr3 with the base of a new pagetable, Xen
32  * would need to validate the whole pagetable before going on.
33  * Naturally, this is quite slow.  The solution is to "pin" a
34  * pagetable, which enforces all the constraints on the pagetable even
35  * when it is not actively in use.  This menas that Xen can be assured
36  * that it is still valid when you do load it into %cr3, and doesn't
37  * need to revalidate it.
38  *
39  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
40  */
41 #include <linux/sched.h>
42 #include <linux/highmem.h>
43 #include <linux/debugfs.h>
44 #include <linux/bug.h>
45 #include <linux/vmalloc.h>
46 #include <linux/module.h>
47 #include <linux/gfp.h>
48 #include <linux/memblock.h>
49 #include <linux/seq_file.h>
50
51 #include <trace/events/xen.h>
52
53 #include <asm/pgtable.h>
54 #include <asm/tlbflush.h>
55 #include <asm/fixmap.h>
56 #include <asm/mmu_context.h>
57 #include <asm/setup.h>
58 #include <asm/paravirt.h>
59 #include <asm/e820.h>
60 #include <asm/linkage.h>
61 #include <asm/page.h>
62 #include <asm/init.h>
63 #include <asm/pat.h>
64 #include <asm/smp.h>
65
66 #include <asm/xen/hypercall.h>
67 #include <asm/xen/hypervisor.h>
68
69 #include <xen/xen.h>
70 #include <xen/page.h>
71 #include <xen/interface/xen.h>
72 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
73 #include <xen/interface/version.h>
74 #include <xen/interface/memory.h>
75 #include <xen/hvc-console.h>
76
77 #include "multicalls.h"
78 #include "mmu.h"
79 #include "debugfs.h"
80
81 /*
82  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
83  * Also protects non-atomic updates of current_pages and balloon lists.
84  */
85 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
86
87 #ifdef CONFIG_X86_32
88 /*
89  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
90  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
91  * Each page can map 2MB.
92  */
93 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
94 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
95 #endif
96 #ifdef CONFIG_X86_64
97 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
98 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
99 #endif /* CONFIG_X86_64 */
100
101 /*
102  * Note about cr3 (pagetable base) values:
103  *
104  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
105  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
106  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
107  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
108  * be self-consistent.
109  *
110  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
111  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
112  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
113  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
114  */
115 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
116 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
117
118
119 /*
120  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
121  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
122  */
123 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
124
125 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
126 {
127         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
128
129         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
130 }
131
132 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
133 {
134         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
135         unsigned int level;
136         pte_t *pte;
137         unsigned offset;
138
139         /*
140          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
141          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
142          */
143         if (virt_addr_valid(vaddr))
144                 return virt_to_machine(vaddr);
145
146         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
147
148         pte = lookup_address(address, &level);
149         BUG_ON(pte == NULL);
150         offset = address & ~PAGE_MASK;
151         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
152 }
153 EXPORT_SYMBOL_GPL(arbitrary_virt_to_machine);
154
155 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
156 {
157         pte_t *pte, ptev;
158         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
159         unsigned int level;
160
161         pte = lookup_address(address, &level);
162         if (pte == NULL)
163                 return;         /* vaddr missing */
164
165         ptev = pte_wrprotect(*pte);
166
167         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
168                 BUG();
169 }
170
171 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
172 {
173         pte_t *pte, ptev;
174         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
175         unsigned int level;
176
177         pte = lookup_address(address, &level);
178         if (pte == NULL)
179                 return;         /* vaddr missing */
180
181         ptev = pte_mkwrite(*pte);
182
183         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
184                 BUG();
185 }
186
187
188 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
189 {
190         struct page *page = virt_to_page(ptr);
191
192         return PagePinned(page);
193 }
194
195 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
196 {
197         struct multicall_space mcs;
198         struct mmu_update *u;
199
200         trace_xen_mmu_set_domain_pte(ptep, pteval, domid);
201
202         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
203         u = mcs.args;
204
205         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
206         u->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
207         u->val = pte_val_ma(pteval);
208
209         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
210
211         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
212 }
213 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
214
215 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
216 {
217         struct multicall_space mcs;
218         struct mmu_update *u;
219
220         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
221
222         if (mcs.mc != NULL) {
223                 mcs.mc->args[1]++;
224         } else {
225                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
226                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
227         }
228
229         u = mcs.args;
230         *u = *update;
231 }
232
233 static void xen_extend_mmuext_op(const struct mmuext_op *op)
234 {
235         struct multicall_space mcs;
236         struct mmuext_op *u;
237
238         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmuext_op, sizeof(*u));
239
240         if (mcs.mc != NULL) {
241                 mcs.mc->args[1]++;
242         } else {
243                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
244                 MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
245         }
246
247         u = mcs.args;
248         *u = *op;
249 }
250
251 static void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
252 {
253         struct mmu_update u;
254
255         preempt_disable();
256
257         xen_mc_batch();
258
259         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
260         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
261         u.val = pmd_val_ma(val);
262         xen_extend_mmu_update(&u);
263
264         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
265
266         preempt_enable();
267 }
268
269 static void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
270 {
271         trace_xen_mmu_set_pmd(ptr, val);
272
273         /* If page is not pinned, we can just update the entry
274            directly */
275         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
276                 *ptr = val;
277                 return;
278         }
279
280         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
281 }
282
283 /*
284  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
285  * and protection flags for that frame.
286  */
287 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
288 {
289         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
290 }
291
292 static bool xen_batched_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
293 {
294         struct mmu_update u;
295
296         if (paravirt_get_lazy_mode() != PARAVIRT_LAZY_MMU)
297                 return false;
298
299         xen_mc_batch();
300
301         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
302         u.val = pte_val_ma(pteval);
303         xen_extend_mmu_update(&u);
304
305         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
306
307         return true;
308 }
309
310 static inline void __xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
311 {
312         if (!xen_batched_set_pte(ptep, pteval)) {
313                 /*
314                  * Could call native_set_pte() here and trap and
315                  * emulate the PTE write but with 32-bit guests this
316                  * needs two traps (one for each of the two 32-bit
317                  * words in the PTE) so do one hypercall directly
318                  * instead.
319                  */
320                 struct mmu_update u;
321
322                 u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
323                 u.val = pte_val_ma(pteval);
324                 HYPERVISOR_mmu_update(&u, 1, NULL, DOMID_SELF);
325         }
326 }
327
328 static void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
329 {
330         trace_xen_mmu_set_pte(ptep, pteval);
331         __xen_set_pte(ptep, pteval);
332 }
333
334 static void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
335                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
336 {
337         trace_xen_mmu_set_pte_at(mm, addr, ptep, pteval);
338         __xen_set_pte(ptep, pteval);
339 }
340
341 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
342                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
343 {
344         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
345         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_start(mm, addr, ptep, *ptep);
346         return *ptep;
347 }
348
349 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
350                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
351 {
352         struct mmu_update u;
353
354         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_commit(mm, addr, ptep, pte);
355         xen_mc_batch();
356
357         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
358         u.val = pte_val_ma(pte);
359         xen_extend_mmu_update(&u);
360
361         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
362 }
363
364 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
365 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
366 {
367         if (val & _PAGE_PRESENT) {
368                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
369                 unsigned long pfn = mfn_to_pfn(mfn);
370
371                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
372                 if (unlikely(pfn == ~0))
373                         val = flags & ~_PAGE_PRESENT;
374                 else
375                         val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
376         }
377
378         return val;
379 }
380
381 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
382 {
383         if (val & _PAGE_PRESENT) {
384                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
385                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
386                 unsigned long mfn;
387
388                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
389                         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
390                 else
391                         mfn = pfn;
392                 /*
393                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
394                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
395                  * information about the original pfn, so
396                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
397                  */
398                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
399                         mfn = 0;
400                         flags = 0;
401                 } else {
402                         /*
403                          * Paramount to do this test _after_ the
404                          * INVALID_P2M_ENTRY as INVALID_P2M_ENTRY &
405                          * IDENTITY_FRAME_BIT resolves to true.
406                          */
407                         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
408                         if (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT) {
409                                 mfn &= ~IDENTITY_FRAME_BIT;
410                                 flags |= _PAGE_IOMAP;
411                         }
412                 }
413                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
414         }
415
416         return val;
417 }
418
419 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
420 {
421         if (val & _PAGE_PRESENT) {
422                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
423                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
424
425                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
426                    just use it as-is. */
427                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
428         }
429
430         return val;
431 }
432
433 static pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
434 {
435         pteval_t pteval = pte.pte;
436 #if 0
437         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
438         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
439                 WARN_ON(!pat_enabled);
440                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
441         }
442 #endif
443         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
444                 return pteval;
445
446         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
447 }
448 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
449
450 static pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
451 {
452         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
453 }
454 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
455
456 /*
457  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
458  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
459  * types.
460  *
461  * We expect Linux's PAT set as follows:
462  *
463  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
464  * 0                     WB       WB     WB
465  * 1            PWT      WC       WT     WT
466  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
467  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
468  * 4    PAT              WB       WC     WB
469  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
470  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
471  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
472  */
473
474 void xen_set_pat(u64 pat)
475 {
476         /* We expect Linux to use a PAT setting of
477          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
478         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
479 }
480
481 static pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
482 {
483         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
484 #if 0
485         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
486          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
487          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
488          * things work out OK...
489          *
490          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
491          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
492          */
493         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
494                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
495                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
496         }
497 #endif
498         /*
499          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
500          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
501          * mappings are just dummy local mappings to keep other
502          * parts of the kernel happy.
503          */
504         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
505             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
506                 pte = iomap_pte(pte);
507         } else {
508                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
509                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
510         }
511
512         return native_make_pte(pte);
513 }
514 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
515
516 static pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
517 {
518         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
519         return native_make_pgd(pgd);
520 }
521 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
522
523 static pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
524 {
525         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
526 }
527 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
528
529 static void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
530 {
531         struct mmu_update u;
532
533         preempt_disable();
534
535         xen_mc_batch();
536
537         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
538         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
539         u.val = pud_val_ma(val);
540         xen_extend_mmu_update(&u);
541
542         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
543
544         preempt_enable();
545 }
546
547 static void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
548 {
549         trace_xen_mmu_set_pud(ptr, val);
550
551         /* If page is not pinned, we can just update the entry
552            directly */
553         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
554                 *ptr = val;
555                 return;
556         }
557
558         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
559 }
560
561 #ifdef CONFIG_X86_PAE
562 static void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
563 {
564         trace_xen_mmu_set_pte_atomic(ptep, pte);
565         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
566 }
567
568 static void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
569 {
570         trace_xen_mmu_pte_clear(mm, addr, ptep);
571         if (!xen_batched_set_pte(ptep, native_make_pte(0)))
572                 native_pte_clear(mm, addr, ptep);
573 }
574
575 static void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
576 {
577         trace_xen_mmu_pmd_clear(pmdp);
578         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
579 }
580 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
581
582 static pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
583 {
584         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
585         return native_make_pmd(pmd);
586 }
587 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
588
589 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
590 static pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
591 {
592         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
593 }
594 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
595
596 static pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
597 {
598         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
599
600         return native_make_pud(pud);
601 }
602 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
603
604 static pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
605 {
606         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
607         unsigned offset = pgd - pgd_page;
608         pgd_t *user_ptr = NULL;
609
610         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
611                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
612                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
613                 if (user_ptr)
614                         user_ptr += offset;
615         }
616
617         return user_ptr;
618 }
619
620 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
621 {
622         struct mmu_update u;
623
624         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
625         u.val = pgd_val_ma(val);
626         xen_extend_mmu_update(&u);
627 }
628
629 /*
630  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
631  * there's a page structure.  This implies:
632  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
633  *  2. It is always pinned
634  *  3. It has no user pagetable attached to it
635  */
636 static void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
637 {
638         preempt_disable();
639
640         xen_mc_batch();
641
642         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
643
644         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
645
646         preempt_enable();
647 }
648
649 static void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
650 {
651         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
652
653         trace_xen_mmu_set_pgd(ptr, user_ptr, val);
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                 if (user_ptr) {
660                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
661                         *user_ptr = val;
662                 }
663                 return;
664         }
665
666         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
667            user updates together. */
668         xen_mc_batch();
669
670         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
671         if (user_ptr)
672                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
673
674         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
675 }
676 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
677
678 /*
679  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
680  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
681  * callback function on each page it finds making up the page table,
682  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
683  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
684  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
685  * FIXADDR_TOP.
