xen: allow compilation with non-flat memory
[linux-3.10.git] / arch / x86 / xen / enlighten.c
1 /*
2  * Core of Xen paravirt_ops implementation.
3  *
4  * This file contains the xen_paravirt_ops structure itself, and the
5  * implementations for:
6  * - privileged instructions
7  * - interrupt flags
8  * - segment operations
9  * - booting and setup
10  *
11  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
12  */
13
14 #include <linux/kernel.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/smp.h>
17 #include <linux/preempt.h>
18 #include <linux/hardirq.h>
19 #include <linux/percpu.h>
20 #include <linux/delay.h>
21 #include <linux/start_kernel.h>
22 #include <linux/sched.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/module.h>
25 #include <linux/mm.h>
26 #include <linux/page-flags.h>
27 #include <linux/highmem.h>
28 #include <linux/console.h>
29
30 #include <xen/interface/xen.h>
31 #include <xen/interface/physdev.h>
32 #include <xen/interface/vcpu.h>
33 #include <xen/interface/sched.h>
34 #include <xen/features.h>
35 #include <xen/page.h>
36
37 #include <asm/paravirt.h>
38 #include <asm/page.h>
39 #include <asm/xen/hypercall.h>
40 #include <asm/xen/hypervisor.h>
41 #include <asm/fixmap.h>
42 #include <asm/processor.h>
43 #include <asm/setup.h>
44 #include <asm/desc.h>
45 #include <asm/pgtable.h>
46 #include <asm/tlbflush.h>
47 #include <asm/reboot.h>
48
49 #include "xen-ops.h"
50 #include "mmu.h"
51 #include "multicalls.h"
52
53 EXPORT_SYMBOL_GPL(hypercall_page);
54
55 DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_info *, xen_vcpu);
56 DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_info, xen_vcpu_info);
57
58 /*
59  * Note about cr3 (pagetable base) values:
60  *
61  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
62  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
63  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
64  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
65  * be self-consistent.
66  *
67  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
68  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
69  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
70  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
71  */
72 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
73 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
74
75 struct start_info *xen_start_info;
76 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_start_info);
77
78 static /* __initdata */ struct shared_info dummy_shared_info;
79
80 /*
81  * Point at some empty memory to start with. We map the real shared_info
82  * page as soon as fixmap is up and running.
83  */
84 struct shared_info *HYPERVISOR_shared_info = (void *)&dummy_shared_info;
85
86 /*
87  * Flag to determine whether vcpu info placement is available on all
88  * VCPUs.  We assume it is to start with, and then set it to zero on
89  * the first failure.  This is because it can succeed on some VCPUs
90  * and not others, since it can involve hypervisor memory allocation,
91  * or because the guest failed to guarantee all the appropriate
92  * constraints on all VCPUs (ie buffer can't cross a page boundary).
93  *
94  * Note that any particular CPU may be using a placed vcpu structure,
95  * but we can only optimise if the all are.
96  *
97  * 0: not available, 1: available
98  */
99 static int have_vcpu_info_placement = 1;
100
101 static void __init xen_vcpu_setup(int cpu)
102 {
103         struct vcpu_register_vcpu_info info;
104         int err;
105         struct vcpu_info *vcpup;
106
107         BUG_ON(HYPERVISOR_shared_info == &dummy_shared_info);
108         per_cpu(xen_vcpu, cpu) = &HYPERVISOR_shared_info->vcpu_info[cpu];
109
110         if (!have_vcpu_info_placement)
111                 return;         /* already tested, not available */
112
113         vcpup = &per_cpu(xen_vcpu_info, cpu);
114
115         info.mfn = virt_to_mfn(vcpup);
116         info.offset = offset_in_page(vcpup);
117
118         printk(KERN_DEBUG "trying to map vcpu_info %d at %p, mfn %llx, offset %d\n",
119                cpu, vcpup, info.mfn, info.offset);
120
121         /* Check to see if the hypervisor will put the vcpu_info
122            structure where we want it, which allows direct access via
123            a percpu-variable. */
124         err = HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_register_vcpu_info, cpu, &info);
125
126         if (err) {
127                 printk(KERN_DEBUG "register_vcpu_info failed: err=%d\n", err);
128                 have_vcpu_info_placement = 0;
129         } else {
130                 /* This cpu is using the registered vcpu info, even if
131                    later ones fail to. */
132                 per_cpu(xen_vcpu, cpu) = vcpup;
133
134                 printk(KERN_DEBUG "cpu %d using vcpu_info at %p\n",
135                        cpu, vcpup);
136         }
137 }
138
139 static void __init xen_banner(void)
140 {
141         printk(KERN_INFO "Booting paravirtualized kernel on %s\n",
142                pv_info.name);
143         printk(KERN_INFO "Hypervisor signature: %s\n", xen_start_info->magic);
144 }
145
146 static void xen_cpuid(unsigned int *ax, unsigned int *bx,
147                       unsigned int *cx, unsigned int *dx)
148 {
149         unsigned maskedx = ~0;
150
151         /*
152          * Mask out inconvenient features, to try and disable as many
153          * unsupported kernel subsystems as possible.
154          */
155         if (*ax == 1)
156                 maskedx = ~((1 << X86_FEATURE_APIC) |  /* disable APIC */
157                             (1 << X86_FEATURE_ACPI) |  /* disable ACPI */
158                             (1 << X86_FEATURE_MCE)  |  /* disable MCE */
159                             (1 << X86_FEATURE_MCA)  |  /* disable MCA */
160                             (1 << X86_FEATURE_ACC));   /* thermal monitoring */
161
162         asm(XEN_EMULATE_PREFIX "cpuid"
163                 : "=a" (*ax),
164                   "=b" (*bx),
165                   "=c" (*cx),
166                   "=d" (*dx)
167                 : "0" (*ax), "2" (*cx));
168         *dx &= maskedx;
169 }
170
171 static void xen_set_debugreg(int reg, unsigned long val)
172 {
173         HYPERVISOR_set_debugreg(reg, val);
174 }
175
176 static unsigned long xen_get_debugreg(int reg)
177 {
178         return HYPERVISOR_get_debugreg(reg);
179 }
180
181 static unsigned long xen_save_fl(void)
182 {
183         struct vcpu_info *vcpu;
184         unsigned long flags;
185
186         vcpu = x86_read_percpu(xen_vcpu);
187
188         /* flag has opposite sense of mask */
189         flags = !vcpu->evtchn_upcall_mask;
190
191         /* convert to IF type flag
192            -0 -> 0x00000000
193            -1 -> 0xffffffff
194         */
195         return (-flags) & X86_EFLAGS_IF;
196 }
197
198 static void xen_restore_fl(unsigned long flags)
199 {
200         struct vcpu_info *vcpu;
201
202         /* convert from IF type flag */
203         flags = !(flags & X86_EFLAGS_IF);
204
205         /* There's a one instruction preempt window here.  We need to
206            make sure we're don't switch CPUs between getting the vcpu
207            pointer and updating the mask. */
208         preempt_disable();
209         vcpu = x86_read_percpu(xen_vcpu);
210         vcpu->evtchn_upcall_mask = flags;
211         preempt_enable_no_resched();
212
213         /* Doesn't matter if we get preempted here, because any
214            pending event will get dealt with anyway. */
215
216         if (flags == 0) {
217                 preempt_check_resched();
218                 barrier(); /* unmask then check (avoid races) */
219                 if (unlikely(vcpu->evtchn_upcall_pending))
220                         force_evtchn_callback();
221         }
222 }
223
224 static void xen_irq_disable(void)
225 {
226         /* There's a one instruction preempt window here.  We need to
227            make sure we're don't switch CPUs between getting the vcpu
228            pointer and updating the mask. */
229         preempt_disable();
230         x86_read_percpu(xen_vcpu)->evtchn_upcall_mask = 1;
231         preempt_enable_no_resched();
232 }
233
234 static void xen_irq_enable(void)
235 {
236         struct vcpu_info *vcpu;
237
238         /* There's a one instruction preempt window here.  We need to
239            make sure we're don't switch CPUs between getting the vcpu
240            pointer and updating the mask. */
241         preempt_disable();
242         vcpu = x86_read_percpu(xen_vcpu);
243         vcpu->evtchn_upcall_mask = 0;
244         preempt_enable_no_resched();
245
246         /* Doesn't matter if we get preempted here, because any
247            pending event will get dealt with anyway. */
248
249         barrier(); /* unmask then check (avoid races) */
250         if (unlikely(vcpu->evtchn_upcall_pending))
251                 force_evtchn_callback();
252 }
253
254 static void xen_safe_halt(void)
255 {
256         /* Blocking includes an implicit local_irq_enable(). */
257         if (HYPERVISOR_sched_op(SCHEDOP_block, 0) != 0)
258                 BUG();
259 }
260
261 static void xen_halt(void)
262 {
263         if (irqs_disabled())
264                 HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_down, smp_processor_id(), NULL);
265         else
266                 xen_safe_halt();
267 }
268
269 static void xen_leave_lazy(void)
270 {
271         paravirt_leave_lazy(paravirt_get_lazy_mode());
272         xen_mc_flush();
273 }
274
275 static unsigned long xen_store_tr(void)
276 {
277         return 0;
278 }
279
280 static void xen_set_ldt(const void *addr, unsigned entries)
281 {
282         struct mmuext_op *op;
283         struct multicall_space mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
284
285         op = mcs.args;
286         op->cmd = MMUEXT_SET_LDT;
287         op->arg1.linear_addr = (unsigned long)addr;
288         op->arg2.nr_ents = entries;
289
290         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
291
292         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
293 }
294
295 static void xen_load_gdt(const struct desc_ptr *dtr)
296 {
297         unsigned long *frames;
298         unsigned long va = dtr->address;
299         unsigned int size = dtr->size + 1;
300         unsigned pages = (size + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
301         int f;
302         struct multicall_space mcs;
303
304         /* A GDT can be up to 64k in size, which corresponds to 8192
305            8-byte entries, or 16 4k pages.. */
306
307         BUG_ON(size > 65536);
308         BUG_ON(va & ~PAGE_MASK);
309
310         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*frames) * pages);
311         frames = mcs.args;
312
313         for (f = 0; va < dtr->address + size; va += PAGE_SIZE, f++) {
314                 frames[f] = virt_to_mfn(va);
315                 make_lowmem_page_readonly((void *)va);
316         }
317
318         MULTI_set_gdt(mcs.mc, frames, size / sizeof(struct desc_struct));
319
320         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
321 }
322
323 static void load_TLS_descriptor(struct thread_struct *t,
324                                 unsigned int cpu, unsigned int i)
325 {
326         struct desc_struct *gdt = get_cpu_gdt_table(cpu);
327         xmaddr_t maddr = virt_to_machine(&gdt[GDT_ENTRY_TLS_MIN+i]);
328         struct multicall_space mc = __xen_mc_entry(0);
329
330         MULTI_update_descriptor(mc.mc, maddr.maddr, t->tls_array[i]);
331 }
332
333 static void xen_load_tls(struct thread_struct *t, unsigned int cpu)
334 {
335         xen_mc_batch();
336
337         load_TLS_descriptor(t, cpu, 0);
338         load_TLS_descriptor(t, cpu, 1);
339         load_TLS_descriptor(t, cpu, 2);
340
341         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
342
343         /*
344          * XXX sleazy hack: If we're being called in a lazy-cpu zone,
345          * it means we're in a context switch, and %gs has just been
346          * saved.  This means we can zero it out to prevent faults on
347          * exit from the hypervisor if the next process has no %gs.
348          * Either way, it has been saved, and the new value will get
349          * loaded properly.  This will go away as soon as Xen has been
350          * modified to not save/restore %gs for normal hypercalls.
351          */
352         if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_CPU)
353                 loadsegment(gs, 0);
354 }
355
356 static void xen_write_ldt_entry(struct desc_struct *dt, int entrynum,
357                                 const void *ptr)
358 {
359         unsigned long lp = (unsigned long)&dt[entrynum];
360         xmaddr_t mach_lp = virt_to_machine(lp);
361         u64 entry = *(u64 *)ptr;
362
363         preempt_disable();
364
365         xen_mc_flush();
366         if (HYPERVISOR_update_descriptor(mach_lp.maddr, entry))
367                 BUG();
368
369         preempt_enable();
370 }
371
372 static int cvt_gate_to_trap(int vector, u32 low, u32 high,
373                             struct trap_info *info)
374 {
375         u8 type, dpl;
376
377         type = (high >> 8) & 0x1f;
378         dpl = (high >> 13) & 3;
379
380         if (type != 0xf && type != 0xe)
381                 return 0;
382
383         info->vector = vector;
384         info->address = (high & 0xffff0000) | (low & 0x0000ffff);
385         info->cs = low >> 16;
386         info->flags = dpl;
387         /* interrupt gates clear IF */
388         if (type == 0xe)
389                 info->flags |= 4;
390
391         return 1;
392 }
393
394 /* Locations of each CPU's IDT */
395 static DEFINE_PER_CPU(struct desc_ptr, idt_desc);
396
397 /* Set an IDT entry.  If the entry is part of the current IDT, then
398    also update Xen. */
399 static void xen_write_idt_entry(gate_desc *dt, int entrynum, const gate_desc *g)
400 {
401         unsigned long p = (unsigned long)&dt[entrynum];
402         unsigned long start, end;
403
404         preempt_disable();
405
406         start = __get_cpu_var(idt_desc).address;
407         end = start + __get_cpu_var(idt_desc).size + 1;
408
409         xen_mc_flush();
410
411         native_write_idt_entry(dt, entrynum, g);
412
413         if (p >= start && (p + 8) <= end) {
414                 struct trap_info info[2];
415                 u32 *desc = (u32 *)g;
416
417                 info[1].address = 0;
418
419                 if (cvt_gate_to_trap(entrynum, desc[0], desc[1], &info[0]))
420                         if (HYPERVISOR_set_trap_table(info))
421                                 BUG();
422         }
423
424         preempt_enable();
425 }
426
427 static void xen_convert_trap_info(const struct desc_ptr *desc,
428                                   struct trap_info *traps)
429 {
430         unsigned in, out, count;
431
432         count = (desc->size+1) / 8;
433         BUG_ON(count > 256);
434
435         for (in = out = 0; in < count; in++) {
436                 const u32 *entry = (u32 *)(desc->address + in * 8);
437
438                 if (cvt_gate_to_trap(in, entry[0], entry[1], &traps[out]))
439                         out++;
440         }
441         traps[out].address = 0;
442 }
443
444 void xen_copy_trap_info(struct trap_info *traps)
445 {
446         const struct desc_ptr *desc = &__get_cpu_var(idt_desc);
447
448         xen_convert_trap_info(desc, traps);
449 }
450
451 /* Load a new IDT into Xen.  In principle this can be per-CPU, so we
452    hold a spinlock to protect the static traps[] array (static because
453    it avoids allocation, and saves stack space). */
454 static void xen_load_idt(const struct desc_ptr *desc)
455 {
456         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
457         static struct trap_info traps[257];
458
459         spin_lock(&lock);
460
461         __get_cpu_var(idt_desc) = *desc;
462
463         xen_convert_trap_info(desc, traps);
464
465         xen_mc_flush();
466         if (HYPERVISOR_set_trap_table(traps))
467                 BUG();
468
469         spin_unlock(&lock);
470 }
471
472 /* Write a GDT descriptor entry.  Ignore LDT descriptors, since
473    they're handled differently. */
474 static void xen_write_gdt_entry(struct desc_struct *dt, int entry,
475                                 const void *desc, int type)
476 {
477         preempt_disable();
478
479         switch (type) {
480         case DESC_LDT:
481         case DESC_TSS:
482                 /* ignore */
483                 break;
484
485         default: {
486                 xmaddr_t maddr = virt_to_machine(&dt[entry]);
487
488                 xen_mc_flush();
489                 if (HYPERVISOR_update_descriptor(maddr.maddr, *(u64 *)desc))
490                         BUG();
491         }
492
493         }
494
495         preempt_enable();
496 }
497
498 static void xen_load_sp0(struct tss_struct *tss,
499                           struct thread_struct *thread)
500 {
501         struct multicall_space mcs = xen_mc_entry(0);
502         MULTI_stack_switch(mcs.mc, __KERNEL_DS, thread->sp0);
503         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
504 }
505
506 static void xen_set_iopl_mask(unsigned mask)
507 {
508         struct physdev_set_iopl set_iopl;
509
510         /* Force the change at ring 0. */
511         set_iopl.iopl = (mask == 0) ? 1 : (mask >> 12) & 3;
512         HYPERVISOR_physdev_op(PHYSDEVOP_set_iopl, &set_iopl);
513 }
514
515 static void xen_io_delay(void)
516 {
517 }
518
519 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
520 static u32 xen_apic_read(unsigned long reg)
521 {
522         return 0;
523 }
524
525 static void xen_apic_write(unsigned long reg, u32 val)
526 {
527         /* Warn to see if there's any stray references */
528         WARN_ON(1);
529 }
530 #endif
531
532 static void xen_flush_tlb(void)
533 {
534         struct mmuext_op *op;
535         struct multicall_space mcs;
536
537         preempt_disable();
538
539         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
540
541         op = mcs.args;
542         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
543         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
544
545         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
546
547         preempt_enable();
548 }
549
550 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
551 {
552         struct mmuext_op *op;
553         struct multicall_space mcs;
554
555         preempt_disable();
556
557         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
558         op = mcs.args;
559         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
560         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
561         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
562
563         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
564
565         preempt_enable();
566 }
567
568 static void xen_flush_tlb_others(const cpumask_t *cpus, struct mm_struct *mm,
569                                  unsigned long va)
570 {
571         struct {
572                 struct mmuext_op op;
573                 cpumask_t mask;
574         } *args;
575         cpumask_t cpumask = *cpus;
576         struct multicall_space mcs;
577
578         /*
579          * A couple of (to be removed) sanity checks:
580          *
581          * - current CPU must not be in mask
582          * - mask must exist :)
583          */
584         BUG_ON(cpus_empty(cpumask));
585         BUG_ON(cpu_isset(smp_processor_id(), cpumask));
586         BUG_ON(!mm);
587
588         /* If a CPU which we ran on has gone down, OK. */
589         cpus_and(cpumask, cpumask, cpu_online_map);
590         if (cpus_empty(cpumask))
591                 return;
592
593         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
594         args = mcs.args;
595         args->mask = cpumask;
596         args->op.arg2.vcpumask = &args->mask;
597
598         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
599                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
600         } else {
601                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
602                 args->op.arg1.linear_addr = va;
603         }
604
605         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
606
607         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
608 }
609
610 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
611 {
612         x86_read_percpu(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
613 }
614
615 static unsigned long xen_read_cr2(void)
616 {
617         return x86_read_percpu(xen_vcpu)->arch.cr2;
618 }
619
620 static unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
621 {
622         return x86_read_percpu(xen_vcpu_info.arch.cr2);
623 }
624
625 static void xen_write_cr4(unsigned long cr4)
626 {
627         /* Just ignore cr4 changes; Xen doesn't allow us to do
628            anything anyway. */
629 }
630
631 static unsigned long xen_read_cr3(void)
632 {
633         return x86_read_percpu(xen_cr3);
634 }
635
636 static void set_current_cr3(void *v)
637 {
638         x86_write_percpu(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
639 }
640
641 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
642 {
643         struct mmuext_op *op;
644         struct multicall_space mcs;
645         unsigned long mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
646
647         BUG_ON(preemptible());
648
649         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));  /* disables interrupts */
650
651         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
652            respect to ipis */
653         x86_write_percpu(xen_cr3, cr3);
654
655         op = mcs.args;
656         op->cmd = MMUEXT_NEW_BASEPTR;
657         op->arg1.mfn = mfn;
658
659         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
660
661         /* Update xen_update_cr3 once the batch has actually
662            been submitted. */
663         xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
664
665         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
666 }
667
668 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
669    everything is pinned. */
670 static __init void xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, u32 pfn)
671 {
672 #ifdef CONFIG_FLATMEM
673         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
674 #endif
675         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
676 }
677
678 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
679    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
680 static void xen_release_pte_init(u32 pfn)
681 {
682         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
683 }
684
685 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
686 {
687         struct mmuext_op op;
688         op.cmd = cmd;
689         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
690         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
691                 BUG();
692 }
693
694 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
695    attached to a pinned pagetable. */
696 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, u32 pfn, unsigned level)
697 {
698         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
699
700         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
701                 SetPagePinned(page);
702
703                 if (!PageHighMem(page)) {
704                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
705                         if (level == PT_PTE)
706                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
707                 } else
708                         /* make sure there are no stray mappings of
709                            this page */
710                         kmap_flush_unused();
711         }
712 }
713
714 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, u32 pfn)
715 {
716         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
717 }
718
719 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, u32 pfn)
720 {
721         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
722 }
723
724 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
725 static void xen_release_ptpage(u32 pfn, unsigned level)
726 {
727         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
728
729         if (PagePinned(page)) {
730                 if (!PageHighMem(page)) {
731                         if (level == PT_PTE)
732                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
733                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
734                 }
735                 ClearPagePinned(page);
736         }
737 }
738
739 static void xen_release_pte(u32 pfn)
740 {
741         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
742 }
743
744 static void xen_release_pmd(u32 pfn)
745 {
746         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
747 }
748
749 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
750 static void *xen_kmap_atomic_pte(struct page *page, enum km_type type)
751 {
752         pgprot_t prot = PAGE_KERNEL;
753
754         if (PagePinned(page))
755                 prot = PAGE_KERNEL_RO;
756
757         if (0 && PageHighMem(page))
758                 printk("mapping highpte %lx type %d prot %s\n",
759                        page_to_pfn(page), type,
760                        (unsigned long)pgprot_val(prot) & _PAGE_RW ? "WRITE" : "READ");
761
762         return kmap_atomic_prot(page, type, prot);
763 }
764 #endif
765
766 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
767 {
768         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
769         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
770                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
771                                pte_val_ma(pte));
772
773         return pte;
774 }
775
776 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
777    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
778 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
779 {
780         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
781
782         xen_set_pte(ptep, pte);
783 }
784
785 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
786 {
787         pgd_t *xen_pgd = (pgd_t *)xen_start_info->pt_base;
788
789         /* special set_pte for pagetable initialization */
790         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte_init;
791
792         init_mm.pgd = base;
793         /*
794          * copy top-level of Xen-supplied pagetable into place.  For
795          * !PAE we can use this as-is, but for PAE it is a stand-in
796          * while we copy the pmd pages.
797          */
798         memcpy(base, xen_pgd, PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t));
799
800         if (PTRS_PER_PMD > 1) {
801                 int i;
802                 /*
803                  * For PAE, need to allocate new pmds, rather than
804                  * share Xen's, since Xen doesn't like pmd's being
805                  * shared between address spaces.
806                  */
807                 for (i = 0; i < PTRS_PER_PGD; i++) {
808                         if (pgd_val_ma(xen_pgd[i]) & _PAGE_PRESENT) {
809                                 pmd_t *pmd = (pmd_t *)alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
810
811                                 memcpy(pmd, (void *)pgd_page_vaddr(xen_pgd[i]),
812                                        PAGE_SIZE);
813
814                                 make_lowmem_page_readonly(pmd);
815
816                                 set_pgd(&base[i], __pgd(1 + __pa(pmd)));
817                         } else
818                                 pgd_clear(&base[i]);
819                 }
820         }
821
822         /* make sure zero_page is mapped RO so we can use it in pagetables */
823         make_lowmem_page_readonly(empty_zero_page);
824         make_lowmem_page_readonly(base);
825         /*
826          * Switch to new pagetable.  This is done before
827          * pagetable_init has done anything so that the new pages
828          * added to the table can be prepared properly for Xen.
829          */
830         xen_write_cr3(__pa(base));
831
832         /* Unpin initial Xen pagetable */
833         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
834                           PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base)));
835 }
836
837 static __init void setup_shared_info(void)
838 {
839         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)) {
840                 unsigned long addr = fix_to_virt(FIX_PARAVIRT_BOOTMAP);
841
842                 /*
843                  * Create a mapping for the shared info page.
844                  * Should be set_fixmap(), but shared_info is a machine
845                  * address with no corresponding pseudo-phys address.
846                  */
847                 set_pte_mfn(addr,
848                             PFN_DOWN(xen_start_info->shared_info),
849                             PAGE_KERNEL);
850
851                 HYPERVISOR_shared_info = (struct shared_info *)addr;
852         } else
853                 HYPERVISOR_shared_info =
854                         (struct shared_info *)__va(xen_start_info->shared_info);
855
856 #ifndef CONFIG_SMP
857         /* In UP this is as good a place as any to set up shared info */
858         xen_setup_vcpu_info_placement();
859 #endif
860 }
861
862 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
863 {
864         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
865            (which it hasn't) */
866         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
867         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
868         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
869         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
870         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
871
872         setup_shared_info();
873
874         /* Actually pin the pagetable down, but we can't set PG_pinned
875            yet because the page structures don't exist yet. */
876         {
877                 unsigned level;
878
879 #ifdef CONFIG_X86_PAE
880                 level = MMUEXT_PIN_L3_TABLE;
881 #else
882                 level = MMUEXT_PIN_L2_TABLE;
883 #endif
884
885                 pin_pagetable_pfn(level, PFN_DOWN(__pa(base)));
886         }
887 }
888
889 /* This is called once we have the cpu_possible_map */
890 void __init xen_setup_vcpu_info_placement(void)
891 {
892         int cpu;
893
894         for_each_possible_cpu(cpu)
895                 xen_vcpu_setup(cpu);
896
897         /* xen_vcpu_setup managed to place the vcpu_info within the
898            percpu area for all cpus, so make use of it */
899         if (have_vcpu_info_placement) {
900                 printk(KERN_INFO "Xen: using vcpu_info placement\n");
901
902                 pv_irq_ops.save_fl = xen_save_fl_direct;
903                 pv_irq_ops.restore_fl = xen_restore_fl_direct;
904                 pv_irq_ops.irq_disable = xen_irq_disable_direct;
905                 pv_irq_ops.irq_enable = xen_irq_enable_direct;
906                 pv_mmu_ops.read_cr2 = xen_read_cr2_direct;
907         }
908 }
909
910 static unsigned xen_patch(u8 type, u16 clobbers, void *insnbuf,
911                           unsigned long addr, unsigned len)
912 {
913         char *start, *end, *reloc;
914         unsigned ret;
915
916         start = end = reloc = NULL;
917
918 #define SITE(op, x)                                                     \
919         case PARAVIRT_PATCH(op.x):                                      \
920         if (have_vcpu_info_placement) {                                 \
921                 start = (char *)xen_##x##_direct;                       \
922                 end = xen_##x##_direct_end;                             \
923                 reloc = xen_##x##_direct_reloc;                         \
924         }                                                               \
925         goto patch_site
926
927         switch (type) {
928                 SITE(pv_irq_ops, irq_enable);
929                 SITE(pv_irq_ops, irq_disable);
930                 SITE(pv_irq_ops, save_fl);
931                 SITE(pv_irq_ops, restore_fl);
932 #undef SITE
933
934         patch_site:
935                 if (start == NULL || (end-start) > len)
936                         goto default_patch;
937
938                 ret = paravirt_patch_insns(insnbuf, len, start, end);
939
940                 /* Note: because reloc is assigned from something that
941                    appears to be an array, gcc assumes it's non-null,
942                    but doesn't know its relationship with start and
943                    end. */
944                 if (reloc > start && reloc < end) {
945                         int reloc_off = reloc - start;
946                         long *relocp = (long *)(insnbuf + reloc_off);
947                         long delta = start - (char *)addr;
948
949                         *relocp += delta;
950                 }
951                 break;
952
953         default_patch:
954         default:
955                 ret = paravirt_patch_default(type, clobbers, insnbuf,
956                                              addr, len);
957                 break;
958         }
959
960         return ret;
961 }
962
963 static const struct pv_info xen_info __initdata = {
964         .paravirt_enabled = 1,
965         .shared_kernel_pmd = 0,
966
967         .name = "Xen",
968 };
969
970 static const struct pv_init_ops xen_init_ops __initdata = {
971         .patch = xen_patch,
972
973         .banner = xen_banner,
974         .memory_setup = xen_memory_setup,
975         .arch_setup = xen_arch_setup,
976         .post_allocator_init = xen_mark_init_mm_pinned,
977 };
978
979 static const struct pv_time_ops xen_time_ops __initdata = {
980         .time_init = xen_time_init,
981
982         .set_wallclock = xen_set_wallclock,
983         .get_wallclock = xen_get_wallclock,
984         .get_cpu_khz = xen_cpu_khz,
985         .sched_clock = xen_sched_clock,
986 };
987
988 static const struct pv_cpu_ops xen_cpu_ops __initdata = {
989         .cpuid = xen_cpuid,
990
991         .set_debugreg = xen_set_debugreg,
992         .get_debugreg = xen_get_debugreg,
993
994         .clts = native_clts,
995
996         .read_cr0 = native_read_cr0,
997         .write_cr0 = native_write_cr0,
998
999         .read_cr4 = native_read_cr4,
1000         .read_cr4_safe = native_read_cr4_safe,
1001         .write_cr4 = xen_write_cr4,
1002
1003         .wbinvd = native_wbinvd,
1004
1005         .read_msr = native_read_msr_safe,
1006         .write_msr = native_write_msr_safe,
1007         .read_tsc = native_read_tsc,
1008         .read_pmc = native_read_pmc,
1009
1010         .iret = xen_iret,
1011         .irq_enable_syscall_ret = xen_sysexit,
1012
1013         .load_tr_desc = paravirt_nop,
1014         .set_ldt = xen_set_ldt,
1015         .load_gdt = xen_load_gdt,
1016         .load_idt = xen_load_idt,
1017         .load_tls = xen_load_tls,
1018
1019         .store_gdt = native_store_gdt,
1020         .store_idt = native_store_idt,
1021         .store_tr = xen_store_tr,
1022
1023         .write_ldt_entry = xen_write_ldt_entry,
1024         .write_gdt_entry = xen_write_gdt_entry,
1025         .write_idt_entry = xen_write_idt_entry,
1026         .load_sp0 = xen_load_sp0,
1027
1028         .set_iopl_mask = xen_set_iopl_mask,
1029         .io_delay = xen_io_delay,
1030
1031         .lazy_mode = {
1032                 .enter = paravirt_enter_lazy_cpu,
1033                 .leave = xen_leave_lazy,
1034         },
1035 };
1036
1037 static const struct pv_irq_ops xen_irq_ops __initdata = {
1038         .init_IRQ = xen_init_IRQ,
1039         .save_fl = xen_save_fl,
1040         .restore_fl = xen_restore_fl,
1041         .irq_disable = xen_irq_disable,
1042         .irq_enable = xen_irq_enable,
1043         .safe_halt = xen_safe_halt,
1044         .halt = xen_halt,
1045 };
1046
1047 static const struct pv_apic_ops xen_apic_ops __initdata = {
1048 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1049         .apic_write = xen_apic_write,
1050         .apic_write_atomic = xen_apic_write,
1051         .apic_read = xen_apic_read,
1052         .setup_boot_clock = paravirt_nop,
1053         .setup_secondary_clock = paravirt_nop,
1054         .startup_ipi_hook = paravirt_nop,
1055 #endif
1056 };
1057
1058 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
1059         .pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start,
1060         .pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done,
1061
1062         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1063         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1064
1065         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1066         .write_cr3 = xen_write_cr3,
1067
1068         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
1069         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
1070         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
1071         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
1072
1073         .pte_update = paravirt_nop,
1074         .pte_update_defer = paravirt_nop,
1075
1076         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
1077         .release_pte = xen_release_pte_init,
1078         .alloc_pmd = xen_alloc_pte_init,
1079         .alloc_pmd_clone = paravirt_nop,
1080         .release_pmd = xen_release_pte_init,
1081
1082 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
1083         .kmap_atomic_pte = xen_kmap_atomic_pte,
1084 #endif
1085
1086         .set_pte = NULL,        /* see xen_pagetable_setup_* */
1087         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
1088         .set_pmd = xen_set_pmd,
1089
1090         .pte_val = xen_pte_val,
1091         .pgd_val = xen_pgd_val,
1092
1093         .make_pte = xen_make_pte,
1094         .make_pgd = xen_make_pgd,
1095
1096 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1097         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
1098         .set_pte_present = xen_set_pte_at,
1099         .set_pud = xen_set_pud,
1100         .pte_clear = xen_pte_clear,
1101         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
1102
1103         .make_pmd = xen_make_pmd,
1104         .pmd_val = xen_pmd_val,
1105 #endif  /* PAE */
1106
1107         .activate_mm = xen_activate_mm,
1108         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
1109         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
1110
1111         .lazy_mode = {
1112                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
1113                 .leave = xen_leave_lazy,
1114         },
1115 };
1116
1117 #ifdef CONFIG_SMP
1118 static const struct smp_ops xen_smp_ops __initdata = {
1119         .smp_prepare_boot_cpu = xen_smp_prepare_boot_cpu,
1120         .smp_prepare_cpus = xen_smp_prepare_cpus,
1121         .cpu_up = xen_cpu_up,
1122         .smp_cpus_done = xen_smp_cpus_done,
1123
1124         .smp_send_stop = xen_smp_send_stop,
1125         .smp_send_reschedule = xen_smp_send_reschedule,
1126         .smp_call_function_mask = xen_smp_call_function_mask,
1127 };
1128 #endif  /* CONFIG_SMP */
1129
1130 static void xen_reboot(int reason)
1131 {
1132 #ifdef CONFIG_SMP
1133         smp_send_stop();
1134 #endif
1135
1136         if (HYPERVISOR_sched_op(SCHEDOP_shutdown, reason))
1137                 BUG();
1138 }
1139
1140 static void xen_restart(char *msg)
1141 {
1142         xen_reboot(SHUTDOWN_reboot);
1143 }
1144
1145 static void xen_emergency_restart(void)
1146 {
1147         xen_reboot(SHUTDOWN_reboot);
1148 }
1149
1150 static void xen_machine_halt(void)
1151 {
1152         xen_reboot(SHUTDOWN_poweroff);
1153 }
1154
1155 static void xen_crash_shutdown(struct pt_regs *regs)
1156 {
1157         xen_reboot(SHUTDOWN_crash);
1158 }
1159
1160 static const struct machine_ops __initdata xen_machine_ops = {
1161         .restart = xen_restart,
1162         .halt = xen_machine_halt,
1163         .power_off = xen_machine_halt,
1164         .shutdown = xen_machine_halt,
1165         .crash_shutdown = xen_crash_shutdown,
1166         .emergency_restart = xen_emergency_restart,
1167 };
1168
1169
1170 static void __init xen_reserve_top(void)
1171 {
1172         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1173         struct xen_platform_parameters pp;
1174
1175         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1176                 top = pp.virt_start;
1177
1178         reserve_top_address(-top + 2 * PAGE_SIZE);
1179 }
1180
1181 /* First C function to be called on Xen boot */
1182 asmlinkage void __init xen_start_kernel(void)
1183 {
1184         pgd_t *pgd;
1185
1186         if (!xen_start_info)
1187                 return;
1188
1189         BUG_ON(memcmp(xen_start_info->magic, "xen-3", 5) != 0);
1190
1191         /* Install Xen paravirt ops */
1192         pv_info = xen_info;
1193         pv_init_ops = xen_init_ops;
1194         pv_time_ops = xen_time_ops;
1195         pv_cpu_ops = xen_cpu_ops;
1196         pv_irq_ops = xen_irq_ops;
1197         pv_apic_ops = xen_apic_ops;
1198         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
1199
1200         machine_ops = xen_machine_ops;
1201
1202 #ifdef CONFIG_SMP
1203         smp_ops = xen_smp_ops;
1204 #endif
1205
1206         xen_setup_features();
1207
1208         /* Get mfn list */
1209         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
1210                 phys_to_machine_mapping = (unsigned long *)xen_start_info->mfn_list;
1211
1212         pgd = (pgd_t *)xen_start_info->pt_base;
1213
1214         init_pg_tables_end = __pa(pgd) + xen_start_info->nr_pt_frames*PAGE_SIZE;
1215
1216         init_mm.pgd = pgd; /* use the Xen pagetables to start */
1217
1218         /* keep using Xen gdt for now; no urgent need to change it */
1219
1220         x86_write_percpu(xen_cr3, __pa(pgd));
1221         x86_write_percpu(xen_current_cr3, __pa(pgd));
1222
1223         /* Don't do the full vcpu_info placement stuff until we have a
1224            possible map and a non-dummy shared_info. */
1225         per_cpu(xen_vcpu, 0) = &HYPERVISOR_shared_info->vcpu_info[0];
1226
1227         pv_info.kernel_rpl = 1;
1228         if (xen_feature(XENFEAT_supervisor_mode_kernel))
1229                 pv_info.kernel_rpl = 0;
1230
1231         /* set the limit of our address space */
1232         xen_reserve_top();
1233
1234         /* set up basic CPUID stuff */
1235         cpu_detect(&new_cpu_data);
1236         new_cpu_data.hard_math = 1;
1237         new_cpu_data.x86_capability[0] = cpuid_edx(1);
1238
1239         /* Poke various useful things into boot_params */
1240         boot_params.hdr.type_of_loader = (9 << 4) | 0;
1241         boot_params.hdr.ramdisk_image = xen_start_info->mod_start
1242                 ? __pa(xen_start_info->mod_start) : 0;
1243         boot_params.hdr.ramdisk_size = xen_start_info->mod_len;
1244
1245         if (!is_initial_xendomain())
1246                 add_preferred_console("hvc", 0, NULL);
1247
1248         /* Start the world */
1249         start_kernel();
1250 }