]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - arch/x86/xen/mmu.c
71c6af6c89a55481b8df237f1fec26359e868758
[karo-tx-linux.git] / arch / x86 / xen / mmu.c
1 /*
2  * Xen mmu operations
3  *
4  * This file contains the various mmu fetch and update operations.
5  * The most important job they must perform is the mapping between the
6  * domain's pfn and the overall machine mfns.
7  *
8  * Xen allows guests to directly update the pagetable, in a controlled
9  * fashion.  In other words, the guest modifies the same pagetable
10  * that the CPU actually uses, which eliminates the overhead of having
11  * a separate shadow pagetable.
12  *
13  * In order to allow this, it falls on the guest domain to map its
14  * notion of a "physical" pfn - which is just a domain-local linear
15  * address - into a real "machine address" which the CPU's MMU can
16  * use.
17  *
18  * A pgd_t/pmd_t/pte_t will typically contain an mfn, and so can be
19  * inserted directly into the pagetable.  When creating a new
20  * pte/pmd/pgd, it converts the passed pfn into an mfn.  Conversely,
21  * when reading the content back with __(pgd|pmd|pte)_val, it converts
22  * the mfn back into a pfn.
23  *
24  * The other constraint is that all pages which make up a pagetable
25  * must be mapped read-only in the guest.  This prevents uncontrolled
26  * guest updates to the pagetable.  Xen strictly enforces this, and
27  * will disallow any pagetable update which will end up mapping a
28  * pagetable page RW, and will disallow using any writable page as a
29  * pagetable.
30  *
31  * Naively, when loading %cr3 with the base of a new pagetable, Xen
32  * would need to validate the whole pagetable before going on.
33  * Naturally, this is quite slow.  The solution is to "pin" a
34  * pagetable, which enforces all the constraints on the pagetable even
35  * when it is not actively in use.  This menas that Xen can be assured
36  * that it is still valid when you do load it into %cr3, and doesn't
37  * need to revalidate it.
38  *
39  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
40  */
41 #include <linux/sched.h>
42 #include <linux/highmem.h>
43 #include <linux/debugfs.h>
44 #include <linux/bug.h>
45 #include <linux/vmalloc.h>
46 #include <linux/module.h>
47 #include <linux/gfp.h>
48
49 #include <asm/pgtable.h>
50 #include <asm/tlbflush.h>
51 #include <asm/fixmap.h>
52 #include <asm/mmu_context.h>
53 #include <asm/setup.h>
54 #include <asm/paravirt.h>
55 #include <asm/e820.h>
56 #include <asm/linkage.h>
57 #include <asm/page.h>
58
59 #include <asm/xen/hypercall.h>
60 #include <asm/xen/hypervisor.h>
61
62 #include <xen/xen.h>
63 #include <xen/page.h>
64 #include <xen/interface/xen.h>
65 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
66 #include <xen/interface/version.h>
67 #include <xen/interface/memory.h>
68 #include <xen/hvc-console.h>
69
70 #include "multicalls.h"
71 #include "mmu.h"
72 #include "debugfs.h"
73
74 #define MMU_UPDATE_HISTO        30
75
76 /*
77  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
78  * Also protects non-atomic updates of current_pages and driver_pages, and
79  * balloon lists.
80  */
81 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
82
83 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
84
85 static struct {
86         u32 pgd_update;
87         u32 pgd_update_pinned;
88         u32 pgd_update_batched;
89
90         u32 pud_update;
91         u32 pud_update_pinned;
92         u32 pud_update_batched;
93
94         u32 pmd_update;
95         u32 pmd_update_pinned;
96         u32 pmd_update_batched;
97
98         u32 pte_update;
99         u32 pte_update_pinned;
100         u32 pte_update_batched;
101
102         u32 mmu_update;
103         u32 mmu_update_extended;
104         u32 mmu_update_histo[MMU_UPDATE_HISTO];
105
106         u32 prot_commit;
107         u32 prot_commit_batched;
108
109         u32 set_pte_at;
110         u32 set_pte_at_batched;
111         u32 set_pte_at_pinned;
112         u32 set_pte_at_current;
113         u32 set_pte_at_kernel;
114 } mmu_stats;
115
116 static u8 zero_stats;
117
118 static inline void check_zero(void)
119 {
120         if (unlikely(zero_stats)) {
121                 memset(&mmu_stats, 0, sizeof(mmu_stats));
122                 zero_stats = 0;
123         }
124 }
125
126 #define ADD_STATS(elem, val)                    \
127         do { check_zero(); mmu_stats.elem += (val); } while(0)
128
129 #else  /* !CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
130
131 #define ADD_STATS(elem, val)    do { (void)(val); } while(0)
132
133 #endif /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
134
135
136 /*
137  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
138  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
139  * Each page can map 2MB.
140  */
141 static pte_t level1_ident_pgt[PTRS_PER_PTE * 4] __page_aligned_bss;
142
143 #ifdef CONFIG_X86_64
144 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
145 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
146 #endif /* CONFIG_X86_64 */
147
148 /*
149  * Note about cr3 (pagetable base) values:
150  *
151  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
152  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
153  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
154  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
155  * be self-consistent.