686  *
687  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
688  * because then we start getting into Xen's ptes.
689  *
690  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
691  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
692  */
693 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
694                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
695                                       enum pt_level),
696                           unsigned long limit)
697 {
698         int flush = 0;
699         unsigned hole_low, hole_high;
700         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
701         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
702
703         /* The limit is the last byte to be touched */
704         limit--;
705         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
706
707         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
708                 return 0;
709
710         /*
711          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
712          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
713          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
714          */
715         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
716         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
717
718         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
719 #if PTRS_PER_PUD > 1
720         pudidx_limit = pud_index(limit);
721 #else
722         pudidx_limit = 0;
723 #endif
724 #if PTRS_PER_PMD > 1
725         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
726 #else
727         pmdidx_limit = 0;
728 #endif
729
730         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
731                 pud_t *pud;
732
733                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
734                         continue;
735
736                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
737                         continue;
738
739                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
740
741                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
742                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
743
744                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
745                         pmd_t *pmd;
746
747                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
748                             pudidx > pudidx_limit)
749                                 goto out;
750
751                         if (pud_none(pud[pudidx]))
752                                 continue;
753
754                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
755
756                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
757                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
758
759                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
760                                 struct page *pte;
761
762                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
763                                     pudidx == pudidx_limit &&
764                                     pmdidx > pmdidx_limit)
765                                         goto out;
766
767                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
768                                         continue;
769
770                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
771                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
772                         }
773                 }
774         }
775
776 out:
777         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
778            a cue to do final things like tlb flushes. */
779         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
780
781         return flush;
782 }
783
784 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
785                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
786                                     enum pt_level),
787                         unsigned long limit)
788 {
789         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
790 }
791
792 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
793    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
794 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
795 {
796         spinlock_t *ptl = NULL;
797
798 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
799         ptl = __pte_lockptr(page);
800         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
801 #endif
802
803         return ptl;
804 }
805
806 static void xen_pte_unlock(void *v)
807 {
808         spinlock_t *ptl = v;
809         spin_unlock(ptl);
810 }
811
812 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
813 {
814         struct mmuext_op op;
815
816         op.cmd = level;
817         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
818
819         xen_extend_mmuext_op(&op);
820 }
821
822 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
823                         enum pt_level level)
824 {
825         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
826         int flush;
827
828         if (pgfl)
829                 flush = 0;              /* already pinned */
830         else if (PageHighMem(page))
831                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
832                    highpage */
833                 flush = 1;
834         else {
835                 void *pt = lowmem_page_address(page);
836                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
837                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
838                 spinlock_t *ptl;
839
840                 flush = 0;
841
842                 /*
843                  * We need to hold the pagetable lock between the time
844                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
845                  * it.  If we don't, then other users may come in and
846                  * attempt to update the pagetable by writing it,
847                  * which will fail because the memory is RO but not
848                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
849                  *
850                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
851                  * entire pagetable's worth of locks during the
852                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
853                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
854                  * page while holding the lock.  This means the number
855                  * of locks we end up holding is never more than a
856                  * batch size (~32 entries, at present).
857                  *
858                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
859                  * the PTE pages independently, because we're
860                  * protected by the overall pagetable lock.
861                  */
862                 ptl = NULL;
863                 if (level == PT_PTE)
864                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
865
866                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
867                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
868                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
869
870                 if (ptl) {
871                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
872
873                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
874                            is completed. */
875                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
876                 }
877         }
878
879         return flush;
880 }
881
882 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
883    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
884    read-only, and can be pinned. */
885 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
886 {
887         trace_xen_mmu_pgd_pin(mm, pgd);
888
889         xen_mc_batch();
890
891         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
892                 /* re-enable interrupts for flushing */
893                 xen_mc_issue(0);
894
895                 kmap_flush_unused();
896
897                 xen_mc_batch();
898         }
899
900 #ifdef CONFIG_X86_64
901         {
902                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
903
904                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
905
906                 if (user_pgd) {
907                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
908                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
909                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
910                 }
911         }
912 #else /* CONFIG_X86_32 */
913 #ifdef CONFIG_X86_PAE
914         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
915         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
916                      PT_PMD);
917 #endif
918         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
919 #endif /* CONFIG_X86_64 */
920         xen_mc_issue(0);
921 }
922
923 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
924 {
925         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
926 }
927
928 /*
929  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
930  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
931  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
932  * process is under construction or destruction).
933  *
934  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
935  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
936  * matter all that much.
937  */
938 void xen_mm_pin_all(void)
939 {
940         struct page *page;
941
942         spin_lock(&pgd_lock);
943
944         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
945                 if (!PagePinned(page)) {
946                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
947                         SetPageSavePinned(page);
948                 }
949         }
950
951         spin_unlock(&pgd_lock);
952 }
953
954 /*
955  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
956  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
957  * the book-keeping now.
958  */
959 static int __init xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
960                                   enum pt_level level)
961 {
962         SetPagePinned(page);
963         return 0;
964 }
965
966 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
967 {
968         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
969 }
970
971 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
972                           enum pt_level level)
973 {
974         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
975
976         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
977                 void *pt = lowmem_page_address(page);
978                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
979                 spinlock_t *ptl = NULL;
980                 struct multicall_space mcs;
981
982                 /*
983                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
984                  * pte locks, we must be holding the lock for while
985                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
986                  * concurrent updates from seeing it in this
987                  * partially-pinned state.
988                  */
989                 if (level == PT_PTE) {
990                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
991
992                         if (ptl)
993                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
994                 }
995
996                 mcs = __xen_mc_entry(0);
997
998                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
999                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
1000                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1001
1002                 if (ptl) {
1003                         /* unlock when batch completed */
1004                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1005                 }
1006         }
1007
1008         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1009 }
1010
1011 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1012 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1013 {
1014         trace_xen_mmu_pgd_unpin(mm, pgd);
1015
1016         xen_mc_batch();
1017
1018         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1019
1020 #ifdef CONFIG_X86_64
1021         {
1022                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1023
1024                 if (user_pgd) {
1025                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1026                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1027                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1028                 }
1029         }
1030 #endif
1031
1032 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1033         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1034         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1035                        PT_PMD);
1036 #endif
1037
1038         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1039
1040         xen_mc_issue(0);
1041 }
1042
1043 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1044 {
1045         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1046 }
1047
1048 /*
1049  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1050  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1051  */
1052 void xen_mm_unpin_all(void)
1053 {
1054         struct page *page;
1055
1056         spin_lock(&pgd_lock);
1057
1058         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1059                 if (PageSavePinned(page)) {
1060                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1061                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1062                         ClearPageSavePinned(page);
1063                 }
1064         }
1065
1066         spin_unlock(&pgd_lock);
1067 }
1068
1069 static void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1070 {
1071         spin_lock(&next->page_table_lock);
1072         xen_pgd_pin(next);
1073         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1074 }
1075
1076 static void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1077 {
1078         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1079         xen_pgd_pin(mm);
1080         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1081 }
1082
1083
1084 #ifdef CONFIG_SMP
1085 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1086    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1087 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1088 {
1089         struct mm_struct *mm = info;
1090         struct mm_struct *active_mm;
1091
1092         active_mm = this_cpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1093
1094         if (active_mm == mm && this_cpu_read(cpu_tlbstate.state) != TLBSTATE_OK)
1095                 leave_mm(smp_processor_id());
1096
1097         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1098            it has been flushed. */
1099         if (this_cpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1100                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1101 }
1102
1103 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1104 {
1105         cpumask_var_t mask;
1106         unsigned cpu;
1107
1108         if (current->active_mm == mm) {
1109                 if (current->mm == mm)
1110                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1111                 else
1112                         leave_mm(smp_processor_id());
1113         }
1114
1115         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1116         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1117                 for_each_online_cpu(cpu) {
1118                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1119                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1120                                 continue;
1121                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1122                 }
1123                 return;
1124         }
1125         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1126
1127         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1128            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1129            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1130            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1131            if needed. */
1132         for_each_online_cpu(cpu) {
1133                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1134                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1135         }
1136
1137         if (!cpumask_empty(mask))
1138                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1139         free_cpumask_var(mask);
1140 }
1141 #else
1142 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1143 {
1144         if (current->active_mm == mm)
1145                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1146 }
1147 #endif
1148
1149 /*
1150  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1151  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1152  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1153  * hypervisor, which is moderately expensive.
1154  *
1155  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1156  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1157  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1158  *
1159  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1160  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1161  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1162  */
1163 static void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1164 {
1165         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1166         xen_drop_mm_ref(mm);
1167         put_cpu();
1168
1169         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1170
1171         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1172         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1173                 xen_pgd_unpin(mm);
1174
1175         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1176 }
1177
1178 static void xen_post_allocator_init(void);
1179
1180 static __init void xen_mapping_pagetable_reserve(u64 start, u64 end)
1181 {
1182         /* reserve the range used */
1183         native_pagetable_reserve(start, end);
1184
1185         /* set as RW the rest */
1186         printk(KERN_DEBUG "xen: setting RW the range %llx - %llx\n", end,
1187                         PFN_PHYS(pgt_buf_top));
1188         while (end < PFN_PHYS(pgt_buf_top)) {
1189                 make_lowmem_page_readwrite(__va(end));
1190                 end += PAGE_SIZE;
1191         }
1192 }
1193
1194 #ifdef CONFIG_X86_64
1195 static void __init xen_cleanhighmap(unsigned long vaddr,
1196                                     unsigned long vaddr_end)
1197 {
1198         unsigned long kernel_end = roundup((unsigned long)_brk_end, PMD_SIZE) - 1;
1199         pmd_t *pmd = level2_kernel_pgt + pmd_index(vaddr);
1200
1201         /* NOTE: The loop is more greedy than the cleanup_highmap variant.
1202          * We include the PMD passed in on _both_ boundaries. */
1203         for (; vaddr <= vaddr_end && (pmd < (level2_kernel_pgt + PAGE_SIZE));
1204                         pmd++, vaddr += PMD_SIZE) {
1205                 if (pmd_none(*pmd))
1206                         continue;
1207                 if (vaddr < (unsigned long) _text || vaddr > kernel_end)
1208                         set_pmd(pmd, __pmd(0));
1209         }
1210         /* In case we did something silly, we should crash in this function
1211          * instead of somewhere later and be confusing. */
1212         xen_mc_flush();
1213 }
1214 #endif
1215 static void __init xen_pagetable_init(void)
1216 {
1217 #ifdef CONFIG_X86_64
1218         unsigned long size;
1219         unsigned long addr;
1220 #endif
1221         paging_init();
1222         xen_setup_shared_info();
1223 #ifdef CONFIG_X86_64
1224         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)) {
1225                 unsigned long new_mfn_list;
1226
1227                 size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages * sizeof(unsigned long));
1228
1229                 /* On 32-bit, we get zero so this never gets executed. */
1230                 new_mfn_list = xen_revector_p2m_tree();
1231                 if (new_mfn_list && new_mfn_list != xen_start_info->mfn_list) {
1232                         /* using __ka address and sticking INVALID_P2M_ENTRY! */
1233                         memset((void *)xen_start_info->mfn_list, 0xff, size);
1234
1235                         /* We should be in __ka space. */
1236                         BUG_ON(xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map);
1237                         addr = xen_start_info->mfn_list;
1238                         /* We roundup to the PMD, which means that if anybody at this stage is
1239                          * using the __ka address of xen_start_info or xen_start_info->shared_info
1240                          * they are in going to crash. Fortunatly we have already revectored
1241                          * in xen_setup_kernel_pagetable and in xen_setup_shared_info. */
1242                         size = roundup(size, PMD_SIZE);
1243                         xen_cleanhighmap(addr, addr + size);
1244
1245                         size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages * sizeof(unsigned long));
1246                         memblock_free(__pa(xen_start_info->mfn_list), size);
1247                         /* And revector! Bye bye old array */
1248                         xen_start_info->mfn_list = new_mfn_list;
1249                 } else
1250                         goto skip;
1251         }
1252         /* At this stage, cleanup_highmap has already cleaned __ka space
1253          * from _brk_limit way up to the max_pfn_mapped (which is the end of
1254          * the ramdisk). We continue on, erasing PMD entries that point to page
1255          * tables - do note that they are accessible at this stage via __va.
