]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - arch/x86/xen/p2m.c
xen/p2m: Fix one-off error in checking the P2M tree directory.
[karo-tx-linux.git] / arch / x86 / xen / p2m.c
1 /*
2  * Xen leaves the responsibility for maintaining p2m mappings to the
3  * guests themselves, but it must also access and update the p2m array
4  * during suspend/resume when all the pages are reallocated.
5  *
6  * The p2m table is logically a flat array, but we implement it as a
7  * three-level tree to allow the address space to be sparse.
8  *
9  *                               Xen
10  *                                |
11  *     p2m_top              p2m_top_mfn
12  *       /  \                   /   \
13  * p2m_mid p2m_mid      p2m_mid_mfn p2m_mid_mfn
14  *    / \      / \         /           /
15  *  p2m p2m p2m p2m p2m p2m p2m ...
16  *
17  * The p2m_mid_mfn pages are mapped by p2m_top_mfn_p.
18  *
19  * The p2m_top and p2m_top_mfn levels are limited to 1 page, so the
20  * maximum representable pseudo-physical address space is:
21  *  P2M_TOP_PER_PAGE * P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE pages
22  *
23  * P2M_PER_PAGE depends on the architecture, as a mfn is always
24  * unsigned long (8 bytes on 64-bit, 4 bytes on 32), leading to
25  * 512 and 1024 entries respectively. 
26  *
27  * In short, these structures contain the Machine Frame Number (MFN) of the PFN.
28  *
29  * However not all entries are filled with MFNs. Specifically for all other
30  * leaf entries, or for the top  root, or middle one, for which there is a void
31  * entry, we assume it is  "missing". So (for example)
32  *  pfn_to_mfn(0x90909090)=INVALID_P2M_ENTRY.
33  *
34  * We also have the possibility of setting 1-1 mappings on certain regions, so
35  * that:
36  *  pfn_to_mfn(0xc0000)=0xc0000
37  *
38  * The benefit of this is, that we can assume for non-RAM regions (think
39  * PCI BARs, or ACPI spaces), we can create mappings easily b/c we
40  * get the PFN value to match the MFN.
41  *
42  * For this to work efficiently we have one new page p2m_identity and
43  * allocate (via reserved_brk) any other pages we need to cover the sides
44  * (1GB or 4MB boundary violations). All entries in p2m_identity are set to
45  * INVALID_P2M_ENTRY type (Xen toolstack only recognizes that and MFNs,
46  * no other fancy value).
47  *
48  * On lookup we spot that the entry points to p2m_identity and return the
49  * identity value instead of dereferencing and returning INVALID_P2M_ENTRY.
50  * If the entry points to an allocated page, we just proceed as before and
51  * return the PFN.  If the PFN has IDENTITY_FRAME_BIT set we unmask that in
52  * appropriate functions (pfn_to_mfn).
53  *
54  * The reason for having the IDENTITY_FRAME_BIT instead of just returning the
55  * PFN is that we could find ourselves where pfn_to_mfn(pfn)==pfn for a
56  * non-identity pfn. To protect ourselves against we elect to set (and get) the
57  * IDENTITY_FRAME_BIT on all identity mapped PFNs.
58  *
59  * This simplistic diagram is used to explain the more subtle piece of code.
60  * There is also a digram of the P2M at the end that can help.
61  * Imagine your E820 looking as so:
62  *
63  *                    1GB                                           2GB
64  * /-------------------+---------\/----\         /----------\    /---+-----\
65  * | System RAM        | Sys RAM ||ACPI|         | reserved |    | Sys RAM |
66  * \-------------------+---------/\----/         \----------/    \---+-----/
67  *                               ^- 1029MB                       ^- 2001MB
68  *
69  * [1029MB = 263424 (0x40500), 2001MB = 512256 (0x7D100),
70  *  2048MB = 524288 (0x80000)]
71  *
72  * And dom0_mem=max:3GB,1GB is passed in to the guest, meaning memory past 1GB
73  * is actually not present (would have to kick the balloon driver to put it in).
74  *
75  * When we are told to set the PFNs for identity mapping (see patch: "xen/setup:
76  * Set identity mapping for non-RAM E820 and E820 gaps.") we pass in the start
77  * of the PFN and the end PFN (263424 and 512256 respectively). The first step
78  * is to reserve_brk a top leaf page if the p2m[1] is missing. The top leaf page
79  * covers 512^2 of page estate (1GB) and in case the start or end PFN is not
80  * aligned on 512^2*PAGE_SIZE (1GB) we loop on aligned 1GB PFNs from start pfn
81  * to end pfn.  We reserve_brk top leaf pages if they are missing (means they
82  * point to p2m_mid_missing).
83  *
84  * With the E820 example above, 263424 is not 1GB aligned so we allocate a
85  * reserve_brk page which will cover the PFNs estate from 0x40000 to 0x80000.
86  * Each entry in the allocate page is "missing" (points to p2m_missing).
87  *
88  * Next stage is to determine if we need to do a more granular boundary check
89  * on the 4MB (or 2MB depending on architecture) off the start and end pfn's.
90  * We check if the start pfn and end pfn violate that boundary check, and if
91  * so reserve_brk a middle (p2m[x][y]) leaf page. This way we have a much finer
92  * granularity of setting which PFNs are missing and which ones are identity.
93  * In our example 263424 and 512256 both fail the check so we reserve_brk two
94  * pages. Populate them with INVALID_P2M_ENTRY (so they both have "missing"
95  * values) and assign them to p2m[1][2] and p2m[1][488] respectively.
96  *
97  * At this point we would at minimum reserve_brk one page, but could be up to
98  * three. Each call to set_phys_range_identity has at maximum a three page
99  * cost. If we were to query the P2M at this stage, all those entries from
100  * start PFN through end PFN (so 1029MB -> 2001MB) would return
101  * INVALID_P2M_ENTRY ("missing").
102  *
103  * The next step is to walk from the start pfn to the end pfn setting
104  * the IDENTITY_FRAME_BIT on each PFN. This is done in set_phys_range_identity.
105  * If we find that the middle leaf is pointing to p2m_missing we can swap it
106  * over to p2m_identity - this way covering 4MB (or 2MB) PFN space.  At this
107  * point we do not need to worry about boundary aligment (so no need to
108  * reserve_brk a middle page, figure out which PFNs are "missing" and which
109  * ones are identity), as that has been done earlier.  If we find that the
110  * middle leaf is not occupied by p2m_identity or p2m_missing, we dereference
111  * that page (which covers 512 PFNs) and set the appropriate PFN with
112  * IDENTITY_FRAME_BIT. In our example 263424 and 512256 end up there, and we
113  * set from p2m[1][2][256->511] and p2m[1][488][0->256] with
114  * IDENTITY_FRAME_BIT set.
115  *
116  * All other regions that are void (or not filled) either point to p2m_missing
117  * (considered missing) or have the default value of INVALID_P2M_ENTRY (also
118  * considered missing). In our case, p2m[1][2][0->255] and p2m[1][488][257->511]
119  * contain the INVALID_P2M_ENTRY value and are considered "missing."
120  *
121  * This is what the p2m ends up looking (for the E820 above) with this
122  * fabulous drawing:
123  *
124  *    p2m         /--------------\
125  *  /-----\       | &mfn_list[0],|                           /-----------------\
126  *  |  0  |------>| &mfn_list[1],|    /---------------\      | ~0, ~0, ..      |
127  *  |-----|       |  ..., ~0, ~0 |    | ~0, ~0, [x]---+----->| IDENTITY [@256] |
128  *  |  1  |---\   \--------------/    | [p2m_identity]+\     | IDENTITY [@257] |
129  *  |-----|    \                      | [p2m_identity]+\\    | ....            |
130  *  |  2  |--\  \-------------------->|  ...          | \\   \----------------/
131  *  |-----|   \                       \---------------/  \\
132  *  |  3  |\   \                                          \\  p2m_identity
133  *  |-----| \   \-------------------->/---------------\   /-----------------\
134  *  | ..  +->+                        | [p2m_identity]+-->| ~0, ~0, ~0, ... |
135  *  \-----/ /                         | [p2m_identity]+-->| ..., ~0         |
136  *         / /---------------\        | ....          |   \-----------------/
137  *        /  | IDENTITY[@0]  |      /-+-[x], ~0, ~0.. |
138  *       /   | IDENTITY[@256]|<----/  \---------------/
139  *      /    | ~0, ~0, ....  |
140  *     |     \---------------/
141  *     |
142  *     p2m_missing             p2m_missing
143  * /------------------\     /------------\
144  * | [p2m_mid_missing]+---->| ~0, ~0, ~0 |
145  * | [p2m_mid_missing]+---->| ..., ~0    |
146  * \------------------/     \------------/
147  *
148  * where ~0 is INVALID_P2M_ENTRY. IDENTITY is (PFN | IDENTITY_BIT)
149  */
150
151 #include <linux/init.h>
152 #include <linux/module.h>
153 #include <linux/list.h>
154 #include <linux/hash.h>
155 #include <linux/sched.h>
156 #include <linux/seq_file.h>
157
158 #include <asm/cache.h>
159 #include <asm/setup.h>
160
161 #include <asm/xen/page.h>
162 #include <asm/xen/hypercall.h>
163 #include <asm/xen/hypervisor.h>
164 #include <xen/grant_table.h>
165
166 #include "multicalls.h"
167 #include "xen-ops.h"
168
169 static void __init m2p_override_init(void);
170
171 unsigned long xen_max_p2m_pfn __read_mostly;
172
173 #define P2M_PER_PAGE            (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
174 #define P2M_MID_PER_PAGE        (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long *))
175 #define P2M_TOP_PER_PAGE        (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long **))
176
177 #define MAX_P2M_PFN             (P2M_TOP_PER_PAGE * P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE)
178
179 /* Placeholders for holes in the address space */
180 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_missing, P2M_PER_PAGE);
181 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long *, p2m_mid_missing, P2M_MID_PER_PAGE);
182 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_mid_missing_mfn, P2M_MID_PER_PAGE);
183
184 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long **, p2m_top, P2M_TOP_PER_PAGE);
185 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_top_mfn, P2M_TOP_PER_PAGE);
186 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long *, p2m_top_mfn_p, P2M_TOP_PER_PAGE);
187
188 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_identity, P2M_PER_PAGE);
189
190 RESERVE_BRK(p2m_mid, PAGE_SIZE * (MAX_DOMAIN_PAGES / (P2M_PER_PAGE * P2M_MID_PER_PAGE)));
191 RESERVE_BRK(p2m_mid_mfn, PAGE_SIZE * (MAX_DOMAIN_PAGES / (P2M_PER_PAGE * P2M_MID_PER_PAGE)));
192
193 /* We might hit two boundary violations at the start and end, at max each
194  * boundary violation will require three middle nodes. */
195 RESERVE_BRK(p2m_mid_identity, PAGE_SIZE * 2 * 3);
196
197 /* When we populate back during bootup, the amount of pages can vary. The
198  * max we have is seen is 395979, but that does not mean it can't be more.
199  * Some machines can have 3GB I/O holes even. With early_can_reuse_p2m_middle
200  * it can re-use Xen provided mfn_list array, so we only need to allocate at
201  * most three P2M top nodes. */
202 RESERVE_BRK(p2m_populated, PAGE_SIZE * 3);
203
204 static inline unsigned p2m_top_index(unsigned long pfn)
205 {
206         BUG_ON(pfn >= MAX_P2M_PFN);
207         return pfn / (P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE);
208 }
209
210 static inline unsigned p2m_mid_index(unsigned long pfn)
211 {
212         return (pfn / P2M_PER_PAGE) % P2M_MID_PER_PAGE;
213 }
214
215 static inline unsigned p2m_index(unsigned long pfn)
216 {
217         return pfn % P2M_PER_PAGE;
218 }
219
220 static void p2m_top_init(unsigned long ***top)
221 {
222         unsigned i;
223
224         for (i = 0; i < P2M_TOP_PER_PAGE; i++)
225                 top[i] = p2m_mid_missing;
226 }
227
228 static void p2m_top_mfn_init(unsigned long *top)
229 {
230         unsigned i;
231
232         for (i = 0; i < P2M_TOP_PER_PAGE; i++)
233                 top[i] = virt_to_mfn(p2m_mid_missing_mfn);
234 }
235
236 static void p2m_top_mfn_p_init(unsigned long **top)
237 {
238         unsigned i;
239
240         for (i = 0; i < P2M_TOP_PER_PAGE; i++)
241                 top[i] = p2m_mid_missing_mfn;
242 }
243
244 static void p2m_mid_init(unsigned long **mid)
245 {
246         unsigned i;
247
248         for (i = 0; i < P2M_MID_PER_PAGE; i++)
249                 mid[i] = p2m_missing;
250 }
251
252 static void p2m_mid_mfn_init(unsigned long *mid)
253 {
254         unsigned i;
255
256         for (i = 0; i < P2M_MID_PER_PAGE; i++)
257                 mid[i] = virt_to_mfn(p2m_missing);
258 }
259
260 static void p2m_init(unsigned long *p2m)
261 {
262         unsigned i;
263
264         for (i = 0; i < P2M_MID_PER_PAGE; i++)
265                 p2m[i] = INVALID_P2M_ENTRY;
266 }
267
268 /*
269  * Build the parallel p2m_top_mfn and p2m_mid_mfn structures
270  *
271  * This is called both at boot time, and after resuming from suspend:
272  * - At boot time we're called very early, and must use extend_brk()
273  *   to allocate memory.
274  *
275  * - After resume we're called from within stop_machine, but the mfn
276  *   tree should alreay be completely allocated.
277  */
278 void __ref xen_build_mfn_list_list(void)
279 {
280         unsigned long pfn;
281
282         /* Pre-initialize p2m_top_mfn to be completely missing */
283         if (p2m_top_mfn == NULL) {
284                 p2m_mid_missing_mfn = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
285                 p2m_mid_mfn_init(p2m_mid_missing_mfn);
286
287                 p2m_top_mfn_p = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
288                 p2m_top_mfn_p_init(p2m_top_mfn_p);
289
290                 p2m_top_mfn = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
291                 p2m_top_mfn_init(p2m_top_mfn);
292         } else {
293                 /* Reinitialise, mfn's all change after migration */
294                 p2m_mid_mfn_init(p2m_mid_missing_mfn);
295         }
296
297         for (pfn = 0; pfn < xen_max_p2m_pfn; pfn += P2M_PER_PAGE) {
298                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
299                 unsigned mididx = p2m_mid_index(pfn);
300                 unsigned long **mid;
301                 unsigned long *mid_mfn_p;
302
303                 mid = p2m_top[topidx];
304                 mid_mfn_p = p2m_top_mfn_p[topidx];
305
306                 /* Don't bother allocating any mfn mid levels if
307                  * they're just missing, just update the stored mfn,
308                  * since all could have changed over a migrate.
309                  */
310                 if (mid == p2m_mid_missing) {
311                         BUG_ON(mididx);
312                         BUG_ON(mid_mfn_p != p2m_mid_missing_mfn);
313                         p2m_top_mfn[topidx] = virt_to_mfn(p2m_mid_missing_mfn);
314                         pfn += (P2M_MID_PER_PAGE - 1) * P2M_PER_PAGE;
315                         continue;
316                 }
317
318                 if (mid_mfn_p == p2m_mid_missing_mfn) {
319                         /*
320                          * XXX boot-time only!  We should never find
321                          * missing parts of the mfn tree after
322                          * runtime.  extend_brk() will BUG if we call
323                          * it too late.
324                          */
325                         mid_mfn_p = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
326                         p2m_mid_mfn_init(mid_mfn_p);
327
328                         p2m_top_mfn_p[topidx] = mid_mfn_p;
329                 }
330
331                 p2m_top_mfn[topidx] = virt_to_mfn(mid_mfn_p);
332                 mid_mfn_p[mididx] = virt_to_mfn(mid[mididx]);
333         }
334 }
335
336 void xen_setup_mfn_list_list(void)
337 {
338         BUG_ON(HYPERVISOR_shared_info == &xen_dummy_shared_info);
339
340         HYPERVISOR_shared_info->arch.pfn_to_mfn_frame_list_list =
341                 virt_to_mfn(p2m_top_mfn);
342         HYPERVISOR_shared_info->arch.max_pfn = xen_max_p2m_pfn;
343 }
344
345 /* Set up p2m_top to point to the domain-builder provided p2m pages */
346 void __init xen_build_dynamic_phys_to_machine(void)
347 {
348         unsigned long *mfn_list = (unsigned long *)xen_start_info->mfn_list;
349         unsigned long max_pfn = min(MAX_DOMAIN_PAGES, xen_start_info->nr_pages);
350         unsigned long pfn;
351
352         xen_max_p2m_pfn = max_pfn;
353
354         p2m_missing = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
355         p2m_init(p2m_missing);
356
357         p2m_mid_missing = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
358         p2m_mid_init(p2m_mid_missing);
359
360         p2m_top = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
361         p2m_top_init(p2m_top);
362
363         p2m_identity = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
364         p2m_init(p2m_identity);
365
366         /*
367          * The domain builder gives us a pre-constructed p2m array in
368          * mfn_list for all the pages initially given to us, so we just
369          * need to graft that into our tree structure.
370          */
371         for (pfn = 0; pfn < max_pfn; pfn += P2M_PER_PAGE) {
372                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
373                 unsigned mididx = p2m_mid_index(pfn);
374
375                 if (p2m_top[topidx] == p2m_mid_missing) {
376                         unsigned long **mid = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
377                         p2m_mid_init(mid);
378
379                         p2m_top[topidx] = mid;
380                 }
381
382                 /*
383                  * As long as the mfn_list has enough entries to completely
384                  * fill a p2m page, pointing into the array is ok. But if
385                  * not the entries beyond the last pfn will be undefined.
386                  */
387                 if (unlikely(pfn + P2M_PER_PAGE > max_pfn)) {
388                         unsigned long p2midx;
389
390                         p2midx = max_pfn % P2M_PER_PAGE;
391                         for ( ; p2midx < P2M_PER_PAGE; p2midx++)
392                                 mfn_list[pfn + p2midx] = INVALID_P2M_ENTRY;
393                 }
394                 p2m_top[topidx][mididx] = &mfn_list[pfn];
395         }
396
397         m2p_override_init();
398 }
399
400 unsigned long get_phys_to_machine(unsigned long pfn)
401 {
402         unsigned topidx, mididx, idx;
403
404         if (unlikely(pfn >= MAX_P2M_PFN))
405                 return INVALID_P2M_ENTRY;
406
407         topidx = p2m_top_index(pfn);
408         mididx = p2m_mid_index(pfn);
409         idx = p2m_index(pfn);
410
411         /*
412          * The INVALID_P2M_ENTRY is filled in both p2m_*identity
413          * and in p2m_*missing, so returning the INVALID_P2M_ENTRY
414          * would be wrong.
415          */
416         if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_identity)
417                 return IDENTITY_FRAME(pfn);
418
419         return p2m_top[topidx][mididx][idx];
420 }
421 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_phys_to_machine);
422
423 static void *alloc_p2m_page(void)
424 {
425         return (void *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_REPEAT);
426 }
427
428 static void free_p2m_page(void *p)
429 {
430         free_page((unsigned long)p);
431 }
432
433 /* 
434  * Fully allocate the p2m structure for a given pfn.  We need to check
435  * that both the top and mid levels are allocated, and make sure the
436  * parallel mfn tree is kept in sync.  We may race with other cpus, so
437  * the new pages are installed with cmpxchg; if we lose the race then
438  * simply free the page we allocated and use the one that's there.
439  */
440 static bool alloc_p2m(unsigned long pfn)
441 {
442         unsigned topidx, mididx;
443         unsigned long ***top_p, **mid;
444         unsigned long *top_mfn_p, *mid_mfn;
445
446         topidx = p2m_top_index(pfn);
447         mididx = p2m_mid_index(pfn);
448
449         top_p = &p2m_top[topidx];
450         mid = *top_p;
451
452         if (mid == p2m_mid_missing) {
453                 /* Mid level is missing, allocate a new one */
454                 mid = alloc_p2m_page();
455                 if (!mid)
456                         return false;
457
458                 p2m_mid_init(mid);
459
460                 if (cmpxchg(top_p, p2m_mid_missing, mid) != p2m_mid_missing)
461                         free_p2m_page(mid);
462         }
463
464         top_mfn_p = &p2m_top_mfn[topidx];
465         mid_mfn = p2m_top_mfn_p[topidx];
466
467         BUG_ON(virt_to_mfn(mid_mfn) != *top_mfn_p);
468
469         if (mid_mfn == p2m_mid_missing_mfn) {
470                 /* Separately check the mid mfn level */
471                 unsigned long missing_mfn;
472                 unsigned long mid_mfn_mfn;
473
474                 mid_mfn = alloc_p2m_page();
475                 if (!mid_mfn)
476                         return false;
477
478                 p2m_mid_mfn_init(mid_mfn);
479
480                 missing_mfn = virt_to_mfn(p2m_mid_missing_mfn);
481                 mid_mfn_mfn = virt_to_mfn(mid_mfn);
482                 if (cmpxchg(top_mfn_p, missing_mfn, mid_mfn_mfn) != missing_mfn)
483                         free_p2m_page(mid_mfn);
484                 else
485                         p2m_top_mfn_p[topidx] = mid_mfn;
486         }
487
488         if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_identity ||
489             p2m_top[topidx][mididx] == p2m_missing) {
490                 /* p2m leaf page is missing */
491                 unsigned long *p2m;
492                 unsigned long *p2m_orig = p2m_top[topidx][mididx];
493
494                 p2m = alloc_p2m_page();
495                 if (!p2m)
496                         return false;
497
498                 p2m_init(p2m);
499
500                 if (cmpxchg(&mid[mididx], p2m_orig, p2m) != p2m_orig)
501                         free_p2m_page(p2m);
502                 else
503                         mid_mfn[mididx] = virt_to_mfn(p2m);
504         }
505
506         return true;
507 }
508
509 static bool __init early_alloc_p2m_middle(unsigned long pfn, bool check_boundary)
510 {
511         unsigned topidx, mididx, idx;
512         unsigned long *p2m;
513         unsigned long *mid_mfn_p;
514
515         topidx = p2m_top_index(pfn);
516         mididx = p2m_mid_index(pfn);
517         idx = p2m_index(pfn);
518
519         /* Pfff.. No boundary cross-over, lets get out. */
520         if (!idx && check_boundary)
521                 return false;
522
523         WARN(p2m_top[topidx][mididx] == p2m_identity,
524                 "P2M[%d][%d] == IDENTITY, should be MISSING (or alloced)!\n",
525                 topidx, mididx);
526
527         /*
528          * Could be done by xen_build_dynamic_phys_to_machine..
529          */
530         if (p2m_top[topidx][mididx] != p2m_missing)
531                 return false;
532
533         /* Boundary cross-over for the edges: */
534         p2m = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
535
536         p2m_init(p2m);
537
538         p2m_top[topidx][mididx] = p2m;
539
540         /* For save/restore we need to MFN of the P2M saved */
541
542         mid_mfn_p = p2m_top_mfn_p[topidx];
543         WARN(mid_mfn_p[mididx] != virt_to_mfn(p2m_missing),
544                 "P2M_TOP_P[%d][%d] != MFN of p2m_missing!\n",
545                 topidx, mididx);
546         mid_mfn_p[mididx] = virt_to_mfn(p2m);
547
548         return true;
549 }
550
551 static bool __init early_alloc_p2m(unsigned long pfn)
552 {
553         unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
554         unsigned long *mid_mfn_p;
555         unsigned long **mid;
556
557         mid = p2m_top[topidx];
558         mid_mfn_p = p2m_top_mfn_p[topidx];
559         if (mid == p2m_mid_missing) {
560                 mid = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
561
562                 p2m_mid_init(mid);
563
564                 p2m_top[topidx] = mid;
565
566                 BUG_ON(mid_mfn_p != p2m_mid_missing_mfn);
567         }
568         /* And the save/restore P2M tables.. */
569         if (mid_mfn_p == p2m_mid_missing_mfn) {
570                 mid_mfn_p = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
571                 p2m_mid_mfn_init(mid_mfn_p);
572
573                 p2m_top_mfn_p[topidx] = mid_mfn_p;
574                 p2m_top_mfn[topidx] = virt_to_mfn(mid_mfn_p);
575                 /* Note: we don't set mid_mfn_p[midix] here,
576                  * look in early_alloc_p2m_middle */
577         }
578         return true;
579 }
580
581 /*
582  * Skim over the P2M tree looking at pages that are either filled with
583  * INVALID_P2M_ENTRY or with 1:1 PFNs. If found, re-use that page and
584  * replace the P2M leaf with a p2m_missing or p2m_identity.
585  * Stick the old page in the new P2M tree location.
586  */
587 bool __init early_can_reuse_p2m_middle(unsigned long set_pfn, unsigned long set_mfn)
588 {
589         unsigned topidx;
590         unsigned mididx;
591         unsigned ident_pfns;
592         unsigned inv_pfns;
593         unsigned long *p2m;
594         unsigned long *mid_mfn_p;
595         unsigned idx;
596         unsigned long pfn;
597
598         /* We only look when this entails a P2M middle layer */
599         if (p2m_index(set_pfn))
600                 return false;
601
602         for (pfn = 0; pfn < MAX_DOMAIN_PAGES; pfn += P2M_PER_PAGE) {
603                 topidx = p2m_top_index(pfn);
604
605                 if (!p2m_top[topidx])
606                         continue;
607
608                 if (p2m_top[topidx] == p2m_mid_missing)
609                         continue;
610
611                 mididx = p2m_mid_index(pfn);
612                 p2m = p2m_top[topidx][mididx];
613                 if (!p2m)
614                         continue;
615
616                 if ((p2m == p2m_missing) || (p2m == p2m_identity))
617                         continue;
618
619                 if ((unsigned long)p2m == INVALID_P2M_ENTRY)
620                         continue;
621
622                 ident_pfns = 0;
623                 inv_pfns = 0;
624                 for (idx = 0; idx < P2M_PER_PAGE; idx++) {
625                         /* IDENTITY_PFNs are 1:1 */
626                         if (p2m[idx] == IDENTITY_FRAME(pfn + idx))
627                                 ident_pfns++;
628                         else if (p2m[idx] == INVALID_P2M_ENTRY)
629                                 inv_pfns++;
630                         else
631                                 break;
632                 }
633                 if ((ident_pfns == P2M_PER_PAGE) || (inv_pfns == P2M_PER_PAGE))
634                         goto found;
635         }
636         return false;
637 found:
638         /* Found one, replace old with p2m_identity or p2m_missing */
639         p2m_top[topidx][mididx] = (ident_pfns ? p2m_identity : p2m_missing);
640         /* And the other for save/restore.. */
641         mid_mfn_p = p2m_top_mfn_p[topidx];
642         /* NOTE: Even if it is a p2m_identity it should still be point to
643          * a page filled with INVALID_P2M_ENTRY entries. */
644         mid_mfn_p[mididx] = virt_to_mfn(p2m_missing);
645
646         /* Reset where we want to stick the old page in. */
647         topidx = p2m_top_index(set_pfn);
648         mididx = p2m_mid_index(set_pfn);
649
650         /* This shouldn't happen */
651         if (WARN_ON(p2m_top[topidx] == p2m_mid_missing))
652                 early_alloc_p2m(set_pfn);
653
654         if (WARN_ON(p2m_top[topidx][mididx] != p2m_missing))
655                 return false;
656
657         p2m_init(p2m);
658         p2m_top[topidx][mididx] = p2m;
659         mid_mfn_p = p2m_top_mfn_p[topidx];
660         mid_mfn_p[mididx] = virt_to_mfn(p2m);
661
662         return true;
663 }
664 bool __init early_set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
665 {
666         if (unlikely(!__set_phys_to_machine(pfn, mfn)))  {
667                 if (!early_alloc_p2m(pfn))
668                         return false;
669
670                 if (early_can_reuse_p2m_middle(pfn, mfn))
671                         return __set_phys_to_machine(pfn, mfn);
672
673                 if (!early_alloc_p2m_middle(pfn, false /* boundary crossover OK!*/))
674                         return false;
675
676                 if (!__set_phys_to_machine(pfn, mfn))
677                         return false;
678         }
679
680         return true;
681 }
682 unsigned long __init set_phys_range_identity(unsigned long pfn_s,
683                                       unsigned long pfn_e)
684 {
685         unsigned long pfn;
686
687         if (unlikely(pfn_s >= MAX_P2M_PFN || pfn_e >= MAX_P2M_PFN))
688                 return 0;
689
690         if (unlikely(xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)))
691                 return pfn_e - pfn_s;
692
693         if (pfn_s > pfn_e)
694                 return 0;
695
696         for (pfn = (pfn_s & ~(P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE - 1));
697                 pfn < ALIGN(pfn_e, (P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE));
698                 pfn += P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE)
699         {
700                 WARN_ON(!early_alloc_p2m(pfn));
701         }
702
703         early_alloc_p2m_middle(pfn_s, true);
704         early_alloc_p2m_middle(pfn_e, true);
705
706         for (pfn = pfn_s; pfn < pfn_e; pfn++)
707                 if (!__set_phys_to_machine(pfn, IDENTITY_FRAME(pfn)))
708                         break;
709
710         if (!WARN((pfn - pfn_s) != (pfn_e - pfn_s),
711                 "Identity mapping failed. We are %ld short of 1-1 mappings!\n",
712                 (pfn_e - pfn_s) - (pfn - pfn_s)))
713                 printk(KERN_DEBUG "1-1 mapping on %lx->%lx\n", pfn_s, pfn);
714
715         return pfn - pfn_s;
716 }
717
718 /* Try to install p2m mapping; fail if intermediate bits missing */
719 bool __set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
720 {
721         unsigned topidx, mididx, idx;
722
723         if (unlikely(xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))) {
724                 BUG_ON(pfn != mfn && mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
725                 return true;
726         }
727         if (unlikely(pfn >= MAX_P2M_PFN)) {
728                 BUG_ON(mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
729                 return true;
730         }
731
732         topidx = p2m_top_index(pfn);
733         mididx = p2m_mid_index(pfn);
734         idx = p2m_index(pfn);
735
736         /* For sparse holes were the p2m leaf has real PFN along with
737          * PCI holes, stick in the PFN as the MFN value.
738          */
739         if (mfn != INVALID_P2M_ENTRY && (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT)) {
740                 if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_identity)
741                         return true;
742
743                 /* Swap over from MISSING to IDENTITY if needed. */
744                 if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_missing) {
745                         WARN_ON(cmpxchg(&p2m_top[topidx][mididx], p2m_missing,
746                                 p2m_identity) != p2m_missing);
747                         return true;
748                 }
749         }
750
751         if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_missing)
752                 return mfn == INVALID_P2M_ENTRY;
753
754         p2m_top[topidx][mididx][idx] = mfn;
755
756         return true;
757 }
758
759 bool set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
760 {
761         if (unlikely(!__set_phys_to_machine(pfn, mfn)))  {
762                 if (!alloc_p2m(pfn))
763                         return false;
764
765                 if (!__set_phys_to_machine(pfn, mfn))
766                         return false;
767         }
768
769         return true;
770 }
771
772 #define M2P_OVERRIDE_HASH_SHIFT 10
773 #define M2P_OVERRIDE_HASH       (1 << M2P_OVERRIDE_HASH_SHIFT)
774
775 static RESERVE_BRK_ARRAY(struct list_head, m2p_overrides, M2P_OVERRIDE_HASH);
776 static DEFINE_SPINLOCK(m2p_override_lock);
777
778 static void __init m2p_override_init(void)
779 {
780         unsigned i;
781
782         m2p_overrides = extend_brk(sizeof(*m2p_overrides) * M2P_OVERRIDE_HASH,
783                                    sizeof(unsigned long));
784
785         for (i = 0; i < M2P_OVERRIDE_HASH; i++)
786                 INIT_LIST_HEAD(&m2p_overrides[i]);
787 }
788
789 static unsigned long mfn_hash(unsigned long mfn)
790 {
791         return hash_long(mfn, M2P_OVERRIDE_HASH_SHIFT);
792 }
793
794 /* Add an MFN override for a particular page */
795 int m2p_add_override(unsigned long mfn, struct page *page,
796                 struct gnttab_map_grant_ref *kmap_op)
797 {
798         unsigned long flags;
799         unsigned long pfn;
800         unsigned long uninitialized_var(address);
801         unsigned level;
802         pte_t *ptep = NULL;
803         int ret = 0;
804
805         pfn = page_to_pfn(page);
806         if (!PageHighMem(page)) {
807                 address = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
808                 ptep = lookup_address(address, &level);
809                 if (WARN(ptep == NULL || level != PG_LEVEL_4K,
810                                         "m2p_add_override: pfn %lx not mapped", pfn))
811                         return -EINVAL;
812         }
813         WARN_ON(PagePrivate(page));
814         SetPagePrivate(page);
815         set_page_private(page, mfn);
816         page->index = pfn_to_mfn(pfn);
817
818         if (unlikely(!set_phys_to_machine(pfn, FOREIGN_FRAME(mfn))))
819                 return -ENOMEM;
820
821         if (kmap_op != NULL) {
822                 if (!PageHighMem(page)) {
823                         struct multicall_space mcs =
824                                 xen_mc_entry(sizeof(*kmap_op));
825
826                         MULTI_grant_table_op(mcs.mc,
827                                         GNTTABOP_map_grant_ref, kmap_op, 1);
828
829                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
830                 }
831                 /* let's use dev_bus_addr to record the old mfn instead */
832                 kmap_op->dev_bus_addr = page->index;
833                 page->index = (unsigned long) kmap_op;
834         }
835         spin_lock_irqsave(&m2p_override_lock, flags);
836         list_add(&page->lru,  &m2p_overrides[mfn_hash(mfn)]);
837         spin_unlock_irqrestore(&m2p_override_lock, flags);
838
839         /* p2m(m2p(mfn)) == mfn: the mfn is already present somewhere in
840          * this domain. Set the FOREIGN_FRAME_BIT in the p2m for the other
841          * pfn so that the following mfn_to_pfn(mfn) calls will return the
842          * pfn from the m2p_override (the backend pfn) instead.
843          * We need to do this because the pages shared by the frontend
844          * (xen-blkfront) can be already locked (lock_page, called by
845          * do_read_cache_page); when the userspace backend tries to use them
846          * with direct_IO, mfn_to_pfn returns the pfn of the frontend, so
847          * do_blockdev_direct_IO is going to try to lock the same pages
848          * again resulting in a deadlock.
849          * As a side effect get_user_pages_fast might not be safe on the
850          * frontend pages while they are being shared with the backend,
851          * because mfn_to_pfn (that ends up being called by GUPF) will
852          * return the backend pfn rather than the frontend pfn. */
853         ret = __get_user(pfn, &machine_to_phys_mapping[mfn]);
854         if (ret == 0 && get_phys_to_machine(pfn) == mfn)
855                 set_phys_to_machine(pfn, FOREIGN_FRAME(mfn));
856
857         return 0;
858 }
859 EXPORT_SYMBOL_GPL(m2p_add_override);
860 int m2p_remove_override(struct page *page, bool clear_pte)
861 {
862         unsigned long flags;
863         unsigned long mfn;
864         unsigned long pfn;
865         unsigned long uninitialized_var(address);
866         unsigned level;
867         pte_t *ptep = NULL;
868         int ret = 0;
869
870         pfn = page_to_pfn(page);
871         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
872         if (mfn == INVALID_P2M_ENTRY || !(mfn & FOREIGN_FRAME_BIT))
873                 return -EINVAL;
874
875         if (!PageHighMem(page)) {
876                 address = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
877                 ptep = lookup_address(address, &level);
878
879                 if (WARN(ptep == NULL || level != PG_LEVEL_4K,
880                                         "m2p_remove_override: pfn %lx not mapped", pfn))
881                         return -EINVAL;
882         }
883
884         spin_lock_irqsave(&m2p_override_lock, flags);
885         list_del(&page->lru);
886         spin_unlock_irqrestore(&m2p_override_lock, flags);
887         WARN_ON(!PagePrivate(page));
888         ClearPagePrivate(page);
889
890         if (clear_pte) {
891                 struct gnttab_map_grant_ref *map_op =
892                         (struct gnttab_map_grant_ref *) page->index;
893                 set_phys_to_machine(pfn, map_op->dev_bus_addr);
894                 if (!PageHighMem(page)) {
895                         struct multicall_space mcs;
896                         struct gnttab_unmap_grant_ref *unmap_op;
897
898                         /*
899                          * It might be that we queued all the m2p grant table
900                          * hypercalls in a multicall, then m2p_remove_override
901                          * get called before the multicall has actually been
902                          * issued. In this case handle is going to -1 because
903                          * it hasn't been modified yet.
904                          */
905                         if (map_op->handle == -1)
906                                 xen_mc_flush();
907                         /*
908                          * Now if map_op->handle is negative it means that the
909                          * hypercall actually returned an error.
910                          */
911                         if (map_op->handle == GNTST_general_error) {
912                                 printk(KERN_WARNING "m2p_remove_override: "
913                                                 "pfn %lx mfn %lx, failed to modify kernel mappings",
914                                                 pfn, mfn);
915                                 return -1;
916                         }
917
918                         mcs = xen_mc_entry(
919                                         sizeof(struct gnttab_unmap_grant_ref));
920                         unmap_op = mcs.args;
921                         unmap_op->host_addr = map_op->host_addr;
922                         unmap_op->handle = map_op->handle;
923                         unmap_op->dev_bus_addr = 0;
924
925                         MULTI_grant_table_op(mcs.mc,
926                                         GNTTABOP_unmap_grant_ref, unmap_op, 1);
927
928                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
929
930                         set_pte_at(&init_mm, address, ptep,
931                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL));
932                         __flush_tlb_single(address);
933                         map_op->host_addr = 0;
934                 }
935         } else
936                 set_phys_to_machine(pfn, page->index);
937
938         /* p2m(m2p(mfn)) == FOREIGN_FRAME(mfn): the mfn is already present
939          * somewhere in this domain, even before being added to the
940          * m2p_override (see comment above in m2p_add_override).
941          * If there are no other entries in the m2p_override corresponding
942          * to this mfn, then remove the FOREIGN_FRAME_BIT from the p2m for
943          * the original pfn (the one shared by the frontend): the backend
944          * cannot do any IO on this page anymore because it has been
945          * unshared. Removing the FOREIGN_FRAME_BIT from the p2m entry of
946          * the original pfn causes mfn_to_pfn(mfn) to return the frontend
947          * pfn again. */
948         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
949         ret = __get_user(pfn, &machine_to_phys_mapping[mfn]);
950         if (ret == 0 && get_phys_to_machine(pfn) == FOREIGN_FRAME(mfn) &&
951                         m2p_find_override(mfn) == NULL)
952                 set_phys_to_machine(pfn, mfn);
953
954         return 0;
955 }
956 EXPORT_SYMBOL_GPL(m2p_remove_override);
957
958 struct page *m2p_find_override(unsigned long mfn)
959 {
960         unsigned long flags;
961         struct list_head *bucket = &m2p_overrides[mfn_hash(mfn)];
962         struct page *p, *ret;
963
964         ret = NULL;
965
966         spin_lock_irqsave(&m2p_override_lock, flags);
967
968         list_for_each_entry(p, bucket, lru) {
969                 if (page_private(p) == mfn) {
970                         ret = p;
971                         break;
972                 }
973         }
974
975         spin_unlock_irqrestore(&m2p_override_lock, flags);
976
977         return ret;
978 }
979
980 unsigned long m2p_find_override_pfn(unsigned long mfn, unsigned long pfn)
981 {
982         struct page *p = m2p_find_override(mfn);
983         unsigned long ret = pfn;
984
985         if (p)
986                 ret = page_to_pfn(p);
987
988         return ret;
989 }
990 EXPORT_SYMBOL_GPL(m2p_find_override_pfn);
991
992 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
993 #include <linux/debugfs.h>
994 #include "debugfs.h"
995 static int p2m_dump_show(struct seq_file *m, void *v)
996 {
997         static const char * const level_name[] = { "top", "middle",
998                                                 "entry", "abnormal", "error"};
999 #define TYPE_IDENTITY 0
1000 #define TYPE_MISSING 1
1001 #define TYPE_PFN 2
1002 #define TYPE_UNKNOWN 3
1003         static const char * const type_name[] = {
1004                                 [TYPE_IDENTITY] = "identity",
1005                                 [TYPE_MISSING] = "missing",
1006                                 [TYPE_PFN] = "pfn",
1007                                 [TYPE_UNKNOWN] = "abnormal"};
1008         unsigned long pfn, prev_pfn_type = 0, prev_pfn_level = 0;
1009         unsigned int uninitialized_var(prev_level);
1010         unsigned int uninitialized_var(prev_type);
1011
1012         if (!p2m_top)
1013                 return 0;
1014
1015         for (pfn = 0; pfn < MAX_DOMAIN_PAGES; pfn++) {
1016                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
1017                 unsigned mididx = p2m_mid_index(pfn);
1018                 unsigned idx = p2m_index(pfn);
1019                 unsigned lvl, type;
1020
1021                 lvl = 4;
1022                 type = TYPE_UNKNOWN;
1023                 if (p2m_top[topidx] == p2m_mid_missing) {
1024                         lvl = 0; type = TYPE_MISSING;
1025                 } else if (p2m_top[topidx] == NULL) {
1026                         lvl = 0; type = TYPE_UNKNOWN;
1027                 } else if (p2m_top[topidx][mididx] == NULL) {
1028                         lvl = 1; type = TYPE_UNKNOWN;
1029                 } else if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_identity) {
1030                         lvl = 1; type = TYPE_IDENTITY;
1031                 } else if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_missing) {
1032                         lvl = 1; type = TYPE_MISSING;
1033                 } else if (p2m_top[topidx][mididx][idx] == 0) {
1034                         lvl = 2; type = TYPE_UNKNOWN;
1035                 } else if (p2m_top[topidx][mididx][idx] == IDENTITY_FRAME(pfn)) {
1036                         lvl = 2; type = TYPE_IDENTITY;
1037                 } else if (p2m_top[topidx][mididx][idx] == INVALID_P2M_ENTRY) {
1038                         lvl = 2; type = TYPE_MISSING;
1039                 } else if (p2m_top[topidx][mididx][idx] == pfn) {
1040                         lvl = 2; type = TYPE_PFN;
1041                 } else if (p2m_top[topidx][mididx][idx] != pfn) {
1042                         lvl = 2; type = TYPE_PFN;
1043                 }
1044                 if (pfn == 0) {
1045                         prev_level = lvl;
1046                         prev_type = type;
1047                 }
1048                 if (pfn == MAX_DOMAIN_PAGES-1) {
1049                         lvl = 3;
1050                         type = TYPE_UNKNOWN;
1051                 }
1052                 if (prev_type != type) {
1053                         seq_printf(m, " [0x%lx->0x%lx] %s\n",
1054                                 prev_pfn_type, pfn, type_name[prev_type]);
1055                         prev_pfn_type = pfn;
1056                         prev_type = type;
1057                 }
1058                 if (prev_level != lvl) {
1059                         seq_printf(m, " [0x%lx->0x%lx] level %s\n",
1060                                 prev_pfn_level, pfn, level_name[prev_level]);
1061                         prev_pfn_level = pfn;
1062                         prev_level = lvl;
1063                 }
1064         }
1065         return 0;
1066 #undef TYPE_IDENTITY
1067 #undef TYPE_MISSING
1068 #undef TYPE_PFN
1069 #undef TYPE_UNKNOWN
1070 }
1071
1072 static int p2m_dump_open(struct inode *inode, struct file *filp)
1073 {
1074         return single_open(filp, p2m_dump_show, NULL);
1075 }
1076
1077 static const struct file_operations p2m_dump_fops = {
1078         .open           = p2m_dump_open,
1079         .read           = seq_read,
1080         .llseek         = seq_lseek,
1081         .release        = single_release,
1082 };
1083
1084 static struct dentry *d_mmu_debug;
1085
1086 static int __init xen_p2m_debugfs(void)
1087 {
1088         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
1089
1090         if (d_xen == NULL)
1091                 return -ENOMEM;
1092
1093         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
1094
1095         debugfs_create_file("p2m", 0600, d_mmu_debug, NULL, &p2m_dump_fops);
1096         return 0;
1097 }
1098 fs_initcall(xen_p2m_debugfs);
1099 #endif /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */