]> git.karo-electronics.de Git - mv-sheeva.git/blob - arch/x86/xen/mmu.c
xen: make sure xen_max_p2m_pfn is up to date
[mv-sheeva.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 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
142 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
143
144 #ifdef CONFIG_X86_64
145 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
146 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
147 #endif /* CONFIG_X86_64 */
148
149 /*
150  * Note about cr3 (pagetable base) values:
151  *
152  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
153  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
154  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
155  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
156  * be self-consistent.
157  *
158  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
159  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
160  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
161  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
162  */
163 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
164 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
165
166
167 /*
168  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
169  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
170  */
171 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
172
173 /*
174  * Xen leaves the responsibility for maintaining p2m mappings to the
175  * guests themselves, but it must also access and update the p2m array
176  * during suspend/resume when all the pages are reallocated.
177  *
178  * The p2m table is logically a flat array, but we implement it as a
179  * three-level tree to allow the address space to be sparse.
180  *
181  *                               Xen
182  *                                |
183  *     p2m_top              p2m_top_mfn
184  *       /  \                   /   \
185  * p2m_mid p2m_mid      p2m_mid_mfn p2m_mid_mfn
186  *    / \      / \         /           /
187  *  p2m p2m p2m p2m p2m p2m p2m ...
188  *
189  * The p2m_top and p2m_top_mfn levels are limited to 1 page, so the
190  * maximum representable pseudo-physical address space is:
191  *  P2M_TOP_PER_PAGE * P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE pages
192  *
193  * P2M_PER_PAGE depends on the architecture, as a mfn is always
194  * unsigned long (8 bytes on 64-bit, 4 bytes on 32), leading to
195  * 512 and 1024 entries respectively. 
196  */
197
198 unsigned long xen_max_p2m_pfn __read_mostly;
199
200 #define P2M_PER_PAGE            (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
201 #define P2M_MID_PER_PAGE        (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long *))
202 #define P2M_TOP_PER_PAGE        (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long **))
203
204 #define MAX_P2M_PFN             (P2M_TOP_PER_PAGE * P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE)
205
206 /* Placeholders for holes in the address space */
207 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_missing, P2M_PER_PAGE);
208 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long *, p2m_mid_missing, P2M_MID_PER_PAGE);
209 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_mid_missing_mfn, P2M_MID_PER_PAGE);
210
211 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long **, p2m_top, P2M_TOP_PER_PAGE);
212 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_top_mfn, P2M_TOP_PER_PAGE);
213
214 RESERVE_BRK(p2m_mid, PAGE_SIZE * (MAX_DOMAIN_PAGES / (P2M_PER_PAGE * P2M_MID_PER_PAGE)));
215 RESERVE_BRK(p2m_mid_mfn, PAGE_SIZE * (MAX_DOMAIN_PAGES / (P2M_PER_PAGE * P2M_MID_PER_PAGE)));
216
217 static inline unsigned p2m_top_index(unsigned long pfn)
218 {
219         BUG_ON(pfn >= MAX_P2M_PFN);
220         return pfn / (P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE);
221 }
222
223 static inline unsigned p2m_mid_index(unsigned long pfn)
224 {
225         return (pfn / P2M_PER_PAGE) % P2M_MID_PER_PAGE;
226 }
227
228 static inline unsigned p2m_index(unsigned long pfn)
229 {
230         return pfn % P2M_PER_PAGE;
231 }
232
233 static void p2m_top_init(unsigned long ***top)
234 {
235         unsigned i;
236
237         for (i = 0; i < P2M_TOP_PER_PAGE; i++)
238                 top[i] = p2m_mid_missing;
239 }
240
241 static void p2m_top_mfn_init(unsigned long *top)
242 {
243         unsigned i;
244
245         for (i = 0; i < P2M_TOP_PER_PAGE; i++)
246                 top[i] = virt_to_mfn(p2m_mid_missing_mfn);
247 }
248
249 static void p2m_mid_init(unsigned long **mid)
250 {
251         unsigned i;
252
253         for (i = 0; i < P2M_MID_PER_PAGE; i++)
254                 mid[i] = p2m_missing;
255 }
256
257 static void p2m_mid_mfn_init(unsigned long *mid)
258 {
259         unsigned i;
260
261         for (i = 0; i < P2M_MID_PER_PAGE; i++)
262                 mid[i] = virt_to_mfn(p2m_missing);
263 }
264
265 static void p2m_init(unsigned long *p2m)
266 {
267         unsigned i;
268
269         for (i = 0; i < P2M_MID_PER_PAGE; i++)
270                 p2m[i] = INVALID_P2M_ENTRY;
271 }
272
273 /*
274  * Build the parallel p2m_top_mfn and p2m_mid_mfn structures
275  *
276  * This is called both at boot time, and after resuming from suspend:
277  * - At boot time we're called very early, and must use extend_brk()
278  *   to allocate memory.
279  *
280  * - After resume we're called from within stop_machine, but the mfn
281  *   tree should alreay be completely allocated.
282  */
283 void xen_build_mfn_list_list(void)
284 {
285         unsigned pfn;
286
287         /* Pre-initialize p2m_top_mfn to be completely missing */
288         if (p2m_top_mfn == NULL) {
289                 p2m_mid_missing_mfn = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
290                 p2m_mid_mfn_init(p2m_mid_missing_mfn);
291
292                 p2m_top_mfn = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
293                 p2m_top_mfn_init(p2m_top_mfn);
294         }
295
296         for (pfn = 0; pfn < xen_max_p2m_pfn; pfn += P2M_PER_PAGE) {
297                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
298                 unsigned mididx = p2m_mid_index(pfn);
299                 unsigned long **mid;
300                 unsigned long mid_mfn;
301                 unsigned long *mid_mfn_p;
302
303                 mid = p2m_top[topidx];
304
305                 /* Don't bother allocating any mfn mid levels if
306                    they're just missing */
307                 if (mid[mididx] == p2m_missing)
308                         continue;
309
310                 mid_mfn = p2m_top_mfn[topidx];
311                 mid_mfn_p = mfn_to_virt(mid_mfn);
312
313                 if (mid_mfn_p == p2m_mid_missing_mfn) {
314                         /*
315                          * XXX boot-time only!  We should never find
316                          * missing parts of the mfn tree after
317                          * runtime.  extend_brk() will BUG if we call
318                          * it too late.