1256          * For good measure we also round up to the PMD - which means that if
1257          * anybody is using __ka address to the initial boot-stack - and try
1258          * to use it - they are going to crash. The xen_start_info has been
1259          * taken care of already in xen_setup_kernel_pagetable. */
1260         addr = xen_start_info->pt_base;
1261         size = roundup(xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE, PMD_SIZE);
1262
1263         xen_cleanhighmap(addr, addr + size);
1264         xen_start_info->pt_base = (unsigned long)__va(__pa(xen_start_info->pt_base));
1265 #ifdef DEBUG
1266         /* This is superflous and is not neccessary, but you know what
1267          * lets do it. The MODULES_VADDR -> MODULES_END should be clear of
1268          * anything at this stage. */
1269         xen_cleanhighmap(MODULES_VADDR, roundup(MODULES_VADDR, PUD_SIZE) - 1);
1270 #endif
1271 skip:
1272 #endif
1273         xen_post_allocator_init();
1274 }
1275 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1276 {
1277         this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1278 }
1279
1280 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1281 {
1282         return this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1283 }
1284
1285 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1286 {
1287         return this_cpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1288 }
1289
1290 static void xen_flush_tlb(void)
1291 {
1292         struct mmuext_op *op;
1293         struct multicall_space mcs;
1294
1295         trace_xen_mmu_flush_tlb(0);
1296
1297         preempt_disable();
1298
1299         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1300
1301         op = mcs.args;
1302         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1303         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1304
1305         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1306
1307         preempt_enable();
1308 }
1309
1310 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1311 {
1312         struct mmuext_op *op;
1313         struct multicall_space mcs;
1314
1315         trace_xen_mmu_flush_tlb_single(addr);
1316
1317         preempt_disable();
1318
1319         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1320         op = mcs.args;
1321         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1322         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1323         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1324
1325         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1326
1327         preempt_enable();
1328 }
1329
1330 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1331                                  struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1332                                  unsigned long end)
1333 {
1334         struct {
1335                 struct mmuext_op op;
1336 #ifdef CONFIG_SMP
1337                 DECLARE_BITMAP(mask, num_processors);
1338 #else
1339                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1340 #endif
1341         } *args;
1342         struct multicall_space mcs;
1343
1344         trace_xen_mmu_flush_tlb_others(cpus, mm, start, end);
1345
1346         if (cpumask_empty(cpus))
1347                 return;         /* nothing to do */
1348
1349         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1350         args = mcs.args;
1351         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1352
1353         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1354         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1355         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1356
1357         args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1358         if (end != TLB_FLUSH_ALL && (end - start) <= PAGE_SIZE) {
1359                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1360                 args->op.arg1.linear_addr = start;
1361         }
1362
1363         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1364
1365         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1366 }
1367
1368 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1369 {
1370         return this_cpu_read(xen_cr3);
1371 }
1372
1373 static void set_current_cr3(void *v)
1374 {
1375         this_cpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1376 }
1377
1378 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1379 {
1380         struct mmuext_op op;
1381         unsigned long mfn;
1382
1383         trace_xen_mmu_write_cr3(kernel, cr3);
1384
1385         if (cr3)
1386                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1387         else
1388                 mfn = 0;
1389
1390         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1391
1392         op.cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1393         op.arg1.mfn = mfn;
1394
1395         xen_extend_mmuext_op(&op);
1396
1397         if (kernel) {
1398                 this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1399
1400                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1401                    been submitted. */
1402                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1403         }
1404 }
1405
1406 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1407 {
1408         BUG_ON(preemptible());
1409
1410         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1411
1412         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1413            respect to ipis */
1414         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1415
1416         __xen_write_cr3(true, cr3);
1417
1418 #ifdef CONFIG_X86_64
1419         {
1420                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1421                 if (user_pgd)
1422                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1423                 else
1424                         __xen_write_cr3(false, 0);
1425         }
1426 #endif
1427
1428         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1429 }
1430
1431 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1432 {
1433         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1434         int ret = 0;
1435
1436         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1437
1438 #ifdef CONFIG_X86_64
1439         {
1440                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1441                 pgd_t *user_pgd;
1442
1443                 BUG_ON(page->private != 0);
1444
1445                 ret = -ENOMEM;
1446
1447                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1448                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1449
1450                 if (user_pgd != NULL) {
1451                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1452                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1453                         ret = 0;
1454                 }
1455
1456                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1457         }
1458 #endif
1459
1460         return ret;
1461 }
1462
1463 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1464 {
1465 #ifdef CONFIG_X86_64
1466         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1467
1468         if (user_pgd)
1469                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1470 #endif
1471 }
1472
1473 #ifdef CONFIG_X86_32
1474 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1475 {
1476         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1477         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1478                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1479                                pte_val_ma(pte));
1480
1481         return pte;
1482 }
1483 #else /* CONFIG_X86_64 */
1484 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1485 {
1486         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1487
1488         /*
1489          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1490          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1491          * early_ioremap fixmap slot as a freshly allocated page, make sure
1492          * it is RO.
1493          */
1494         if (((!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1495                         pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_top)) ||
1496                         (is_early_ioremap_ptep(ptep) && pfn != (pgt_buf_end - 1)))
1497                 pte = pte_wrprotect(pte);
1498
1499         return pte;
1500 }
1501 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1502
1503 /*
1504  * Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1505  * doesn't allow RO page table pages to be remapped RW.
1506  *
1507  * If there is no MFN for this PFN then this page is initially
1508  * ballooned out so clear the PTE (as in decrease_reservation() in
1509  * drivers/xen/balloon.c).
1510  *
1511  * Many of these PTE updates are done on unpinned and writable pages
1512  * and doing a hypercall for these is unnecessary and expensive.  At
1513  * this point it is not possible to tell if a page is pinned or not,
1514  * so always write the PTE directly and rely on Xen trapping and
1515  * emulating any updates as necessary.
1516  */
1517 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1518 {
1519         if (pte_mfn(pte) != INVALID_P2M_ENTRY)
1520                 pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1521         else
1522                 pte = __pte_ma(0);
1523
1524         native_set_pte(ptep, pte);
1525 }
1526
1527 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1528 {
1529         struct mmuext_op op;
1530         op.cmd = cmd;
1531         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1532         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1533                 BUG();
1534 }
1535
1536 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1537    everything is pinned. */
1538 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1539 {
1540 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1541         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1542 #endif
1543         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1544         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1545 }
1546
1547 /* Used for pmd and pud */
1548 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1549 {
1550 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1551         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1552 #endif
1553         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1554 }
1555
1556 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1557    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1558 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1559 {
1560         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1561         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1562 }
1563
1564 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1565 {
1566         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1567 }
1568
1569 static inline void __pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1570 {
1571         struct multicall_space mcs;
1572         struct mmuext_op *op;
1573
1574         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1575         op = mcs.args;
1576         op->cmd = cmd;
1577         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1578
1579         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
1580 }
1581
1582 static inline void __set_pfn_prot(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1583 {
1584         struct multicall_space mcs;
1585         unsigned long addr = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
1586
1587         mcs = __xen_mc_entry(0);
1588         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)addr,
1589                                 pfn_pte(pfn, prot), 0);
1590 }
1591
1592 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1593    attached to a pinned pagetable. */
1594 static inline void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn,
1595                                     unsigned level)
1596 {
1597         bool pinned = PagePinned(virt_to_page(mm->pgd));
1598
1599         trace_xen_mmu_alloc_ptpage(mm, pfn, level, pinned);
1600
1601         if (pinned) {
1602                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1603
1604                 SetPagePinned(page);
1605
1606                 if (!PageHighMem(page)) {
1607                         xen_mc_batch();
1608
1609                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
1610
1611                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1612                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1613
1614                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1615                 } else {
1616                         /* make sure there are no stray mappings of
1617                            this page */
1618                         kmap_flush_unused();
1619                 }
1620         }
1621 }
1622
1623 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1624 {
1625         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1626 }
1627
1628 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1629 {
1630         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1631 }
1632
1633 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1634 static inline void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1635 {
1636         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1637         bool pinned = PagePinned(page);
1638
1639         trace_xen_mmu_release_ptpage(pfn, level, pinned);
1640
1641         if (pinned) {
1642                 if (!PageHighMem(page)) {
1643                         xen_mc_batch();
1644
1645                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1646                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1647
1648                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL);
1649
1650                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1651                 }
1652                 ClearPagePinned(page);
1653         }
1654 }
1655
1656 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1657 {
1658         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1659 }
1660
1661 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1662 {
1663         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1664 }
1665
1666 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1667 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1668 {
1669         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1670 }
1671
1672 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1673 {
1674         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1675 }
1676 #endif
1677
1678 void __init xen_reserve_top(void)
1679 {
1680 #ifdef CONFIG_X86_32
1681         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1682         struct xen_platform_parameters pp;
1683
1684         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1685                 top = pp.virt_start;
1686
1687         reserve_top_address(-top);
1688 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1689 }
1690
1691 /*
1692  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1693  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1694  */
1695 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1696 {
1697 #ifdef CONFIG_X86_64
1698         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1699 #else
1700         return __va(paddr);
1701 #endif
1702 }
1703
1704 /* Convert a machine address to physical address */
1705 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1706 {
1707         phys_addr_t paddr;
1708
1709         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1710         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1711
1712         return paddr;
1713 }
1714
1715 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1716 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1717 {
1718         return __ka(m2p(maddr));
1719 }
1720
1721 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1722 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1723 {
1724         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1725         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1726
1727         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1728                 BUG();
1729 }
1730 #ifdef CONFIG_X86_32
1731 static void __init xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1732 {
1733         unsigned pmdidx, pteidx;
1734         unsigned ident_pte;
1735         unsigned long pfn;
1736
1737         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1738                                       PAGE_SIZE);
1739
1740         ident_pte = 0;
1741         pfn = 0;
1742         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1743                 pte_t *pte_page;
1744
1745                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1746                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1747                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1748                 else {
1749                         /* Check for free pte pages */
1750                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1751                                 break;
1752
1753                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1754                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1755
1756                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1757                 }
1758
1759                 /* Install mappings */
1760                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1761                         pte_t pte;
1762
1763 #ifdef CONFIG_X86_32
1764                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1765                                 max_pfn_mapped = pfn;
1766 #endif
1767
1768                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1769                                 continue;
1770
1771                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1772                         pte_page[pteidx] = pte;
1773                 }
1774         }
1775
1776         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1777                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1778
1779         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1780 }
1781 #endif
1782 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1783 {
1784         struct xen_machphys_mapping mapping;
1785
1786         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1787                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1788                 machine_to_phys_nr = mapping.max_mfn + 1;
1789         } else {
1790                 machine_to_phys_nr = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1791         }
1792 #ifdef CONFIG_X86_32
1793         WARN_ON((machine_to_phys_mapping + (machine_to_phys_nr - 1))
1794                 < machine_to_phys_mapping);
1795 #endif
1796 }
1797
1798 #ifdef CONFIG_X86_64
1799 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1800 {
1801         pte_t *pte = v;
1802         int i;
1803
1804         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1805            as ptes. */
1806         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1807                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1808 }
1809 static void __init check_pt_base(unsigned long *pt_base, unsigned long *pt_end,
1810                                  unsigned long addr)
1811 {
1812         if (*pt_base == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1813                 set_page_prot((void *)addr, PAGE_KERNEL);
1814                 clear_page((void *)addr);
1815                 (*pt_base)++;
1816         }
1817         if (*pt_end == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1818                 set_page_prot((void *)addr, PAGE_KERNEL);
1819                 clear_page((void *)addr);
1820                 (*pt_end)--;
1821         }
1822 }
1823 /*
1824  * Set up the initial kernel pagetable.
1825  *
1826  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1827  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1828  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1829  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1830  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1831  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1832  * up.
1833  */
1834 void __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd, unsigned long max_pfn)
1835 {
1836         pud_t *l3;
1837         pmd_t *l2;
1838         unsigned long addr[3];
1839         unsigned long pt_base, pt_end;
1840         unsigned i;
1841
1842         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1843          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1844          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1845          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1846         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1847
1848         pt_base = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base));
1849         pt_end = pt_base + xen_start_info->nr_pt_frames;
1850
1851         /* Zap identity mapping */
1852         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1853
1854         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1855         /* L4[272] -> level3_ident_pgt
1856          * L4[511] -> level3_kernel_pgt */
1857         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1858
1859         /* L3_i[0] -> level2_ident_pgt */
1860         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1861         /* L3_k[510] -> level2_kernel_pgt
1862          * L3_i[511] -> level2_fixmap_pgt */
1863         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1864
1865         /* We get [511][511] and have Xen's version of level2_kernel_pgt */
1866         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1867         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1868
1869         addr[0] = (unsigned long)pgd;
1870         addr[1] = (unsigned long)l3;
1871         addr[2] = (unsigned long)l2;
1872         /* Graft it onto L4[272][0]. Note that we creating an aliasing problem:
1873          * Both L4[272][0] and L4[511][511] have entries that point to the same
1874          * L2 (PMD) tables. Meaning that if you modify it in __va space
1875          * it will be also modified in the __ka space! (But if you just
1876          * modify the PMD table to point to other PTE's or none, then you
1877          * are OK - which is what cleanup_highmap does) */
1878         copy_page(level2_ident_pgt, l2);
1879         /* Graft it onto L4[511][511] */
1880         copy_page(level2_kernel_pgt, l2);
1881
1882         /* Get [511][510] and graft that in level2_fixmap_pgt */
1883         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1884         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1885         copy_page(level2_fixmap_pgt, l2);
1886         /* Note that we don't do anything with level1_fixmap_pgt which
1887          * we don't need. */
1888
1889         /* Make pagetable pieces RO */
1890         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1891         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1892         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1893         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1894         set_page_prot(level2_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1895         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1896         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1897
1898         /* Pin down new L4 */
1899         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1900                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1901
1902         /* Unpin Xen-provided one */
1903         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1904
1905         /*
1906          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1907          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1908          * pgd.
1909          */
1910         xen_mc_batch();
1911         __xen_write_cr3(true, __pa(init_level4_pgt));
1912         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1913
1914         /* We can't that easily rip out L3 and L2, as the Xen pagetables are
1915          * set out this way: [L4], [L1], [L2], [L3], [L1], [L1] ...  for
1916          * the initial domain. For guests using the toolstack, they are in:
1917          * [L4], [L3], [L2], [L1], [L1], order .. So for dom0 we can only
1918          * rip out the [L4] (pgd), but for guests we shave off three pages.
1919          */
1920         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(addr); i++)
1921                 check_pt_base(&pt_base, &pt_end, addr[i]);
1922
1923         /* Our (by three pages) smaller Xen pagetable that we are using */
1924         memblock_reserve(PFN_PHYS(pt_base), (pt_end - pt_base) * PAGE_SIZE);
1925         /* Revector the xen_start_info */
1926         xen_start_info = (struct start_info *)__va(__pa(xen_start_info));
1927 }
1928 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1929 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1930 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1931
1932 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1933 {
1934         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1935
1936         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1937         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1938
1939         /*
1940          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1941          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1942          * read-only and then pin it.
1943          *
1944          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1945          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1946          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1947          * swapper_pg_dir.
1948          */
1949         swapper_kernel_pmd =
1950                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1951         copy_page(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd);
1952         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1953                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1954         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1955
1956         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1957         xen_write_cr3(cr3);
1958         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1959
1960         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1961                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1962         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1963         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1964
1965         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1966 }
1967
1968 void __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd, unsigned long max_pfn)
1969 {
1970         pmd_t *kernel_pmd;
1971
1972         initial_kernel_pmd =
1973                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1974
1975         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1976                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1977                                   512*1024);
1978
1979         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1980         copy_page(initial_kernel_pmd, kernel_pmd);
1981
1982         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1983
1984         copy_page(initial_page_table, pgd);
1985         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1986                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1987
1988         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1989         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1990         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1991
1992         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1993
1994         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1995                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1996         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1997
1998         memblock_reserve(__pa(xen_start_info->pt_base),
1999                          xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE);
2000 }
2001 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
2002
2003 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
2004
2005 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
2006 {
2007         pte_t pte;
2008
2009         phys >>= PAGE_SHIFT;
2010
2011         switch (idx) {
2012         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
2013 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
2014         case FIX_F00F_IDT:
2015 #endif
2016 #ifdef CONFIG_X86_32
2017         case FIX_WP_TEST:
2018         case FIX_VDSO:
2019 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
2020         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
2021 # endif
2022 #else
2023         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
2024         case VVAR_PAGE:
2025 #endif
2026         case FIX_TEXT_POKE0:
2027         case FIX_TEXT_POKE1:
2028                 /* All local page mappings */
2029                 pte = pfn_pte(phys, prot);
2030                 break;
2031
2032 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
2033         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
2034                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2035                 break;
2036 #endif
2037
2038 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
2039         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
2040                 /*
2041                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
2042                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
2043                  */
2044                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2045                 break;
2046 #endif
2047
2048         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
2049                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
2050                    IO domain */
2051                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2052                 break;
2053
2054         default:
2055                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
2056                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
2057                 break;
2058         }
2059
2060         __native_set_fixmap(idx, pte);
2061
2062 #ifdef CONFIG_X86_64
2063         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
2064            pagetable vsyscall mapping. */
2065         if ((idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) ||
2066             idx == VVAR_PAGE) {
2067                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
2068                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
2069         }
2070 #endif
2071 }
2072
2073 static void __init xen_post_allocator_init(void)
2074 {
2075         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
2076         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
2077         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
2078 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2079         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
2080 #endif
2081
2082         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2083            (which it hasn't) */
2084         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2085         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2086         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
2087         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
2088 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2089         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2090         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
2091 #endif
2092
2093 #ifdef CONFIG_X86_64
2094         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
2095 #endif
2096         xen_mark_init_mm_pinned();
2097 }
2098
2099 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2100 {
2101         preempt_disable();
2102         xen_mc_flush();
2103         paravirt_leave_lazy_mmu();
2104         preempt_enable();
2105 }
2106
2107 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initconst = {
2108         .read_cr2 = xen_read_cr2,
2109         .write_cr2 = xen_write_cr2,
2110
2111         .read_cr3 = xen_read_cr3,
2112 #ifdef CONFIG_X86_32
2113         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2114 #else
2115         .write_cr3 = xen_write_cr3,
2116 #endif
2117
2118         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2119         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2120         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2121         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2122
2123         .pte_update = paravirt_nop,
2124         .pte_update_defer = paravirt_nop,
2125
2126         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2127         .pgd_free = xen_pgd_free,
2128
2129         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2130         .release_pte = xen_release_pte_init,
2131         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2132         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2133
2134         .set_pte = xen_set_pte_init,
2135         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2136         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2137
2138         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2139         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2140
2141         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2142         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2143
2144         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2145         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2146
2147 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2148         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2149         .pte_clear = xen_pte_clear,
2150         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2151 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2152         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2153
2154         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2155         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2156
2157 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2158         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2159         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2160         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2161
2162         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2163         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2164 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2165
2166         .activate_mm = xen_activate_mm,
2167         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2168         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2169
2170         .lazy_mode = {
2171                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2172                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2173         },
2174
2175         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2176 };
2177
2178 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2179 {
2180         x86_init.mapping.pagetable_reserve = xen_mapping_pagetable_reserve;
2181         x86_init.paging.pagetable_init = xen_pagetable_init;
2182         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2183
2184         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2185 }
2186
2187 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2188 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2189 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2190
2191 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2192 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2193                                 unsigned long *in_frames,
2194                                 unsigned long *out_frames)
2195 {
2196         int i;
2197         struct multicall_space mcs;
2198
2199         xen_mc_batch();
2200         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2201                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2202
2203                 if (in_frames)
2204                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2205
2206                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2207                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2208
2209                 if (out_frames)
2210                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2211         }
2212         xen_mc_issue(0);
2213 }
2214
2215 /*
2216  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2217  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2218  * mfn.
