arch/x86/xen/setup.c

   1 /*
   2  * Machine specific setup for xen
   3  *
   4  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
   5  */
   6
   7 #include <linux/module.h>
   8 #include <linux/sched.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/pm.h>
  11 #include <linux/memblock.h>
  12 #include <linux/cpuidle.h>
  13 #include <linux/cpufreq.h>
  14
  15 #include <asm/elf.h>
  16 #include <asm/vdso.h>
  17 #include <asm/e820.h>
  18 #include <asm/setup.h>
  19 #include <asm/acpi.h>
  20 #include <asm/numa.h>
  21 #include <asm/xen/hypervisor.h>
  22 #include <asm/xen/hypercall.h>
  23
  24 #include <xen/xen.h>
  25 #include <xen/page.h>
  26 #include <xen/interface/callback.h>
  27 #include <xen/interface/memory.h>
  28 #include <xen/interface/physdev.h>
  29 #include <xen/features.h>
  30 #include "mmu.h"
  31 #include "xen-ops.h"
  32 #include "vdso.h"
  33
  34 /* These are code, but not functions.  Defined in entry.S */
  35 extern const char xen_hypervisor_callback[];
  36 extern const char xen_failsafe_callback[];
  37 #ifdef CONFIG_X86_64
  38 extern asmlinkage void nmi(void);
  39 #endif
  40 extern void xen_sysenter_target(void);
  41 extern void xen_syscall_target(void);
  42 extern void xen_syscall32_target(void);
  43
  44 /* Amount of extra memory space we add to the e820 ranges */
  45 struct xen_memory_region xen_extra_mem[XEN_EXTRA_MEM_MAX_REGIONS] __initdata;
  46
  47 /* Number of pages released from the initial allocation. */
  48 unsigned long xen_released_pages;
  49
  50 /*
  51  * The maximum amount of extra memory compared to the base size.  The
  52  * main scaling factor is the size of struct page.  At extreme ratios
  53  * of base:extra, all the base memory can be filled with page
  54  * structures for the extra memory, leaving no space for anything
  55  * else.
  56  *
  57  * 10x seems like a reasonable balance between scaling flexibility and
  58  * leaving a practically usable system.
  59  */
  60 #define EXTRA_MEM_RATIO         (10)
  61
  62 static void __init xen_add_extra_mem(u64 start, u64 size)
  63 {
  64         unsigned long pfn;
  65         int i;
  66
  67         for (i = 0; i < XEN_EXTRA_MEM_MAX_REGIONS; i++) {
  68                 /* Add new region. */
  69                 if (xen_extra_mem[i].size == 0) {
  70                         xen_extra_mem[i].start = start;
  71                         xen_extra_mem[i].size  = size;
  72                         break;
  73                 }
  74                 /* Append to existing region. */
  75                 if (xen_extra_mem[i].start + xen_extra_mem[i].size == start) {
  76                         xen_extra_mem[i].size += size;
  77                         break;
  78                 }
  79         }
  80         if (i == XEN_EXTRA_MEM_MAX_REGIONS)
  81                 printk(KERN_WARNING "Warning: not enough extra memory regions\n");
  82
  83         memblock_reserve(start, size);
  84
  85         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
  86                 return;
  87
  88         xen_max_p2m_pfn = PFN_DOWN(start + size);
  89         for (pfn = PFN_DOWN(start); pfn < xen_max_p2m_pfn; pfn++) {
  90                 unsigned long mfn = pfn_to_mfn(pfn);
  91
  92                 if (WARN(mfn == pfn, "Trying to over-write 1-1 mapping (pfn: %lx)\n", pfn))
  93                         continue;
  94                 WARN(mfn != INVALID_P2M_ENTRY, "Trying to remove %lx which has %lx mfn!\n",
  95                         pfn, mfn);
  96
  97                 __set_phys_to_machine(pfn, INVALID_P2M_ENTRY);
  98         }
  99 }
 100
 101 static unsigned long __init xen_do_chunk(unsigned long start,
 102                                          unsigned long end, bool release)
 103 {
 104         struct xen_memory_reservation reservation = {
 105                 .address_bits = 0,
 106                 .extent_order = 0,
 107                 .domid        = DOMID_SELF
 108         };
 109         unsigned long len = 0;
 110         int xlated_phys = xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap);
 111         unsigned long pfn;
 112         int ret;
 113
 114         for (pfn = start; pfn < end; pfn++) {
 115                 unsigned long frame;
 116                 unsigned long mfn = pfn_to_mfn(pfn);
 117
 118                 if (release) {
 119                         /* Make sure pfn exists to start with */
 120                         if (mfn == INVALID_P2M_ENTRY || mfn_to_pfn(mfn) != pfn)
 121                                 continue;
 122                         frame = mfn;
 123                 } else {
 124                         if (!xlated_phys && mfn != INVALID_P2M_ENTRY)
 125                                 continue;
 126                         frame = pfn;
 127                 }
 128                 set_xen_guest_handle(reservation.extent_start, &frame);
 129                 reservation.nr_extents = 1;
 130
 131                 ret = HYPERVISOR_memory_op(release ? XENMEM_decrease_reservation : XENMEM_populate_physmap,
 132                                            &reservation);
 133                 WARN(ret != 1, "Failed to %s pfn %lx err=%d\n",
 134                      release ? "release" : "populate", pfn, ret);
 135
 136                 if (ret == 1) {
 137                         if (!early_set_phys_to_machine(pfn, release ? INVALID_P2M_ENTRY : frame)) {
 138                                 if (release)
 139                                         break;
 140                                 set_xen_guest_handle(reservation.extent_start, &frame);
 141                                 reservation.nr_extents = 1;
 142                                 ret = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_decrease_reservation,
 143                                                            &reservation);
 144                                 break;
 145                         }
 146                         len++;
 147                 } else
 148                         break;
 149         }
 150         if (len)
 151                 printk(KERN_INFO "%s %lx-%lx pfn range: %lu pages %s\n",
 152                        release ? "Freeing" : "Populating",
 153                        start, end, len,
 154                        release ? "freed" : "added");
 155
 156         return len;
 157 }
 158
 159 static unsigned long __init xen_release_chunk(unsigned long start,
 160                                               unsigned long end)
 161 {
 162         /*
 163          * Xen already ballooned out the E820 non RAM regions for us
 164          * and set them up properly in EPT.
 165          */
 166         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
 167                 return end - start;
 168
 169         return xen_do_chunk(start, end, true);
 170 }
 171
 172 static unsigned long __init xen_populate_chunk(
 173         const struct e820entry *list, size_t map_size,
 174         unsigned long max_pfn, unsigned long *last_pfn,
 175         unsigned long credits_left)
 176 {
 177         const struct e820entry *entry;
 178         unsigned int i;
 179         unsigned long done = 0;
 180         unsigned long dest_pfn;
 181
 182         for (i = 0, entry = list; i < map_size; i++, entry++) {
 183                 unsigned long s_pfn;
 184                 unsigned long e_pfn;
 185                 unsigned long pfns;
 186                 long capacity;
 187
 188                 if (credits_left <= 0)
 189                         break;
 190
 191                 if (entry->type != E820_RAM)
 192                         continue;
 193
 194                 e_pfn = PFN_DOWN(entry->addr + entry->size);
 195
 196                 /* We only care about E820 after the xen_start_info->nr_pages */
 197                 if (e_pfn <= max_pfn)
 198                         continue;
 199
 200                 s_pfn = PFN_UP(entry->addr);
 201                 /* If the E820 falls within the nr_pages, we want to start
 202                  * at the nr_pages PFN.
 203                  * If that would mean going past the E820 entry, skip it
 204                  */
 205                 if (s_pfn <= max_pfn) {
 206                         capacity = e_pfn - max_pfn;
 207                         dest_pfn = max_pfn;
 208                 } else {
 209                         capacity = e_pfn - s_pfn;
 210                         dest_pfn = s_pfn;
 211                 }
 212
 213                 if (credits_left < capacity)
 214                         capacity = credits_left;
 215
 216                 pfns = xen_do_chunk(dest_pfn, dest_pfn + capacity, false);
 217                 done += pfns;
 218                 *last_pfn = (dest_pfn + pfns);
 219                 if (pfns < capacity)
 220                         break;
 221                 credits_left -= pfns;
 222         }
 223         return done;
 224 }
 225
 226 static void __init xen_set_identity_and_release_chunk(
 227         unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn, unsigned long nr_pages,
 228         unsigned long *released, unsigned long *identity)
 229 {
 230         unsigned long pfn;
 231
 232         /*
 233          * If the PFNs are currently mapped, clear the mappings
 234          * (except for the ISA region which must be 1:1 mapped) to
 235          * release the refcounts (in Xen) on the original frames.
 236          */
 237
 238         /*
 239          * PVH E820 matches the hypervisor's P2M which means we need to
 240          * account for the proper values of *release and *identity.
 241          */
 242         for (pfn = start_pfn; !xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap) &&
 243              pfn <= max_pfn_mapped && pfn < end_pfn; pfn++) {
 244                 pte_t pte = __pte_ma(0);
 245
 246                 if (pfn < PFN_UP(ISA_END_ADDRESS))
 247                         pte = mfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_IO);
 248
 249                 (void)HYPERVISOR_update_va_mapping(
 250                         (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT), pte, 0);
 251         }
 252
 253         if (start_pfn < nr_pages)
 254                 *released += xen_release_chunk(
 255                         start_pfn, min(end_pfn, nr_pages));
 256
 257         *identity += set_phys_range_identity(start_pfn, end_pfn);
 258 }
 259
 260 static unsigned long __init xen_set_identity_and_release(
 261         const struct e820entry *list, size_t map_size, unsigned long nr_pages)
 262 {
 263         phys_addr_t start = 0;
 264         unsigned long released = 0;
 265         unsigned long identity = 0;
 266         const struct e820entry *entry;
 267         int i;
 268
 269         /*
 270          * Combine non-RAM regions and gaps until a RAM region (or the
 271          * end of the map) is reached, then set the 1:1 map and
 272          * release the pages (if available) in those non-RAM regions.
 273          *
 274          * The combined non-RAM regions are rounded to a whole number
 275          * of pages so any partial pages are accessible via the 1:1
 276          * mapping.  This is needed for some BIOSes that put (for
 277          * example) the DMI tables in a reserved region that begins on
 278          * a non-page boundary.
 279          */
 280         for (i = 0, entry = list; i < map_size; i++, entry++) {
 281                 phys_addr_t end = entry->addr + entry->size;
 282                 if (entry->type == E820_RAM || i == map_size - 1) {
 283                         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
 284                         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
 285
 286                         if (entry->type == E820_RAM)
 287                                 end_pfn = PFN_UP(entry->addr);
 288
 289                         if (start_pfn < end_pfn)
 290                                 xen_set_identity_and_release_chunk(
 291                                         start_pfn, end_pfn, nr_pages,
 292                                         &released, &identity);
 293
 294                         start = end;
 295                 }
 296         }
 297
 298         if (released)
 299                 printk(KERN_INFO "Released %lu pages of unused memory\n", released);
 300         if (identity)
 301                 printk(KERN_INFO "Set %ld page(s) to 1-1 mapping\n", identity);
 302
 303         return released;
 304 }
 305
 306 static unsigned long __init xen_get_max_pages(void)
 307 {
 308         unsigned long max_pages = MAX_DOMAIN_PAGES;
 309         domid_t domid = DOMID_SELF;
 310         int ret;
 311
 312         /*
 313          * For the initial domain we use the maximum reservation as
 314          * the maximum page.
 315          *
 316          * For guest domains the current maximum reservation reflects
 317          * the current maximum rather than the static maximum. In this
 318          * case the e820 map provided to us will cover the static
 319          * maximum region.
 320          */
 321         if (xen_initial_domain()) {
 322                 ret = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_maximum_reservation, &domid);
 323                 if (ret > 0)
 324                         max_pages = ret;
 325         }
 326
 327         return min(max_pages, MAX_DOMAIN_PAGES);
 328 }
 329
 330 static void xen_align_and_add_e820_region(u64 start, u64 size, int type)
 331 {
 332         u64 end = start + size;
 333
 334         /* Align RAM regions to page boundaries. */
 335         if (type == E820_RAM) {
 336                 start = PAGE_ALIGN(start);
 337                 end &= ~((u64)PAGE_SIZE - 1);
 338         }
 339
 340         e820_add_region(start, end - start, type);
 341 }
 342
 343 void xen_ignore_unusable(struct e820entry *list, size_t map_size)
 344 {
 345         struct e820entry *entry;
 346         unsigned int i;
 347
 348         for (i = 0, entry = list; i < map_size; i++, entry++) {
 349                 if (entry->type == E820_UNUSABLE)
 350                         entry->type = E820_RAM;
 351         }
 352 }
 353
 354 /**
 355  * machine_specific_memory_setup - Hook for machine specific memory setup.
 356  **/
 357 char * __init xen_memory_setup(void)
 358 {
 359         static struct e820entry map[E820MAX] __initdata;
 360
 361         unsigned long max_pfn = xen_start_info->nr_pages;
 362         unsigned long long mem_end;
 363         int rc;
 364         struct xen_memory_map memmap;
 365         unsigned long max_pages;
 366         unsigned long last_pfn = 0;
 367         unsigned long extra_pages = 0;
 368         unsigned long populated;
 369         int i;
 370         int op;
 371
 372         max_pfn = min(MAX_DOMAIN_PAGES, max_pfn);
 373         mem_end = PFN_PHYS(max_pfn);
 374
 375         memmap.nr_entries = E820MAX;
 376         set_xen_guest_handle(memmap.buffer, map);
 377
 378         op = xen_initial_domain() ?
 379                 XENMEM_machine_memory_map :
 380                 XENMEM_memory_map;
 381         rc = HYPERVISOR_memory_op(op, &memmap);
 382         if (rc == -ENOSYS) {
 383                 BUG_ON(xen_initial_domain());
 384                 memmap.nr_entries = 1;
 385                 map[0].addr = 0ULL;
 386                 map[0].size = mem_end;
 387                 /* 8MB slack (to balance backend allocations). */
 388                 map[0].size += 8ULL << 20;
 389                 map[0].type = E820_RAM;
 390                 rc = 0;
 391         }
 392         BUG_ON(rc);
 393
 394         /*
 395          * Xen won't allow a 1:1 mapping to be created to UNUSABLE
 396          * regions, so if we're using the machine memory map leave the
 397          * region as RAM as it is in the pseudo-physical map.
 398          *
 399          * UNUSABLE regions in domUs are not handled and will need
 400          * a patch in the future.
 401          */
 402         if (xen_initial_domain())
 403                 xen_ignore_unusable(map, memmap.nr_entries);
 404
 405         /* Make sure the Xen-supplied memory map is well-ordered. */
 406         sanitize_e820_map(map, memmap.nr_entries, &memmap.nr_entries);
 407
 408         max_pages = xen_get_max_pages();
 409         if (max_pages > max_pfn)
 410                 extra_pages += max_pages - max_pfn;
 411
 412         /*
 413          * Set P2M for all non-RAM pages and E820 gaps to be identity
 414          * type PFNs.  Any RAM pages that would be made inaccesible by
 415          * this are first released.
 416          */
 417         xen_released_pages = xen_set_identity_and_release(
 418                 map, memmap.nr_entries, max_pfn);
 419
 420         /*
 421          * Populate back the non-RAM pages and E820 gaps that had been
 422          * released. */
 423         populated = xen_populate_chunk(map, memmap.nr_entries,
 424                         max_pfn, &last_pfn, xen_released_pages);
 425
 426         xen_released_pages -= populated;
 427         extra_pages += xen_released_pages;
 428
 429         if (last_pfn > max_pfn) {
 430                 max_pfn = min(MAX_DOMAIN_PAGES, last_pfn);
 431                 mem_end = PFN_PHYS(max_pfn);
 432         }
 433         /*
 434          * Clamp the amount of extra memory to a EXTRA_MEM_RATIO
 435          * factor the base size.  On non-highmem systems, the base
 436          * size is the full initial memory allocation; on highmem it
 437          * is limited to the max size of lowmem, so that it doesn't
 438          * get completely filled.
 439          *
 440          * In principle there could be a problem in lowmem systems if
 441          * the initial memory is also very large with respect to
 442          * lowmem, but we won't try to deal with that here.
 443          */
 444         extra_pages = min(EXTRA_MEM_RATIO * min(max_pfn, PFN_DOWN(MAXMEM)),
 445                           extra_pages);
 446         i = 0;
 447         while (i < memmap.nr_entries) {
 448                 u64 addr = map[i].addr;
 449                 u64 size = map[i].size;
 450                 u32 type = map[i].type;
 451
 452                 if (type == E820_RAM) {
 453                         if (addr < mem_end) {
 454                                 size = min(size, mem_end - addr);
 455                         } else if (extra_pages) {
 456                                 size = min(size, (u64)extra_pages * PAGE_SIZE);
 457                                 extra_pages -= size / PAGE_SIZE;
 458                                 xen_add_extra_mem(addr, size);
 459                         } else
 460                                 type = E820_UNUSABLE;
 461                 }
 462
 463                 xen_align_and_add_e820_region(addr, size, type);
 464
 465                 map[i].addr += size;
 466                 map[i].size -= size;
 467                 if (map[i].size == 0)
 468                         i++;
 469         }
 470
 471         /*
 472          * In domU, the ISA region is normal, usable memory, but we
 473          * reserve ISA memory anyway because too many things poke
 474          * about in there.
 475          */
 476         e820_add_region(ISA_START_ADDRESS, ISA_END_ADDRESS - ISA_START_ADDRESS,
 477                         E820_RESERVED);
 478
 479         /*
 480          * Reserve Xen bits:
 481          *  - mfn_list
 482          *  - xen_start_info
 483          * See comment above "struct start_info" in <xen/interface/xen.h>
 484          * We tried to make the the memblock_reserve more selective so
 485          * that it would be clear what region is reserved. Sadly we ran
 486          * in the problem wherein on a 64-bit hypervisor with a 32-bit
 487          * initial domain, the pt_base has the cr3 value which is not
 488          * neccessarily where the pagetable starts! As Jan put it: "
 489          * Actually, the adjustment turns out to be correct: The page
 490          * tables for a 32-on-64 dom0 get allocated in the order "first L1",
 491          * "first L2", "first L3", so the offset to the page table base is
 492          * indeed 2. When reading xen/include/public/xen.h's comment
 493          * very strictly, this is not a violation (since there nothing is said
 494          * that the first thing in the page table space is pointed to by
 495          * pt_base; I admit that this seems to be implied though, namely
 496          * do I think that it is implied that the page table space is the
 497          * range [pt_base, pt_base + nt_pt_frames), whereas that
 498          * range here indeed is [pt_base - 2, pt_base - 2 + nt_pt_frames),
 499          * which - without a priori knowledge - the kernel would have
 500          * difficulty to figure out)." - so lets just fall back to the
 501          * easy way and reserve the whole region.
 502          */
 503         memblock_reserve(__pa(xen_start_info->mfn_list),
 504                          xen_start_info->pt_base - xen_start_info->mfn_list);
 505
 506         sanitize_e820_map(e820.map, ARRAY_SIZE(e820.map), &e820.nr_map);
 507
 508         return "Xen";
 509 }
 510
 511 /*
 512  * Set the bit indicating "nosegneg" library variants should be used.
 513  * We only need to bother in pure 32-bit mode; compat 32-bit processes
 514  * can have un-truncated segments, so wrapping around is allowed.
 515  */
 516 static void __init fiddle_vdso(void)
 517 {
 518 #ifdef CONFIG_X86_32
 519         /*
 520          * This could be called before selected_vdso32 is initialized, so
 521          * just fiddle with both possible images.  vdso_image_32_syscall
 522          * can't be selected, since it only exists on 64-bit systems.
 523          */
 524         u32 *mask;
 525         mask = vdso_image_32_int80.data +
 526                 vdso_image_32_int80.sym_VDSO32_NOTE_MASK;
 527         *mask |= 1 << VDSO_NOTE_NONEGSEG_BIT;
 528         mask = vdso_image_32_sysenter.data +
 529                 vdso_image_32_sysenter.sym_VDSO32_NOTE_MASK;
 530         *mask |= 1 << VDSO_NOTE_NONEGSEG_BIT;
 531 #endif
 532 }
 533
 534 static int register_callback(unsigned type, const void *func)
 535 {
 536         struct callback_register callback = {
 537                 .type = type,
 538                 .address = XEN_CALLBACK(__KERNEL_CS, func),
 539                 .flags = CALLBACKF_mask_events,
 540         };
 541
 542         return HYPERVISOR_callback_op(CALLBACKOP_register, &callback);
 543 }
 544
 545 void xen_enable_sysenter(void)
 546 {
 547         int ret;
 548         unsigned sysenter_feature;
 549
 550 #ifdef CONFIG_X86_32
 551         sysenter_feature = X86_FEATURE_SEP;
 552 #else
 553         sysenter_feature = X86_FEATURE_SYSENTER32;
 554 #endif
 555
 556         if (!boot_cpu_has(sysenter_feature))
 557                 return;
 558
 559         ret = register_callback(CALLBACKTYPE_sysenter, xen_sysenter_target);
 560         if(ret != 0)
 561                 setup_clear_cpu_cap(sysenter_feature);
 562 }
 563
 564 void xen_enable_syscall(void)
 565 {
 566 #ifdef CONFIG_X86_64
 567         int ret;
 568
 569         ret = register_callback(CALLBACKTYPE_syscall, xen_syscall_target);
 570         if (ret != 0) {
 571                 printk(KERN_ERR "Failed to set syscall callback: %d\n", ret);
 572                 /* Pretty fatal; 64-bit userspace has no other
 573                    mechanism for syscalls. */
 574         }
 575
 576         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_SYSCALL32)) {
 577                 ret = register_callback(CALLBACKTYPE_syscall32,
 578                                         xen_syscall32_target);
 579                 if (ret != 0)
 580                         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_SYSCALL32);
 581         }
 582 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 583 }
 584 void xen_enable_nmi(void)
 585 {
 586 #ifdef CONFIG_X86_64
 587         if (register_callback(CALLBACKTYPE_nmi, (char *)nmi))
 588                 BUG();
 589 #endif
 590 }
 591 void __init xen_pvmmu_arch_setup(void)
 592 {
 593         HYPERVISOR_vm_assist(VMASST_CMD_enable, VMASST_TYPE_4gb_segments);
 594         HYPERVISOR_vm_assist(VMASST_CMD_enable, VMASST_TYPE_writable_pagetables);
 595
 596         HYPERVISOR_vm_assist(VMASST_CMD_enable,
 597                              VMASST_TYPE_pae_extended_cr3);
 598
 599         if (register_callback(CALLBACKTYPE_event, xen_hypervisor_callback) ||
 600             register_callback(CALLBACKTYPE_failsafe, xen_failsafe_callback))
 601                 BUG();
 602
 603         xen_enable_sysenter();
 604         xen_enable_syscall();
 605         xen_enable_nmi();
 606 }
 607
 608 /* This function is not called for HVM domains */
 609 void __init xen_arch_setup(void)
 610 {
 611         xen_panic_handler_init();
 612         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
 613                 xen_pvmmu_arch_setup();
 614
 615 #ifdef CONFIG_ACPI
 616         if (!(xen_start_info->flags & SIF_INITDOMAIN)) {
 617                 printk(KERN_INFO "ACPI in unprivileged domain disabled\n");
 618                 disable_acpi();
 619         }
 620 #endif
 621
 622         memcpy(boot_command_line, xen_start_info->cmd_line,
 623                MAX_GUEST_CMDLINE > COMMAND_LINE_SIZE ?
 624                COMMAND_LINE_SIZE : MAX_GUEST_CMDLINE);
 625
 626         /* Set up idle, making sure it calls safe_halt() pvop */
 627         disable_cpuidle();
 628         disable_cpufreq();
 629         WARN_ON(xen_set_default_idle());
 630         fiddle_vdso();
 631 #ifdef CONFIG_NUMA
 632         numa_off = 1;
 633 #endif
 634 }