319                          */
320                         mid_mfn_p = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
321                         p2m_mid_mfn_init(mid_mfn_p);
322
323                         mid_mfn = virt_to_mfn(mid_mfn_p);
324                         
325                         p2m_top_mfn[topidx] = mid_mfn;
326                 }
327
328                 mid_mfn_p[mididx] = virt_to_mfn(mid[mididx]);
329         }
330 }
331
332 void xen_setup_mfn_list_list(void)
333 {
334         BUG_ON(HYPERVISOR_shared_info == &xen_dummy_shared_info);
335
336         HYPERVISOR_shared_info->arch.pfn_to_mfn_frame_list_list =
337                 virt_to_mfn(p2m_top_mfn);
338         HYPERVISOR_shared_info->arch.max_pfn = xen_max_p2m_pfn;
339 }
340
341 /* Set up p2m_top to point to the domain-builder provided p2m pages */
342 void __init xen_build_dynamic_phys_to_machine(void)
343 {
344         unsigned long *mfn_list = (unsigned long *)xen_start_info->mfn_list;
345         unsigned long max_pfn = min(MAX_DOMAIN_PAGES, xen_start_info->nr_pages);
346         unsigned pfn;
347
348         xen_max_p2m_pfn = max_pfn;
349
350         p2m_missing = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
351         p2m_init(p2m_missing);
352
353         p2m_mid_missing = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
354         p2m_mid_init(p2m_mid_missing);
355
356         p2m_top = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
357         p2m_top_init(p2m_top);
358
359         /*
360          * The domain builder gives us a pre-constructed p2m array in
361          * mfn_list for all the pages initially given to us, so we just
362          * need to graft that into our tree structure.
363          */
364         for (pfn = 0; pfn < max_pfn; pfn += P2M_PER_PAGE) {
365                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
366                 unsigned mididx = p2m_mid_index(pfn);
367
368                 if (p2m_top[topidx] == p2m_mid_missing) {
369                         unsigned long **mid = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
370                         p2m_mid_init(mid);
371
372                         p2m_top[topidx] = mid;
373                 }
374
375                 p2m_top[topidx][mididx] = &mfn_list[pfn];
376         }
377 }
378
379 unsigned long get_phys_to_machine(unsigned long pfn)
380 {
381         unsigned topidx, mididx, idx;
382
383         if (unlikely(pfn >= MAX_P2M_PFN))
384                 return INVALID_P2M_ENTRY;
385
386         topidx = p2m_top_index(pfn);
387         mididx = p2m_mid_index(pfn);
388         idx = p2m_index(pfn);
389
390         return p2m_top[topidx][mididx][idx];
391 }
392 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_phys_to_machine);
393
394 static void *alloc_p2m_page(void)
395 {
396         return (void *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_REPEAT);
397 }
398
399 static void free_p2m_page(void *p)
400 {
401         free_page((unsigned long)p);
402 }
403
404 /* 
405  * Fully allocate the p2m structure for a given pfn.  We need to check
406  * that both the top and mid levels are allocated, and make sure the
407  * parallel mfn tree is kept in sync.  We may race with other cpus, so
408  * the new pages are installed with cmpxchg; if we lose the race then
409  * simply free the page we allocated and use the one that's there.
410  */
411 static bool alloc_p2m(unsigned long pfn)
412 {
413         unsigned topidx, mididx;
414         unsigned long ***top_p, **mid;
415         unsigned long *top_mfn_p, *mid_mfn;
416
417         topidx = p2m_top_index(pfn);
418         mididx = p2m_mid_index(pfn);
419
420         top_p = &p2m_top[topidx];
421         mid = *top_p;
422
423         if (mid == p2m_mid_missing) {
424                 /* Mid level is missing, allocate a new one */
425                 mid = alloc_p2m_page();
426                 if (!mid)
427                         return false;
428
429                 p2m_mid_init(mid);
430
431                 if (cmpxchg(top_p, p2m_mid_missing, mid) != p2m_mid_missing)
432                         free_p2m_page(mid);
433         }
434
435         top_mfn_p = &p2m_top_mfn[topidx];
436         mid_mfn = mfn_to_virt(*top_mfn_p);
437
438         if (mid_mfn == p2m_mid_missing_mfn) {
439                 /* Separately check the mid mfn level */
440                 unsigned long missing_mfn;
441                 unsigned long mid_mfn_mfn;
442
443                 mid_mfn = alloc_p2m_page();
444                 if (!mid_mfn)
445                         return false;
446
447                 p2m_mid_mfn_init(mid_mfn);
448                 
449                 missing_mfn = virt_to_mfn(p2m_mid_missing_mfn);
450                 mid_mfn_mfn = virt_to_mfn(mid_mfn);
451                 if (cmpxchg(top_mfn_p, missing_mfn, mid_mfn_mfn) != missing_mfn)
452                         free_p2m_page(mid_mfn);
453         }
454
455         if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_missing) {
456                 /* p2m leaf page is missing */
457                 unsigned long *p2m;
458
459                 p2m = alloc_p2m_page();
460                 if (!p2m)
461                         return false;
462
463                 p2m_init(p2m);
464
465                 if (cmpxchg(&mid[mididx], p2m_missing, p2m) != p2m_missing)
466                         free_p2m_page(p2m);
467                 else
468                         mid_mfn[mididx] = virt_to_mfn(p2m);
469         }
470
471         return true;
472 }
473
474 /* Try to install p2m mapping; fail if intermediate bits missing */
475 bool __set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
476 {
477         unsigned topidx, mididx, idx;
478
479         if (unlikely(pfn >= MAX_P2M_PFN)) {
480                 BUG_ON(mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
481                 return true;
482         }
483
484         topidx = p2m_top_index(pfn);
485         mididx = p2m_mid_index(pfn);
486         idx = p2m_index(pfn);
487
488         if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_missing)
489                 return mfn == INVALID_P2M_ENTRY;
490
491         p2m_top[topidx][mididx][idx] = mfn;
492
493         return true;
494 }
495
496 bool set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
497 {
498         if (unlikely(xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))) {
499                 BUG_ON(pfn != mfn && mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
500                 return true;
501         }
502
503         if (unlikely(!__set_phys_to_machine(pfn, mfn)))  {
504                 if (!alloc_p2m(pfn))
505                         return false;
506
507                 if (!__set_phys_to_machine(pfn, mfn))
508                         return false;
509         }
510
511         return true;
512 }
513
514 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
515 {
516         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
517
518         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
519 }
520
521 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
522 {
523         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
524         unsigned int level;
525         pte_t *pte;
526         unsigned offset;
527
528         /*
529          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
530          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
531          */
532         if (virt_addr_valid(vaddr))
533                 return virt_to_machine(vaddr);
534
535         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
536
537         pte = lookup_address(address, &level);
538         BUG_ON(pte == NULL);
539         offset = address & ~PAGE_MASK;
540         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
541 }
542
543 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
544 {
545         pte_t *pte, ptev;
546         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
547         unsigned int level;
548
549         pte = lookup_address(address, &level);
550         BUG_ON(pte == NULL);
551
552         ptev = pte_wrprotect(*pte);
553
554         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
555                 BUG();
556 }
557
558 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
559 {
560         pte_t *pte, ptev;
561         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
562         unsigned int level;
563
564         pte = lookup_address(address, &level);
565         BUG_ON(pte == NULL);
566
567         ptev = pte_mkwrite(*pte);
568
569         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
570                 BUG();
571 }
572
573
574 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
575 {
576         struct page *page = virt_to_page(ptr);
577
578         return PagePinned(page);
579 }
580
581 static bool xen_iomap_pte(pte_t pte)
582 {
583         return pte_flags(pte) & _PAGE_IOMAP;
584 }
585
586 static void xen_set_iomap_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
587 {
588         struct multicall_space mcs;
589         struct mmu_update *u;
590
591         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
592         u = mcs.args;
593
594         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
595         u->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
596         u->val = pte_val_ma(pteval);
597
598         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_IO);
599
600         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
601 }
602
603 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
604 {
605         struct multicall_space mcs;
606         struct mmu_update *u;
607
608         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
609
610         if (mcs.mc != NULL) {
611                 ADD_STATS(mmu_update_extended, 1);
612                 ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], -1);
613
614                 mcs.mc->args[1]++;
615
616                 if (mcs.mc->args[1] < MMU_UPDATE_HISTO)
617                         ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], 1);
618                 else
619                         ADD_STATS(mmu_update_histo[0], 1);
620         } else {
621                 ADD_STATS(mmu_update, 1);
622                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
623                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
624                 ADD_STATS(mmu_update_histo[1], 1);
625         }
626
627         u = mcs.args;
628         *u = *update;
629 }
630
631 void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
632 {
633         struct mmu_update u;
634
635         preempt_disable();
636
637         xen_mc_batch();
638
639         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
640         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
641         u.val = pmd_val_ma(val);
642         xen_extend_mmu_update(&u);
643
644         ADD_STATS(pmd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
645
646         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
647
648         preempt_enable();
649 }
650
651 void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
652 {
653         ADD_STATS(pmd_update, 1);
654
655         /* If page is not pinned, we can just update the entry
656            directly */
657         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
658                 *ptr = val;
659                 return;
660         }
661
662         ADD_STATS(pmd_update_pinned, 1);
663
664         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
665 }
666
667 /*
668  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
669  * and protection flags for that frame.
670  */
671 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
672 {
673         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
674 }
675
676 void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
677                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
678 {
679         if (xen_iomap_pte(pteval)) {
680                 xen_set_iomap_pte(ptep, pteval);
681                 goto out;
682         }
683
684         ADD_STATS(set_pte_at, 1);
685 //      ADD_STATS(set_pte_at_pinned, xen_page_pinned(ptep));
686         ADD_STATS(set_pte_at_current, mm == current->mm);
687         ADD_STATS(set_pte_at_kernel, mm == &init_mm);
688
689         if (mm == current->mm || mm == &init_mm) {
690                 if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU) {
691                         struct multicall_space mcs;
692                         mcs = xen_mc_entry(0);
693
694                         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, addr, pteval, 0);
695                         ADD_STATS(set_pte_at_batched, 1);
696                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
697                         goto out;
698                 } else
699                         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(addr, pteval, 0) == 0)
700                                 goto out;
701         }
702         xen_set_pte(ptep, pteval);
703
704 out:    return;
705 }
706
707 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
708                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
709 {
710         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
711         return *ptep;
712 }
713
714 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
715                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
716 {
717         struct mmu_update u;
718
719         xen_mc_batch();
720
721         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
722         u.val = pte_val_ma(pte);
723         xen_extend_mmu_update(&u);
724
725         ADD_STATS(prot_commit, 1);
726         ADD_STATS(prot_commit_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
727
728         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
729 }
730
731 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
732 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
733 {
734         if (val & _PAGE_PRESENT) {
735                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
736                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
737                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
738         }
739
740         return val;
741 }
742
743 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
744 {
745         if (val & _PAGE_PRESENT) {
746                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
747                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
748                 unsigned long mfn = pfn_to_mfn(pfn);
749
750                 /*
751                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
752                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
753                  * information about the original pfn, so
754                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
755                  */
756                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
757                         mfn = 0;
758                         flags = 0;
759                 }
760
761                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
762         }
763
764         return val;
765 }
766
767 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
768 {
769         if (val & _PAGE_PRESENT) {
770                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
771                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
772
773                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
774                    just use it as-is. */
775                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
776         }
777
778         return val;
779 }
780
781 pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
782 {
783         if (xen_initial_domain() && (pte.pte & _PAGE_IOMAP))
784                 return pte.pte;
785
786         return pte_mfn_to_pfn(pte.pte);
787 }
788 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
789
790 pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
791 {
792         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
793 }
794 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
795
796 pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
797 {
798         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
799
800         /*
801          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
802          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
803          * mappings are just dummy local mappings to keep other
804          * parts of the kernel happy.
805          */
806         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
807             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
808                 pte = iomap_pte(pte);
809         } else {
810                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
811                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
812         }
813
814         return native_make_pte(pte);
815 }
816 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
817
818 pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
819 {
820         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
821         return native_make_pgd(pgd);
822 }
823 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
824
825 pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
826 {
827         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
828 }
829 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
830
831 void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
832 {
833         struct mmu_update u;
834
835         preempt_disable();
836
837         xen_mc_batch();
838
839         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
840         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
841         u.val = pud_val_ma(val);
842         xen_extend_mmu_update(&u);
843
844         ADD_STATS(pud_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
845
846         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
847
848         preempt_enable();
849 }
850
851 void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
852 {
853         ADD_STATS(pud_update, 1);
854
855         /* If page is not pinned, we can just update the entry
856            directly */
857         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
858                 *ptr = val;
859                 return;
860         }
861
862         ADD_STATS(pud_update_pinned, 1);
863
864         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
865 }
866
867 void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
868 {
869         if (xen_iomap_pte(pte)) {
870                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
871                 return;
872         }
873
874         ADD_STATS(pte_update, 1);
875 //      ADD_STATS(pte_update_pinned, xen_page_pinned(ptep));
876         ADD_STATS(pte_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
877
878 #ifdef CONFIG_X86_PAE
879         ptep->pte_high = pte.pte_high;
880         smp_wmb();
881         ptep->pte_low = pte.pte_low;
882 #else
883         *ptep = pte;
884 #endif
885 }
886
887 #ifdef CONFIG_X86_PAE
888 void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
889 {
890         if (xen_iomap_pte(pte)) {
891                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
892                 return;
893         }
894
895         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
896 }
897
898 void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
899 {
900         ptep->pte_low = 0;
901         smp_wmb();              /* make sure low gets written first */
902         ptep->pte_high = 0;
903 }
904
905 void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
906 {
907         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
908 }
909 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
910
911 pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
912 {
913         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
914         return native_make_pmd(pmd);
915 }
916 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
917
918 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
919 pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
920 {
921         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
922 }
923 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
924
925 pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
926 {
927         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
928
929         return native_make_pud(pud);
930 }
931 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
932
933 pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
934 {
935         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
936         unsigned offset = pgd - pgd_page;
937         pgd_t *user_ptr = NULL;
938
939         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
940                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
941                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
942                 if (user_ptr)
943                         user_ptr += offset;
944         }
945
946         return user_ptr;
947 }
948
949 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
950 {
951         struct mmu_update u;
952
953         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
954         u.val = pgd_val_ma(val);
955         xen_extend_mmu_update(&u);
956 }
957
958 /*
959  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
960  * there's a page structure.  This implies:
961  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
962  *  2. It is always pinned
963  *  3. It has no user pagetable attached to it
964  */
965 void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
966 {
967         preempt_disable();
968
969         xen_mc_batch();
970
971         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
972
973         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
974
975         preempt_enable();
976 }
977
978 void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
979 {
980         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
981
982         ADD_STATS(pgd_update, 1);
983
984         /* If page is not pinned, we can just update the entry
985            directly */
986         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
987                 *ptr = val;
988                 if (user_ptr) {
989                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
990                         *user_ptr = val;
991                 }
992                 return;
993         }
994
995         ADD_STATS(pgd_update_pinned, 1);
996         ADD_STATS(pgd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
997
998         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
999            user updates together. */
1000         xen_mc_batch();
1001
1002         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
1003         if (user_ptr)
1004                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
1005
1006         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1007 }
1008 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
1009
1010 /*
1011  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
1012  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
1013  * callback function on each page it finds making up the page table,
1014  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
1015  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
1016  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
1017  * FIXADDR_TOP.
1018  *
1019  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
1020  * because then we start getting into Xen's ptes.
1021  *
1022  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
1023  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
1024  */
1025 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
1026                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
1027                                       enum pt_level),
1028                           unsigned long limit)
1029 {
1030         int flush = 0;
1031         unsigned hole_low, hole_high;
1032         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
1033         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
1034
1035         /* The limit is the last byte to be touched */
1036         limit--;
1037         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
1038
1039         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
1040                 return 0;
1041
1042         /*
1043          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
1044          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
1045          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
1046          */
1047         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
1048         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
1049
1050         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
1051 #if PTRS_PER_PUD > 1
1052         pudidx_limit = pud_index(limit);
1053 #else
1054         pudidx_limit = 0;
1055 #endif
1056 #if PTRS_PER_PMD > 1
1057         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
1058 #else
1059         pmdidx_limit = 0;
1060 #endif
1061
1062         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
1063                 pud_t *pud;
1064
1065                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
1066                         continue;
1067
1068                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
1069                         continue;
1070
1071                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
1072
1073                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
1074                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
1075
1076                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
1077                         pmd_t *pmd;
1078
1079                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
1080                             pudidx > pudidx_limit)
1081                                 goto out;
1082
1083                         if (pud_none(pud[pudidx]))
1084                                 continue;
1085
1086                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
1087
1088                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
1089                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
1090
1091                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
1092                                 struct page *pte;
1093
1094                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
1095                                     pudidx == pudidx_limit &&
1096                                     pmdidx > pmdidx_limit)
1097                                         goto out;
1098
1099                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
1100                                         continue;
1101
1102                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
1103                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
1104                         }
1105                 }
1106         }
1107
1108 out:
1109         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
1110            a cue to do final things like tlb flushes. */
1111         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
1112
1113         return flush;
1114 }
1115
1116 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
1117                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
1118                                     enum pt_level),
1119                         unsigned long limit)
1120 {
1121         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
1122 }
1123
1124 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
1125    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
1126 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
1127 {
1128         spinlock_t *ptl = NULL;
1129
1130 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
1131         ptl = __pte_lockptr(page);
1132         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
1133 #endif
1134
1135         return ptl;
1136 }
1137
1138 static void xen_pte_unlock(void *v)
1139 {
1140         spinlock_t *ptl = v;
1141         spin_unlock(ptl);
1142 }
1143
1144 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
1145 {
1146         struct mmuext_op *op;
1147         struct multicall_space mcs;
1148
1149         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1150         op = mcs.args;
1151         op->cmd = level;
1152         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1153         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1154 }
1155
1156 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1157                         enum pt_level level)
1158 {
1159         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
1160         int flush;
1161
1162         if (pgfl)
1163                 flush = 0;              /* already pinned */
1164         else if (PageHighMem(page))
1165                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
1166                    highpage */
1167                 flush = 1;
1168         else {
1169                 void *pt = lowmem_page_address(page);
1170                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1171                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
1172                 spinlock_t *ptl;
1173
1174                 flush = 0;
1175
1176                 /*
1177                  * We need to hold the pagetable lock between the time
1178                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
1179                  * it.  If we don't, then other users may come in and
1180                  * attempt to update the pagetable by writing it,
1181                  * which will fail because the memory is RO but not
1182                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
1183                  *
1184                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
1185                  * entire pagetable's worth of locks during the
1186                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
1187                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
1188                  * page while holding the lock.  This means the number
1189                  * of locks we end up holding is never more than a
1190                  * batch size (~32 entries, at present).
1191                  *
1192                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
1193                  * the PTE pages independently, because we're
1194                  * protected by the overall pagetable lock.
1195                  */
1196                 ptl = NULL;
1197                 if (level == PT_PTE)
1198                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1199
1200                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1201                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
1202                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1203
1204                 if (ptl) {
1205                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1206
1207                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
1208                            is completed. */
1209                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1210                 }
1211         }
1212
1213         return flush;
1214 }
1215
1216 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
1217    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
1218    read-only, and can be pinned. */
1219 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1220 {
1221         xen_mc_batch();
1222
1223         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
1224                 /* re-enable interrupts for flushing */
1225                 xen_mc_issue(0);
1226
1227                 kmap_flush_unused();
1228
1229                 xen_mc_batch();
1230         }
1231
1232 #ifdef CONFIG_X86_64
1233         {
1234                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1235
1236                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1237
1238                 if (user_pgd) {
1239                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1240                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1241                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1242                 }
1243         }
1244 #else /* CONFIG_X86_32 */
1245 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1246         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
1247         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1248                      PT_PMD);
1249 #endif
1250         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1251 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1252         xen_mc_issue(0);
1253 }
1254
1255 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
1256 {
1257         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
1258 }
1259
1260 /*
1261  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
1262  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
1263  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
1264  * process is under construction or destruction).
1265  *
1266  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
1267  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
1268  * matter all that much.
1269  */
1270 void xen_mm_pin_all(void)
1271 {
1272         unsigned long flags;
1273         struct page *page;
1274
1275         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1276
1277         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1278                 if (!PagePinned(page)) {
1279                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1280                         SetPageSavePinned(page);
1281                 }
1282         }
1283
1284         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1285 }
1286
1287 /*
1288  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
1289  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
1290  * the book-keeping now.
1291  */
1292 static __init int xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1293                                   enum pt_level level)
1294 {
1295         SetPagePinned(page);
1296         return 0;
1297 }
1298
1299 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
1300 {
1301         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
1302 }
1303
1304 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1305                           enum pt_level level)
1306 {
1307         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
1308
1309         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
1310                 void *pt = lowmem_page_address(page);
1311                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1312                 spinlock_t *ptl = NULL;
1313                 struct multicall_space mcs;
1314
1315                 /*
1316                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
1317                  * pte locks, we must be holding the lock for while
1318                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
1319                  * concurrent updates from seeing it in this
1320                  * partially-pinned state.
1321                  */
1322                 if (level == PT_PTE) {
1323                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1324
1325                         if (ptl)
1326                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1327                 }
1328
1329                 mcs = __xen_mc_entry(0);
1330
1331                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1332                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
1333                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1334
1335                 if (ptl) {
1336                         /* unlock when batch completed */
1337                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1338                 }
1339         }
1340
1341         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1342 }
1343
1344 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1345 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1346 {
1347         xen_mc_batch();
1348
1349         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1350
1351 #ifdef CONFIG_X86_64
1352         {
1353                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1354
1355                 if (user_pgd) {
1356                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1357                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1358                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1359                 }
1360         }
1361 #endif
1362
1363 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1364         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1365         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1366                        PT_PMD);
1367 #endif
1368
1369         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1370
1371         xen_mc_issue(0);
1372 }
1373
1374 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1375 {
1376         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1377 }
1378
1379 /*
1380  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1381  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1382  */
1383 void xen_mm_unpin_all(void)
1384 {
1385         unsigned long flags;
1386         struct page *page;
1387
1388         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
1389
1390         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1391                 if (PageSavePinned(page)) {
1392                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1393                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1394                         ClearPageSavePinned(page);
1395                 }
1396         }
1397
1398         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
1399 }
1400
1401 void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1402 {
1403         spin_lock(&next->page_table_lock);
1404         xen_pgd_pin(next);
1405         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1406 }
1407
1408 void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1409 {
1410         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1411         xen_pgd_pin(mm);
1412         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1413 }
1414
1415
1416 #ifdef CONFIG_SMP
1417 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1418    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1419 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1420 {
1421         struct mm_struct *mm = info;
1422         struct mm_struct *active_mm;
1423
1424         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1425
1426         if (active_mm == mm)
1427                 leave_mm(smp_processor_id());
1428
1429         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1430            it has been flushed. */
1431         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1432                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1433 }
1434
1435 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1436 {
1437         cpumask_var_t mask;
1438         unsigned cpu;
1439
1440         if (current->active_mm == mm) {
1441                 if (current->mm == mm)
1442                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1443                 else
1444                         leave_mm(smp_processor_id());
1445         }
1446
1447         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1448         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1449                 for_each_online_cpu(cpu) {
1450                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1451                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1452                                 continue;
1453                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1454                 }
1455                 return;
1456         }
1457         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1458
1459         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1460            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1461            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1462            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1463            if needed. */
1464         for_each_online_cpu(cpu) {
1465                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1466                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1467         }
1468
1469         if (!cpumask_empty(mask))
1470                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1471         free_cpumask_var(mask);
1472 }
1473 #else
1474 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1475 {
1476         if (current->active_mm == mm)
1477                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1478 }
1479 #endif
1480
1481 /*
1482  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1483  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1484  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1485  * hypervisor, which is moderately expensive.
1486  *
1487  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1488  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1489  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1490  *
1491  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1492  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1493  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1494  */
1495 void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1496 {
1497         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1498         xen_drop_mm_ref(mm);
1499         put_cpu();
1500
1501         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1502
1503         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1504         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1505                 xen_pgd_unpin(mm);
1506
1507         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1508 }
1509
1510 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1511 {
1512 }
1513
1514 static void xen_post_allocator_init(void);
1515
1516 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1517 {
1518         xen_setup_shared_info();
1519         xen_post_allocator_init();
1520 }
1521
1522 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1523 {
1524         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1525 }
1526
1527 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1528 {
1529         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1530 }
1531
1532 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1533 {
1534         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1535 }
1536
1537 static void xen_flush_tlb(void)
1538 {
1539         struct mmuext_op *op;
1540         struct multicall_space mcs;
1541
1542         preempt_disable();
1543
1544         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1545
1546         op = mcs.args;
1547         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1548         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1549
1550         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1551
1552         preempt_enable();
1553 }
1554
1555 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1556 {
1557         struct mmuext_op *op;
1558         struct multicall_space mcs;
1559
1560         preempt_disable();
1561
1562         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1563         op = mcs.args;
1564         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1565         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1566         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1567
1568         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1569
1570         preempt_enable();
1571 }
1572
1573 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1574                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1575 {
1576         struct {
1577                 struct mmuext_op op;
1578                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1579         } *args;
1580         struct multicall_space mcs;
1581
1582         if (cpumask_empty(cpus))
1583                 return;         /* nothing to do */
1584
1585         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1586         args = mcs.args;
1587         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1588
1589         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1590         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1591         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1592
1593         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1594                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1595         } else {
1596                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1597                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1598         }
1599
1600         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1601
1602         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1603 }
1604
1605 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1606 {
1607         return percpu_read(xen_cr3);
1608 }
1609
1610 static void set_current_cr3(void *v)
1611 {
1612         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1613 }
1614
1615 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1616 {
1617         struct mmuext_op *op;
1618         struct multicall_space mcs;
1619         unsigned long mfn;
1620
1621         if (cr3)
1622                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1623         else
1624                 mfn = 0;
1625
1626         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1627
1628         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1629
1630         op = mcs.args;
1631         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1632         op->arg1.mfn = mfn;
1633
1634         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1635
1636         if (kernel) {
1637                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1638
1639                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1640                    been submitted. */
1641                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1642         }
1643 }
1644
1645 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1646 {
1647         BUG_ON(preemptible());
1648
1649         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1650
1651         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1652            respect to ipis */
1653         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1654
1655         __xen_write_cr3(true, cr3);
1656
1657 #ifdef CONFIG_X86_64
1658         {
1659                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1660                 if (user_pgd)
1661                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1662                 else
1663                         __xen_write_cr3(false, 0);
1664         }
1665 #endif
1666
1667         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1668 }
1669
1670 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1671 {
1672         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1673         int ret = 0;
1674
1675         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1676
1677 #ifdef CONFIG_X86_64
1678         {
1679                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1680                 pgd_t *user_pgd;
1681
1682                 BUG_ON(page->private != 0);
1683
1684                 ret = -ENOMEM;
1685
1686                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1687                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1688
1689                 if (user_pgd != NULL) {
1690                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1691                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1692                         ret = 0;
1693                 }
1694
1695                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1696         }
1697 #endif
1698
1699         return ret;
1700 }
1701
1702 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1703 {
1704 #ifdef CONFIG_X86_64
1705         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1706
1707         if (user_pgd)
1708                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1709 #endif
1710 }
1711
1712 #ifdef CONFIG_X86_32
1713 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1714 {
1715         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1716         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1717                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1718                                pte_val_ma(pte));
1719
1720         return pte;
1721 }
1722
1723 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1724    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1725 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1726 {
1727         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1728
1729         xen_set_pte(ptep, pte);
1730 }
1731 #endif
1732
1733 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1734 {
1735         struct mmuext_op op;
1736         op.cmd = cmd;
1737         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1738         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1739                 BUG();
1740 }
1741
1742 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1743    everything is pinned. */
1744 static __init void xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1745 {
1746 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1747         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1748 #endif
1749         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1750         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1751 }
1752
1753 /* Used for pmd and pud */
1754 static __init void xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1755 {
1756 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1757         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1758 #endif
1759         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1760 }
1761
1762 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1763    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1764 static __init void xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1765 {
1766         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1767         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1768 }
1769
1770 static __init void xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1771 {
1772         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1773 }
1774
1775 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1776    attached to a pinned pagetable. */
1777 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1778 {
1779         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1780
1781         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1782                 SetPagePinned(page);
1783
1784                 if (!PageHighMem(page)) {
1785                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1786                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1787                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1788                 } else {
1789                         /* make sure there are no stray mappings of
1790                            this page */
1791                         kmap_flush_unused();
1792                 }
1793         }
1794 }
1795
1796 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1797 {
1798         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1799 }
1800
1801 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1802 {
1803         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1804 }
1805
1806 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1807 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1808 {
1809         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1810
1811         if (PagePinned(page)) {
1812                 if (!PageHighMem(page)) {
1813                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1814                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1815                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1816                 }
1817                 ClearPagePinned(page);
1818         }
1819 }
1820
1821 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1822 {
1823         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1824 }
1825
1826 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1827 {
1828         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1829 }
1830
1831 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1832 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1833 {
1834         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1835 }
1836
1837 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1838 {
1839         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1840 }
1841 #endif
1842
1843 void __init xen_reserve_top(void)
1844 {
1845 #ifdef CONFIG_X86_32
1846         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1847         struct xen_platform_parameters pp;
1848
1849         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1850                 top = pp.virt_start;
1851
1852         reserve_top_address(-top);
1853 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1854 }
1855
1856 /*
1857  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1858  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1859  */
1860 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1861 {
1862 #ifdef CONFIG_X86_64
1863         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1864 #else
1865         return __va(paddr);
1866 #endif
1867 }
1868
1869 /* Convert a machine address to physical address */
1870 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1871 {
1872         phys_addr_t paddr;
1873
1874         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1875         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1876
1877         return paddr;
1878 }
1879
1880 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1881 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1882 {
1883         return __ka(m2p(maddr));
1884 }
1885
1886 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1887 {
1888         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1889         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1890
1891         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1892                 BUG();
1893 }
1894
1895 static __init void xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1896 {
1897         unsigned pmdidx, pteidx;
1898         unsigned ident_pte;
1899         unsigned long pfn;
1900
1901         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1902                                       PAGE_SIZE);
1903
1904         ident_pte = 0;
1905         pfn = 0;
1906         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1907                 pte_t *pte_page;
1908
1909                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1910                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1911                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1912                 else {
1913                         /* Check for free pte pages */
1914                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1915                                 break;
1916
1917                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1918                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1919
1920                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1921                 }
1922
1923                 /* Install mappings */
1924                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1925                         pte_t pte;
1926
1927                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1928                                 max_pfn_mapped = pfn;
1929
1930                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1931                                 continue;
1932
1933                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1934                         pte_page[pteidx] = pte;
1935                 }
1936         }
1937
1938         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1939                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1940
1941         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1942 }
1943
1944 #ifdef CONFIG_X86_64
1945 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1946 {
1947         pte_t *pte = v;
1948         int i;
1949
1950         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1951            as ptes. */
1952         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1953                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1954 }
1955
1956 /*
1957  * Set up the inital kernel pagetable.
1958  *
1959  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1960  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1961  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1962  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1963  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1964  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1965  * up.
1966  */
1967 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1968                                          unsigned long max_pfn)
1969 {
1970         pud_t *l3;
1971         pmd_t *l2;
1972
1973         /* Zap identity mapping */
1974         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1975
1976         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1977         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1978         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1979         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1980
1981         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1982         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1983
1984         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1985         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1986
1987         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1988         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1989         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1990
1991         /* Set up identity map */
1992         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1993
1994         /* Make pagetable pieces RO */
1995         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1996         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1997         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1998         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1999         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
2000         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
2001
2002         /* Pin down new L4 */
2003         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
2004                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
2005
2006         /* Unpin Xen-provided one */
2007         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
2008
2009         /* Switch over */
2010         pgd = init_level4_pgt;
2011
2012         /*
2013          * At this stage there can be no user pgd, and no page
2014          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
2015          * pgd.
2016          */
2017         xen_mc_batch();
2018         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
2019         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
2020
2021         reserve_early(__pa(xen_start_info->pt_base),
2022                       __pa(xen_start_info->pt_base +
2023                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
2024                       "XEN PAGETABLES");
2025
2026         return pgd;
2027 }
2028 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
2029 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, level2_kernel_pgt, PTRS_PER_PMD);
2030
2031 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
2032                                          unsigned long max_pfn)
2033 {
2034         pmd_t *kernel_pmd;
2035
2036         level2_kernel_pgt = extend_brk(sizeof(pmd_t *) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
2037
2038         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
2039                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
2040                                   512*1024);
2041
2042         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
2043         memcpy(level2_kernel_pgt, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
2044
2045         xen_map_identity_early(level2_kernel_pgt, max_pfn);
2046
2047         memcpy(swapper_pg_dir, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
2048         set_pgd(&swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY],
2049                         __pgd(__pa(level2_kernel_pgt) | _PAGE_PRESENT));
2050
2051         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
2052         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
2053         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
2054
2055         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
2056
2057         xen_write_cr3(__pa(swapper_pg_dir));
2058
2059         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir)));
2060
2061         reserve_early(__pa(xen_start_info->pt_base),
2062                       __pa(xen_start_info->pt_base +
2063                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
2064                       "XEN PAGETABLES");
2065
2066         return swapper_pg_dir;
2067 }
2068 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
2069
2070 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
2071 {
2072         pte_t pte;
2073
2074         phys >>= PAGE_SHIFT;
2075
2076         switch (idx) {
2077         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
2078 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
2079         case FIX_F00F_IDT:
2080 #endif
2081 #ifdef CONFIG_X86_32
2082         case FIX_WP_TEST:
2083         case FIX_VDSO:
2084 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
2085         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
2086 # endif
2087 #else
2088         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
2089 #endif
2090 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
2091         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
2092 #endif
2093         case FIX_TEXT_POKE0:
2094         case FIX_TEXT_POKE1:
2095                 /* All local page mappings */
2096                 pte = pfn_pte(phys, prot);
2097                 break;
2098
2099         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
2100                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
2101                    IO domain */
2102                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2103                 break;
2104
2105         default:
2106                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
2107                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
2108                 break;
2109         }
2110
2111         __native_set_fixmap(idx, pte);
2112
2113 #ifdef CONFIG_X86_64
2114         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
2115            pagetable vsyscall mapping. */
2116         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
2117                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
2118                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
2119         }
2120 #endif
2121 }
2122
2123 static __init void xen_post_allocator_init(void)
2124 {
2125         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
2126         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
2127         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
2128 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2129         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
2130 #endif
2131
2132         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2133            (which it hasn't) */
2134         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2135         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2136         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
2137         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
2138 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2139         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2140         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
2141 #endif
2142
2143 #ifdef CONFIG_X86_64
2144         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
2145 #endif
2146         xen_mark_init_mm_pinned();
2147 }
2148
2149 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2150 {
2151         preempt_disable();
2152         xen_mc_flush();
2153         paravirt_leave_lazy_mmu();
2154         preempt_enable();
2155 }
2156
2157 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
2158         .read_cr2 = xen_read_cr2,
2159         .write_cr2 = xen_write_cr2,
2160
2161         .read_cr3 = xen_read_cr3,
2162         .write_cr3 = xen_write_cr3,
2163
2164         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2165         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2166         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2167         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2168
2169         .pte_update = paravirt_nop,
2170         .pte_update_defer = paravirt_nop,
2171
2172         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2173         .pgd_free = xen_pgd_free,
2174
2175         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2176         .release_pte = xen_release_pte_init,
2177         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2178         .alloc_pmd_clone = paravirt_nop,
2179         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2180
2181 #ifdef CONFIG_X86_64
2182         .set_pte = xen_set_pte,
2183 #else
2184         .set_pte = xen_set_pte_init,
2185 #endif
2186         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2187         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2188
2189         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2190         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2191
2192         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2193         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2194
2195         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2196         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2197
2198 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2199         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2200         .pte_clear = xen_pte_clear,
2201         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2202 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2203         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2204
2205         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2206         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2207
2208 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2209         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2210         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2211         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2212
2213         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2214         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2215 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2216
2217         .activate_mm = xen_activate_mm,
2218         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2219         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2220
2221         .lazy_mode = {
2222                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2223                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2224         },
2225
2226         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2227 };
2228
2229 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2230 {
2231         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2232         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2233         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2234
2235         vmap_lazy_unmap = false;
2236 }
2237
2238 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2239 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2240 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2241
2242 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2243 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2244                                 unsigned long *in_frames,
2245                                 unsigned long *out_frames)
2246 {
2247         int i;
2248         struct multicall_space mcs;
2249
2250         xen_mc_batch();
2251         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2252                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2253
2254                 if (in_frames)
2255                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2256
2257                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2258                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2259
2260                 if (out_frames)
2261                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2262         }
2263         xen_mc_issue(0);
2264 }
2265
2266 /*
2267  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2268  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2269  * mfn.
2270  */
2271 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2272                                      unsigned long *mfns,
2273                                      unsigned long first_mfn)
2274 {
2275         unsigned i, limit;
2276         unsigned long mfn;
2277
2278         xen_mc_batch();
2279
2280         limit = 1u << order;
2281         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2282                 struct multicall_space mcs;
2283                 unsigned flags;
2284
2285                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2286                 if (mfns)
2287                         mfn = mfns[i];
2288                 else
2289                         mfn = first_mfn + i;
2290
2291                 if (i < (limit - 1))
2292                         flags = 0;
2293                 else {
2294                         if (order == 0)
2295                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2296                         else
2297                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2298                 }
2299
2300                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2301                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2302
2303                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2304         }
2305
2306         xen_mc_issue(0);
2307 }
2308
2309 /*
2310  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2311  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2312  * input, and populates mfns as output.
2313  *
2314  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2315  * satisfy the request or not.
2316  */
2317 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2318                                unsigned long *pfns_in,
2319                                unsigned long extents_out,
2320                                unsigned int order_out,
2321                                unsigned long *mfns_out,
2322                                unsigned int address_bits)
2323 {
2324         long rc;
2325         int success;
2326
2327         struct xen_memory_exchange exchange = {
2328                 .in = {
2329                         .nr_extents   = extents_in,
2330                         .extent_order = order_in,
2331                         .extent_start = pfns_in,
2332                         .domid        = DOMID_SELF
2333                 },
2334                 .out = {
2335                         .nr_extents   = extents_out,
2336                         .extent_order = order_out,
2337                         .extent_start = mfns_out,
2338                         .address_bits = address_bits,
2339                         .domid        = DOMID_SELF
2340                 }
2341         };
2342
2343         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2344
2345         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2346         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2347
2348         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2349         BUG_ON(success && (rc != 0));
2350
2351         return success;
2352 }
2353
2354 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2355                                  unsigned int address_bits)
2356 {
2357         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2358         unsigned long  flags;
2359         int            success;
2360
2361         /*
2362          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2363          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2364          * this function are redundant and can be ignored.
2365          */
2366
2367         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2368                 return 0;
2369
2370         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2371                 return -ENOMEM;
2372
2373         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2374
2375         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2376
2377         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2378         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2379
2380         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2381         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2382         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2383                                       1, order, &out_frame,
2384                                       address_bits);
2385
2386         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2387         if (success)
2388                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2389         else
2390                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2391
2392         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2393
2394         return success ? 0 : -ENOMEM;
2395 }
2396 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2397
2398 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2399 {
2400         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2401         unsigned long  flags;
2402         int success;
2403
2404         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2405                 return;
2406
2407         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2408                 return;
2409
2410         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2411
2412         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2413
2414         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2415         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2416
2417         /* 2. Zap current PTEs. */
2418         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2419
2420         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2421         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2422                                         0, out_frames, 0);
2423
2424         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2425         if (success)
2426                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2427         else
2428                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2429
2430         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2431 }
2432 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2433
2434 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2435 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2436 {
2437         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2438         int rc;
2439
2440         a.domid = DOMID_SELF;
2441         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2442         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2443         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2444 }
2445
2446 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2447 {
2448         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2449         int rc = 0;
2450
2451         a.domid = DOMID_SELF;
2452         a.gpa = 0x00;
2453         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2454         if (rc < 0) {
2455                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2456                 return 0;
2457         }
2458         return 1;
2459 }
2460
2461 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2462 {
2463         if (is_pagetable_dying_supported())
2464                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2465 }
2466 #endif
2467
2468 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2469
2470 static struct dentry *d_mmu_debug;
2471
2472 static int __init xen_mmu_debugfs(void)
2473 {
2474         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
2475
2476         if (d_xen == NULL)
2477                 return -ENOMEM;
2478
2479         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
2480
2481         debugfs_create_u8("zero_stats", 0644, d_mmu_debug, &zero_stats);
2482
2483         debugfs_create_u32("pgd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pgd_update);
2484         debugfs_create_u32("pgd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2485                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2486         debugfs_create_u32("pgd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2487                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2488
2489         debugfs_create_u32("pud_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pud_update);
2490         debugfs_create_u32("pud_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2491                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2492         debugfs_create_u32("pud_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2493                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2494
2495         debugfs_create_u32("pmd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pmd_update);
2496         debugfs_create_u32("pmd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2497                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2498         debugfs_create_u32("pmd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2499                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2500
2501         debugfs_create_u32("pte_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pte_update);
2502 //      debugfs_create_u32("pte_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2503 //                         &mmu_stats.pte_update_pinned);
2504         debugfs_create_u32("pte_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2505                            &mmu_stats.pte_update_pinned);
2506
2507         debugfs_create_u32("mmu_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.mmu_update);
2508         debugfs_create_u32("mmu_update_extended", 0444, d_mmu_debug,
2509                            &mmu_stats.mmu_update_extended);
2510         xen_debugfs_create_u32_array("mmu_update_histo", 0444, d_mmu_debug,
2511                                      mmu_stats.mmu_update_histo, 20);
2512
2513         debugfs_create_u32("set_pte_at", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.set_pte_at);
2514         debugfs_create_u32("set_pte_at_batched", 0444, d_mmu_debug,
2515                            &mmu_stats.set_pte_at_batched);
2516         debugfs_create_u32("set_pte_at_current", 0444, d_mmu_debug,
2517                            &mmu_stats.set_pte_at_current);
2518         debugfs_create_u32("set_pte_at_kernel", 0444, d_mmu_debug,
2519                            &mmu_stats.set_pte_at_kernel);
2520
2521         debugfs_create_u32("prot_commit", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.prot_commit);
2522         debugfs_create_u32("prot_commit_batched", 0444, d_mmu_debug,
2523                            &mmu_stats.prot_commit_batched);
2524
2525         return 0;
2526 }
2527 fs_initcall(xen_mmu_debugfs);
2528
2529 #endif  /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */