xen: drop all the special iomap pte paths.
[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
63 #include <asm/xen/hypercall.h>
64 #include <asm/xen/hypervisor.h>
65
66 #include <xen/xen.h>
67 #include <xen/page.h>
68 #include <xen/interface/xen.h>
69 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
70 #include <xen/interface/version.h>
71 #include <xen/interface/memory.h>
72 #include <xen/hvc-console.h>
73
74 #include "multicalls.h"
75 #include "mmu.h"
76 #include "debugfs.h"
77
78 #define MMU_UPDATE_HISTO        30
79
80 /*
81  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
82  * Also protects non-atomic updates of current_pages and balloon lists.
83  */
84 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
85
86 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
87
88 static struct {
89         u32 pgd_update;
90         u32 pgd_update_pinned;
91         u32 pgd_update_batched;
92
93         u32 pud_update;
94         u32 pud_update_pinned;
95         u32 pud_update_batched;
96
97         u32 pmd_update;
98         u32 pmd_update_pinned;
99         u32 pmd_update_batched;
100
101         u32 pte_update;
102         u32 pte_update_pinned;
103         u32 pte_update_batched;
104
105         u32 mmu_update;
106         u32 mmu_update_extended;
107         u32 mmu_update_histo[MMU_UPDATE_HISTO];
108
109         u32 prot_commit;
110         u32 prot_commit_batched;
111
112         u32 set_pte_at;
113         u32 set_pte_at_batched;
114         u32 set_pte_at_pinned;
115         u32 set_pte_at_current;
116         u32 set_pte_at_kernel;
117 } mmu_stats;
118
119 static u8 zero_stats;
120
121 static inline void check_zero(void)
122 {
123         if (unlikely(zero_stats)) {
124                 memset(&mmu_stats, 0, sizeof(mmu_stats));
125                 zero_stats = 0;
126         }
127 }
128
129 #define ADD_STATS(elem, val)                    \
130         do { check_zero(); mmu_stats.elem += (val); } while(0)
131
132 #else  /* !CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
133
134 #define ADD_STATS(elem, val)    do { (void)(val); } while(0)
135
136 #endif /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
137
138
139 /*
140  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
141  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
142  * Each page can map 2MB.
143  */
144 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
145 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
146
147 #ifdef CONFIG_X86_64
148 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
149 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
150 #endif /* CONFIG_X86_64 */
151
152 /*
153  * Note about cr3 (pagetable base) values:
154  *
155  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
156  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
157  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
158  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
159  * be self-consistent.
160  *
161  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
162  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
163  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
164  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
165  */
166 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
167 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
168
169
170 /*
171  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
172  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
173  */
174 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
175
176 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
177 {
178         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
179
180         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
181 }
182
183 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
184 {
185         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
186         unsigned int level;
187         pte_t *pte;
188         unsigned offset;
189
190         /*
191          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
192          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
193          */
194         if (virt_addr_valid(vaddr))
195                 return virt_to_machine(vaddr);
196
197         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
198
199         pte = lookup_address(address, &level);
200         BUG_ON(pte == NULL);
201         offset = address & ~PAGE_MASK;
202         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
203 }
204 EXPORT_SYMBOL_GPL(arbitrary_virt_to_machine);
205
206 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
207 {
208         pte_t *pte, ptev;
209         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
210         unsigned int level;
211
212         pte = lookup_address(address, &level);
213         if (pte == NULL)
214                 return;         /* vaddr missing */
215
216         ptev = pte_wrprotect(*pte);
217
218         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
219                 BUG();
220 }
221
222 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
223 {
224         pte_t *pte, ptev;
225         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
226         unsigned int level;
227
228         pte = lookup_address(address, &level);
229         if (pte == NULL)
230                 return;         /* vaddr missing */
231
232         ptev = pte_mkwrite(*pte);
233
234         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
235                 BUG();
236 }
237
238
239 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
240 {
241         struct page *page = virt_to_page(ptr);
242
243         return PagePinned(page);
244 }
245
246 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
247 {
248         struct multicall_space mcs;
249         struct mmu_update *u;
250
251         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
252         u = mcs.args;
253
254         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
255         u->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
256         u->val = pte_val_ma(pteval);
257
258         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
259
260         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
261 }
262 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
263
264 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
265 {
266         struct multicall_space mcs;
267         struct mmu_update *u;
268
269         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
270
271         if (mcs.mc != NULL) {
272                 ADD_STATS(mmu_update_extended, 1);
273                 ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], -1);
274
275                 mcs.mc->args[1]++;
276
277                 if (mcs.mc->args[1] < MMU_UPDATE_HISTO)
278                         ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], 1);
279                 else
280                         ADD_STATS(mmu_update_histo[0], 1);
281         } else {
282                 ADD_STATS(mmu_update, 1);
283                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
284                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
285                 ADD_STATS(mmu_update_histo[1], 1);
286         }
287
288         u = mcs.args;
289         *u = *update;
290 }
291
292 void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
293 {
294         struct mmu_update u;
295
296         preempt_disable();
297
298         xen_mc_batch();
299
300         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
301         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
302         u.val = pmd_val_ma(val);
303         xen_extend_mmu_update(&u);
304
305         ADD_STATS(pmd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
306
307         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
308
309         preempt_enable();
310 }
311
312 void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
313 {
314         ADD_STATS(pmd_update, 1);
315
316         /* If page is not pinned, we can just update the entry
317            directly */
318         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
319                 *ptr = val;
320                 return;
321         }
322
323         ADD_STATS(pmd_update_pinned, 1);
324
325         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
326 }
327
328 /*
329  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
330  * and protection flags for that frame.
331  */
332 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
333 {
334         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
335 }
336
337 void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
338                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
339 {
340         ADD_STATS(set_pte_at, 1);
341 //      ADD_STATS(set_pte_at_pinned, xen_page_pinned(ptep));
342         ADD_STATS(set_pte_at_current, mm == current->mm);
343         ADD_STATS(set_pte_at_kernel, mm == &init_mm);
344
345         if (mm == current->mm || mm == &init_mm) {
346                 if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU) {
347                         struct multicall_space mcs;
348                         mcs = xen_mc_entry(0);
349
350                         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, addr, pteval, 0);
351                         ADD_STATS(set_pte_at_batched, 1);
352                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
353                         goto out;
354                 } else
355                         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(addr, pteval, 0) == 0)
356                                 goto out;
357         }
358         xen_set_pte(ptep, pteval);
359
360 out:    return;
361 }
362
363 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
364                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
365 {
366         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
367         return *ptep;
368 }
369
370 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
371                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
372 {
373         struct mmu_update u;
374
375         xen_mc_batch();
376
377         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
378         u.val = pte_val_ma(pte);
379         xen_extend_mmu_update(&u);
380
381         ADD_STATS(prot_commit, 1);
382         ADD_STATS(prot_commit_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
383
384         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
385 }
386
387 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
388 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
389 {
390         if (val & _PAGE_PRESENT) {
391                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
392                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
393                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
394         }
395
396         return val;
397 }
398
399 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
400 {
401         if (val & _PAGE_PRESENT) {
402                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
403                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
404                 unsigned long mfn;
405
406                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
407                         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
408                 else
409                         mfn = pfn;
410                 /*
411                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
412                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
413                  * information about the original pfn, so
414                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
415                  */
416                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
417                         mfn = 0;
418                         flags = 0;
419                 } else {
420                         /*
421                          * Paramount to do this test _after_ the
422                          * INVALID_P2M_ENTRY as INVALID_P2M_ENTRY &
423                          * IDENTITY_FRAME_BIT resolves to true.
424                          */
425                         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
426                         if (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT) {
427                                 mfn &= ~IDENTITY_FRAME_BIT;
428                                 flags |= _PAGE_IOMAP;
429                         }
430                 }
431                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
432         }
433
434         return val;
435 }
436
437 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
438 {
439         if (val & _PAGE_PRESENT) {
440                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
441                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
442
443                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
444                    just use it as-is. */
445                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
446         }
447
448         return val;
449 }
450
451 pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
452 {
453         pteval_t pteval = pte.pte;
454
455         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
456         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
457                 WARN_ON(!pat_enabled);
458                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
459         }
460
461         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
462                 return pteval;
463
464         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
465 }
466 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
467
468 pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
469 {
470         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
471 }
472 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
473
474 /*
475  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
476  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
477  * types.
478  *
479  * We expect Linux's PAT set as follows:
480  *
481  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
482  * 0                     WB       WB     WB
483  * 1            PWT      WC       WT     WT
484  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
485  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
486  * 4    PAT              WB       WC     WB
487  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
488  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
489  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
490  */
491
492 void xen_set_pat(u64 pat)
493 {
494         /* We expect Linux to use a PAT setting of
495          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
496         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
497 }
498
499 pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
500 {
501         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
502
503         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
504          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
505          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
506          * things work out OK...
507          *
508          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
509          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
510          */
511         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
512                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
513                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
514         }
515
516         /*
517          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
518          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
519          * mappings are just dummy local mappings to keep other
520          * parts of the kernel happy.
521          */
522         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
523             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
524                 pte = iomap_pte(pte);
525         } else {
526                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
527                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
528         }
529
530         return native_make_pte(pte);
531 }
532 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
533
534 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
535 pte_t xen_make_pte_debug(pteval_t pte)
536 {
537         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
538         phys_addr_t other_addr;
539         bool io_page = false;
540         pte_t _pte;
541
542         if (pte & _PAGE_IOMAP)
543                 io_page = true;
544
545         _pte = xen_make_pte(pte);
546
547         if (!addr)
548                 return _pte;
549
550         if (io_page &&
551             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
552                 other_addr = pfn_to_mfn(addr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
553                 WARN_ONCE(addr != other_addr,
554                         "0x%lx is using VM_IO, but it is 0x%lx!\n",
555                         (unsigned long)addr, (unsigned long)other_addr);
556         } else {
557                 pteval_t iomap_set = (_pte.pte & PTE_FLAGS_MASK) & _PAGE_IOMAP;
558                 other_addr = (_pte.pte & PTE_PFN_MASK);
559                 WARN_ONCE((addr == other_addr) && (!io_page) && (!iomap_set),
560                         "0x%lx is missing VM_IO (and wasn't fixed)!\n",
561                         (unsigned long)addr);
562         }
563
564         return _pte;
565 }
566 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte_debug);
567 #endif
568
569 pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
570 {
571         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
572         return native_make_pgd(pgd);
573 }
574 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
575
576 pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
577 {
578         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
579 }
580 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
581
582 void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
583 {
584         struct mmu_update u;
585
586         preempt_disable();
587
588         xen_mc_batch();
589
590         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
591         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
592         u.val = pud_val_ma(val);
593         xen_extend_mmu_update(&u);
594
595         ADD_STATS(pud_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
596
597         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
598
599         preempt_enable();
600 }
601
602 void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
603 {
604         ADD_STATS(pud_update, 1);
605
606         /* If page is not pinned, we can just update the entry
607            directly */
608         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
609                 *ptr = val;
610                 return;
611         }
612
613         ADD_STATS(pud_update_pinned, 1);
614
615         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
616 }
617
618 void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
619 {
620         ADD_STATS(pte_update, 1);
621 //      ADD_STATS(pte_update_pinned, xen_page_pinned(ptep));
622         ADD_STATS(pte_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
623
624 #ifdef CONFIG_X86_PAE
625         ptep->pte_high = pte.pte_high;
626         smp_wmb();
627         ptep->pte_low = pte.pte_low;
628 #else
629         *ptep = pte;
630 #endif
631 }
632