156  *
157  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
158  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
159  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
160  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
161  */
162 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
163 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
164
165
166 /*
167  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
168  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
169  */
170 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
171
172 static unsigned long max_p2m_pfn __read_mostly = MAX_DOMAIN_PAGES;
173
174 #define P2M_ENTRIES_PER_PAGE            (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
175 #define TOP_ENTRIES(pages)              ((pages) / P2M_ENTRIES_PER_PAGE)
176 #define MAX_TOP_ENTRIES                 TOP_ENTRIES(MAX_DOMAIN_PAGES)
177
178 /* Placeholder for holes in the address space */
179 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_missing, P2M_ENTRIES_PER_PAGE);
180
181  /* Array of pointers to pages containing p2m entries */
182 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long *, p2m_top, MAX_TOP_ENTRIES);
183
184 /* Arrays of p2m arrays expressed in mfns used for save/restore */
185 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_top_mfn, MAX_TOP_ENTRIES);
186
187 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_top_mfn_list,
188                          (MAX_TOP_ENTRIES / P2M_ENTRIES_PER_PAGE));
189
190 static inline unsigned p2m_top_index(unsigned long pfn)
191 {
192         BUG_ON(pfn >= max_p2m_pfn);
193         return pfn / P2M_ENTRIES_PER_PAGE;
194 }
195
196 static inline unsigned p2m_index(unsigned long pfn)
197 {
198         return pfn % P2M_ENTRIES_PER_PAGE;
199 }
200
201 /* Build the parallel p2m_top_mfn structures */
202 void xen_build_mfn_list_list(void)
203 {
204         unsigned pfn, idx;
205
206         for (pfn = 0; pfn < max_p2m_pfn; pfn += P2M_ENTRIES_PER_PAGE) {
207                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
208
209                 p2m_top_mfn[topidx] = virt_to_mfn(p2m_top[topidx]);
210         }
211
212         for (idx = 0;
213              idx < TOP_ENTRIES(max_p2m_pfn)/P2M_ENTRIES_PER_PAGE;
214              idx++) {
215                 unsigned topidx = idx * P2M_ENTRIES_PER_PAGE;
216                 p2m_top_mfn_list[idx] = virt_to_mfn(&p2m_top_mfn[topidx]);
217         }
218 }
219
220 void xen_setup_mfn_list_list(void)
221 {
222         BUG_ON(HYPERVISOR_shared_info == &xen_dummy_shared_info);
223
224         HYPERVISOR_shared_info->arch.pfn_to_mfn_frame_list_list =
225                 virt_to_mfn(p2m_top_mfn_list);
226         HYPERVISOR_shared_info->arch.max_pfn = xen_start_info->nr_pages;
227 }
228
229 /* Set up p2m_top to point to the domain-builder provided p2m pages */
230 void __init xen_build_dynamic_phys_to_machine(void)
231 {
232         unsigned long *mfn_list = (unsigned long *)xen_start_info->mfn_list;
233         unsigned long max_pfn = min(MAX_DOMAIN_PAGES, xen_start_info->nr_pages);
234         unsigned pfn;
235         unsigned i;
236
237         max_p2m_pfn = max_pfn;
238
239         p2m_missing = extend_brk(sizeof(*p2m_missing) * P2M_ENTRIES_PER_PAGE,
240                                  PAGE_SIZE);
241         for (i = 0; i < P2M_ENTRIES_PER_PAGE; i++)
242                 p2m_missing[i] = ~0UL;
243
244         p2m_top = extend_brk(sizeof(*p2m_top) * TOP_ENTRIES(max_pfn),
245                              PAGE_SIZE);
246         for (i = 0; i < TOP_ENTRIES(max_pfn); i++)
247                 p2m_top[i] = p2m_missing;
248
249         p2m_top_mfn = extend_brk(sizeof(*p2m_top_mfn) * TOP_ENTRIES(max_pfn),
250                                  PAGE_SIZE);
251         p2m_top_mfn_list = extend_brk(sizeof(*p2m_top_mfn_list) *
252                                       (TOP_ENTRIES(max_pfn) / P2M_ENTRIES_PER_PAGE),
253                                       PAGE_SIZE);
254
255         for (pfn = 0; pfn < max_pfn; pfn += P2M_ENTRIES_PER_PAGE) {
256                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
257
258                 p2m_top[topidx] = &mfn_list[pfn];
259         }
260
261         xen_build_mfn_list_list();
262 }
263
264 unsigned long get_phys_to_machine(unsigned long pfn)
265 {
266         unsigned topidx, idx;
267
268         if (unlikely(pfn >= max_p2m_pfn))
269                 return INVALID_P2M_ENTRY;
270
271         topidx = p2m_top_index(pfn);
272         idx = p2m_index(pfn);
273         return p2m_top[topidx][idx];
274 }
275 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_phys_to_machine);
276
277 /* install a  new p2m_top page */
278 bool install_p2mtop_page(unsigned long pfn, unsigned long *p)
279 {
280         unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
281         unsigned long **pfnp, *mfnp;
282         unsigned i;
283
284         pfnp = &p2m_top[topidx];
285         mfnp = &p2m_top_mfn[topidx];
286
287         for (i = 0; i < P2M_ENTRIES_PER_PAGE; i++)
288                 p[i] = INVALID_P2M_ENTRY;
289
290         if (cmpxchg(pfnp, p2m_missing, p) == p2m_missing) {
291                 *mfnp = virt_to_mfn(p);
292                 return true;
293         }
294
295         return false;
296 }
297
298 static void alloc_p2m(unsigned long pfn)
299 {
300         unsigned long *p;
301
302         p = (void *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_NOFAIL);
303         BUG_ON(p == NULL);
304
305         if (!install_p2mtop_page(pfn, p))
306                 free_page((unsigned long)p);
307 }
308
309 /* Try to install p2m mapping; fail if intermediate bits missing */
310 bool __set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
311 {
312         unsigned topidx, idx;
313
314         if (unlikely(pfn >= max_p2m_pfn)) {
315                 BUG_ON(mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
316                 return true;
317         }
318
319         topidx = p2m_top_index(pfn);
320         if (p2m_top[topidx] == p2m_missing) {
321                 if (mfn == INVALID_P2M_ENTRY)
322                         return true;
323                 return false;
324         }
325
326         idx = p2m_index(pfn);
327         p2m_top[topidx][idx] = mfn;
328
329         return true;
330 }
331
332 void set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
333 {
334         if (unlikely(xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))) {
335                 BUG_ON(pfn != mfn && mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
336                 return;
337         }
338
339         if (unlikely(!__set_phys_to_machine(pfn, mfn)))  {
340                 alloc_p2m(pfn);
341
342                 if (!__set_phys_to_machine(pfn, mfn))
343                         BUG();
344         }
345 }
346
347 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
348 {
349         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
350
351         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
352 }
353
354 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
355 {
356         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
357         unsigned int level;
358         pte_t *pte;
359         unsigned offset;
360
361         /*
362          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
363          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
364          */
365         if (virt_addr_valid(vaddr))
366                 return virt_to_machine(vaddr);
367
368         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
369
370         pte = lookup_address(address, &level);
371         BUG_ON(pte == NULL);
372         offset = address & ~PAGE_MASK;
373         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
374 }
375
376 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
377 {
378         pte_t *pte, ptev;
379         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
380         unsigned int level;
381
382         pte = lookup_address(address, &level);
383         BUG_ON(pte == NULL);
384
385         ptev = pte_wrprotect(*pte);
386
387         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
388                 BUG();
389 }
390
391 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
392 {
393         pte_t *pte, ptev;
394         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
395         unsigned int level;
396
397         pte = lookup_address(address, &level);
398         BUG_ON(pte == NULL);
399
400         ptev = pte_mkwrite(*pte);
401
402         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
403                 BUG();
404 }
405
406
407 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
408 {
409         struct page *page = virt_to_page(ptr);
410
411         return PagePinned(page);
412 }
413
414 static bool xen_iomap_pte(pte_t pte)
415 {
416         return pte_flags(pte) & _PAGE_IOMAP;
417 }
418
419 static void xen_set_iomap_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
420 {
421         struct multicall_space mcs;
422         struct mmu_update *u;
423
424         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
425         u = mcs.args;
426
427         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
428         u->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
429         u->val = pte_val_ma(pteval);
430
431         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_IO);
432
433         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
434 }
435
436 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
437 {
438         struct multicall_space mcs;
439         struct mmu_update *u;
440
441         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
442
443         if (mcs.mc != NULL) {
444                 ADD_STATS(mmu_update_extended, 1);
445                 ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], -1);
446
447                 mcs.mc->args[1]++;
448
449                 if (mcs.mc->args[1] < MMU_UPDATE_HISTO)
450                         ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], 1);
451                 else
452                         ADD_STATS(mmu_update_histo[0], 1);
453         } else {
454                 ADD_STATS(mmu_update, 1);
455                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
456                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
457                 ADD_STATS(mmu_update_histo[1], 1);
458         }
459
460         u = mcs.args;
461         *u = *update;
462 }
463
464 void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
465 {
466         struct mmu_update u;
467
468         preempt_disable();
469
470         xen_mc_batch();
471
472         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
473         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
474         u.val = pmd_val_ma(val);
475         xen_extend_mmu_update(&u);
476
477         ADD_STATS(pmd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
478
479         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
480
481         preempt_enable();
482 }
483
484 void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
485 {
486         ADD_STATS(pmd_update, 1);
487
488         /* If page is not pinned, we can just update the entry
489            directly */
490         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
491                 *ptr = val;
492                 return;
493         }
494
495         ADD_STATS(pmd_update_pinned, 1);
496
497         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
498 }
499
500 /*
501  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
502  * and protection flags for that frame.
503  */
504 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
505 {
506         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
507 }
508
509 void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
510                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
511 {
512         if (xen_iomap_pte(pteval)) {
513                 xen_set_iomap_pte(ptep, pteval);
514                 goto out;
515         }
516
517         ADD_STATS(set_pte_at, 1);
518 //      ADD_STATS(set_pte_at_pinned, xen_page_pinned(ptep));
519         ADD_STATS(set_pte_at_current, mm == current->mm);
520         ADD_STATS(set_pte_at_kernel, mm == &init_mm);
521
522         if (mm == current->mm || mm == &init_mm) {
523                 if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU) {
524                         struct multicall_space mcs;
525                         mcs = xen_mc_entry(0);
526
527                         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, addr, pteval, 0);
528                         ADD_STATS(set_pte_at_batched, 1);
529                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
530                         goto out;
531                 } else
532                         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(addr, pteval, 0) == 0)
533                                 goto out;
534         }
535         xen_set_pte(ptep, pteval);
536
537 out:    return;
538 }
539
540 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
541                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
542 {
543         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
544         return *ptep;
545 }
546
547 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
548                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
549 {
550         struct mmu_update u;
551
552         xen_mc_batch();
553
554         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
555         u.val = pte_val_ma(pte);
556         xen_extend_mmu_update(&u);
557
558         ADD_STATS(prot_commit, 1);
559         ADD_STATS(prot_commit_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
560
561         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
562 }
563
564 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
565 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
566 {
567         if (val & _PAGE_PRESENT) {
568                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
569                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
570                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
571         }
572
573         return val;
574 }
575
576 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
577 {
578         if (val & _PAGE_PRESENT) {
579                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
580                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
581                 val = ((pteval_t)pfn_to_mfn(pfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
582         }
583
584         return val;
585 }
586
587 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
588 {
589         if (val & _PAGE_PRESENT) {
590                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
591                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
592
593                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
594                    just use it as-is. */
595                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
596         }
597
598         return val;
599 }
600
601 pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
602 {
603         if (xen_initial_domain() && (pte.pte & _PAGE_IOMAP))
604                 return pte.pte;
605
606         return pte_mfn_to_pfn(pte.pte);
607 }
608 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
609
610 pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
611 {
612         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
613 }
614 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
615
616 pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
617 {
618         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
619
620         /*
621          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
622          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
623          * mappings are just dummy local mappings to keep other
624          * parts of the kernel happy.
625          */
626         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
627             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
628                 pte = iomap_pte(pte);
629         } else {
630                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
631                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
632         }
633
634         return native_make_pte(pte);
635 }
636 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
637
638 pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
639 {
640         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
641         return native_make_pgd(pgd);
642 }
643 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
644
645 pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
646 {
647         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
648 }
649 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
650
651 void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
652 {
653         struct mmu_update u;
654
655         preempt_disable();
656
657         xen_mc_batch();
658
659         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
660         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
661         u.val = pud_val_ma(val);
662         xen_extend_mmu_update(&u);
663
664         ADD_STATS(pud_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
665
666         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
667
668         preempt_enable();
669 }
670
671 void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
672 {
673         ADD_STATS(pud_update, 1);
674
675         /* If page is not pinned, we can just update the entry
676            directly */
677         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
678                 *ptr = val;
679                 return;
680         }
681
682         ADD_STATS(pud_update_pinned, 1);
683
684         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
685 }
686
687 void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
688 {
689         if (xen_iomap_pte(pte)) {
690                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
691                 return;
692         }
693
694         ADD_STATS(pte_update, 1);
695 //      ADD_STATS(pte_update_pinned, xen_page_pinned(ptep));
696         ADD_STATS(pte_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
697
698 #ifdef CONFIG_X86_PAE
699         ptep->pte_high = pte.pte_high;
700         smp_wmb();
701         ptep->pte_low = pte.pte_low;
702 #else
703         *ptep = pte;
704 #endif
705 }
706
707 #ifdef CONFIG_X86_PAE
708 void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
709 {
710         if (xen_iomap_pte(pte)) {
711                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
712                 return;
713         }
714
715         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
716 }
717
718 void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
719 {
720         ptep->pte_low = 0;
721         smp_wmb();              /* make sure low gets written first */
722         ptep->pte_high = 0;
723 }
724
725 void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
726 {
727         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
728 }
729 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
730
731 pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
732 {
733         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
734         return native_make_pmd(pmd);
735 }
736 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
737
738 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
739 pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
740 {
741         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
742 }
743 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
744
745 pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
746 {
747         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
748
749         return native_make_pud(pud);
750 }
751 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
752
753 pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
754 {
755         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
756         unsigned offset = pgd - pgd_page;
757         pgd_t *user_ptr = NULL;
758
759         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
760                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
761                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
762                 if (user_ptr)
763                         user_ptr += offset;
764         }
765
766         return user_ptr;
767 }
768
769 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
770 {
771         struct mmu_update u;
772
773         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
774         u.val = pgd_val_ma(val);
775         xen_extend_mmu_update(&u);
776 }
777
778 /*
779  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
780  * there's a page structure.  This implies:
781  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
782  *  2. It is always pinned
783  *  3. It has no user pagetable attached to it
784  */
785 void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
786 {
787         preempt_disable();
788
789         xen_mc_batch();
790
791         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
792
793         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
794
795         preempt_enable();
796 }
797
798 void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
799 {
800         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
801
802         ADD_STATS(pgd_update, 1);
803
804         /* If page is not pinned, we can just update the entry
805            directly */
806         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
807                 *ptr = val;
808                 if (user_ptr) {
809                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
810                         *user_ptr = val;
811                 }
812                 return;
813         }
814
815         ADD_STATS(pgd_update_pinned, 1);
816         ADD_STATS(pgd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
817
818         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
819            user updates together. */
820         xen_mc_batch();
821
822         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
823         if (user_ptr)
824                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
825
826         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
827 }
828 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
829
830 /*
831  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
832  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
833  * callback function on each page it finds making up the page table,
834  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
835  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
836  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
837  * FIXADDR_TOP.
838  *
839  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
840  * because then we start getting into Xen's ptes.
841  *
842  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
843  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
844  */
845 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
846                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
847                                       enum pt_level),
848                           unsigned long limit)
849 {
850         int flush = 0;
851         unsigned hole_low, hole_high;
852         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
853         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
854
855         /* The limit is the last byte to be touched */
856         limit--;
857         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
858
859         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
860                 return 0;
861
862         /*
863          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
864          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
865          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
866          */
867         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
868         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
869
870         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
871 #if PTRS_PER_PUD > 1
872         pudidx_limit = pud_index(limit);
873 #else
874         pudidx_limit = 0;
875 #endif
876 #if PTRS_PER_PMD > 1
877         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
878 #else
879         pmdidx_limit = 0;
880 #endif
881
882         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
883                 pud_t *pud;
884
885                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
886                         continue;
887
888                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
889                         continue;
890
891                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
892
893                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
894                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
895
896                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
897                         pmd_t *pmd;
898
899                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
900                             pudidx > pudidx_limit)
901                                 goto out;
902
903                         if (pud_none(pud[pudidx]))
904                                 continue;
905
906                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
907
908                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
909                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
910
911                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
912                                 struct page *pte;
913
914                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
915                                     pudidx == pudidx_limit &&
916                                     pmdidx > pmdidx_limit)
917                                         goto out;
918
919                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
920                                         continue;
921
922                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
923                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
924                         }
925                 }
926         }
927
928 out:
929         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
930            a cue to do final things like tlb flushes. */
931         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
932
933         return flush;
934 }
935
936 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
937                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
938                                     enum pt_level),
939                         unsigned long limit)
940 {
941         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
942 }
943
944 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
945    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
946 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
947 {
948         spinlock_t *ptl = NULL;
949
950 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
951         ptl = __pte_lockptr(page);
952         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
953 #endif
954
955         return ptl;
956 }
957
958 static void xen_pte_unlock(void *v)
959 {
960         spinlock_t *ptl = v;
961         spin_unlock(ptl);
962 }
963
964 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
965 {
966         struct mmuext_op *op;
967         struct multicall_space mcs;
968
969         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
970         op = mcs.args;
971         op->cmd = level;
972         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
973         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
974 }
975
976 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
977                         enum pt_level level)
978 {
979         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
980         int flush;
981
982         if (pgfl)
983                 flush = 0;              /* already pinned */
984         else if (PageHighMem(page))
985                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
986                    highpage */
987                 flush = 1;
988         else {
989                 void *pt = lowmem_page_address(page);
990                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
991                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
992                 spinlock_t *ptl;
993
994                 flush = 0;
995
996                 /*
997                  * We need to hold the pagetable lock between the time
998                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
999                  * it.  If we don't, then other users may come in and
1000                  * attempt to update the pagetable by writing it,
1001                  * which will fail because the memory is RO but not
1002                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
1003                  *
1004                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
1005                  * entire pagetable's worth of locks during the
1006                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
1007                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
1008                  * page while holding the lock.  This means the number
1009                  * of locks we end up holding is never more than a
1010                  * batch size (~32 entries, at present).
1011                  *
1012                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
1013                  * the PTE pages independently, because we're
1014                  * protected by the overall pagetable lock.
1015                  */
1016                 ptl = NULL;
1017                 if (level == PT_PTE)
1018                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1019
1020                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1021                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
1022                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1023
1024                 if (ptl) {
1025                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1026
1027                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
1028                            is completed. */
1029                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1030                 }
1031         }
1032
1033         return flush;
1034 }
1035
1036 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
1037    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
1038    read-only, and can be pinned. */
1039 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1040 {
1041         xen_mc_batch();
1042
1043         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
1044                 /* re-enable interrupts for flushing */
1045                 xen_mc_issue(0);
1046
1047                 kmap_flush_unused();
1048
1049                 xen_mc_batch();
1050         }
1051
1052 #ifdef CONFIG_X86_64
1053         {
1054                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1055
1056                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1057
1058                 if (user_pgd) {
1059                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1060                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1061                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1062                 }
1063         }
1064 #else /* CONFIG_X86_32 */
1065 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1066         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
1067         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1068                      PT_PMD);
1069 #endif
1070         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1071 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1072         xen_mc_issue(0);
1073 }
1074
1075 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
1076 {
1077         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
1078 }
1079
1080 /*
1081  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
1082  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
1083  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
1084  * process is under construction or destruction).
1085  *
1086  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
1087  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
1088  * matter all that much.
1089  */
1090 void xen_mm_pin_all(void)
1091 {
1092         unsigned long flags;
1093         struct page *page;
1094
1095         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1096
1097         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1098                 if (!PagePinned(page)) {
1099                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1100                         SetPageSavePinned(page);
1101                 }
1102         }
1103
1104         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1105 }
1106
1107 /*
1108  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
1109  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
1110  * the book-keeping now.
1111  */
1112 static __init int xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1113                                   enum pt_level level)
1114 {
1115         SetPagePinned(page);
1116         return 0;
1117 }
1118
1119 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
1120 {
1121         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
1122 }
1123
1124 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1125                           enum pt_level level)
1126 {
1127         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
1128
1129         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
1130                 void *pt = lowmem_page_address(page);
1131                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1132                 spinlock_t *ptl = NULL;
1133                 struct multicall_space mcs;
1134
1135                 /*
1136                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
1137                  * pte locks, we must be holding the lock for while
1138                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
1139                  * concurrent updates from seeing it in this
1140                  * partially-pinned state.
1141                  */
1142                 if (level == PT_PTE) {
1143                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1144
1145                         if (ptl)
1146                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1147                 }
1148
1149                 mcs = __xen_mc_entry(0);
1150
1151                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1152                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
1153                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1154
1155                 if (ptl) {
1156                         /* unlock when batch completed */
1157                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1158                 }
1159         }
1160
1161         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1162 }
1163
1164 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1165 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1166 {
1167         xen_mc_batch();
1168
1169         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1170
1171 #ifdef CONFIG_X86_64
1172         {
1173                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1174
1175                 if (user_pgd) {
1176                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1177                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1178                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1179                 }
1180         }
1181 #endif
1182
1183 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1184         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1185         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1186                        PT_PMD);
1187 #endif
1188
1189         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1190
1191         xen_mc_issue(0);
1192 }
1193
1194 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1195 {
1196         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1197 }
1198
1199 /*
1200  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1201  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1202  */
1203 void xen_mm_unpin_all(void)
1204 {
1205         unsigned long flags;
1206         struct page *page;
1207
1208         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1209
1210         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1211                 if (PageSavePinned(page)) {
1212                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1213                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1214                         ClearPageSavePinned(page);
1215                 }
1216         }
1217
1218         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1219 }
1220
1221 void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1222 {
1223         spin_lock(&next->page_table_lock);
1224         xen_pgd_pin(next);
1225         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1226 }
1227
1228 void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1229 {
1230         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1231         xen_pgd_pin(mm);
1232         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1233 }
1234
1235
1236 #ifdef CONFIG_SMP
1237 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1238    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1239 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1240 {
1241         struct mm_struct *mm = info;
1242         struct mm_struct *active_mm;
1243
1244         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1245
1246         if (active_mm == mm)
1247                 leave_mm(smp_processor_id());
1248
1249         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1250            it has been flushed. */
1251         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1252                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1253 }
1254
1255 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1256 {
1257         cpumask_var_t mask;
1258         unsigned cpu;
1259
1260         if (current->active_mm == mm) {
1261                 if (current->mm == mm)
1262                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1263                 else
1264                         leave_mm(smp_processor_id());
1265         }
1266
1267         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1268         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1269                 for_each_online_cpu(cpu) {
1270                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1271                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1272                                 continue;
1273                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1274                 }
1275                 return;
1276         }
1277         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1278
1279         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1280            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1281            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1282            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1283            if needed. */
1284         for_each_online_cpu(cpu) {
1285                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1286                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1287         }
1288
1289         if (!cpumask_empty(mask))
1290                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1291         free_cpumask_var(mask);
1292 }
1293 #else
1294 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1295 {
1296         if (current->active_mm == mm)
1297                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1298 }
1299 #endif
1300
1301 /*
1302  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1303  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1304  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1305  * hypervisor, which is moderately expensive.
1306  *
1307  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1308  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1309  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1310  *
1311  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1312  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1313  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1314  */
1315 void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1316 {
1317         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1318         xen_drop_mm_ref(mm);
1319         put_cpu();
1320
1321         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1322
1323         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1324         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1325                 xen_pgd_unpin(mm);
1326
1327         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1328 }
1329
1330 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1331 {
1332 }
1333
1334 static void xen_post_allocator_init(void);
1335
1336 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1337 {
1338         xen_setup_shared_info();
1339         xen_post_allocator_init();
1340 }
1341
1342 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1343 {
1344         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1345 }
1346
1347 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1348 {
1349         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1350 }
1351
1352 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1353 {
1354         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1355 }
1356
1357 static void xen_flush_tlb(void)
1358 {
1359         struct mmuext_op *op;
1360         struct multicall_space mcs;
1361
1362         preempt_disable();
1363
1364         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1365
1366         op = mcs.args;
1367         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1368         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1369
1370         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1371
1372         preempt_enable();
1373 }
1374
1375 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1376 {
1377         struct mmuext_op *op;
1378         struct multicall_space mcs;
1379
1380         preempt_disable();
1381
1382         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1383         op = mcs.args;
1384         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1385         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1386         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1387
1388         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1389
1390         preempt_enable();
1391 }
1392
1393 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1394                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1395 {
1396         struct {
1397                 struct mmuext_op op;
1398                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1399         } *args;
1400         struct multicall_space mcs;
1401
1402         if (cpumask_empty(cpus))
1403                 return;         /* nothing to do */
1404
1405         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1406         args = mcs.args;
1407         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1408
1409         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1410         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1411         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1412
1413         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1414                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1415         } else {
1416                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1417                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1418         }
1419
1420         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1421
1422         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1423 }
1424
1425 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1426 {
1427         return percpu_read(xen_cr3);
1428 }
1429
1430 static void set_current_cr3(void *v)
1431 {
1432         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1433 }
1434
1435 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1436 {
1437         struct mmuext_op *op;
1438         struct multicall_space mcs;
1439         unsigned long mfn;
1440
1441         if (cr3)
1442                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1443         else
1444                 mfn = 0;
1445
1446         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1447
1448         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1449
1450         op = mcs.args;
1451         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1452         op->arg1.mfn = mfn;
1453
1454         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1455
1456         if (kernel) {
1457                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1458
1459                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1460                    been submitted. */
1461                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1462         }
1463 }
1464
1465 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1466 {
1467         BUG_ON(preemptible());
1468
1469         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1470
1471         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1472            respect to ipis */
1473         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1474
1475         __xen_write_cr3(true, cr3);
1476
1477 #ifdef CONFIG_X86_64
1478         {
1479                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1480                 if (user_pgd)
1481                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1482                 else
1483                         __xen_write_cr3(false, 0);
1484         }
1485 #endif
1486
1487         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1488 }
1489
1490 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1491 {
1492         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1493         int ret = 0;
1494
1495         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1496
1497 #ifdef CONFIG_X86_64
1498         {
1499                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1500                 pgd_t *user_pgd;
1501
1502                 BUG_ON(page->private != 0);
1503
1504                 ret = -ENOMEM;
1505
1506                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1507                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1508
1509                 if (user_pgd != NULL) {
1510                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1511                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1512                         ret = 0;
1513                 }
1514
1515                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1516         }
1517 #endif
1518
1519         return ret;
1520 }
1521
1522 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1523 {
1524 #ifdef CONFIG_X86_64
1525         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1526
1527         if (user_pgd)
1528                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1529 #endif
1530 }
1531
1532 #ifdef CONFIG_X86_32
1533 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1534 {
1535         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1536         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1537                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1538                                pte_val_ma(pte));
1539
1540         return pte;
1541 }
1542
1543 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1544    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1545 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1546 {
1547         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1548
1549         xen_set_pte(ptep, pte);
1550 }
1551 #endif
1552
1553 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1554 {
1555         struct mmuext_op op;
1556         op.cmd = cmd;
1557         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1558         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1559                 BUG();
1560 }
1561
1562 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1563    everything is pinned. */
1564 static __init void xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1565 {
1566 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1567         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1568 #endif
1569         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1570         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1571 }
1572
1573 /* Used for pmd and pud */
1574 static __init void xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1575 {
1576 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1577         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1578 #endif
1579         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1580 }
1581
1582 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1583    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1584 static __init void xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1585 {
1586         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1587         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1588 }
1589
1590 static __init void xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1591 {
1592         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1593 }
1594
1595 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1596    attached to a pinned pagetable. */
1597 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1598 {
1599         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1600
1601         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1602                 SetPagePinned(page);
1603
1604                 if (!PageHighMem(page)) {
1605                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1606                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1607                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1608                 } else {
1609                         /* make sure there are no stray mappings of
1610                            this page */
1611                         kmap_flush_unused();
1612                 }
1613         }
1614 }
1615
1616 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1617 {
1618         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1619 }
1620
1621 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1622 {
1623         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1624 }
1625
1626 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1627 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1628 {
1629         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1630
1631         if (PagePinned(page)) {
1632                 if (!PageHighMem(page)) {
1633                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1634                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1635                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1636                 }
1637                 ClearPagePinned(page);
1638         }
1639 }
1640
1641 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1642 {
1643         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1644 }
1645
1646 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1647 {
1648         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1649 }
1650
1651 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1652 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1653 {
1654         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1655 }
1656
1657 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1658 {
1659         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1660 }
1661 #endif
1662
1663 void __init xen_reserve_top(void)
1664 {
1665 #ifdef CONFIG_X86_32
1666         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1667         struct xen_platform_parameters pp;
1668
1669         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1670                 top = pp.virt_start;
1671
1672         reserve_top_address(-top);
1673 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1674 }
1675
1676 /*
1677  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1678  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1679  */
1680 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1681 {
1682 #ifdef CONFIG_X86_64
1683         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1684 #else
1685         return __va(paddr);
1686 #endif
1687 }
1688
1689 /* Convert a machine address to physical address */
1690 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1691 {
1692         phys_addr_t paddr;
1693
1694         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1695         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1696
1697         return paddr;
1698 }
1699
1700 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1701 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1702 {
1703         return __ka(m2p(maddr));
1704 }
1705
1706 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1707 {
1708         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1709         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1710
1711         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1712                 BUG();
1713 }
1714
1715 static __init void xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1716 {
1717         unsigned pmdidx, pteidx;
1718         unsigned ident_pte;
1719         unsigned long pfn;
1720
1721         ident_pte = 0;
1722         pfn = 0;
1723         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1724                 pte_t *pte_page;
1725
1726                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1727                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1728                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1729                 else {
1730                         /* Check for free pte pages */
1731                         if (ident_pte == ARRAY_SIZE(level1_ident_pgt))
1732                                 break;
1733
1734                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1735                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1736
1737                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1738                 }
1739
1740                 /* Install mappings */
1741                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1742                         pte_t pte;
1743
1744                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1745                                 max_pfn_mapped = pfn;
1746
1747                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1748                                 continue;
1749
1750                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1751                         pte_page[pteidx] = pte;
1752                 }
1753         }
1754
1755         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1756                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1757
1758         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1759 }
1760
1761 #ifdef CONFIG_X86_64
1762 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1763 {
1764         pte_t *pte = v;
1765         int i;
1766
1767         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1768            as ptes. */
1769         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1770                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1771 }
1772
1773 /*
1774  * Set up the inital kernel pagetable.
1775  *
1776  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1777  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1778  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1779  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1780  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1781  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1782  * up.
1783  */
1784 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1785                                          unsigned long max_pfn)
1786 {
1787         pud_t *l3;
1788         pmd_t *l2;
1789
1790         /* Zap identity mapping */
1791         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1792
1793         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1794         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1795         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1796         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1797
1798         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1799         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1800
1801         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1802         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1803
1804         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1805         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1806         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1807
1808         /* Set up identity map */
1809         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1810
1811         /* Make pagetable pieces RO */
1812         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1813         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1814         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1815         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1816         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1817         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1818
1819         /* Pin down new L4 */
1820         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1821                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1822
1823         /* Unpin Xen-provided one */
1824         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1825
1826         /* Switch over */
1827         pgd = init_level4_pgt;
1828
1829         /*
1830          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1831          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1832          * pgd.
1833          */
1834         xen_mc_batch();
1835         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1836         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1837
1838         reserve_early(__pa(xen_start_info->pt_base),
1839                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1840                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1841                       "XEN PAGETABLES");
1842
1843         return pgd;
1844 }
1845 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1846 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, level2_kernel_pgt, PTRS_PER_PMD);
1847
1848 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1849                                          unsigned long max_pfn)
1850 {
1851         pmd_t *kernel_pmd;
1852
1853         level2_kernel_pgt = extend_brk(sizeof(pmd_t *) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1854
1855         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1856                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1857                                   512*1024);
1858
1859         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1860         memcpy(level2_kernel_pgt, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1861
1862         xen_map_identity_early(level2_kernel_pgt, max_pfn);
1863
1864         memcpy(swapper_pg_dir, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1865         set_pgd(&swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY],
1866                         __pgd(__pa(level2_kernel_pgt) | _PAGE_PRESENT));
1867
1868         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1869         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1870         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1871
1872         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1873
1874         xen_write_cr3(__pa(swapper_pg_dir));
1875
1876         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir)));
1877
1878         reserve_early(__pa(xen_start_info->pt_base),
1879                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1880                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1881                       "XEN PAGETABLES");
1882
1883         return swapper_pg_dir;
1884 }
1885 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1886
1887 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1888 {
1889         pte_t pte;
1890
1891         phys >>= PAGE_SHIFT;
1892
1893         switch (idx) {
1894         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1895 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1896         case FIX_F00F_IDT:
1897 #endif
1898 #ifdef CONFIG_X86_32
1899         case FIX_WP_TEST:
1900         case FIX_VDSO:
1901 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1902         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1903 # endif
1904 #else
1905         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1906 #endif
1907 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1908         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1909 #endif
1910         case FIX_TEXT_POKE0:
1911         case FIX_TEXT_POKE1:
1912                 /* All local page mappings */
1913                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1914                 break;
1915
1916         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1917                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1918                    IO domain */
1919                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1920                 break;
1921
1922         default:
1923                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1924                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1925                 break;
1926         }
1927
1928         __native_set_fixmap(idx, pte);
1929
1930 #ifdef CONFIG_X86_64
1931         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1932            pagetable vsyscall mapping. */
1933         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1934                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1935                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1936         }
1937 #endif
1938 }
1939
1940 static __init void xen_post_allocator_init(void)
1941 {
1942         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1943         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1944         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1945 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1946         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1947 #endif
1948
1949         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
1950            (which it hasn't) */
1951         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
1952         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
1953         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
1954         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
1955 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1956         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
1957         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
1958 #endif
1959
1960 #ifdef CONFIG_X86_64
1961         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
1962 #endif
1963         xen_mark_init_mm_pinned();
1964 }
1965
1966 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
1967 {
1968         preempt_disable();
1969         xen_mc_flush();
1970         paravirt_leave_lazy_mmu();
1971         preempt_enable();
1972 }
1973
1974 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
1975         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1976         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1977
1978         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1979         .write_cr3 = xen_write_cr3,
1980
1981         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
1982         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
1983         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
1984         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
1985
1986         .pte_update = paravirt_nop,
1987         .pte_update_defer = paravirt_nop,
1988
1989         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
1990         .pgd_free = xen_pgd_free,
1991
1992         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
1993         .release_pte = xen_release_pte_init,
1994         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
1995         .alloc_pmd_clone = paravirt_nop,
1996         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
1997
1998 #ifdef CONFIG_X86_64
1999         .set_pte = xen_set_pte,
2000 #else
2001         .set_pte = xen_set_pte_init,
2002 #endif
2003         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2004         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2005
2006         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2007         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2008
2009         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2010         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2011
2012         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2013         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2014
2015 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2016         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2017         .pte_clear = xen_pte_clear,
2018         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2019 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2020         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2021
2022         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2023         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2024
2025 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2026         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2027         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2028         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2029
2030         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2031         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2032 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2033
2034         .activate_mm = xen_activate_mm,
2035         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2036         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2037
2038         .lazy_mode = {
2039                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2040                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2041         },
2042
2043         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2044 };
2045
2046 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2047 {
2048         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2049         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2050         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2051
2052         vmap_lazy_unmap = false;
2053 }
2054
2055 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2056 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2057 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2058
2059 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2060 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2061                                 unsigned long *in_frames,
2062                                 unsigned long *out_frames)
2063 {
2064         int i;
2065         struct multicall_space mcs;
2066
2067         xen_mc_batch();
2068         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2069                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2070
2071                 if (in_frames)
2072                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2073
2074                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2075                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2076
2077                 if (out_frames)
2078                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2079         }
2080         xen_mc_issue(0);
2081 }
2082
2083 /*
2084  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2085  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2086  * mfn.
2087  */
2088 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2089                                      unsigned long *mfns,
2090                                      unsigned long first_mfn)
2091 {
2092         unsigned i, limit;
2093         unsigned long mfn;
2094
2095         xen_mc_batch();
2096
2097         limit = 1u << order;
2098         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2099                 struct multicall_space mcs;
2100                 unsigned flags;
2101
2102                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2103                 if (mfns)
2104                         mfn = mfns[i];
2105                 else
2106                         mfn = first_mfn + i;
2107
2108                 if (i < (limit - 1))
2109                         flags = 0;
2110                 else {
2111                         if (order == 0)
2112                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2113                         else
2114                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2115                 }
2116
2117                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2118                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2119
2120                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2121         }
2122
2123         xen_mc_issue(0);
2124 }
2125
2126 /*
2127  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2128  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2129  * input, and populates mfns as output.
2130  *
2131  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2132  * satisfy the request or not.
2133  */
2134 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2135                                unsigned long *pfns_in,
2136                                unsigned long extents_out,
2137                                unsigned int order_out,
2138                                unsigned long *mfns_out,
2139                                unsigned int address_bits)
2140 {
2141         long rc;
2142         int success;
2143
2144         struct xen_memory_exchange exchange = {
2145                 .in = {
2146                         .nr_extents   = extents_in,
2147                         .extent_order = order_in,
2148                         .extent_start = pfns_in,
2149                         .domid        = DOMID_SELF
2150                 },
2151                 .out = {
2152                         .nr_extents   = extents_out,
2153                         .extent_order = order_out,
2154                         .extent_start = mfns_out,
2155                         .address_bits = address_bits,
2156                         .domid        = DOMID_SELF
2157                 }
2158         };
2159
2160         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2161
2162         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2163         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2164
2165         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2166         BUG_ON(success && (rc != 0));
2167
2168         return success;
2169 }
2170
2171 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2172                                  unsigned int address_bits)
2173 {
2174         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2175         unsigned long  flags;
2176         int            success;
2177
2178         /*
2179          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2180          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2181          * this function are redundant and can be ignored.
2182          */
2183
2184         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2185                 return 0;
2186
2187         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2188                 return -ENOMEM;
2189
2190         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2191
2192         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2193
2194         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2195         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2196
2197         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2198         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2199         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2200                                       1, order, &out_frame,
2201                                       address_bits);
2202
2203         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2204         if (success)
2205                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2206         else
2207                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2208
2209         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2210
2211         return success ? 0 : -ENOMEM;
2212 }
2213 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2214
2215 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2216 {
2217         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2218         unsigned long  flags;
2219         int success;
2220
2221         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2222                 return;
2223
2224         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2225                 return;
2226
2227         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2228
2229         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2230
2231         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2232         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2233
2234         /* 2. Zap current PTEs. */
2235         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2236
2237         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2238         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2239                                         0, out_frames, 0);
2240
2241         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2242         if (success)
2243                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2244         else
2245                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2246
2247         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2248 }
2249 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2250
2251 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2252 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2253 {
2254         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2255         int rc;
2256
2257         a.domid = DOMID_SELF;
2258         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2259         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2260         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2261 }
2262
2263 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2264 {
2265         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2266         int rc = 0;
2267
2268         a.domid = DOMID_SELF;
2269         a.gpa = 0x00;
2270         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2271         if (rc < 0) {
2272                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2273                 return 0;
2274         }
2275         return 1;
2276 }
2277
2278 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2279 {
2280         if (is_pagetable_dying_supported())
2281                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2282 }
2283 #endif
2284
2285 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2286
2287 static struct dentry *d_mmu_debug;
2288
2289 static int __init xen_mmu_debugfs(void)
2290 {
2291         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
2292
2293         if (d_xen == NULL)
2294                 return -ENOMEM;
2295
2296         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
2297
2298         debugfs_create_u8("zero_stats", 0644, d_mmu_debug, &zero_stats);
2299
2300         debugfs_create_u32("pgd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pgd_update);
2301         debugfs_create_u32("pgd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2302                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2303         debugfs_create_u32("pgd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2304                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2305
2306         debugfs_create_u32("pud_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pud_update);
2307         debugfs_create_u32("pud_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2308                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2309         debugfs_create_u32("pud_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2310                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2311
2312         debugfs_create_u32("pmd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pmd_update);
2313         debugfs_create_u32("pmd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2314                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2315         debugfs_create_u32("pmd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2316                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2317
2318         debugfs_create_u32("pte_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pte_update);
2319 //      debugfs_create_u32("pte_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2320 //                         &mmu_stats.pte_update_pinned);
2321         debugfs_create_u32("pte_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2322                            &mmu_stats.pte_update_pinned);
2323
2324         debugfs_create_u32("mmu_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.mmu_update);
2325         debugfs_create_u32("mmu_update_extended", 0444, d_mmu_debug,
2326                            &mmu_stats.mmu_update_extended);
2327         xen_debugfs_create_u32_array("mmu_update_histo", 0444, d_mmu_debug,
2328                                      mmu_stats.mmu_update_histo, 20);
2329
2330         debugfs_create_u32("set_pte_at", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.set_pte_at);
2331         debugfs_create_u32("set_pte_at_batched", 0444, d_mmu_debug,
2332                            &mmu_stats.set_pte_at_batched);
2333         debugfs_create_u32("set_pte_at_current", 0444, d_mmu_debug,
2334                            &mmu_stats.set_pte_at_current);
2335         debugfs_create_u32("set_pte_at_kernel", 0444, d_mmu_debug,
2336                            &mmu_stats.set_pte_at_kernel);
2337
2338         debugfs_create_u32("prot_commit", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.prot_commit);
2339         debugfs_create_u32("prot_commit_batched", 0444, d_mmu_debug,
2340                            &mmu_stats.prot_commit_batched);
2341
2342         return 0;
2343 }
2344 fs_initcall(xen_mmu_debugfs);
2345
2346 #endif  /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */