lguest: PAE support
[linux-2.6.git] / arch / x86 / lguest / boot.c
1 /*P:010
2  * A hypervisor allows multiple Operating Systems to run on a single machine.
3  * To quote David Wheeler: "Any problem in computer science can be solved with
4  * another layer of indirection."
5  *
6  * We keep things simple in two ways.  First, we start with a normal Linux
7  * kernel and insert a module (lg.ko) which allows us to run other Linux
8  * kernels the same way we'd run processes.  We call the first kernel the Host,
9  * and the others the Guests.  The program which sets up and configures Guests
10  * (such as the example in Documentation/lguest/lguest.c) is called the
11  * Launcher.
12  *
13  * Secondly, we only run specially modified Guests, not normal kernels: setting
14  * CONFIG_LGUEST_GUEST to "y" compiles this file into the kernel so it knows
15  * how to be a Guest at boot time.  This means that you can use the same kernel
16  * you boot normally (ie. as a Host) as a Guest.
17  *
18  * These Guests know that they cannot do privileged operations, such as disable
19  * interrupts, and that they have to ask the Host to do such things explicitly.
20  * This file consists of all the replacements for such low-level native
21  * hardware operations: these special Guest versions call the Host.
22  *
23  * So how does the kernel know it's a Guest?  We'll see that later, but let's
24  * just say that we end up here where we replace the native functions various
25  * "paravirt" structures with our Guest versions, then boot like normal. :*/
26
27 /*
28  * Copyright (C) 2006, Rusty Russell <rusty@rustcorp.com.au> IBM Corporation.
29  *
30  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
31  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
32  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
33  * (at your option) any later version.
34  *
35  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
36  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
37  * MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, GOOD TITLE or
38  * NON INFRINGEMENT.  See the GNU General Public License for more
39  * details.
40  *
41  * You should have received a copy of the GNU General Public License
42  * along with this program; if not, write to the Free Software
43  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
44  */
45 #include <linux/kernel.h>
46 #include <linux/start_kernel.h>
47 #include <linux/string.h>
48 #include <linux/console.h>
49 #include <linux/screen_info.h>
50 #include <linux/irq.h>
51 #include <linux/interrupt.h>
52 #include <linux/clocksource.h>
53 #include <linux/clockchips.h>
54 #include <linux/lguest.h>
55 #include <linux/lguest_launcher.h>
56 #include <linux/virtio_console.h>
57 #include <linux/pm.h>
58 #include <asm/apic.h>
59 #include <asm/lguest.h>
60 #include <asm/paravirt.h>
61 #include <asm/param.h>
62 #include <asm/page.h>
63 #include <asm/pgtable.h>
64 #include <asm/desc.h>
65 #include <asm/setup.h>
66 #include <asm/e820.h>
67 #include <asm/mce.h>
68 #include <asm/io.h>
69 #include <asm/i387.h>
70 #include <asm/stackprotector.h>
71 #include <asm/reboot.h>         /* for struct machine_ops */
72
73 /*G:010 Welcome to the Guest!
74  *
75  * The Guest in our tale is a simple creature: identical to the Host but
76  * behaving in simplified but equivalent ways.  In particular, the Guest is the
77  * same kernel as the Host (or at least, built from the same source code). :*/
78
79 struct lguest_data lguest_data = {
80         .hcall_status = { [0 ... LHCALL_RING_SIZE-1] = 0xFF },
81         .noirq_start = (u32)lguest_noirq_start,
82         .noirq_end = (u32)lguest_noirq_end,
83         .kernel_address = PAGE_OFFSET,
84         .blocked_interrupts = { 1 }, /* Block timer interrupts */
85         .syscall_vec = SYSCALL_VECTOR,
86 };
87
88 /*G:037 async_hcall() is pretty simple: I'm quite proud of it really.  We have a
89  * ring buffer of stored hypercalls which the Host will run though next time we
90  * do a normal hypercall.  Each entry in the ring has 5 slots for the hypercall
91  * arguments, and a "hcall_status" word which is 0 if the call is ready to go,
92  * and 255 once the Host has finished with it.
93  *
94  * If we come around to a slot which hasn't been finished, then the table is
95  * full and we just make the hypercall directly.  This has the nice side
96  * effect of causing the Host to run all the stored calls in the ring buffer
97  * which empties it for next time! */
98 static void async_hcall(unsigned long call, unsigned long arg1,
99                         unsigned long arg2, unsigned long arg3,
100                         unsigned long arg4)
101 {
102         /* Note: This code assumes we're uniprocessor. */
103         static unsigned int next_call;
104         unsigned long flags;
105
106         /* Disable interrupts if not already disabled: we don't want an
107          * interrupt handler making a hypercall while we're already doing
108          * one! */
109         local_irq_save(flags);
110         if (lguest_data.hcall_status[next_call] != 0xFF) {
111                 /* Table full, so do normal hcall which will flush table. */
112                 kvm_hypercall4(call, arg1, arg2, arg3, arg4);
113         } else {
114                 lguest_data.hcalls[next_call].arg0 = call;
115                 lguest_data.hcalls[next_call].arg1 = arg1;
116                 lguest_data.hcalls[next_call].arg2 = arg2;
117                 lguest_data.hcalls[next_call].arg3 = arg3;
118                 lguest_data.hcalls[next_call].arg4 = arg4;
119                 /* Arguments must all be written before we mark it to go */
120                 wmb();
121                 lguest_data.hcall_status[next_call] = 0;
122                 if (++next_call == LHCALL_RING_SIZE)
123                         next_call = 0;
124         }
125         local_irq_restore(flags);
126 }
127
128 /*G:035 Notice the lazy_hcall() above, rather than hcall().  This is our first
129  * real optimization trick!
130  *
131  * When lazy_mode is set, it means we're allowed to defer all hypercalls and do
132  * them as a batch when lazy_mode is eventually turned off.  Because hypercalls
133  * are reasonably expensive, batching them up makes sense.  For example, a
134  * large munmap might update dozens of page table entries: that code calls
135  * paravirt_enter_lazy_mmu(), does the dozen updates, then calls
136  * lguest_leave_lazy_mode().