633 #ifdef CONFIG_X86_PAE
634 void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
635 {
636         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
637 }
638
639 void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
640 {
641         ptep->pte_low = 0;
642         smp_wmb();              /* make sure low gets written first */
643         ptep->pte_high = 0;
644 }
645
646 void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
647 {
648         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
649 }
650 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
651
652 pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
653 {
654         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
655         return native_make_pmd(pmd);
656 }
657 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
658
659 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
660 pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
661 {
662         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
663 }
664 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
665
666 pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
667 {
668         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
669
670         return native_make_pud(pud);
671 }
672 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
673
674 pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
675 {
676         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
677         unsigned offset = pgd - pgd_page;
678         pgd_t *user_ptr = NULL;
679
680         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
681                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
682                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
683                 if (user_ptr)
684                         user_ptr += offset;
685         }
686
687         return user_ptr;
688 }
689
690 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
691 {
692         struct mmu_update u;
693
694         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
695         u.val = pgd_val_ma(val);
696         xen_extend_mmu_update(&u);
697 }
698
699 /*
700  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
701  * there's a page structure.  This implies:
702  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
703  *  2. It is always pinned
704  *  3. It has no user pagetable attached to it
705  */
706 void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
707 {
708         preempt_disable();
709
710         xen_mc_batch();
711
712         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
713
714         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
715
716         preempt_enable();
717 }
718
719 void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
720 {
721         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
722
723         ADD_STATS(pgd_update, 1);
724
725         /* If page is not pinned, we can just update the entry
726            directly */
727         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
728                 *ptr = val;
729                 if (user_ptr) {
730                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
731                         *user_ptr = val;
732                 }
733                 return;
734         }
735
736         ADD_STATS(pgd_update_pinned, 1);
737         ADD_STATS(pgd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
738
739         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
740            user updates together. */
741         xen_mc_batch();
742
743         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
744         if (user_ptr)
745                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
746
747         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
748 }
749 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
750
751 /*
752  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
753  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
754  * callback function on each page it finds making up the page table,
755  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
756  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
757  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
758  * FIXADDR_TOP.
759  *
760  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
761  * because then we start getting into Xen's ptes.
762  *
763  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
764  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
765  */
766 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
767                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
768                                       enum pt_level),
769                           unsigned long limit)
770 {
771         int flush = 0;
772         unsigned hole_low, hole_high;
773         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
774         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
775
776         /* The limit is the last byte to be touched */
777         limit--;
778         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
779
780         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
781                 return 0;
782
783         /*
784          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
785          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
786          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
787          */
788         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
789         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
790
791         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
792 #if PTRS_PER_PUD > 1
793         pudidx_limit = pud_index(limit);
794 #else
795         pudidx_limit = 0;
796 #endif
797 #if PTRS_PER_PMD > 1
798         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
799 #else
800         pmdidx_limit = 0;
801 #endif
802
803         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
804                 pud_t *pud;
805
806                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
807                         continue;
808
809                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
810                         continue;
811
812                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
813
814                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
815                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
816
817                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
818                         pmd_t *pmd;
819
820                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
821                             pudidx > pudidx_limit)
822                                 goto out;
823
824                         if (pud_none(pud[pudidx]))
825                                 continue;
826
827                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
828
829                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
830                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
831
832                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
833                                 struct page *pte;
834
835                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
836                                     pudidx == pudidx_limit &&
837                                     pmdidx > pmdidx_limit)
838                                         goto out;
839
840                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
841                                         continue;
842
843                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
844                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
845                         }
846                 }
847         }
848
849 out:
850         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
851            a cue to do final things like tlb flushes. */
852         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
853
854         return flush;
855 }
856
857 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
858                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
859                                     enum pt_level),
860                         unsigned long limit)
861 {
862         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
863 }
864
865 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
866    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
867 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
868 {
869         spinlock_t *ptl = NULL;
870
871 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
872         ptl = __pte_lockptr(page);
873         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
874 #endif
875
876         return ptl;
877 }
878
879 static void xen_pte_unlock(void *v)
880 {
881         spinlock_t *ptl = v;
882         spin_unlock(ptl);
883 }
884
885 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
886 {
887         struct mmuext_op *op;
888         struct multicall_space mcs;
889
890         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
891         op = mcs.args;
892         op->cmd = level;
893         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
894         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
895 }
896
897 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
898                         enum pt_level level)
899 {
900         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
901         int flush;
902
903         if (pgfl)
904                 flush = 0;              /* already pinned */
905         else if (PageHighMem(page))
906                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
907                    highpage */
908                 flush = 1;
909         else {
910                 void *pt = lowmem_page_address(page);
911                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
912                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
913                 spinlock_t *ptl;
914
915                 flush = 0;
916
917                 /*
918                  * We need to hold the pagetable lock between the time
919                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
920                  * it.  If we don't, then other users may come in and
921                  * attempt to update the pagetable by writing it,
922                  * which will fail because the memory is RO but not
923                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
924                  *
925                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
926                  * entire pagetable's worth of locks during the
927                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
928                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
929                  * page while holding the lock.  This means the number
930                  * of locks we end up holding is never more than a
931                  * batch size (~32 entries, at present).
932                  *
933                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
934                  * the PTE pages independently, because we're
935                  * protected by the overall pagetable lock.
936                  */
937                 ptl = NULL;
938                 if (level == PT_PTE)
939                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
940
941                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
942                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
943                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
944
945                 if (ptl) {
946                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
947
948                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
949                            is completed. */
950                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
951                 }
952         }
953
954         return flush;
955 }
956
957 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
958    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
959    read-only, and can be pinned. */
960 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
961 {
962         xen_mc_batch();
963
964         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
965                 /* re-enable interrupts for flushing */
966                 xen_mc_issue(0);
967
968                 kmap_flush_unused();
969
970                 xen_mc_batch();
971         }
972
973 #ifdef CONFIG_X86_64
974         {
975                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
976
977                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
978
979                 if (user_pgd) {
980                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
981                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
982                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
983                 }
984         }
985 #else /* CONFIG_X86_32 */
986 #ifdef CONFIG_X86_PAE
987         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
988         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
989                      PT_PMD);
990 #endif
991         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
992 #endif /* CONFIG_X86_64 */
993         xen_mc_issue(0);
994 }
995
996 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
997 {
998         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
999 }
1000
1001 /*
1002  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
1003  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
1004  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
1005  * process is under construction or destruction).
1006  *
1007  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
1008  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
1009  * matter all that much.
1010  */
1011 void xen_mm_pin_all(void)
1012 {
1013         struct page *page;
1014
1015         spin_lock(&pgd_lock);
1016
1017         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1018                 if (!PagePinned(page)) {
1019                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1020                         SetPageSavePinned(page);
1021                 }
1022         }
1023
1024         spin_unlock(&pgd_lock);
1025 }
1026
1027 /*
1028  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
1029  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
1030  * the book-keeping now.
1031  */
1032 static __init int xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1033                                   enum pt_level level)
1034 {
1035         SetPagePinned(page);
1036         return 0;
1037 }
1038
1039 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
1040 {
1041         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
1042 }
1043
1044 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1045                           enum pt_level level)
1046 {
1047         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
1048
1049         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
1050                 void *pt = lowmem_page_address(page);
1051                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1052                 spinlock_t *ptl = NULL;
1053                 struct multicall_space mcs;
1054
1055                 /*
1056                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
1057                  * pte locks, we must be holding the lock for while
1058                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
1059                  * concurrent updates from seeing it in this
1060                  * partially-pinned state.
1061                  */
1062                 if (level == PT_PTE) {
1063                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1064
1065                         if (ptl)
1066                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1067                 }
1068
1069                 mcs = __xen_mc_entry(0);
1070
1071                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1072                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
1073                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1074
1075                 if (ptl) {
1076                         /* unlock when batch completed */
1077                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1078                 }
1079         }
1080
1081         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1082 }
1083
1084 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1085 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1086 {
1087         xen_mc_batch();
1088
1089         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1090
1091 #ifdef CONFIG_X86_64
1092         {
1093                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1094
1095                 if (user_pgd) {
1096                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1097                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1098                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1099                 }
1100         }
1101 #endif
1102
1103 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1104         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1105         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1106                        PT_PMD);
1107 #endif
1108
1109         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1110
1111         xen_mc_issue(0);
1112 }
1113
1114 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1115 {
1116         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1117 }
1118
1119 /*
1120  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1121  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1122  */
1123 void xen_mm_unpin_all(void)
1124 {
1125         struct page *page;
1126
1127         spin_lock(&pgd_lock);
1128
1129         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1130                 if (PageSavePinned(page)) {
1131                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1132                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1133                         ClearPageSavePinned(page);
1134                 }
1135         }
1136
1137         spin_unlock(&pgd_lock);
1138 }
1139
1140 void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1141 {
1142         spin_lock(&next->page_table_lock);
1143         xen_pgd_pin(next);
1144         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1145 }
1146
1147 void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1148 {
1149         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1150         xen_pgd_pin(mm);
1151         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1152 }
1153
1154
1155 #ifdef CONFIG_SMP
1156 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1157    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1158 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1159 {
1160         struct mm_struct *mm = info;
1161         struct mm_struct *active_mm;
1162
1163         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1164
1165         if (active_mm == mm)
1166                 leave_mm(smp_processor_id());
1167
1168         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1169            it has been flushed. */
1170         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1171                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1172 }
1173
1174 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1175 {
1176         cpumask_var_t mask;
1177         unsigned cpu;
1178
1179         if (current->active_mm == mm) {
1180                 if (current->mm == mm)
1181                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1182                 else
1183                         leave_mm(smp_processor_id());
1184         }
1185
1186         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1187         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1188                 for_each_online_cpu(cpu) {
1189                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1190                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1191                                 continue;
1192                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1193                 }
1194                 return;
1195         }
1196         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1197
1198         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1199            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1200            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1201            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1202            if needed. */
1203         for_each_online_cpu(cpu) {
1204                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1205                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1206         }
1207
1208         if (!cpumask_empty(mask))
1209                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1210         free_cpumask_var(mask);
1211 }
1212 #else
1213 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1214 {
1215         if (current->active_mm == mm)
1216                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1217 }
1218 #endif
1219
1220 /*
1221  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1222  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1223  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1224  * hypervisor, which is moderately expensive.
1225  *
1226  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1227  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1228  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1229  *
1230  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1231  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1232  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1233  */
1234 void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1235 {
1236         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1237         xen_drop_mm_ref(mm);
1238         put_cpu();
1239
1240         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1241
1242         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1243         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1244                 xen_pgd_unpin(mm);
1245
1246         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1247 }
1248
1249 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1250 {
1251 }
1252
1253 static __init void xen_mapping_pagetable_reserve(u64 start, u64 end)
1254 {
1255         /* reserve the range used */
1256         native_pagetable_reserve(start, end);
1257
1258         /* set as RW the rest */
1259         printk(KERN_DEBUG "xen: setting RW the range %llx - %llx\n", end,
1260                         PFN_PHYS(pgt_buf_top));
1261         while (end < PFN_PHYS(pgt_buf_top)) {
1262                 make_lowmem_page_readwrite(__va(end));
1263                 end += PAGE_SIZE;
1264         }
1265 }
1266
1267 static void xen_post_allocator_init(void);
1268
1269 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1270 {
1271         xen_setup_shared_info();
1272         xen_post_allocator_init();
1273 }
1274
1275 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1276 {
1277         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1278 }
1279
1280 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1281 {
1282         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1283 }
1284
1285 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1286 {
1287         return percpu_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         preempt_disable();
1296
1297         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1298
1299         op = mcs.args;
1300         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1301         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1302
1303         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1304
1305         preempt_enable();
1306 }
1307
1308 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1309 {
1310         struct mmuext_op *op;
1311         struct multicall_space mcs;
1312
1313         preempt_disable();
1314
1315         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1316         op = mcs.args;
1317         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1318         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1319         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1320
1321         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1322
1323         preempt_enable();
1324 }
1325
1326 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1327                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1328 {
1329         struct {
1330                 struct mmuext_op op;
1331                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1332         } *args;
1333         struct multicall_space mcs;
1334
1335         if (cpumask_empty(cpus))
1336                 return;         /* nothing to do */
1337
1338         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1339         args = mcs.args;
1340         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1341
1342         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1343         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1344         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1345
1346         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1347                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1348         } else {
1349                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1350                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1351         }
1352
1353         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1354
1355         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1356 }
1357
1358 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1359 {
1360         return percpu_read(xen_cr3);
1361 }
1362
1363 static void set_current_cr3(void *v)
1364 {
1365         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1366 }
1367
1368 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1369 {
1370         struct mmuext_op *op;
1371         struct multicall_space mcs;
1372         unsigned long mfn;
1373
1374         if (cr3)
1375                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1376         else
1377                 mfn = 0;
1378
1379         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1380
1381         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1382
1383         op = mcs.args;
1384         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1385         op->arg1.mfn = mfn;
1386
1387         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1388
1389         if (kernel) {
1390                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1391
1392                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1393                    been submitted. */
1394                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1395         }
1396 }
1397
1398 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1399 {
1400         BUG_ON(preemptible());
1401
1402         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1403
1404         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1405            respect to ipis */
1406         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1407
1408         __xen_write_cr3(true, cr3);
1409
1410 #ifdef CONFIG_X86_64
1411         {
1412                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1413                 if (user_pgd)
1414                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1415                 else
1416                         __xen_write_cr3(false, 0);
1417         }
1418 #endif
1419
1420         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1421 }
1422
1423 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1424 {
1425         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1426         int ret = 0;
1427
1428         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1429
1430 #ifdef CONFIG_X86_64
1431         {
1432                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1433                 pgd_t *user_pgd;
1434
1435                 BUG_ON(page->private != 0);
1436
1437                 ret = -ENOMEM;
1438
1439                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1440                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1441
1442                 if (user_pgd != NULL) {
1443                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1444                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1445                         ret = 0;
1446                 }
1447
1448                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1449         }
1450 #endif
1451
1452         return ret;
1453 }
1454
1455 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1456 {
1457 #ifdef CONFIG_X86_64
1458         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1459
1460         if (user_pgd)
1461                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1462 #endif
1463 }
1464
1465 #ifdef CONFIG_X86_32
1466 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1467 {
1468         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1469         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1470                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1471                                pte_val_ma(pte));
1472
1473         return pte;
1474 }
1475 #else /* CONFIG_X86_64 */
1476 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1477 {
1478         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1479
1480         /*
1481          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1482          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1483          * early_ioremap fixmap slot as a freshly allocated page, make sure
1484          * it is RO.
1485          */
1486         if (((!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1487                         pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_top)) ||
1488                         (is_early_ioremap_ptep(ptep) && pfn != (pgt_buf_end - 1)))
1489                 pte = pte_wrprotect(pte);
1490
1491         return pte;
1492 }
1493 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1494
1495 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1496    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1497 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1498 {
1499         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1500
1501         xen_set_pte(ptep, pte);
1502 }
1503
1504 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1505 {
1506         struct mmuext_op op;
1507         op.cmd = cmd;
1508         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1509         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1510                 BUG();
1511 }
1512
1513 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1514    everything is pinned. */
1515 static __init void xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1516 {
1517 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1518         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1519 #endif
1520         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1521         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1522 }
1523
1524 /* Used for pmd and pud */
1525 static __init void xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1526 {
1527 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1528         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1529 #endif
1530         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1531 }
1532
1533 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1534    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1535 static __init void xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1536 {
1537         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1538         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1539 }
1540
1541 static __init void xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1542 {
1543         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1544 }
1545
1546 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1547    attached to a pinned pagetable. */
1548 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1549 {
1550         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1551
1552         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1553                 SetPagePinned(page);
1554
1555                 if (!PageHighMem(page)) {
1556                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1557                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1558                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1559                 } else {
1560                         /* make sure there are no stray mappings of
1561                            this page */
1562                         kmap_flush_unused();
1563                 }
1564         }
1565 }
1566
1567 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1568 {
1569         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1570 }
1571
1572 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1573 {
1574         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1575 }
1576
1577 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1578 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1579 {
1580         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1581
1582         if (PagePinned(page)) {
1583                 if (!PageHighMem(page)) {
1584                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1585                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1586                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1587                 }
1588                 ClearPagePinned(page);
1589         }
1590 }
1591
1592 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1593 {
1594         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1595 }
1596
1597 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1598 {
1599         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1600 }
1601
1602 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1603 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1604 {
1605         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1606 }
1607
1608 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1609 {
1610         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1611 }
1612 #endif
1613
1614 void __init xen_reserve_top(void)
1615 {
1616 #ifdef CONFIG_X86_32
1617         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1618         struct xen_platform_parameters pp;
1619
1620         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1621                 top = pp.virt_start;
1622
1623         reserve_top_address(-top);
1624 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1625 }
1626
1627 /*
1628  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1629  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1630  */
1631 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1632 {
1633 #ifdef CONFIG_X86_64
1634         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1635 #else
1636         return __va(paddr);
1637 #endif
1638 }
1639
1640 /* Convert a machine address to physical address */
1641 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1642 {
1643         phys_addr_t paddr;
1644
1645         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1646         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1647
1648         return paddr;
1649 }
1650
1651 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1652 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1653 {
1654         return __ka(m2p(maddr));
1655 }
1656
1657 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1658 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1659 {
1660         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1661         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1662
1663         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1664                 BUG();
1665 }
1666
1667 static __init void xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1668 {
1669         unsigned pmdidx, pteidx;
1670         unsigned ident_pte;
1671         unsigned long pfn;
1672
1673         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1674                                       PAGE_SIZE);
1675
1676         ident_pte = 0;
1677         pfn = 0;
1678         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1679                 pte_t *pte_page;
1680
1681                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1682                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1683                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1684                 else {
1685                         /* Check for free pte pages */
1686                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1687                                 break;
1688
1689                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1690                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1691
1692                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1693                 }
1694
1695                 /* Install mappings */
1696                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1697                         pte_t pte;
1698
1699                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1700                                 continue;
1701
1702                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1703                         pte_page[pteidx] = pte;
1704                 }
1705         }
1706
1707         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1708                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1709
1710         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1711 }
1712
1713 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1714 {
1715         struct xen_machphys_mapping mapping;
1716         unsigned long machine_to_phys_nr_ents;
1717
1718         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1719                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1720                 machine_to_phys_nr_ents = mapping.max_mfn + 1;
1721         } else {
1722                 machine_to_phys_nr_ents = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1723         }
1724         machine_to_phys_order = fls(machine_to_phys_nr_ents - 1);
1725 }
1726
1727 #ifdef CONFIG_X86_64
1728 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1729 {
1730         pte_t *pte = v;
1731         int i;
1732
1733         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1734            as ptes. */
1735         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1736                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1737 }
1738
1739 /*
1740  * Set up the initial kernel pagetable.
1741  *
1742  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1743  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1744  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1745  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1746  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1747  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1748  * up.
1749  */
1750 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1751                                          unsigned long max_pfn)
1752 {
1753         pud_t *l3;
1754         pmd_t *l2;
1755
1756         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1757          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1758          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1759          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1760         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1761
1762         /* Zap identity mapping */
1763         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1764
1765         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1766         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1767         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1768         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1769
1770         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1771         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1772
1773         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1774         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1775
1776         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1777         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1778         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1779
1780         /* Set up identity map */
1781         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1782
1783         /* Make pagetable pieces RO */
1784         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1785         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1786         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1787         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1788         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1789         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1790
1791         /* Pin down new L4 */
1792         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1793                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1794
1795         /* Unpin Xen-provided one */
1796         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1797
1798         /* Switch over */
1799         pgd = init_level4_pgt;
1800
1801         /*
1802          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1803          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1804          * pgd.
1805          */
1806         xen_mc_batch();
1807         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1808         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1809
1810         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1811                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1812                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1813                       "XEN PAGETABLES");
1814
1815         return pgd;
1816 }
1817 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1818 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1819 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1820
1821 static __init void xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1822 {
1823         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1824
1825         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1826         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1827
1828         /*
1829          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1830          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1831          * read-only and then pin it.
1832          *
1833          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1834          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1835          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1836          * swapper_pg_dir.
1837          */
1838         swapper_kernel_pmd =
1839                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1840         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1841                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1842         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1843                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1844         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1845
1846         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1847         xen_write_cr3(cr3);
1848         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1849
1850         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1851                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1852         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1853         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1854
1855         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1856 }
1857
1858 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1859                                          unsigned long max_pfn)
1860 {
1861         pmd_t *kernel_pmd;
1862
1863         initial_kernel_pmd =
1864                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1865
1866         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1867
1868         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1869         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1870
1871         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1872
1873         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1874         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1875                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1876
1877         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1878         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1879         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1880
1881         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1882
1883         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1884                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1885         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1886
1887         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1888                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1889                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1890                       "XEN PAGETABLES");
1891
1892         return initial_page_table;
1893 }
1894 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1895
1896 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1897
1898 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1899 {
1900         pte_t pte;
1901
1902         phys >>= PAGE_SHIFT;
1903
1904         switch (idx) {
1905         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1906 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1907         case FIX_F00F_IDT:
1908 #endif
1909 #ifdef CONFIG_X86_32
1910         case FIX_WP_TEST:
1911         case FIX_VDSO:
1912 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1913         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1914 # endif
1915 #else
1916         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1917 #endif
1918         case FIX_TEXT_POKE0:
1919         case FIX_TEXT_POKE1:
1920                 /* All local page mappings */
1921                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1922                 break;
1923
1924 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1925         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1926                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1927                 break;
1928 #endif
1929
1930 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1931         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1932                 /*
1933                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1934                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1935                  */
1936                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1937                 break;
1938 #endif
1939
1940         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1941                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1942                    IO domain */
1943                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1944                 break;
1945
1946         default:
1947                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1948                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1949                 break;
1950         }
1951
1952         __native_set_fixmap(idx, pte);
1953
1954 #ifdef CONFIG_X86_64
1955         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1956            pagetable vsyscall mapping. */
1957         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1958                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1959                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1960         }
1961 #endif
1962 }
1963
1964 __init void xen_ident_map_ISA(void)
1965 {
1966         unsigned long pa;
1967
1968         /*
1969          * If we're dom0, then linear map the ISA machine addresses into
1970          * the kernel's address space.
1971          */
1972         if (!xen_initial_domain())
1973                 return;
1974
1975         xen_raw_printk("Xen: setup ISA identity maps\n");
1976
1977         for (pa = ISA_START_ADDRESS; pa < ISA_END_ADDRESS; pa += PAGE_SIZE) {
1978                 pte_t pte = mfn_pte(PFN_DOWN(pa), PAGE_KERNEL_IO);
1979
1980                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping(PAGE_OFFSET + pa, pte, 0))
1981                         BUG();
1982         }
1983
1984         xen_flush_tlb();
1985 }
1986
1987 static __init void xen_post_allocator_init(void)
1988 {
1989 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
1990         pv_mmu_ops.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_debug);
1991 #endif
1992         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1993         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1994         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1995 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1996         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1997 #endif
1998
1999         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2000            (which it hasn't) */
2001         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2002         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2003         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
2004         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
2005 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2006         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2007         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
2008 #endif
2009
2010 #ifdef CONFIG_X86_64
2011         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
2012 #endif
2013         xen_mark_init_mm_pinned();
2014 }
2015
2016 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2017 {
2018         preempt_disable();
2019         xen_mc_flush();
2020         paravirt_leave_lazy_mmu();
2021         preempt_enable();
2022 }
2023
2024 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
2025         .read_cr2 = xen_read_cr2,
2026         .write_cr2 = xen_write_cr2,
2027
2028         .read_cr3 = xen_read_cr3,
2029 #ifdef CONFIG_X86_32
2030         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2031 #else
2032         .write_cr3 = xen_write_cr3,
2033 #endif
2034
2035         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2036         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2037         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2038         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2039
2040         .pte_update = paravirt_nop,
2041         .pte_update_defer = paravirt_nop,
2042
2043         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2044         .pgd_free = xen_pgd_free,
2045
2046         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2047         .release_pte = xen_release_pte_init,
2048         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2049         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2050
2051         .set_pte = xen_set_pte_init,
2052         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2053         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2054
2055         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2056         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2057
2058         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2059         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2060
2061         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2062         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2063
2064 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2065         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2066         .pte_clear = xen_pte_clear,
2067         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2068 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2069         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2070
2071         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2072         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2073
2074 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2075         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2076         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2077         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2078
2079         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2080         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2081 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2082
2083         .activate_mm = xen_activate_mm,
2084         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2085         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2086
2087         .lazy_mode = {
2088                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2089                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2090         },
2091
2092         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2093 };
2094
2095 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2096 {
2097         x86_init.mapping.pagetable_reserve = xen_mapping_pagetable_reserve;
2098         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2099         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2100         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2101
2102         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2103 }
2104
2105 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2106 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2107 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2108
2109 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2110 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2111                                 unsigned long *in_frames,
2112                                 unsigned long *out_frames)
2113 {
2114         int i;
2115         struct multicall_space mcs;
2116
2117         xen_mc_batch();
2118         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2119                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2120
2121                 if (in_frames)
2122                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2123
2124                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2125                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2126
2127                 if (out_frames)
2128                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2129         }
2130         xen_mc_issue(0);
2131 }
2132
2133 /*
2134  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2135  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2136  * mfn.
2137  */
2138 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2139                                      unsigned long *mfns,
2140                                      unsigned long first_mfn)
2141 {
2142         unsigned i, limit;
2143         unsigned long mfn;
2144
2145         xen_mc_batch();
2146
2147         limit = 1u << order;
2148         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2149                 struct multicall_space mcs;
2150                 unsigned flags;
2151
2152                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2153                 if (mfns)
2154                         mfn = mfns[i];
2155                 else
2156                         mfn = first_mfn + i;
2157
2158                 if (i < (limit - 1))
2159                         flags = 0;
2160                 else {
2161                         if (order == 0)
2162                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2163                         else
2164                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2165                 }
2166
2167                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2168                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2169
2170                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2171         }
2172
2173         xen_mc_issue(0);
2174 }
2175
2176 /*
2177  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2178  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2179  * input, and populates mfns as output.
2180  *
2181  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2182  * satisfy the request or not.
2183  */
2184 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2185                                unsigned long *pfns_in,
2186                                unsigned long extents_out,
2187                                unsigned int order_out,
2188                                unsigned long *mfns_out,
2189                                unsigned int address_bits)
2190 {
2191         long rc;
2192         int success;
2193
2194         struct xen_memory_exchange exchange = {
2195                 .in = {
2196                         .nr_extents   = extents_in,
2197                         .extent_order = order_in,
2198                         .extent_start = pfns_in,
2199                         .domid        = DOMID_SELF
2200                 },
2201                 .out = {
2202                         .nr_extents   = extents_out,
2203                         .extent_order = order_out,
2204                         .extent_start = mfns_out,
2205                         .address_bits = address_bits,
2206                         .domid        = DOMID_SELF
2207                 }
2208         };
2209
2210         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2211
2212         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2213         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2214
2215         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2216         BUG_ON(success && (rc != 0));
2217
2218         return success;
2219 }
2220
2221 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2222                                  unsigned int address_bits)
2223 {
2224         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2225         unsigned long  flags;
2226         int            success;
2227
2228         /*
2229          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2230          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2231          * this function are redundant and can be ignored.
2232          */
2233
2234         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2235                 return 0;
2236
2237         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2238                 return -ENOMEM;
2239
2240         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2241
2242         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2243
2244         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2245         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2246
2247         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2248         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2249         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2250                                       1, order, &out_frame,
2251                                       address_bits);
2252
2253         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2254         if (success)
2255                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2256         else
2257                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2258
2259         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2260
2261         return success ? 0 : -ENOMEM;
2262 }
2263 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2264
2265 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2266 {
2267         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2268         unsigned long  flags;
2269         int success;
2270
2271         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2272                 return;
2273
2274         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2275                 return;
2276
2277         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2278
2279         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2280
2281         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2282         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2283
2284         /* 2. Zap current PTEs. */
2285         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2286
2287         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2288         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2289                                         0, out_frames, 0);
2290
2291         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2292         if (success)
2293                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2294         else
2295                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2296
2297         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2298 }
2299 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2300
2301 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2302 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2303 {
2304         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2305         int rc;
2306
2307         a.domid = DOMID_SELF;
2308         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2309         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2310         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2311 }
2312
2313 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2314 {
2315         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2316         int rc = 0;
2317
2318         a.domid = DOMID_SELF;
2319         a.gpa = 0x00;
2320         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2321         if (rc < 0) {
2322                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2323                 return 0;
2324         }
2325         return 1;
2326 }
2327
2328 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2329 {
2330         if (is_pagetable_dying_supported())
2331                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2332 }
2333 #endif
2334
2335 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2336
2337 struct remap_data {
2338         unsigned long mfn;
2339         pgprot_t prot;
2340         struct mmu_update *mmu_update;
2341 };
2342
2343 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2344                                  unsigned long addr, void *data)
2345 {
2346         struct remap_data *rmd = data;
2347         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2348
2349         rmd->mmu_update->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
2350         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2351         rmd->mmu_update++;
2352
2353         return 0;
2354 }
2355
2356 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2357                                unsigned long addr,
2358                                unsigned long mfn, int nr,
2359                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2360 {
2361         struct remap_data rmd;
2362         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2363         int batch;
2364         unsigned long range;
2365         int err = 0;
2366
2367         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2368
2369         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2370                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2371
2372         rmd.mfn = mfn;
2373         rmd.prot = prot;
2374
2375         while (nr) {
2376                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2377                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2378
2379                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2380                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2381                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2382                 if (err)
2383                         goto out;
2384
2385                 err = -EFAULT;
2386                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2387                         goto out;
2388
2389                 nr -= batch;
2390                 addr += range;
2391         }
2392
2393         err = 0;
2394 out:
2395
2396         flush_tlb_all();
2397
2398         return err;
2399 }
2400 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);
2401
2402 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2403
2404 static int p2m_dump_open(struct inode *inode, struct file *filp)
2405 {
2406         return single_open(filp, p2m_dump_show, NULL);
2407 }
2408
2409 static const struct file_operations p2m_dump_fops = {
2410         .open           = p2m_dump_open,
2411         .read           = seq_read,
2412         .llseek         = seq_lseek,
2413         .release        = single_release,
2414 };
2415
2416 static struct dentry *d_mmu_debug;
2417
2418 static int __init xen_mmu_debugfs(void)
2419 {
2420         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
2421
2422         if (d_xen == NULL)
2423                 return -ENOMEM;
2424
2425         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
2426
2427         debugfs_create_u8("zero_stats", 0644, d_mmu_debug, &zero_stats);
2428
2429         debugfs_create_u32("pgd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pgd_update);
2430         debugfs_create_u32("pgd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2431                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2432         debugfs_create_u32("pgd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2433                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2434
2435         debugfs_create_u32("pud_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pud_update);
2436         debugfs_create_u32("pud_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2437                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2438         debugfs_create_u32("pud_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2439                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2440
2441         debugfs_create_u32("pmd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pmd_update);
2442         debugfs_create_u32("pmd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2443                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2444         debugfs_create_u32("pmd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2445                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2446
2447         debugfs_create_u32("pte_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pte_update);
2448 //      debugfs_create_u32("pte_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2449 //                         &mmu_stats.pte_update_pinned);
2450         debugfs_create_u32("pte_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2451                            &mmu_stats.pte_update_pinned);
2452
2453         debugfs_create_u32("mmu_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.mmu_update);
2454         debugfs_create_u32("mmu_update_extended", 0444, d_mmu_debug,
2455                            &mmu_stats.mmu_update_extended);
2456         xen_debugfs_create_u32_array("mmu_update_histo", 0444, d_mmu_debug,
2457                                      mmu_stats.mmu_update_histo, 20);
2458
2459         debugfs_create_u32("set_pte_at", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.set_pte_at);
2460         debugfs_create_u32("set_pte_at_batched", 0444, d_mmu_debug,
2461                            &mmu_stats.set_pte_at_batched);
2462         debugfs_create_u32("set_pte_at_current", 0444, d_mmu_debug,
2463                            &mmu_stats.set_pte_at_current);
2464         debugfs_create_u32("set_pte_at_kernel", 0444, d_mmu_debug,
2465                            &mmu_stats.set_pte_at_kernel);
2466
2467         debugfs_create_u32("prot_commit", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.prot_commit);
2468         debugfs_create_u32("prot_commit_batched", 0444, d_mmu_debug,
2469                            &mmu_stats.prot_commit_batched);
2470
2471         debugfs_create_file("p2m", 0600, d_mmu_debug, NULL, &p2m_dump_fops);
2472         return 0;
2473 }
2474 fs_initcall(xen_mmu_debugfs);
2475
2476 #endif  /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */