xen/trace: add ptpage alloc/release tracepoints
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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 #include <linux/memblock.h>
49 #include <linux/seq_file.h>
50
51 #include <trace/events/xen.h>
52
53 #include <asm/pgtable.h>
54 #include <asm/tlbflush.h>
55 #include <asm/fixmap.h>
56 #include <asm/mmu_context.h>
57 #include <asm/setup.h>
58 #include <asm/paravirt.h>
59 #include <asm/e820.h>
60 #include <asm/linkage.h>
61 #include <asm/page.h>
62 #include <asm/init.h>
63 #include <asm/pat.h>
64 #include <asm/smp.h>
65
66 #include <asm/xen/hypercall.h>
67 #include <asm/xen/hypervisor.h>
68
69 #include <xen/xen.h>
70 #include <xen/page.h>
71 #include <xen/interface/xen.h>
72 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
73 #include <xen/interface/version.h>
74 #include <xen/interface/memory.h>
75 #include <xen/hvc-console.h>
76
77 #include "multicalls.h"
78 #include "mmu.h"
79 #include "debugfs.h"
80
81 /*
82  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
83  * Also protects non-atomic updates of current_pages and balloon lists.
84  */
85 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
86
87 /*
88  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
89  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
90  * Each page can map 2MB.
91  */
92 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
93 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
94
95 #ifdef CONFIG_X86_64
96 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
97 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
98 #endif /* CONFIG_X86_64 */
99
100 /*
101  * Note about cr3 (pagetable base) values:
102  *
103  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
104  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
105  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
106  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
107  * be self-consistent.
108  *
109  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
110  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
111  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
112  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
113  */
114 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
115 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
116
117
118 /*
119  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
120  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
121  */
122 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
123
124 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
125 {
126         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
127
128         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
129 }
130
131 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
132 {
133         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
134         unsigned int level;
135         pte_t *pte;
136         unsigned offset;
137
138         /*
139          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
140          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
141          */
142         if (virt_addr_valid(vaddr))
143                 return virt_to_machine(vaddr);
144
145         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
146
147         pte = lookup_address(address, &level);
148         BUG_ON(pte == NULL);
149         offset = address & ~PAGE_MASK;
150         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
151 }
152 EXPORT_SYMBOL_GPL(arbitrary_virt_to_machine);
153
154 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
155 {
156         pte_t *pte, ptev;
157         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
158         unsigned int level;
159
160         pte = lookup_address(address, &level);
161         if (pte == NULL)
162                 return;         /* vaddr missing */
163
164         ptev = pte_wrprotect(*pte);
165
166         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
167                 BUG();
168 }
169
170 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
171 {
172         pte_t *pte, ptev;
173         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
174         unsigned int level;
175
176         pte = lookup_address(address, &level);
177         if (pte == NULL)
178                 return;         /* vaddr missing */
179
180         ptev = pte_mkwrite(*pte);
181
182         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
183                 BUG();
184 }
185
186
187 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
188 {
189         struct page *page = virt_to_page(ptr);
190
191         return PagePinned(page);
192 }
193
194 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
195 {
196         struct multicall_space mcs;
197         struct mmu_update *u;
198
199         trace_xen_mmu_set_domain_pte(ptep, pteval, domid);
200
201         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
202         u = mcs.args;
203
204         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
205         u->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
206         u->val = pte_val_ma(pteval);
207
208         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
209
210         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
211 }
212 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
213
214 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
215 {
216         struct multicall_space mcs;
217         struct mmu_update *u;
218
219         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
220
221         if (mcs.mc != NULL) {
222                 mcs.mc->args[1]++;
223         } else {
224                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
225                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
226         }
227
228         u = mcs.args;
229         *u = *update;
230 }
231
232 static void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
233 {
234         struct mmu_update u;
235
236         preempt_disable();
237
238         xen_mc_batch();
239
240         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
241         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
242         u.val = pmd_val_ma(val);
243         xen_extend_mmu_update(&u);
244
245         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
246
247         preempt_enable();
248 }
249
250 static void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
251 {
252         trace_xen_mmu_set_pmd(ptr, val);
253
254         /* If page is not pinned, we can just update the entry
255            directly */
256         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
257                 *ptr = val;
258                 return;
259         }
260
261         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
262 }
263
264 /*
265  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
266  * and protection flags for that frame.
267  */
268 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
269 {
270         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
271 }
272
273 static bool xen_batched_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
274 {
275         struct mmu_update u;
276
277         if (paravirt_get_lazy_mode() != PARAVIRT_LAZY_MMU)
278                 return false;
279
280         xen_mc_batch();
281
282         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
283         u.val = pte_val_ma(pteval);
284         xen_extend_mmu_update(&u);
285
286         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
287
288         return true;
289 }
290
291 static inline void __xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
292 {
293         if (!xen_batched_set_pte(ptep, pteval))
294                 native_set_pte(ptep, pteval);
295 }
296
297 static void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
298 {
299         trace_xen_mmu_set_pte(ptep, pteval);
300         __xen_set_pte(ptep, pteval);
301 }
302
303 static void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
304                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
305 {
306         trace_xen_mmu_set_pte_at(mm, addr, ptep, pteval);
307         __xen_set_pte(ptep, pteval);
308 }
309
310 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
311                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
312 {
313         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
314         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_start(mm, addr, ptep, *ptep);
315         return *ptep;
316 }
317
318 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
319                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
320 {
321         struct mmu_update u;
322
323         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_commit(mm, addr, ptep, pte);
324         xen_mc_batch();
325
326         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
327         u.val = pte_val_ma(pte);
328         xen_extend_mmu_update(&u);
329
330         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
331 }
332
333 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
334 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
335 {
336         if (val & _PAGE_PRESENT) {
337                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
338                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
339                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
340         }
341
342         return val;
343 }
344
345 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
346 {
347         if (val & _PAGE_PRESENT) {
348                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
349                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
350                 unsigned long mfn;
351
352                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
353                         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
354                 else
355                         mfn = pfn;
356                 /*
357                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
358                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
359                  * information about the original pfn, so
360                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
361                  */
362                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
363                         mfn = 0;
364                         flags = 0;
365                 } else {
366                         /*
367                          * Paramount to do this test _after_ the
368                          * INVALID_P2M_ENTRY as INVALID_P2M_ENTRY &
369                          * IDENTITY_FRAME_BIT resolves to true.
370                          */
371                         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
372                         if (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT) {
373                                 mfn &= ~IDENTITY_FRAME_BIT;
374                                 flags |= _PAGE_IOMAP;
375                         }
376                 }
377                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
378         }
379
380         return val;
381 }
382
383 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
384 {
385         if (val & _PAGE_PRESENT) {
386                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
387                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
388
389                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
390                    just use it as-is. */
391                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
392         }
393
394         return val;
395 }
396
397 static pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
398 {
399         pteval_t pteval = pte.pte;
400
401         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
402         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
403                 WARN_ON(!pat_enabled);
404                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
405         }
406
407         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
408                 return pteval;
409
410         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
411 }
412 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
413
414 static pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
415 {
416         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
417 }
418 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
419
420 /*
421  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
422  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
423  * types.
424  *
425  * We expect Linux's PAT set as follows:
426  *
427  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
428  * 0                     WB       WB     WB
429  * 1            PWT      WC       WT     WT
430  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
431  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
432  * 4    PAT              WB       WC     WB
433  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
434  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
435  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
436  */
437
438 void xen_set_pat(u64 pat)
439 {
440         /* We expect Linux to use a PAT setting of
441          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
442         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
443 }
444
445 static pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
446 {
447         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
448
449         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
450          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
451          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
452          * things work out OK...
453          *
454          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
455          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
456          */
457         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
458                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
459                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
460         }
461
462         /*
463          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
464          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
465          * mappings are just dummy local mappings to keep other
466          * parts of the kernel happy.
467          */
468         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
469             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
470                 pte = iomap_pte(pte);
471         } else {
472                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
473                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
474         }
475
476         return native_make_pte(pte);
477 }
478 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
479
480 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
481 pte_t xen_make_pte_debug(pteval_t pte)
482 {
483         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
484         phys_addr_t other_addr;
485         bool io_page = false;
486         pte_t _pte;
487
488         if (pte & _PAGE_IOMAP)
489                 io_page = true;
490
491         _pte = xen_make_pte(pte);
492
493         if (!addr)
494                 return _pte;
495
496         if (io_page &&
497             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
498                 other_addr = pfn_to_mfn(addr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
499                 WARN_ONCE(addr != other_addr,
500                         "0x%lx is using VM_IO, but it is 0x%lx!\n",
501                         (unsigned long)addr, (unsigned long)other_addr);
502         } else {
503                 pteval_t iomap_set = (_pte.pte & PTE_FLAGS_MASK) & _PAGE_IOMAP;
504                 other_addr = (_pte.pte & PTE_PFN_MASK);
505                 WARN_ONCE((addr == other_addr) && (!io_page) && (!iomap_set),
506                         "0x%lx is missing VM_IO (and wasn't fixed)!\n",
507                         (unsigned long)addr);
508         }
509
510         return _pte;
511 }
512 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte_debug);
513 #endif
514
515 static pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
516 {
517         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
518         return native_make_pgd(pgd);
519 }
520 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
521
522 static pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
523 {
524         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
525 }
526 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
527
528 static void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
529 {
530         struct mmu_update u;
531
532         preempt_disable();
533
534         xen_mc_batch();
535
536         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
537         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
538         u.val = pud_val_ma(val);
539         xen_extend_mmu_update(&u);
540
541         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
542
543         preempt_enable();
544 }
545
546 static void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
547 {
548         trace_xen_mmu_set_pud(ptr, val);
549
550         /* If page is not pinned, we can just update the entry
551            directly */
552         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
553                 *ptr = val;
554                 return;
555         }
556
557         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
558 }
559
560 #ifdef CONFIG_X86_PAE
561 static void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
562 {
563         trace_xen_mmu_set_pte_atomic(ptep, pte);
564         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
565 }
566
567 static void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
568 {
569         trace_xen_mmu_pte_clear(mm, addr, ptep);
570         if (!xen_batched_set_pte(ptep, native_make_pte(0)))
571                 native_pte_clear(mm, addr, ptep);
572 }
573
574 static void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
575 {
576         trace_xen_mmu_pmd_clear(pmdp);
577         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
578 }
579 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
580
581 static pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
582 {
583         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
584         return native_make_pmd(pmd);
585 }
586 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
587
588 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
589 static pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
590 {
591         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
592 }
593 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
594
595 static pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
596 {
597         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
598
599         return native_make_pud(pud);
600 }
601 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
602
603 static pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
604 {
605         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
606         unsigned offset = pgd - pgd_page;
607         pgd_t *user_ptr = NULL;
608
609         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
610                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
611                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
612                 if (user_ptr)
613                         user_ptr += offset;
614         }
615
616         return user_ptr;
617 }
618
619 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
620 {
621         struct mmu_update u;
622
623         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
624         u.val = pgd_val_ma(val);
625         xen_extend_mmu_update(&u);
626 }
627
628 /*
629  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
630  * there's a page structure.  This implies:
631  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
632  *  2. It is always pinned
633  *  3. It has no user pagetable attached to it
634  */
635 static void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
636 {
637         preempt_disable();
638
639         xen_mc_batch();
640
641         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
642
643         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
644
645         preempt_enable();
646 }
647
648 static void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
649 {
650         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
651
652         trace_xen_mmu_set_pgd(ptr, user_ptr, val);
653
654         /* If page is not pinned, we can just update the entry
655            directly */
656         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
657                 *ptr = val;
658                 if (user_ptr) {
659                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
660                         *user_ptr = val;
661                 }
662                 return;
663         }
664
665         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
666            user updates together. */
667         xen_mc_batch();
668
669         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
670         if (user_ptr)
671                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
672
673         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
674 }
675 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
676
677 /*
678  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
679  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
680  * callback function on each page it finds making up the page table,
681  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
682  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
683  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
684  * FIXADDR_TOP.
685  *
686  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
687  * because then we start getting into Xen's ptes.
688  *
689  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
690  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
691  */
692 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
693                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
694                                       enum pt_level),
695                           unsigned long limit)
696 {
697         int flush = 0;
698         unsigned hole_low, hole_high;
699         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
700         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
701
702         /* The limit is the last byte to be touched */
703         limit--;
704         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
705
706         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
707                 return 0;
708
709         /*
710          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
711          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
712          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
713          */
714         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
715         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
716
717         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
718 #if PTRS_PER_PUD > 1
719         pudidx_limit = pud_index(limit);
720 #else
721         pudidx_limit = 0;
722 #endif
723 #if PTRS_PER_PMD > 1
724         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
725 #else
726         pmdidx_limit = 0;
727 #endif
728
729         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
730                 pud_t *pud;
731
732                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
733                         continue;
734
735                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
736                         continue;
737
738                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
739
740                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
741                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
742
743                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
744                         pmd_t *pmd;
745
746                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
747                             pudidx > pudidx_limit)
748                                 goto out;
749
750                         if (pud_none(pud[pudidx]))
751                                 continue;
752
753                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
754
755                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
756                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
757
758                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
759                                 struct page *pte;
760
761                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
762                                     pudidx == pudidx_limit &&
763                                     pmdidx > pmdidx_limit)
764                                         goto out;
765
766                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
767                                         continue;
768
769                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
770                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
771                         }
772                 }
773         }
774
775 out:
776         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
777            a cue to do final things like tlb flushes. */
778         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
779
780         return flush;
781 }
782
783 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
784                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
785                                     enum pt_level),
786                         unsigned long limit)
787 {
788         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
789 }
790
791 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
792    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
793 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
794 {
795         spinlock_t *ptl = NULL;
796
797 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
798         ptl = __pte_lockptr(page);
799         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
800 #endif
801
802         return ptl;
803 }
804
805 static void xen_pte_unlock(void *v)
806 {
807         spinlock_t *ptl = v;
808         spin_unlock(ptl);
809 }
810
811 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
812 {
813         struct mmuext_op *op;
814         struct multicall_space mcs;
815
816         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
817         op = mcs.args;
818         op->cmd = level;
819         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
820         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
821 }
822
823 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
824                         enum pt_level level)
825 {
826         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
827         int flush;
828
829         if (pgfl)
830                 flush = 0;              /* already pinned */
831         else if (PageHighMem(page))
832                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
833                    highpage */
834                 flush = 1;
835         else {
836                 void *pt = lowmem_page_address(page);
837                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
838                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
839                 spinlock_t *ptl;
840
841                 flush = 0;
842
843                 /*
844                  * We need to hold the pagetable lock between the time
845                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
846                  * it.  If we don't, then other users may come in and
847                  * attempt to update the pagetable by writing it,
848                  * which will fail because the memory is RO but not
849                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
850                  *
851                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
852                  * entire pagetable's worth of locks during the
853                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
854                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
855                  * page while holding the lock.  This means the number
856                  * of locks we end up holding is never more than a
857                  * batch size (~32 entries, at present).
858                  *
859                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
860                  * the PTE pages independently, because we're
861                  * protected by the overall pagetable lock.
862                  */
863                 ptl = NULL;
864                 if (level == PT_PTE)
865                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
866
867                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
868                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
869                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
870
871                 if (ptl) {
872                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
873
874                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
875                            is completed. */
876                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
877                 }
878         }
879
880         return flush;
881 }
882
883 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
884    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
885    read-only, and can be pinned. */
886 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
887 {
888         xen_mc_batch();
889
890         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
891                 /* re-enable interrupts for flushing */
892                 xen_mc_issue(0);
893
894                 kmap_flush_unused();
895
896                 xen_mc_batch();
897         }
898
899 #ifdef CONFIG_X86_64
900         {
901                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
902
903                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
904
905                 if (user_pgd) {
906                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
907                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
908                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
909                 }
910         }
911 #else /* CONFIG_X86_32 */
912 #ifdef CONFIG_X86_PAE
913         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
914         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
915                      PT_PMD);
916 #endif
917         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
918 #endif /* CONFIG_X86_64 */
919         xen_mc_issue(0);
920 }
921
922 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
923 {
924         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
925 }
926
927 /*
928  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
929  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
930  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
931  * process is under construction or destruction).
932  *
933  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
934  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
935  * matter all that much.
936  */
937 void xen_mm_pin_all(void)
938 {
939         struct page *page;
940
941         spin_lock(&pgd_lock);
942
943         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
944                 if (!PagePinned(page)) {
945                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
946                         SetPageSavePinned(page);
947                 }
948         }
949
950         spin_unlock(&pgd_lock);
951 }
952
953 /*
954  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
955  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
956  * the book-keeping now.
957  */
958 static int __init xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
959                                   enum pt_level level)
960 {
961         SetPagePinned(page);
962         return 0;
963 }
964
965 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
966 {
967         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
968 }
969
970 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
971                           enum pt_level level)
972 {
973         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
974
975         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
976                 void *pt = lowmem_page_address(page);
977                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
978                 spinlock_t *ptl = NULL;
979                 struct multicall_space mcs;
980
981                 /*
982                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
983                  * pte locks, we must be holding the lock for while
984                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
985                  * concurrent updates from seeing it in this
986                  * partially-pinned state.
987                  */
988                 if (level == PT_PTE) {
989                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
990
991                         if (ptl)
992                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
993                 }
994
995                 mcs = __xen_mc_entry(0);
996
997                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
998                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
999                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1000
1001                 if (ptl) {
1002                         /* unlock when batch completed */
1003                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1004                 }
1005         }
1006
1007         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1008 }
1009
1010 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1011 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1012 {
1013         xen_mc_batch();
1014
1015         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1016
1017 #ifdef CONFIG_X86_64
1018         {
1019                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1020
1021                 if (user_pgd) {
1022                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1023                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1024                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1025                 }
1026         }
1027 #endif
1028
1029 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1030         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1031         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1032                        PT_PMD);
1033 #endif
1034
1035         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1036
1037         xen_mc_issue(0);
1038 }
1039
1040 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1041 {
1042         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1043 }
1044
1045 /*
1046  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1047  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1048  */
1049 void xen_mm_unpin_all(void)
1050 {
1051         struct page *page;
1052
1053         spin_lock(&pgd_lock);
1054
1055         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1056                 if (PageSavePinned(page)) {
1057                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1058                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1059                         ClearPageSavePinned(page);
1060                 }
1061         }
1062
1063         spin_unlock(&pgd_lock);
1064 }
1065
1066 static void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1067 {
1068         spin_lock(&next->page_table_lock);
1069         xen_pgd_pin(next);
1070         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1071 }
1072
1073 static void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1074 {
1075         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1076         xen_pgd_pin(mm);
1077         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1078 }
1079
1080
1081 #ifdef CONFIG_SMP
1082 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1083    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1084 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1085 {
1086         struct mm_struct *mm = info;
1087         struct mm_struct *active_mm;
1088
1089         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1090
1091         if (active_mm == mm && percpu_read(cpu_tlbstate.state) != TLBSTATE_OK)
1092                 leave_mm(smp_processor_id());
1093
1094         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1095            it has been flushed. */
1096         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1097                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1098 }
1099
1100 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1101 {
1102         cpumask_var_t mask;
1103         unsigned cpu;
1104
1105         if (current->active_mm == mm) {
1106                 if (current->mm == mm)
1107                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1108                 else
1109                         leave_mm(smp_processor_id());
1110         }
1111
1112         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1113         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1114                 for_each_online_cpu(cpu) {
1115                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1116                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1117                                 continue;
1118                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1119                 }
1120                 return;
1121         }
1122         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1123
1124         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1125            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1126            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1127            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1128            if needed. */
1129         for_each_online_cpu(cpu) {
1130                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1131                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1132         }
1133
1134         if (!cpumask_empty(mask))
1135                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1136         free_cpumask_var(mask);
1137 }
1138 #else
1139 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1140 {
1141         if (current->active_mm == mm)
1142                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1143 }
1144 #endif
1145
1146 /*
1147  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1148  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1149  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1150  * hypervisor, which is moderately expensive.