137  *
138  * So, when we're in lazy mode, we call async_hcall() to store the call for
139  * future processing: */
140 static void lazy_hcall1(unsigned long call,
141                        unsigned long arg1)
142 {
143         if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_NONE)
144                 kvm_hypercall1(call, arg1);
145         else
146                 async_hcall(call, arg1, 0, 0, 0);
147 }
148
149 static void lazy_hcall2(unsigned long call,
150                        unsigned long arg1,
151                        unsigned long arg2)
152 {
153         if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_NONE)
154                 kvm_hypercall2(call, arg1, arg2);
155         else
156                 async_hcall(call, arg1, arg2, 0, 0);
157 }
158
159 static void lazy_hcall3(unsigned long call,
160                        unsigned long arg1,
161                        unsigned long arg2,
162                        unsigned long arg3)
163 {
164         if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_NONE)
165                 kvm_hypercall3(call, arg1, arg2, arg3);
166         else
167                 async_hcall(call, arg1, arg2, arg3, 0);
168 }
169
170 #ifdef CONFIG_X86_PAE
171 static void lazy_hcall4(unsigned long call,
172                        unsigned long arg1,
173                        unsigned long arg2,
174                        unsigned long arg3,
175                        unsigned long arg4)
176 {
177         if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_NONE)
178                 kvm_hypercall4(call, arg1, arg2, arg3, arg4);
179         else
180                 async_hcall(call, arg1, arg2, arg3, arg4);
181 }
182 #endif
183
184 /* When lazy mode is turned off reset the per-cpu lazy mode variable and then
185  * issue the do-nothing hypercall to flush any stored calls. */
186 static void lguest_leave_lazy_mmu_mode(void)
187 {
188         kvm_hypercall0(LHCALL_FLUSH_ASYNC);
189         paravirt_leave_lazy_mmu();
190 }
191
192 static void lguest_end_context_switch(struct task_struct *next)
193 {
194         kvm_hypercall0(LHCALL_FLUSH_ASYNC);
195         paravirt_end_context_switch(next);
196 }
197
198 /*G:032
199  * After that diversion we return to our first native-instruction
200  * replacements: four functions for interrupt control.
201  *
202  * The simplest way of implementing these would be to have "turn interrupts
203  * off" and "turn interrupts on" hypercalls.  Unfortunately, this is too slow:
204  * these are by far the most commonly called functions of those we override.
205  *
206  * So instead we keep an "irq_enabled" field inside our "struct lguest_data",
207  * which the Guest can update with a single instruction.  The Host knows to
208  * check there before it tries to deliver an interrupt.
209  */
210
211 /* save_flags() is expected to return the processor state (ie. "flags").  The
212  * flags word contains all kind of stuff, but in practice Linux only cares
213  * about the interrupt flag.  Our "save_flags()" just returns that. */
214 static unsigned long save_fl(void)
215 {
216         return lguest_data.irq_enabled;
217 }
218
219 /* Interrupts go off... */
220 static void irq_disable(void)
221 {
222         lguest_data.irq_enabled = 0;
223 }
224
225 /* Let's pause a moment.  Remember how I said these are called so often?
226  * Jeremy Fitzhardinge optimized them so hard early in 2009 that he had to
227  * break some rules.  In particular, these functions are assumed to save their
228  * own registers if they need to: normal C functions assume they can trash the
229  * eax register.  To use normal C functions, we use
230  * PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(), which pushes %eax onto the stack, calls the
231  * C function, then restores it. */
232 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(save_fl);
233 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(irq_disable);
234 /*:*/
235
236 /* These are in i386_head.S */
237 extern void lg_irq_enable(void);
238 extern void lg_restore_fl(unsigned long flags);
239
240 /*M:003 Note that we don't check for outstanding interrupts when we re-enable
241  * them (or when we unmask an interrupt).  This seems to work for the moment,
242  * since interrupts are rare and we'll just get the interrupt on the next timer
243  * tick, but now we can run with CONFIG_NO_HZ, we should revisit this.  One way
244  * would be to put the "irq_enabled" field in a page by itself, and have the
245  * Host write-protect it when an interrupt comes in when irqs are disabled.
246  * There will then be a page fault as soon as interrupts are re-enabled.
247  *
248  * A better method is to implement soft interrupt disable generally for x86:
249  * instead of disabling interrupts, we set a flag.  If an interrupt does come
250  * in, we then disable them for real.  This is uncommon, so we could simply use
251  * a hypercall for interrupt control and not worry about efficiency. :*/
252
253 /*G:034
254  * The Interrupt Descriptor Table (IDT).
255  *
256  * The IDT tells the processor what to do when an interrupt comes in.  Each
257  * entry in the table is a 64-bit descriptor: this holds the privilege level,
258  * address of the handler, and... well, who cares?  The Guest just asks the
259  * Host to make the change anyway, because the Host controls the real IDT.
260  */
261 static void lguest_write_idt_entry(gate_desc *dt,
262                                    int entrynum, const gate_desc *g)
263 {
264         /* The gate_desc structure is 8 bytes long: we hand it to the Host in
265          * two 32-bit chunks.  The whole 32-bit kernel used to hand descriptors
266          * around like this; typesafety wasn't a big concern in Linux's early
267          * years. */
268         u32 *desc = (u32 *)g;
269         /* Keep the local copy up to date. */
270         native_write_idt_entry(dt, entrynum, g);
271         /* Tell Host about this new entry. */
272         kvm_hypercall3(LHCALL_LOAD_IDT_ENTRY, entrynum, desc[0], desc[1]);
273 }
274
275 /* Changing to a different IDT is very rare: we keep the IDT up-to-date every
276  * time it is written, so we can simply loop through all entries and tell the
277  * Host about them. */
278 static void lguest_load_idt(const struct desc_ptr *desc)
279 {
280         unsigned int i;
281         struct desc_struct *idt = (void *)desc->address;
282
283         for (i = 0; i < (desc->size+1)/8; i++)
284                 kvm_hypercall3(LHCALL_LOAD_IDT_ENTRY, i, idt[i].a, idt[i].b);
285 }
286
287 /*
288  * The Global Descriptor Table.
289  *
290  * The Intel architecture defines another table, called the Global Descriptor
291  * Table (GDT).  You tell the CPU where it is (and its size) using the "lgdt"
292  * instruction, and then several other instructions refer to entries in the
293  * table.  There are three entries which the Switcher needs, so the Host simply
294  * controls the entire thing and the Guest asks it to make changes using the
295  * LOAD_GDT hypercall.
296  *
297  * This is the exactly like the IDT code.
298  */
299 static void lguest_load_gdt(const struct desc_ptr *desc)
300 {
301         unsigned int i;
302         struct desc_struct *gdt = (void *)desc->address;
303
304         for (i = 0; i < (desc->size+1)/8; i++)
305                 kvm_hypercall3(LHCALL_LOAD_GDT_ENTRY, i, gdt[i].a, gdt[i].b);
306 }
307
308 /* For a single GDT entry which changes, we do the lazy thing: alter our GDT,
309  * then tell the Host to reload the entire thing.  This operation is so rare
310  * that this naive implementation is reasonable. */
311 static void lguest_write_gdt_entry(struct desc_struct *dt, int entrynum,
312                                    const void *desc, int type)
313 {
314         native_write_gdt_entry(dt, entrynum, desc, type);
315         /* Tell Host about this new entry. */
316         kvm_hypercall3(LHCALL_LOAD_GDT_ENTRY, entrynum,
317                        dt[entrynum].a, dt[entrynum].b);
318 }
319
320 /* OK, I lied.  There are three "thread local storage" GDT entries which change
321  * on every context switch (these three entries are how glibc implements
322  * __thread variables).  So we have a hypercall specifically for this case. */
323 static void lguest_load_tls(struct thread_struct *t, unsigned int cpu)
324 {
325         /* There's one problem which normal hardware doesn't have: the Host
326          * can't handle us removing entries we're currently using.  So we clear
327          * the GS register here: if it's needed it'll be reloaded anyway. */
328         lazy_load_gs(0);
329         lazy_hcall2(LHCALL_LOAD_TLS, __pa(&t->tls_array), cpu);
330 }
331
332 /*G:038 That's enough excitement for now, back to ploughing through each of
333  * the different pv_ops structures (we're about 1/3 of the way through).
334  *
335  * This is the Local Descriptor Table, another weird Intel thingy.  Linux only
336  * uses this for some strange applications like Wine.  We don't do anything
337  * here, so they'll get an informative and friendly Segmentation Fault. */
338 static void lguest_set_ldt(const void *addr, unsigned entries)
339 {
340 }
341
342 /* This loads a GDT entry into the "Task Register": that entry points to a
343  * structure called the Task State Segment.  Some comments scattered though the
344  * kernel code indicate that this used for task switching in ages past, along
345  * with blood sacrifice and astrology.
346  *
347  * Now there's nothing interesting in here that we don't get told elsewhere.
348  * But the native version uses the "ltr" instruction, which makes the Host
349  * complain to the Guest about a Segmentation Fault and it'll oops.  So we
350  * override the native version with a do-nothing version. */
351 static void lguest_load_tr_desc(void)
352 {
353 }
354
355 /* The "cpuid" instruction is a way of querying both the CPU identity
356  * (manufacturer, model, etc) and its features.  It was introduced before the
357  * Pentium in 1993 and keeps getting extended by both Intel, AMD and others.
358  * As you might imagine, after a decade and a half this treatment, it is now a
359  * giant ball of hair.  Its entry in the current Intel manual runs to 28 pages.
360  *
361  * This instruction even it has its own Wikipedia entry.  The Wikipedia entry
362  * has been translated into 4 languages.  I am not making this up!
363  *
364  * We could get funky here and identify ourselves as "GenuineLguest", but
365  * instead we just use the real "cpuid" instruction.  Then I pretty much turned
366  * off feature bits until the Guest booted.  (Don't say that: you'll damage
367  * lguest sales!)  Shut up, inner voice!  (Hey, just pointing out that this is
368  * hardly future proof.)  Noone's listening!  They don't like you anyway,
369  * parenthetic weirdo!
370  *
371  * Replacing the cpuid so we can turn features off is great for the kernel, but
372  * anyone (including userspace) can just use the raw "cpuid" instruction and
373  * the Host won't even notice since it isn't privileged.  So we try not to get
374  * too worked up about it. */
375 static void lguest_cpuid(unsigned int *ax, unsigned int *bx,
376                          unsigned int *cx, unsigned int *dx)
377 {
378         int function = *ax;
379
380         native_cpuid(ax, bx, cx, dx);
381         switch (function) {
382         case 1: /* Basic feature request. */
383                 /* We only allow kernel to see SSE3, CMPXCHG16B and SSSE3 */
384                 *cx &= 0x00002201;
385                 /* SSE, SSE2, FXSR, MMX, CMOV, CMPXCHG8B, TSC, FPU, PAE. */
386                 *dx &= 0x07808151;
387                 /* The Host can do a nice optimization if it knows that the
388                  * kernel mappings (addresses above 0xC0000000 or whatever
389                  * PAGE_OFFSET is set to) haven't changed.  But Linux calls
390                  * flush_tlb_user() for both user and kernel mappings unless
391                  * the Page Global Enable (PGE) feature bit is set. */
392                 *dx |= 0x00002000;
393                 /* We also lie, and say we're family id 5.  6 or greater
394                  * leads to a rdmsr in early_init_intel which we can't handle.
395                  * Family ID is returned as bits 8-12 in ax. */
396                 *ax &= 0xFFFFF0FF;
397                 *ax |= 0x00000500;
398                 break;
399         case 0x80000000:
400                 /* Futureproof this a little: if they ask how much extended
401                  * processor information there is, limit it to known fields. */
402                 if (*ax > 0x80000008)
403                         *ax = 0x80000008;
404                 break;
405         case 0x80000001:
406                 /* Here we should fix nx cap depending on host. */
407                 /* For this version of PAE, we just clear NX bit. */
408                 *dx &= ~(1 << 20);
409                 break;
410         }
411 }
412
413 /* Intel has four control registers, imaginatively named cr0, cr2, cr3 and cr4.
414  * I assume there's a cr1, but it hasn't bothered us yet, so we'll not bother
415  * it.  The Host needs to know when the Guest wants to change them, so we have
416  * a whole series of functions like read_cr0() and write_cr0().
417  *
418  * We start with cr0.  cr0 allows you to turn on and off all kinds of basic
419  * features, but Linux only really cares about one: the horrifically-named Task
420  * Switched (TS) bit at bit 3 (ie. 8)
421  *
422  * What does the TS bit do?  Well, it causes the CPU to trap (interrupt 7) if
423  * the floating point unit is used.  Which allows us to restore FPU state
424  * lazily after a task switch, and Linux uses that gratefully, but wouldn't a
425  * name like "FPUTRAP bit" be a little less cryptic?
426  *
427  * We store cr0 locally because the Host never changes it.  The Guest sometimes
428  * wants to read it and we'd prefer not to bother the Host unnecessarily. */
429 static unsigned long current_cr0;
430 static void lguest_write_cr0(unsigned long val)
431 {
432         lazy_hcall1(LHCALL_TS, val & X86_CR0_TS);
433         current_cr0 = val;
434 }
435
436 static unsigned long lguest_read_cr0(void)
437 {
438         return current_cr0;
439 }
440
441 /* Intel provided a special instruction to clear the TS bit for people too cool
442  * to use write_cr0() to do it.  This "clts" instruction is faster, because all
443  * the vowels have been optimized out. */
444 static void lguest_clts(void)
445 {
446         lazy_hcall1(LHCALL_TS, 0);
447         current_cr0 &= ~X86_CR0_TS;
448 }
449
450 /* cr2 is the virtual address of the last page fault, which the Guest only ever
451  * reads.  The Host kindly writes this into our "struct lguest_data", so we
452  * just read it out of there. */
453 static unsigned long lguest_read_cr2(void)
454 {
455         return lguest_data.cr2;
456 }
457
458 /* See lguest_set_pte() below. */
459 static bool cr3_changed = false;
460
461 /* cr3 is the current toplevel pagetable page: the principle is the same as
462  * cr0.  Keep a local copy, and tell the Host when it changes.  The only
463  * difference is that our local copy is in lguest_data because the Host needs
464  * to set it upon our initial hypercall. */
465 static void lguest_write_cr3(unsigned long cr3)
466 {
467         lguest_data.pgdir = cr3;
468         lazy_hcall1(LHCALL_NEW_PGTABLE, cr3);
469         cr3_changed = true;
470 }
471
472 static unsigned long lguest_read_cr3(void)
473 {
474         return lguest_data.pgdir;
475 }
476
477 /* cr4 is used to enable and disable PGE, but we don't care. */
478 static unsigned long lguest_read_cr4(void)
479 {
480         return 0;
481 }
482
483 static void lguest_write_cr4(unsigned long val)
484 {
485 }
486
487 /*
488  * Page Table Handling.
489  *
490  * Now would be a good time to take a rest and grab a coffee or similarly
491  * relaxing stimulant.  The easy parts are behind us, and the trek gradually
492  * winds uphill from here.
493  *
494  * Quick refresher: memory is divided into "pages" of 4096 bytes each.  The CPU
495  * maps virtual addresses to physical addresses using "page tables".  We could
496  * use one huge index of 1 million entries: each address is 4 bytes, so that's
497  * 1024 pages just to hold the page tables.   But since most virtual addresses
498  * are unused, we use a two level index which saves space.  The cr3 register
499  * contains the physical address of the top level "page directory" page, which
500  * contains physical addresses of up to 1024 second-level pages.  Each of these
501  * second level pages contains up to 1024 physical addresses of actual pages,
502  * or Page Table Entries (PTEs).
503  *
504  * Here's a diagram, where arrows indicate physical addresses:
505  *
506  * cr3 ---> +---------+
507  *          |      --------->+---------+
508  *          |         |      | PADDR1  |
509  *        Top-level   |      | PADDR2  |
510  *        (PMD) page  |      |         |
511  *          |         |    Lower-level |
512  *          |         |    (PTE) page  |
513  *          |         |      |         |
514  *            ....               ....
515  *
516  * So to convert a virtual address to a physical address, we look up the top
517  * level, which points us to the second level, which gives us the physical
518  * address of that page.  If the top level entry was not present, or the second
519  * level entry was not present, then the virtual address is invalid (we
520  * say "the page was not mapped").
521  *
522  * Put another way, a 32-bit virtual address is divided up like so:
523  *
524  *  1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
525  * |<---- 10 bits ---->|<---- 10 bits ---->|<------ 12 bits ------>|
526  *    Index into top     Index into second      Offset within page
527  *  page directory page    pagetable page
528  *
529  * The kernel spends a lot of time changing both the top-level page directory
530  * and lower-level pagetable pages.  The Guest doesn't know physical addresses,
531  * so while it maintains these page tables exactly like normal, it also needs
532  * to keep the Host informed whenever it makes a change: the Host will create
533  * the real page tables based on the Guests'.
534  */
535
536 /* The Guest calls this to set a second-level entry (pte), ie. to map a page
537  * into a process' address space.  We set the entry then tell the Host the
538  * toplevel and address this corresponds to.  The Guest uses one pagetable per
539  * process, so we need to tell the Host which one we're changing (mm->pgd). */
540 static void lguest_pte_update(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
541                                pte_t *ptep)
542 {
543 #ifdef CONFIG_X86_PAE
544         lazy_hcall4(LHCALL_SET_PTE, __pa(mm->pgd), addr,
545                     ptep->pte_low, ptep->pte_high);
546 #else
547         lazy_hcall3(LHCALL_SET_PTE, __pa(mm->pgd), addr, ptep->pte_low);
548 #endif
549 }
550
551 static void lguest_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
552                               pte_t *ptep, pte_t pteval)
553 {
554         native_set_pte(ptep, pteval);
555         lguest_pte_update(mm, addr, ptep);
556 }
557
558 /* The Guest calls lguest_set_pud to set a top-level entry and lguest_set_pmd
559  * to set a middle-level entry when PAE is activated.
560  * Again, we set the entry then tell the Host which page we changed,
561  * and the index of the entry we changed. */
562 #ifdef CONFIG_X86_PAE
563 static void lguest_set_pud(pud_t *pudp, pud_t pudval)
564 {
565         native_set_pud(pudp, pudval);
566
567         /* 32 bytes aligned pdpt address and the index. */
568         lazy_hcall2(LHCALL_SET_PGD, __pa(pudp) & 0xFFFFFFE0,
569                    (__pa(pudp) & 0x1F) / sizeof(pud_t));
570 }
571
572 static void lguest_set_pmd(pmd_t *pmdp, pmd_t pmdval)
573 {
574         native_set_pmd(pmdp, pmdval);
575         lazy_hcall2(LHCALL_SET_PMD, __pa(pmdp) & PAGE_MASK,
576                    (__pa(pmdp) & (PAGE_SIZE - 1)) / sizeof(pmd_t));
577 }
578 #else
579
580 /* The Guest calls lguest_set_pmd to set a top-level entry when PAE is not
581  * activated. */
582 static void lguest_set_pmd(pmd_t *pmdp, pmd_t pmdval)
583 {
584         native_set_pmd(pmdp, pmdval);
585         lazy_hcall2(LHCALL_SET_PGD, __pa(pmdp) & PAGE_MASK,
586                    (__pa(pmdp) & (PAGE_SIZE - 1)) / sizeof(pmd_t));
587 }
588 #endif
589
590 /* There are a couple of legacy places where the kernel sets a PTE, but we
591  * don't know the top level any more.  This is useless for us, since we don't
592  * know which pagetable is changing or what address, so we just tell the Host
593  * to forget all of them.  Fortunately, this is very rare.
594  *
595  * ... except in early boot when the kernel sets up the initial pagetables,
596  * which makes booting astonishingly slow: 1.83 seconds!  So we don't even tell
597  * the Host anything changed until we've done the first page table switch,
598  * which brings boot back to 0.25 seconds. */
599 static void lguest_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
600 {
601         native_set_pte(ptep, pteval);
602         if (cr3_changed)
603                 lazy_hcall1(LHCALL_FLUSH_TLB, 1);
604 }
605
606 #ifdef CONFIG_X86_PAE
607 static void lguest_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
608 {
609         native_set_pte_atomic(ptep, pte);
610         if (cr3_changed)
611                 lazy_hcall1(LHCALL_FLUSH_TLB, 1);
612 }
613
614 void lguest_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
615 {
616         native_pte_clear(mm, addr, ptep);
617         lguest_pte_update(mm, addr, ptep);
618 }
619
620 void lguest_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
621 {
622         lguest_set_pmd(pmdp, __pmd(0));
623 }
624 #endif
625
626 /* Unfortunately for Lguest, the pv_mmu_ops for page tables were based on
627  * native page table operations.  On native hardware you can set a new page
628  * table entry whenever you want, but if you want to remove one you have to do
629  * a TLB flush (a TLB is a little cache of page table entries kept by the CPU).
630  *
631  * So the lguest_set_pte_at() and lguest_set_pmd() functions above are only
632  * called when a valid entry is written, not when it's removed (ie. marked not
633  * present).  Instead, this is where we come when the Guest wants to remove a
634  * page table entry: we tell the Host to set that entry to 0 (ie. the present
635  * bit is zero). */
636 static void lguest_flush_tlb_single(unsigned long addr)
637 {
638         /* Simply set it to zero: if it was not, it will fault back in. */
639         lazy_hcall3(LHCALL_SET_PTE, lguest_data.pgdir, addr, 0);
640 }
641
642 /* This is what happens after the Guest has removed a large number of entries.
643  * This tells the Host that any of the page table entries for userspace might
644  * have changed, ie. virtual addresses below PAGE_OFFSET. */
645 static void lguest_flush_tlb_user(void)
646 {
647         lazy_hcall1(LHCALL_FLUSH_TLB, 0);
648 }
649
650 /* This is called when the kernel page tables have changed.  That's not very
651  * common (unless the Guest is using highmem, which makes the Guest extremely
652  * slow), so it's worth separating this from the user flushing above. */
653 static void lguest_flush_tlb_kernel(void)
654 {
655         lazy_hcall1(LHCALL_FLUSH_TLB, 1);
656 }
657
658 /*
659  * The Unadvanced Programmable Interrupt Controller.
660  *
661  * This is an attempt to implement the simplest possible interrupt controller.
662  * I spent some time looking though routines like set_irq_chip_and_handler,
663  * set_irq_chip_and_handler_name, set_irq_chip_data and set_phasers_to_stun and
664  * I *think* this is as simple as it gets.
665  *
666  * We can tell the Host what interrupts we want blocked ready for using the
667  * lguest_data.interrupts bitmap, so disabling (aka "masking") them is as
668  * simple as setting a bit.  We don't actually "ack" interrupts as such, we
669  * just mask and unmask them.  I wonder if we should be cleverer?
670  */
671 static void disable_lguest_irq(unsigned int irq)
672 {
673         set_bit(irq, lguest_data.blocked_interrupts);
674 }
675
676 static void enable_lguest_irq(unsigned int irq)
677 {
678         clear_bit(irq, lguest_data.blocked_interrupts);
679 }
680
681 /* This structure describes the lguest IRQ controller. */
682 static struct irq_chip lguest_irq_controller = {
683         .name           = "lguest",
684         .mask           = disable_lguest_irq,
685         .mask_ack       = disable_lguest_irq,
686         .unmask         = enable_lguest_irq,
687 };
688
689 /* This sets up the Interrupt Descriptor Table (IDT) entry for each hardware
690  * interrupt (except 128, which is used for system calls), and then tells the
691  * Linux infrastructure that each interrupt is controlled by our level-based
692  * lguest interrupt controller. */
693 static void __init lguest_init_IRQ(void)
694 {
695         unsigned int i;
696
697         for (i = FIRST_EXTERNAL_VECTOR; i < NR_VECTORS; i++) {
698                 /* Some systems map "vectors" to interrupts weirdly.  Lguest has
699                  * a straightforward 1 to 1 mapping, so force that here. */
700                 __get_cpu_var(vector_irq)[i] = i - FIRST_EXTERNAL_VECTOR;
701                 if (i != SYSCALL_VECTOR)
702                         set_intr_gate(i, interrupt[i - FIRST_EXTERNAL_VECTOR]);
703         }
704         /* This call is required to set up for 4k stacks, where we have
705          * separate stacks for hard and soft interrupts. */
706         irq_ctx_init(smp_processor_id());
707 }
708
709 void lguest_setup_irq(unsigned int irq)
710 {
711         irq_to_desc_alloc_node(irq, 0);
712         set_irq_chip_and_handler_name(irq, &lguest_irq_controller,
713                                       handle_level_irq, "level");
714 }
715
716 /*
717  * Time.
718  *
719  * It would be far better for everyone if the Guest had its own clock, but
720  * until then the Host gives us the time on every interrupt.
721  */
722 static unsigned long lguest_get_wallclock(void)
723 {
724         return lguest_data.time.tv_sec;
725 }
726
727 /* The TSC is an Intel thing called the Time Stamp Counter.  The Host tells us
728  * what speed it runs at, or 0 if it's unusable as a reliable clock source.
729  * This matches what we want here: if we return 0 from this function, the x86
730  * TSC clock will give up and not register itself. */
731 static unsigned long lguest_tsc_khz(void)
732 {
733         return lguest_data.tsc_khz;
734 }
735
736 /* If we can't use the TSC, the kernel falls back to our lower-priority
737  * "lguest_clock", where we read the time value given to us by the Host. */
738 static cycle_t lguest_clock_read(struct clocksource *cs)
739 {
740         unsigned long sec, nsec;
741
742         /* Since the time is in two parts (seconds and nanoseconds), we risk
743          * reading it just as it's changing from 99 & 0.999999999 to 100 and 0,
744          * and getting 99 and 0.  As Linux tends to come apart under the stress
745          * of time travel, we must be careful: */
746         do {
747                 /* First we read the seconds part. */
748                 sec = lguest_data.time.tv_sec;
749                 /* This read memory barrier tells the compiler and the CPU that
750                  * this can't be reordered: we have to complete the above
751                  * before going on. */
752                 rmb();
753                 /* Now we read the nanoseconds part. */
754                 nsec = lguest_data.time.tv_nsec;
755                 /* Make sure we've done that. */
756                 rmb();
757                 /* Now if the seconds part has changed, try again. */
758         } while (unlikely(lguest_data.time.tv_sec != sec));
759
760         /* Our lguest clock is in real nanoseconds. */
761         return sec*1000000000ULL + nsec;
762 }
763
764 /* This is the fallback clocksource: lower priority than the TSC clocksource. */
765 static struct clocksource lguest_clock = {
766         .name           = "lguest",
767         .rating         = 200,
768         .read           = lguest_clock_read,
769         .mask           = CLOCKSOURCE_MASK(64),
770         .mult           = 1 << 22,
771         .shift          = 22,
772         .flags          = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
773 };
774
775 /* We also need a "struct clock_event_device": Linux asks us to set it to go
776  * off some time in the future.  Actually, James Morris figured all this out, I
777  * just applied the patch. */
778 static int lguest_clockevent_set_next_event(unsigned long delta,
779                                            struct clock_event_device *evt)
780 {
781         /* FIXME: I don't think this can ever happen, but James tells me he had
782          * to put this code in.  Maybe we should remove it now.  Anyone? */
783         if (delta < LG_CLOCK_MIN_DELTA) {
784                 if (printk_ratelimit())
785                         printk(KERN_DEBUG "%s: small delta %lu ns\n",
786                                __func__, delta);
787                 return -ETIME;
788         }
789
790         /* Please wake us this far in the future. */
791         kvm_hypercall1(LHCALL_SET_CLOCKEVENT, delta);
792         return 0;
793 }
794
795 static void lguest_clockevent_set_mode(enum clock_event_mode mode,
796                                       struct clock_event_device *evt)
797 {
798         switch (mode) {
799         case CLOCK_EVT_MODE_UNUSED:
800         case CLOCK_EVT_MODE_SHUTDOWN:
801                 /* A 0 argument shuts the clock down. */
802                 kvm_hypercall0(LHCALL_SET_CLOCKEVENT);
803                 break;
804         case CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT:
805                 /* This is what we expect. */
806                 break;
807         case CLOCK_EVT_MODE_PERIODIC:
808                 BUG();
809         case CLOCK_EVT_MODE_RESUME:
810                 break;
811         }
812 }
813
814 /* This describes our primitive timer chip. */
815 static struct clock_event_device lguest_clockevent = {
816         .name                   = "lguest",
817         .features               = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
818         .set_next_event         = lguest_clockevent_set_next_event,
819         .set_mode               = lguest_clockevent_set_mode,
820         .rating                 = INT_MAX,
821         .mult                   = 1,
822         .shift                  = 0,
823         .min_delta_ns           = LG_CLOCK_MIN_DELTA,
824         .max_delta_ns           = LG_CLOCK_MAX_DELTA,
825 };
826
827 /* This is the Guest timer interrupt handler (hardware interrupt 0).  We just
828  * call the clockevent infrastructure and it does whatever needs doing. */
829 static void lguest_time_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc)
830 {
831         unsigned long flags;
832
833         /* Don't interrupt us while this is running. */
834         local_irq_save(flags);
835         lguest_clockevent.event_handler(&lguest_clockevent);
836         local_irq_restore(flags);
837 }
838
839 /* At some point in the boot process, we get asked to set up our timing
840  * infrastructure.  The kernel doesn't expect timer interrupts before this, but
841  * we cleverly initialized the "blocked_interrupts" field of "struct
842  * lguest_data" so that timer interrupts were blocked until now. */
843 static void lguest_time_init(void)
844 {
845         /* Set up the timer interrupt (0) to go to our simple timer routine */
846         set_irq_handler(0, lguest_time_irq);
847
848         clocksource_register(&lguest_clock);
849
850         /* We can't set cpumask in the initializer: damn C limitations!  Set it
851          * here and register our timer device. */
852         lguest_clockevent.cpumask = cpumask_of(0);
853         clockevents_register_device(&lguest_clockevent);
854
855         /* Finally, we unblock the timer interrupt. */
856         enable_lguest_irq(0);
857 }
858
859 /*
860  * Miscellaneous bits and pieces.
861  *
862  * Here is an oddball collection of functions which the Guest needs for things
863  * to work.  They're pretty simple.
864  */
865
866 /* The Guest needs to tell the Host what stack it expects traps to use.  For
867  * native hardware, this is part of the Task State Segment mentioned above in
868  * lguest_load_tr_desc(), but to help hypervisors there's this special call.
869  *
870  * We tell the Host the segment we want to use (__KERNEL_DS is the kernel data
871  * segment), the privilege level (we're privilege level 1, the Host is 0 and
872  * will not tolerate us trying to use that), the stack pointer, and the number
873  * of pages in the stack. */
874 static void lguest_load_sp0(struct tss_struct *tss,
875                             struct thread_struct *thread)
876 {
877         lazy_hcall3(LHCALL_SET_STACK, __KERNEL_DS | 0x1, thread->sp0,
878                    THREAD_SIZE / PAGE_SIZE);
879 }
880
881 /* Let's just say, I wouldn't do debugging under a Guest. */
882 static void lguest_set_debugreg(int regno, unsigned long value)
883 {
884         /* FIXME: Implement */
885 }
886
887 /* There are times when the kernel wants to make sure that no memory writes are
888  * caught in the cache (that they've all reached real hardware devices).  This
889  * doesn't matter for the Guest which has virtual hardware.
890  *
891  * On the Pentium 4 and above, cpuid() indicates that the Cache Line Flush
892  * (clflush) instruction is available and the kernel uses that.  Otherwise, it
893  * uses the older "Write Back and Invalidate Cache" (wbinvd) instruction.
894  * Unlike clflush, wbinvd can only be run at privilege level 0.  So we can
895  * ignore clflush, but replace wbinvd.
896  */
897 static void lguest_wbinvd(void)
898 {
899 }
900
901 /* If the Guest expects to have an Advanced Programmable Interrupt Controller,
902  * we play dumb by ignoring writes and returning 0 for reads.  So it's no
903  * longer Programmable nor Controlling anything, and I don't think 8 lines of
904  * code qualifies for Advanced.  It will also never interrupt anything.  It
905  * does, however, allow us to get through the Linux boot code. */
906 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
907 static void lguest_apic_write(u32 reg, u32 v)
908 {
909 }
910
911 static u32 lguest_apic_read(u32 reg)
912 {
913         return 0;
914 }
915
916 static u64 lguest_apic_icr_read(void)
917 {
918         return 0;
919 }
920
921 static void lguest_apic_icr_write(u32 low, u32 id)
922 {
923         /* Warn to see if there's any stray references */
924         WARN_ON(1);
925 }
926
927 static void lguest_apic_wait_icr_idle(void)
928 {
929         return;
930 }
931
932 static u32 lguest_apic_safe_wait_icr_idle(void)
933 {
934         return 0;
935 }
936
937 static void set_lguest_basic_apic_ops(void)
938 {
939         apic->read = lguest_apic_read;
940         apic->write = lguest_apic_write;
941         apic->icr_read = lguest_apic_icr_read;
942         apic->icr_write = lguest_apic_icr_write;
943         apic->wait_icr_idle = lguest_apic_wait_icr_idle;
944         apic->safe_wait_icr_idle = lguest_apic_safe_wait_icr_idle;
945 };
946 #endif
947
948 /* STOP!  Until an interrupt comes in. */
949 static void lguest_safe_halt(void)
950 {
951         kvm_hypercall0(LHCALL_HALT);
952 }
953
954 /* The SHUTDOWN hypercall takes a string to describe what's happening, and
955  * an argument which says whether this to restart (reboot) the Guest or not.
956  *
957  * Note that the Host always prefers that the Guest speak in physical addresses
958  * rather than virtual addresses, so we use __pa() here. */
959 static void lguest_power_off(void)
960 {
961         kvm_hypercall2(LHCALL_SHUTDOWN, __pa("Power down"),
962                                         LGUEST_SHUTDOWN_POWEROFF);
963 }
964
965 /*
966  * Panicing.
967  *
968  * Don't.  But if you did, this is what happens.
969  */
970 static int lguest_panic(struct notifier_block *nb, unsigned long l, void *p)
971 {
972         kvm_hypercall2(LHCALL_SHUTDOWN, __pa(p), LGUEST_SHUTDOWN_POWEROFF);
973         /* The hcall won't return, but to keep gcc happy, we're "done". */
974         return NOTIFY_DONE;
975 }
976
977 static struct notifier_block paniced = {
978         .notifier_call = lguest_panic
979 };
980
981 /* Setting up memory is fairly easy. */
982 static __init char *lguest_memory_setup(void)
983 {
984         /* We do this here and not earlier because lockcheck used to barf if we
985          * did it before start_kernel().  I think we fixed that, so it'd be
986          * nice to move it back to lguest_init.  Patch welcome... */
987         atomic_notifier_chain_register(&panic_notifier_list, &paniced);
988
989         /* The Linux bootloader header contains an "e820" memory map: the
990          * Launcher populated the first entry with our memory limit. */
991         e820_add_region(boot_params.e820_map[0].addr,
992                           boot_params.e820_map[0].size,
993                           boot_params.e820_map[0].type);
994
995         /* This string is for the boot messages. */
996         return "LGUEST";
997 }
998
999 /* We will eventually use the virtio console device to produce console output,
1000  * but before that is set up we use LHCALL_NOTIFY on normal memory to produce
1001  * console output. */
1002 static __init int early_put_chars(u32 vtermno, const char *buf, int count)
1003 {
1004         char scratch[17];
1005         unsigned int len = count;
1006
1007         /* We use a nul-terminated string, so we have to make a copy.  Icky,
1008          * huh? */
1009         if (len > sizeof(scratch) - 1)
1010                 len = sizeof(scratch) - 1;
1011         scratch[len] = '\0';
1012         memcpy(scratch, buf, len);
1013         kvm_hypercall1(LHCALL_NOTIFY, __pa(scratch));
1014
1015         /* This routine returns the number of bytes actually written. */
1016         return len;
1017 }
1018
1019 /* Rebooting also tells the Host we're finished, but the RESTART flag tells the
1020  * Launcher to reboot us. */
1021 static void lguest_restart(char *reason)
1022 {
1023         kvm_hypercall2(LHCALL_SHUTDOWN, __pa(reason), LGUEST_SHUTDOWN_RESTART);
1024 }
1025
1026 /*G:050
1027  * Patching (Powerfully Placating Performance Pedants)
1028  *
1029  * We have already seen that pv_ops structures let us replace simple native
1030  * instructions with calls to the appropriate back end all throughout the
1031  * kernel.  This allows the same kernel to run as a Guest and as a native
1032  * kernel, but it's slow because of all the indirect branches.
1033  *
1034  * Remember that David Wheeler quote about "Any problem in computer science can
1035  * be solved with another layer of indirection"?  The rest of that quote is
1036  * "... But that usually will create another problem."  This is the first of
1037  * those problems.
1038  *
1039  * Our current solution is to allow the paravirt back end to optionally patch
1040  * over the indirect calls to replace them with something more efficient.  We
1041  * patch two of the simplest of the most commonly called functions: disable
1042  * interrupts and save interrupts.  We usually have 6 or 10 bytes to patch
1043  * into: the Guest versions of these operations are small enough that we can
1044  * fit comfortably.
1045  *
1046  * First we need assembly templates of each of the patchable Guest operations,
1047  * and these are in i386_head.S. */
1048
1049 /*G:060 We construct a table from the assembler templates: */
1050 static const struct lguest_insns
1051 {
1052         const char *start, *end;
1053 } lguest_insns[] = {
1054         [PARAVIRT_PATCH(pv_irq_ops.irq_disable)] = { lgstart_cli, lgend_cli },
1055         [PARAVIRT_PATCH(pv_irq_ops.save_fl)] = { lgstart_pushf, lgend_pushf },
1056 };
1057
1058 /* Now our patch routine is fairly simple (based on the native one in
1059  * paravirt.c).  If we have a replacement, we copy it in and return how much of
1060  * the available space we used. */
1061 static unsigned lguest_patch(u8 type, u16 clobber, void *ibuf,
1062                              unsigned long addr, unsigned len)
1063 {
1064         unsigned int insn_len;
1065
1066         /* Don't do anything special if we don't have a replacement */
1067         if (type >= ARRAY_SIZE(lguest_insns) || !lguest_insns[type].start)
1068                 return paravirt_patch_default(type, clobber, ibuf, addr, len);
1069
1070         insn_len = lguest_insns[type].end - lguest_insns[type].start;
1071
1072         /* Similarly if we can't fit replacement (shouldn't happen, but let's
1073          * be thorough). */
1074         if (len < insn_len)
1075                 return paravirt_patch_default(type, clobber, ibuf, addr, len);
1076
1077         /* Copy in our instructions. */
1078         memcpy(ibuf, lguest_insns[type].start, insn_len);
1079         return insn_len;
1080 }
1081
1082 /*G:030 Once we get to lguest_init(), we know we're a Guest.  The various
1083  * pv_ops structures in the kernel provide points for (almost) every routine we
1084  * have to override to avoid privileged instructions. */
1085 __init void lguest_init(void)
1086 {
1087         /* We're under lguest, paravirt is enabled, and we're running at
1088          * privilege level 1, not 0 as normal. */
1089         pv_info.name = "lguest";
1090         pv_info.paravirt_enabled = 1;
1091         pv_info.kernel_rpl = 1;
1092         pv_info.shared_kernel_pmd = 1;
1093
1094         /* We set up all the lguest overrides for sensitive operations.  These
1095          * are detailed with the operations themselves. */
1096
1097         /* interrupt-related operations */
1098         pv_irq_ops.init_IRQ = lguest_init_IRQ;
1099         pv_irq_ops.save_fl = PV_CALLEE_SAVE(save_fl);
1100         pv_irq_ops.restore_fl = __PV_IS_CALLEE_SAVE(lg_restore_fl);
1101         pv_irq_ops.irq_disable = PV_CALLEE_SAVE(irq_disable);
1102         pv_irq_ops.irq_enable = __PV_IS_CALLEE_SAVE(lg_irq_enable);
1103         pv_irq_ops.safe_halt = lguest_safe_halt;
1104
1105         /* init-time operations */
1106         pv_init_ops.memory_setup = lguest_memory_setup;
1107         pv_init_ops.patch = lguest_patch;
1108
1109         /* Intercepts of various cpu instructions */
1110         pv_cpu_ops.load_gdt = lguest_load_gdt;
1111         pv_cpu_ops.cpuid = lguest_cpuid;
1112         pv_cpu_ops.load_idt = lguest_load_idt;
1113         pv_cpu_ops.iret = lguest_iret;
1114         pv_cpu_ops.load_sp0 = lguest_load_sp0;
1115         pv_cpu_ops.load_tr_desc = lguest_load_tr_desc;
1116         pv_cpu_ops.set_ldt = lguest_set_ldt;
1117         pv_cpu_ops.load_tls = lguest_load_tls;
1118         pv_cpu_ops.set_debugreg = lguest_set_debugreg;
1119         pv_cpu_ops.clts = lguest_clts;
1120         pv_cpu_ops.read_cr0 = lguest_read_cr0;
1121         pv_cpu_ops.write_cr0 = lguest_write_cr0;
1122         pv_cpu_ops.read_cr4 = lguest_read_cr4;
1123         pv_cpu_ops.write_cr4 = lguest_write_cr4;
1124         pv_cpu_ops.write_gdt_entry = lguest_write_gdt_entry;
1125         pv_cpu_ops.write_idt_entry = lguest_write_idt_entry;
1126         pv_cpu_ops.wbinvd = lguest_wbinvd;
1127         pv_cpu_ops.start_context_switch = paravirt_start_context_switch;
1128         pv_cpu_ops.end_context_switch = lguest_end_context_switch;
1129
1130         /* pagetable management */
1131         pv_mmu_ops.write_cr3 = lguest_write_cr3;
1132         pv_mmu_ops.flush_tlb_user = lguest_flush_tlb_user;
1133         pv_mmu_ops.flush_tlb_single = lguest_flush_tlb_single;
1134         pv_mmu_ops.flush_tlb_kernel = lguest_flush_tlb_kernel;
1135         pv_mmu_ops.set_pte = lguest_set_pte;
1136         pv_mmu_ops.set_pte_at = lguest_set_pte_at;
1137         pv_mmu_ops.set_pmd = lguest_set_pmd;
1138 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1139         pv_mmu_ops.set_pte_atomic = lguest_set_pte_atomic;
1140         pv_mmu_ops.pte_clear = lguest_pte_clear;
1141         pv_mmu_ops.pmd_clear = lguest_pmd_clear;
1142         pv_mmu_ops.set_pud = lguest_set_pud;
1143 #endif
1144         pv_mmu_ops.read_cr2 = lguest_read_cr2;
1145         pv_mmu_ops.read_cr3 = lguest_read_cr3;
1146         pv_mmu_ops.lazy_mode.enter = paravirt_enter_lazy_mmu;
1147         pv_mmu_ops.lazy_mode.leave = lguest_leave_lazy_mmu_mode;
1148         pv_mmu_ops.pte_update = lguest_pte_update;
1149         pv_mmu_ops.pte_update_defer = lguest_pte_update;
1150
1151 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1152         /* apic read/write intercepts */
1153         set_lguest_basic_apic_ops();
1154 #endif
1155
1156         /* time operations */
1157         pv_time_ops.get_wallclock = lguest_get_wallclock;
1158         pv_time_ops.time_init = lguest_time_init;
1159         pv_time_ops.get_tsc_khz = lguest_tsc_khz;
1160
1161         /* Now is a good time to look at the implementations of these functions
1162          * before returning to the rest of lguest_init(). */
1163
1164         /*G:070 Now we've seen all the paravirt_ops, we return to
1165          * lguest_init() where the rest of the fairly chaotic boot setup
1166          * occurs. */
1167
1168         /* The stack protector is a weird thing where gcc places a canary
1169          * value on the stack and then checks it on return.  This file is
1170          * compiled with -fno-stack-protector it, so we got this far without
1171          * problems.  The value of the canary is kept at offset 20 from the
1172          * %gs register, so we need to set that up before calling C functions
1173          * in other files. */
1174         setup_stack_canary_segment(0);
1175         /* We could just call load_stack_canary_segment(), but we might as
1176          * call switch_to_new_gdt() which loads the whole table and sets up
1177          * the per-cpu segment descriptor register %fs as well. */
1178         switch_to_new_gdt(0);
1179
1180         /* As described in head_32.S, we map the first 128M of memory. */
1181         max_pfn_mapped = (128*1024*1024) >> PAGE_SHIFT;
1182
1183         /* The Host<->Guest Switcher lives at the top of our address space, and
1184          * the Host told us how big it is when we made LGUEST_INIT hypercall:
1185          * it put the answer in lguest_data.reserve_mem  */
1186         reserve_top_address(lguest_data.reserve_mem);
1187
1188         /* If we don't initialize the lock dependency checker now, it crashes
1189          * paravirt_disable_iospace. */
1190         lockdep_init();
1191
1192         /* The IDE code spends about 3 seconds probing for disks: if we reserve
1193          * all the I/O ports up front it can't get them and so doesn't probe.
1194          * Other device drivers are similar (but less severe).  This cuts the
1195          * kernel boot time on my machine from 4.1 seconds to 0.45 seconds. */
1196         paravirt_disable_iospace();
1197
1198         /* This is messy CPU setup stuff which the native boot code does before
1199          * start_kernel, so we have to do, too: */
1200         cpu_detect(&new_cpu_data);
1201         /* head.S usually sets up the first capability word, so do it here. */
1202         new_cpu_data.x86_capability[0] = cpuid_edx(1);
1203
1204         /* Math is always hard! */
1205         new_cpu_data.hard_math = 1;
1206
1207         /* We don't have features.  We have puppies!  Puppies! */
1208 #ifdef CONFIG_X86_MCE
1209         mce_disabled = 1;
1210 #endif
1211 #ifdef CONFIG_ACPI
1212         acpi_disabled = 1;
1213         acpi_ht = 0;
1214 #endif
1215
1216         /* We set the preferred console to "hvc".  This is the "hypervisor
1217          * virtual console" driver written by the PowerPC people, which we also
1218          * adapted for lguest's use. */
1219         add_preferred_console("hvc", 0, NULL);
1220
1221         /* Register our very early console. */
1222         virtio_cons_early_init(early_put_chars);
1223
1224         /* Last of all, we set the power management poweroff hook to point to
1225          * the Guest routine to power off, and the reboot hook to our restart
1226          * routine. */
1227         pm_power_off = lguest_power_off;
1228         machine_ops.restart = lguest_restart;
1229
1230         /* Now we're set up, call i386_start_kernel() in head32.c and we proceed
1231          * to boot as normal.  It never returns. */
1232         i386_start_kernel();
1233 }
1234 /*
1235  * This marks the end of stage II of our journey, The Guest.
1236  *
1237  * It is now time for us to explore the layer of virtual drivers and complete
1238  * our understanding of the Guest in "make Drivers".
1239  */