2219  */
2220 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2221                                      unsigned long *mfns,
2222                                      unsigned long first_mfn)
2223 {
2224         unsigned i, limit;
2225         unsigned long mfn;
2226
2227         xen_mc_batch();
2228
2229         limit = 1u << order;
2230         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2231                 struct multicall_space mcs;
2232                 unsigned flags;
2233
2234                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2235                 if (mfns)
2236                         mfn = mfns[i];
2237                 else
2238                         mfn = first_mfn + i;
2239
2240                 if (i < (limit - 1))
2241                         flags = 0;
2242                 else {
2243                         if (order == 0)
2244                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2245                         else
2246                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2247                 }
2248
2249                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2250                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2251
2252                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2253         }
2254
2255         xen_mc_issue(0);
2256 }
2257
2258 /*
2259  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2260  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2261  * input, and populates mfns as output.
2262  *
2263  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2264  * satisfy the request or not.
2265  */
2266 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2267                                unsigned long *pfns_in,
2268                                unsigned long extents_out,
2269                                unsigned int order_out,
2270                                unsigned long *mfns_out,
2271                                unsigned int address_bits)
2272 {
2273         long rc;
2274         int success;
2275
2276         struct xen_memory_exchange exchange = {
2277                 .in = {
2278                         .nr_extents   = extents_in,
2279                         .extent_order = order_in,
2280                         .extent_start = pfns_in,
2281                         .domid        = DOMID_SELF
2282                 },
2283                 .out = {
2284                         .nr_extents   = extents_out,
2285                         .extent_order = order_out,
2286                         .extent_start = mfns_out,
2287                         .address_bits = address_bits,
2288                         .domid        = DOMID_SELF
2289                 }
2290         };
2291
2292         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2293
2294         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2295         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2296
2297         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2298         BUG_ON(success && (rc != 0));
2299
2300         return success;
2301 }
2302
2303 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2304                                  unsigned int address_bits)
2305 {
2306         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2307         unsigned long  flags;
2308         int            success;
2309
2310         /*
2311          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2312          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2313          * this function are redundant and can be ignored.
2314          */
2315
2316         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2317                 return 0;
2318
2319         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2320                 return -ENOMEM;
2321
2322         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2323
2324         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2325
2326         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2327         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2328
2329         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2330         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2331         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2332                                       1, order, &out_frame,
2333                                       address_bits);
2334
2335         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2336         if (success)
2337                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2338         else
2339                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2340
2341         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2342
2343         return success ? 0 : -ENOMEM;
2344 }
2345 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2346
2347 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2348 {
2349         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2350         unsigned long  flags;
2351         int success;
2352
2353         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2354                 return;
2355
2356         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2357                 return;
2358
2359         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2360
2361         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2362
2363         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2364         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2365
2366         /* 2. Zap current PTEs. */
2367         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2368
2369         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2370         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2371                                         0, out_frames, 0);
2372
2373         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2374         if (success)
2375                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2376         else
2377                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2378
2379         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2380 }
2381 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2382
2383 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2384 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2385 {
2386         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2387         int rc;
2388
2389         a.domid = DOMID_SELF;
2390         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2391         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2392         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2393 }
2394
2395 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2396 {
2397         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2398         int rc = 0;
2399
2400         a.domid = DOMID_SELF;
2401         a.gpa = 0x00;
2402         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2403         if (rc < 0) {
2404                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2405                 return 0;
2406         }
2407         return 1;
2408 }
2409
2410 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2411 {
2412         if (is_pagetable_dying_supported())
2413                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2414 }
2415 #endif
2416
2417 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2418
2419 struct remap_data {
2420         unsigned long mfn;
2421         pgprot_t prot;
2422         struct mmu_update *mmu_update;
2423 };
2424
2425 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2426                                  unsigned long addr, void *data)
2427 {
2428         struct remap_data *rmd = data;
2429         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2430
2431         rmd->mmu_update->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
2432         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2433         rmd->mmu_update++;
2434
2435         return 0;
2436 }
2437
2438 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2439                                unsigned long addr,
2440                                unsigned long mfn, int nr,
2441                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2442 {
2443         struct remap_data rmd;
2444         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2445         int batch;
2446         unsigned long range;
2447         int err = 0;
2448
2449         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2450                 return -EINVAL;
2451
2452         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2453
2454         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_IO)) == (VM_PFNMAP | VM_IO)));
2455
2456         rmd.mfn = mfn;
2457         rmd.prot = prot;
2458
2459         while (nr) {
2460                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2461                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2462
2463                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2464                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2465                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2466                 if (err)
2467                         goto out;
2468
2469                 err = HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid);
2470                 if (err < 0)
2471                         goto out;
2472
2473                 nr -= batch;
2474                 addr += range;
2475         }
2476
2477         err = 0;
2478 out:
2479
2480         flush_tlb_all();
2481
2482         return err;
2483 }
2484 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);