1151  *
1152  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1153  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1154  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1155  *
1156  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1157  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1158  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1159  */
1160 static void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1161 {
1162         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1163         xen_drop_mm_ref(mm);
1164         put_cpu();
1165
1166         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1167
1168         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1169         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1170                 xen_pgd_unpin(mm);
1171
1172         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1173 }
1174
1175 static void __init xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1176 {
1177 }
1178
1179 static __init void xen_mapping_pagetable_reserve(u64 start, u64 end)
1180 {
1181         /* reserve the range used */
1182         native_pagetable_reserve(start, end);
1183
1184         /* set as RW the rest */
1185         printk(KERN_DEBUG "xen: setting RW the range %llx - %llx\n", end,
1186                         PFN_PHYS(pgt_buf_top));
1187         while (end < PFN_PHYS(pgt_buf_top)) {
1188                 make_lowmem_page_readwrite(__va(end));
1189                 end += PAGE_SIZE;
1190         }
1191 }
1192
1193 static void xen_post_allocator_init(void);
1194
1195 static void __init xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1196 {
1197         xen_setup_shared_info();
1198         xen_post_allocator_init();
1199 }
1200
1201 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1202 {
1203         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1204 }
1205
1206 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1207 {
1208         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1209 }
1210
1211 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1212 {
1213         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1214 }
1215
1216 static void xen_flush_tlb(void)
1217 {
1218         struct mmuext_op *op;
1219         struct multicall_space mcs;
1220
1221         preempt_disable();
1222
1223         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1224
1225         op = mcs.args;
1226         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1227         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1228
1229         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1230
1231         preempt_enable();
1232 }
1233
1234 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1235 {
1236         struct mmuext_op *op;
1237         struct multicall_space mcs;
1238
1239         preempt_disable();
1240
1241         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1242         op = mcs.args;
1243         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1244         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1245         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1246
1247         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1248
1249         preempt_enable();
1250 }
1251
1252 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1253                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1254 {
1255         struct {
1256                 struct mmuext_op op;
1257 #ifdef CONFIG_SMP
1258                 DECLARE_BITMAP(mask, num_processors);
1259 #else
1260                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1261 #endif
1262         } *args;
1263         struct multicall_space mcs;
1264
1265         if (cpumask_empty(cpus))
1266                 return;         /* nothing to do */
1267
1268         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1269         args = mcs.args;
1270         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1271
1272         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1273         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1274         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1275
1276         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1277                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1278         } else {
1279                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1280                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1281         }
1282
1283         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1284
1285         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1286 }
1287
1288 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1289 {
1290         return percpu_read(xen_cr3);
1291 }
1292
1293 static void set_current_cr3(void *v)
1294 {
1295         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1296 }
1297
1298 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1299 {
1300         struct mmuext_op *op;
1301         struct multicall_space mcs;
1302         unsigned long mfn;
1303
1304         if (cr3)
1305                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1306         else
1307                 mfn = 0;
1308
1309         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1310
1311         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1312
1313         op = mcs.args;
1314         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1315         op->arg1.mfn = mfn;
1316
1317         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1318
1319         if (kernel) {
1320                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1321
1322                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1323                    been submitted. */
1324                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1325         }
1326 }
1327
1328 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1329 {
1330         BUG_ON(preemptible());
1331
1332         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1333
1334         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1335            respect to ipis */
1336         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1337
1338         __xen_write_cr3(true, cr3);
1339
1340 #ifdef CONFIG_X86_64
1341         {
1342                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1343                 if (user_pgd)
1344                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1345                 else
1346                         __xen_write_cr3(false, 0);
1347         }
1348 #endif
1349
1350         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1351 }
1352
1353 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1354 {
1355         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1356         int ret = 0;
1357
1358         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1359
1360 #ifdef CONFIG_X86_64
1361         {
1362                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1363                 pgd_t *user_pgd;
1364
1365                 BUG_ON(page->private != 0);
1366
1367                 ret = -ENOMEM;
1368
1369                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1370                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1371
1372                 if (user_pgd != NULL) {
1373                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1374                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1375                         ret = 0;
1376                 }
1377
1378                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1379         }
1380 #endif
1381
1382         return ret;
1383 }
1384
1385 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1386 {
1387 #ifdef CONFIG_X86_64
1388         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1389
1390         if (user_pgd)
1391                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1392 #endif
1393 }
1394
1395 #ifdef CONFIG_X86_32
1396 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1397 {
1398         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1399         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1400                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1401                                pte_val_ma(pte));
1402
1403         return pte;
1404 }
1405 #else /* CONFIG_X86_64 */
1406 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1407 {
1408         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1409
1410         /*
1411          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1412          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1413          * early_ioremap fixmap slot as a freshly allocated page, make sure
1414          * it is RO.
1415          */
1416         if (((!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1417                         pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_top)) ||
1418                         (is_early_ioremap_ptep(ptep) && pfn != (pgt_buf_end - 1)))
1419                 pte = pte_wrprotect(pte);
1420
1421         return pte;
1422 }
1423 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1424
1425 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1426    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1427 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1428 {
1429         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1430
1431         xen_set_pte(ptep, pte);
1432 }
1433
1434 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1435 {
1436         struct mmuext_op op;
1437         op.cmd = cmd;
1438         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1439         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1440                 BUG();
1441 }
1442
1443 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1444    everything is pinned. */
1445 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1446 {
1447 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1448         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1449 #endif
1450         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1451         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1452 }
1453
1454 /* Used for pmd and pud */
1455 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1456 {
1457 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1458         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1459 #endif
1460         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1461 }
1462
1463 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1464    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1465 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1466 {
1467         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1468         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1469 }
1470
1471 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1472 {
1473         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1474 }
1475
1476 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1477    attached to a pinned pagetable. */
1478 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1479 {
1480         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1481         int pinned = PagePinned(virt_to_page(mm->pgd));
1482  
1483         trace_xen_mmu_alloc_ptpage(mm, pfn, level, pinned);
1484
1485         if (pinned) {
1486                 SetPagePinned(page);
1487
1488                 if (!PageHighMem(page)) {
1489                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1490                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1491                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1492                 } else {
1493                         /* make sure there are no stray mappings of
1494                            this page */
1495                         kmap_flush_unused();
1496                 }
1497         }
1498 }
1499
1500 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1501 {
1502         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1503 }
1504
1505 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1506 {
1507         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1508 }
1509
1510 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1511 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1512 {
1513         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1514         bool pinned = PagePinned(page);
1515
1516         trace_xen_mmu_release_ptpage(pfn, level, pinned);
1517
1518         if (pinned) {
1519                 if (!PageHighMem(page)) {
1520                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1521                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1522                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1523                 }
1524                 ClearPagePinned(page);
1525         }
1526 }
1527
1528 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1529 {
1530         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1531 }
1532
1533 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1534 {
1535         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1536 }
1537
1538 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1539 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1540 {
1541         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1542 }
1543
1544 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1545 {
1546         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1547 }
1548 #endif
1549
1550 void __init xen_reserve_top(void)
1551 {
1552 #ifdef CONFIG_X86_32
1553         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1554         struct xen_platform_parameters pp;
1555
1556         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1557                 top = pp.virt_start;
1558
1559         reserve_top_address(-top);
1560 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1561 }
1562
1563 /*
1564  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1565  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1566  */
1567 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1568 {
1569 #ifdef CONFIG_X86_64
1570         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1571 #else
1572         return __va(paddr);
1573 #endif
1574 }
1575
1576 /* Convert a machine address to physical address */
1577 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1578 {
1579         phys_addr_t paddr;
1580
1581         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1582         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1583
1584         return paddr;
1585 }
1586
1587 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1588 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1589 {
1590         return __ka(m2p(maddr));
1591 }
1592
1593 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1594 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1595 {
1596         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1597         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1598
1599         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1600                 BUG();
1601 }
1602
1603 static void __init xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1604 {
1605         unsigned pmdidx, pteidx;
1606         unsigned ident_pte;
1607         unsigned long pfn;
1608
1609         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1610                                       PAGE_SIZE);
1611
1612         ident_pte = 0;
1613         pfn = 0;
1614         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1615                 pte_t *pte_page;
1616
1617                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1618                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1619                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1620                 else {
1621                         /* Check for free pte pages */
1622                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1623                                 break;
1624
1625                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1626                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1627
1628                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1629                 }
1630
1631                 /* Install mappings */
1632                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1633                         pte_t pte;
1634
1635 #ifdef CONFIG_X86_32
1636                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1637                                 max_pfn_mapped = pfn;
1638 #endif
1639
1640                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1641                                 continue;
1642
1643                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1644                         pte_page[pteidx] = pte;
1645                 }
1646         }
1647
1648         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1649                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1650
1651         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1652 }
1653
1654 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1655 {
1656         struct xen_machphys_mapping mapping;
1657         unsigned long machine_to_phys_nr_ents;
1658
1659         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1660                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1661                 machine_to_phys_nr_ents = mapping.max_mfn + 1;
1662         } else {
1663                 machine_to_phys_nr_ents = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1664         }
1665         machine_to_phys_order = fls(machine_to_phys_nr_ents - 1);
1666 }
1667
1668 #ifdef CONFIG_X86_64
1669 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1670 {
1671         pte_t *pte = v;
1672         int i;
1673
1674         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1675            as ptes. */
1676         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1677                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1678 }
1679
1680 /*
1681  * Set up the initial kernel pagetable.
1682  *
1683  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1684  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1685  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1686  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1687  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1688  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1689  * up.
1690  */
1691 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1692                                          unsigned long max_pfn)
1693 {
1694         pud_t *l3;
1695         pmd_t *l2;
1696
1697         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1698          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1699          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1700          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1701         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1702
1703         /* Zap identity mapping */
1704         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1705
1706         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1707         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1708         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1709         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1710
1711         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1712         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1713
1714         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1715         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1716
1717         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1718         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1719         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1720
1721         /* Set up identity map */
1722         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1723
1724         /* Make pagetable pieces RO */
1725         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1726         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1727         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1728         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1729         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1730         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1731
1732         /* Pin down new L4 */
1733         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1734                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1735
1736         /* Unpin Xen-provided one */
1737         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1738
1739         /* Switch over */
1740         pgd = init_level4_pgt;
1741
1742         /*
1743          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1744          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1745          * pgd.
1746          */
1747         xen_mc_batch();
1748         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1749         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1750
1751         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1752                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1753                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1754                       "XEN PAGETABLES");
1755
1756         return pgd;
1757 }
1758 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1759 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1760 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1761
1762 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1763 {
1764         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1765
1766         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1767         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1768
1769         /*
1770          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1771          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1772          * read-only and then pin it.
1773          *
1774          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1775          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1776          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1777          * swapper_pg_dir.
1778          */
1779         swapper_kernel_pmd =
1780                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1781         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1782                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1783         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1784                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1785         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1786
1787         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1788         xen_write_cr3(cr3);
1789         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1790
1791         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1792                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1793         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1794         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1795
1796         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1797 }
1798
1799 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1800                                          unsigned long max_pfn)
1801 {
1802         pmd_t *kernel_pmd;
1803
1804         initial_kernel_pmd =
1805                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1806
1807         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1808                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1809                                   512*1024);
1810
1811         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1812         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1813
1814         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1815
1816         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1817         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1818                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1819
1820         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1821         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1822         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1823
1824         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1825
1826         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1827                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1828         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1829
1830         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1831                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1832                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1833                       "XEN PAGETABLES");
1834
1835         return initial_page_table;
1836 }
1837 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1838
1839 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1840
1841 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1842 {
1843         pte_t pte;
1844
1845         phys >>= PAGE_SHIFT;
1846
1847         switch (idx) {
1848         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1849 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1850         case FIX_F00F_IDT:
1851 #endif
1852 #ifdef CONFIG_X86_32
1853         case FIX_WP_TEST:
1854         case FIX_VDSO:
1855 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1856         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1857 # endif
1858 #else
1859         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1860 #endif
1861         case FIX_TEXT_POKE0:
1862         case FIX_TEXT_POKE1:
1863                 /* All local page mappings */
1864                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1865                 break;
1866
1867 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1868         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1869                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1870                 break;
1871 #endif
1872
1873 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1874         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1875                 /*
1876                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1877                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1878                  */
1879                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1880                 break;
1881 #endif
1882
1883         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1884                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1885                    IO domain */
1886                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1887                 break;
1888
1889         default:
1890                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1891                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1892                 break;
1893         }
1894
1895         __native_set_fixmap(idx, pte);
1896
1897 #ifdef CONFIG_X86_64
1898         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1899            pagetable vsyscall mapping. */
1900         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1901                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1902                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1903         }
1904 #endif
1905 }
1906
1907 void __init xen_ident_map_ISA(void)
1908 {
1909         unsigned long pa;
1910
1911         /*
1912          * If we're dom0, then linear map the ISA machine addresses into
1913          * the kernel's address space.
1914          */
1915         if (!xen_initial_domain())
1916                 return;
1917
1918         xen_raw_printk("Xen: setup ISA identity maps\n");
1919
1920         for (pa = ISA_START_ADDRESS; pa < ISA_END_ADDRESS; pa += PAGE_SIZE) {
1921                 pte_t pte = mfn_pte(PFN_DOWN(pa), PAGE_KERNEL_IO);
1922
1923                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping(PAGE_OFFSET + pa, pte, 0))
1924                         BUG();
1925         }
1926
1927         xen_flush_tlb();
1928 }
1929
1930 static void __init xen_post_allocator_init(void)
1931 {
1932 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
1933         pv_mmu_ops.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_debug);
1934 #endif
1935         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1936         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1937         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1938 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1939         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1940 #endif
1941
1942         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
1943            (which it hasn't) */
1944         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
1945         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
1946         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
1947         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
1948 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1949         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
1950         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
1951 #endif
1952
1953 #ifdef CONFIG_X86_64
1954         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
1955 #endif
1956         xen_mark_init_mm_pinned();
1957 }
1958
1959 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
1960 {
1961         preempt_disable();
1962         xen_mc_flush();
1963         paravirt_leave_lazy_mmu();
1964         preempt_enable();
1965 }
1966
1967 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initconst = {
1968         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1969         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1970
1971         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1972 #ifdef CONFIG_X86_32
1973         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
1974 #else
1975         .write_cr3 = xen_write_cr3,
1976 #endif
1977
1978         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
1979         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
1980         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
1981         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
1982
1983         .pte_update = paravirt_nop,
1984         .pte_update_defer = paravirt_nop,
1985
1986         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
1987         .pgd_free = xen_pgd_free,
1988
1989         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
1990         .release_pte = xen_release_pte_init,
1991         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
1992         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
1993
1994         .set_pte = xen_set_pte_init,
1995         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
1996         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
1997
1998         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
1999         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2000
2001         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2002         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2003
2004         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2005         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2006
2007 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2008         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2009         .pte_clear = xen_pte_clear,
2010         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2011 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2012         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2013
2014         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2015         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2016
2017 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2018         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2019         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2020         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2021
2022         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2023         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2024 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2025
2026         .activate_mm = xen_activate_mm,
2027         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2028         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2029
2030         .lazy_mode = {
2031                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2032                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2033         },
2034
2035         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2036 };
2037
2038 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2039 {
2040         x86_init.mapping.pagetable_reserve = xen_mapping_pagetable_reserve;
2041         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2042         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2043         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2044
2045         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2046 }
2047
2048 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2049 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2050 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2051
2052 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2053 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2054                                 unsigned long *in_frames,
2055                                 unsigned long *out_frames)
2056 {
2057         int i;
2058         struct multicall_space mcs;
2059
2060         xen_mc_batch();
2061         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2062                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2063
2064                 if (in_frames)
2065                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2066
2067                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2068                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2069
2070                 if (out_frames)
2071                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2072         }
2073         xen_mc_issue(0);
2074 }
2075
2076 /*
2077  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2078  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2079  * mfn.
2080  */
2081 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2082                                      unsigned long *mfns,
2083                                      unsigned long first_mfn)
2084 {
2085         unsigned i, limit;
2086         unsigned long mfn;
2087
2088         xen_mc_batch();
2089
2090         limit = 1u << order;
2091         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2092                 struct multicall_space mcs;
2093                 unsigned flags;
2094
2095                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2096                 if (mfns)
2097                         mfn = mfns[i];
2098                 else
2099                         mfn = first_mfn + i;
2100
2101                 if (i < (limit - 1))
2102                         flags = 0;
2103                 else {
2104                         if (order == 0)
2105                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2106                         else
2107                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2108                 }
2109
2110                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2111                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2112
2113                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2114         }
2115
2116         xen_mc_issue(0);
2117 }
2118
2119 /*
2120  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2121  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2122  * input, and populates mfns as output.
2123  *
2124  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2125  * satisfy the request or not.
2126  */
2127 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2128                                unsigned long *pfns_in,
2129                                unsigned long extents_out,
2130                                unsigned int order_out,
2131                                unsigned long *mfns_out,
2132                                unsigned int address_bits)
2133 {
2134         long rc;
2135         int success;
2136
2137         struct xen_memory_exchange exchange = {
2138                 .in = {
2139                         .nr_extents   = extents_in,
2140                         .extent_order = order_in,
2141                         .extent_start = pfns_in,
2142                         .domid        = DOMID_SELF
2143                 },
2144                 .out = {
2145                         .nr_extents   = extents_out,
2146                         .extent_order = order_out,
2147                         .extent_start = mfns_out,
2148                         .address_bits = address_bits,
2149                         .domid        = DOMID_SELF
2150                 }
2151         };
2152
2153         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2154
2155         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2156         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2157
2158         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2159         BUG_ON(success && (rc != 0));
2160
2161         return success;
2162 }
2163
2164 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2165                                  unsigned int address_bits)
2166 {
2167         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2168         unsigned long  flags;
2169         int            success;
2170
2171         /*
2172          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2173          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2174          * this function are redundant and can be ignored.
2175          */
2176
2177         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2178                 return 0;
2179
2180         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2181                 return -ENOMEM;
2182
2183         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2184
2185         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2186
2187         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2188         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2189
2190         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2191         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2192         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2193                                       1, order, &out_frame,
2194                                       address_bits);
2195
2196         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2197         if (success)
2198                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2199         else
2200                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2201
2202         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2203
2204         return success ? 0 : -ENOMEM;
2205 }
2206 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2207
2208 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2209 {
2210         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2211         unsigned long  flags;
2212         int success;
2213
2214         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2215                 return;
2216
2217         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2218                 return;
2219
2220         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2221
2222         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2223
2224         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2225         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2226
2227         /* 2. Zap current PTEs. */
2228         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2229
2230         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2231         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2232                                         0, out_frames, 0);
2233
2234         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2235         if (success)
2236                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2237         else
2238                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2239
2240         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2241 }
2242 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2243
2244 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2245 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2246 {
2247         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2248         int rc;
2249
2250         a.domid = DOMID_SELF;
2251         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2252         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2253         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2254 }
2255
2256 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2257 {
2258         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2259         int rc = 0;
2260
2261         a.domid = DOMID_SELF;
2262         a.gpa = 0x00;
2263         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2264         if (rc < 0) {
2265                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2266                 return 0;
2267         }
2268         return 1;
2269 }
2270
2271 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2272 {
2273         if (is_pagetable_dying_supported())
2274                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2275 }
2276 #endif
2277
2278 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2279
2280 struct remap_data {
2281         unsigned long mfn;
2282         pgprot_t prot;
2283         struct mmu_update *mmu_update;
2284 };
2285
2286 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2287                                  unsigned long addr, void *data)
2288 {
2289         struct remap_data *rmd = data;
2290         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2291
2292         rmd->mmu_update->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
2293         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2294         rmd->mmu_update++;
2295
2296         return 0;
2297 }
2298
2299 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2300                                unsigned long addr,
2301                                unsigned long mfn, int nr,
2302                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2303 {
2304         struct remap_data rmd;
2305         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2306         int batch;
2307         unsigned long range;
2308         int err = 0;
2309
2310         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2311
2312         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2313                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2314
2315         rmd.mfn = mfn;
2316         rmd.prot = prot;
2317
2318         while (nr) {
2319                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2320                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2321
2322                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2323                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2324                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2325                 if (err)
2326                         goto out;
2327
2328                 err = -EFAULT;
2329                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2330                         goto out;
2331
2332                 nr -= batch;
2333                 addr += range;
2334         }
2335
2336         err = 0;
2337 out:
2338
2339         flush_tlb_all();
2340
2341         return err;
2342 }
2343 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);
2344
2345 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2346 static int p2m_dump_open(struct inode *inode, struct file *filp)
2347 {
2348         return single_open(filp, p2m_dump_show, NULL);
2349 }
2350
2351 static const struct file_operations p2m_dump_fops = {
2352         .open           = p2m_dump_open,
2353         .read           = seq_read,
2354         .llseek         = seq_lseek,
2355         .release        = single_release,
2356 };
2357 #endif /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */