Merge tag 'dt' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arm/arm-soc
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.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_extend_mmuext_op(const struct mmuext_op *op)
233 {
234         struct multicall_space mcs;
235         struct mmuext_op *u;
236
237         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmuext_op, sizeof(*u));
238
239         if (mcs.mc != NULL) {
240                 mcs.mc->args[1]++;
241         } else {
242                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
243                 MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
244         }
245
246         u = mcs.args;
247         *u = *op;
248 }
249
250 static void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
251 {
252         struct mmu_update u;
253
254         preempt_disable();
255
256         xen_mc_batch();
257
258         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
259         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
260         u.val = pmd_val_ma(val);
261         xen_extend_mmu_update(&u);
262
263         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
264
265         preempt_enable();
266 }
267
268 static void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
269 {
270         trace_xen_mmu_set_pmd(ptr, val);
271
272         /* If page is not pinned, we can just update the entry
273            directly */
274         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
275                 *ptr = val;
276                 return;
277         }
278
279         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
280 }
281
282 /*
283  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
284  * and protection flags for that frame.
285  */
286 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
287 {
288         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
289 }
290
291 static bool xen_batched_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
292 {
293         struct mmu_update u;
294
295         if (paravirt_get_lazy_mode() != PARAVIRT_LAZY_MMU)
296                 return false;
297
298         xen_mc_batch();
299
300         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
301         u.val = pte_val_ma(pteval);
302         xen_extend_mmu_update(&u);
303
304         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
305
306         return true;
307 }
308
309 static inline void __xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
310 {
311         if (!xen_batched_set_pte(ptep, pteval)) {
312                 /*
313                  * Could call native_set_pte() here and trap and
314                  * emulate the PTE write but with 32-bit guests this
315                  * needs two traps (one for each of the two 32-bit
316                  * words in the PTE) so do one hypercall directly
317                  * instead.
318                  */
319                 struct mmu_update u;
320
321                 u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
322                 u.val = pte_val_ma(pteval);
323                 HYPERVISOR_mmu_update(&u, 1, NULL, DOMID_SELF);
324         }
325 }
326
327 static void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
328 {
329         trace_xen_mmu_set_pte(ptep, pteval);
330         __xen_set_pte(ptep, pteval);
331 }
332
333 static void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
334                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
335 {
336         trace_xen_mmu_set_pte_at(mm, addr, ptep, pteval);
337         __xen_set_pte(ptep, pteval);
338 }
339
340 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
341                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
342 {
343         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
344         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_start(mm, addr, ptep, *ptep);
345         return *ptep;
346 }
347
348 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
349                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
350 {
351         struct mmu_update u;
352
353         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_commit(mm, addr, ptep, pte);
354         xen_mc_batch();
355
356         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
357         u.val = pte_val_ma(pte);
358         xen_extend_mmu_update(&u);
359
360         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
361 }
362
363 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
364 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
365 {
366         if (val & _PAGE_PRESENT) {
367                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
368                 unsigned long pfn = mfn_to_pfn(mfn);
369
370                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
371                 if (unlikely(pfn == ~0))
372                         val = flags & ~_PAGE_PRESENT;
373                 else
374                         val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
375         }
376
377         return val;
378 }
379
380 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
381 {
382         if (val & _PAGE_PRESENT) {
383                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
384                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
385                 unsigned long mfn;
386
387                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
388                         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
389                 else
390                         mfn = pfn;
391                 /*
392                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
393                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
394                  * information about the original pfn, so
395                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
396                  */
397                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
398                         mfn = 0;
399                         flags = 0;
400                 } else {
401                         /*
402                          * Paramount to do this test _after_ the
403                          * INVALID_P2M_ENTRY as INVALID_P2M_ENTRY &
404                          * IDENTITY_FRAME_BIT resolves to true.
405                          */
406                         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
407                         if (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT) {
408                                 mfn &= ~IDENTITY_FRAME_BIT;
409                                 flags |= _PAGE_IOMAP;
410                         }
411                 }
412                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
413         }
414
415         return val;
416 }
417
418 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
419 {
420         if (val & _PAGE_PRESENT) {
421                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
422                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
423
424                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
425                    just use it as-is. */
426                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
427         }
428
429         return val;
430 }
431
432 static pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
433 {
434         pteval_t pteval = pte.pte;
435 #if 0
436         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
437         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
438                 WARN_ON(!pat_enabled);
439                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
440         }
441 #endif
442         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
443                 return pteval;
444
445         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
446 }
447 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
448
449 static pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
450 {
451         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
452 }
453 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
454
455 /*
456  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
457  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
458  * types.
459  *
460  * We expect Linux's PAT set as follows:
461  *
462  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
463  * 0                     WB       WB     WB
464  * 1            PWT      WC       WT     WT
465  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
466  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
467  * 4    PAT              WB       WC     WB
468  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
469  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
470  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
471  */
472
473 void xen_set_pat(u64 pat)
474 {
475         /* We expect Linux to use a PAT setting of
476          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
477         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
478 }
479
480 static pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
481 {
482         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
483 #if 0
484         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
485          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
486          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
487          * things work out OK...
488          *
489          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
490          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
491          */
492         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
493                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
494                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
495         }
496 #endif
497         /*
498          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
499          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
500          * mappings are just dummy local mappings to keep other
501          * parts of the kernel happy.
502          */
503         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
504             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
505                 pte = iomap_pte(pte);
506         } else {
507                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
508                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
509         }
510
511         return native_make_pte(pte);
512 }
513 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
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
815         op.cmd = level;
816         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
817
818         xen_extend_mmuext_op(&op);
819 }
820
821 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
822                         enum pt_level level)
823 {
824         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
825         int flush;
826
827         if (pgfl)
828                 flush = 0;              /* already pinned */
829         else if (PageHighMem(page))
830                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
831                    highpage */
832                 flush = 1;
833         else {
834                 void *pt = lowmem_page_address(page);
835                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
836                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
837                 spinlock_t *ptl;
838
839                 flush = 0;
840
841                 /*
842                  * We need to hold the pagetable lock between the time
843                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
844                  * it.  If we don't, then other users may come in and
845                  * attempt to update the pagetable by writing it,
846                  * which will fail because the memory is RO but not
847                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
848                  *
849                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
850                  * entire pagetable's worth of locks during the
851                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
852                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
853                  * page while holding the lock.  This means the number
854                  * of locks we end up holding is never more than a
855                  * batch size (~32 entries, at present).
856                  *
857                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
858                  * the PTE pages independently, because we're
859                  * protected by the overall pagetable lock.
860                  */
861                 ptl = NULL;
862                 if (level == PT_PTE)
863                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
864
865                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
866                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
867                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
868
869                 if (ptl) {
870                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
871
872                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
873                            is completed. */
874                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
875                 }
876         }
877
878         return flush;
879 }
880
881 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
882    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
883    read-only, and can be pinned. */
884 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
885 {
886         trace_xen_mmu_pgd_pin(mm, 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         trace_xen_mmu_pgd_unpin(mm, pgd);
1014
1015         xen_mc_batch();
1016
1017         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1018
1019 #ifdef CONFIG_X86_64
1020         {
1021                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1022
1023                 if (user_pgd) {
1024                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1025                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1026                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1027                 }
1028         }
1029 #endif
1030
1031 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1032         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1033         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1034                        PT_PMD);
1035 #endif
1036
1037         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1038
1039         xen_mc_issue(0);
1040 }
1041
1042 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1043 {
1044         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1045 }
1046
1047 /*
1048  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1049  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1050  */
1051 void xen_mm_unpin_all(void)
1052 {
1053         struct page *page;
1054
1055         spin_lock(&pgd_lock);
1056
1057         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1058                 if (PageSavePinned(page)) {
1059                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1060                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1061                         ClearPageSavePinned(page);
1062                 }
1063         }
1064
1065         spin_unlock(&pgd_lock);
1066 }
1067
1068 static void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1069 {
1070         spin_lock(&next->page_table_lock);
1071         xen_pgd_pin(next);
1072         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1073 }
1074
1075 static void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1076 {
1077         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1078         xen_pgd_pin(mm);
1079         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1080 }
1081
1082
1083 #ifdef CONFIG_SMP
1084 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1085    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1086 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1087 {
1088         struct mm_struct *mm = info;
1089         struct mm_struct *active_mm;
1090
1091         active_mm = this_cpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1092
1093         if (active_mm == mm && this_cpu_read(cpu_tlbstate.state) != TLBSTATE_OK)
1094                 leave_mm(smp_processor_id());
1095
1096         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1097            it has been flushed. */
1098         if (this_cpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1099                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1100 }
1101
1102 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1103 {
1104         cpumask_var_t mask;
1105         unsigned cpu;
1106
1107         if (current->active_mm == mm) {
1108                 if (current->mm == mm)
1109                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1110                 else
1111                         leave_mm(smp_processor_id());
1112         }
1113
1114         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1115         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1116                 for_each_online_cpu(cpu) {
1117                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1118                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1119                                 continue;
1120                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1121                 }
1122                 return;
1123         }
1124         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1125
1126         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1127            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1128            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1129            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1130            if needed. */
1131         for_each_online_cpu(cpu) {
1132                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1133                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1134         }
1135
1136         if (!cpumask_empty(mask))
1137                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1138         free_cpumask_var(mask);
1139 }
1140 #else
1141 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1142 {
1143         if (current->active_mm == mm)
1144                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1145 }
1146 #endif
1147
1148 /*
1149  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1150  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1151  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1152  * hypervisor, which is moderately expensive.
1153  *
1154  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1155  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1156  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1157  *
1158  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1159  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1160  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1161  */
1162 static void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1163 {
1164         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1165         xen_drop_mm_ref(mm);
1166         put_cpu();
1167
1168         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1169
1170         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1171         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1172                 xen_pgd_unpin(mm);
1173
1174         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1175 }
1176
1177 static void xen_post_allocator_init(void);
1178
1179 static void __init xen_pagetable_init(void)
1180 {
1181         paging_init();
1182         xen_setup_shared_info();
1183         xen_post_allocator_init();
1184 }
1185
1186 static __init void xen_mapping_pagetable_reserve(u64 start, u64 end)
1187 {
1188         /* reserve the range used */
1189         native_pagetable_reserve(start, end);
1190
1191         /* set as RW the rest */
1192         printk(KERN_DEBUG "xen: setting RW the range %llx - %llx\n", end,
1193                         PFN_PHYS(pgt_buf_top));
1194         while (end < PFN_PHYS(pgt_buf_top)) {
1195                 make_lowmem_page_readwrite(__va(end));
1196                 end += PAGE_SIZE;
1197         }
1198 }
1199
1200 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1201 {
1202         this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1203 }
1204
1205 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1206 {
1207         return this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1208 }
1209
1210 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1211 {
1212         return this_cpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1213 }
1214
1215 static void xen_flush_tlb(void)
1216 {
1217         struct mmuext_op *op;
1218         struct multicall_space mcs;
1219
1220         trace_xen_mmu_flush_tlb(0);
1221
1222         preempt_disable();
1223
1224         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1225
1226         op = mcs.args;
1227         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1228         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1229
1230         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1231
1232         preempt_enable();
1233 }
1234
1235 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1236 {
1237         struct mmuext_op *op;
1238         struct multicall_space mcs;
1239
1240         trace_xen_mmu_flush_tlb_single(addr);
1241
1242         preempt_disable();
1243
1244         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1245         op = mcs.args;
1246         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1247         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1248         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1249
1250         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1251
1252         preempt_enable();
1253 }
1254
1255 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1256                                  struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1257                                  unsigned long end)
1258 {
1259         struct {
1260                 struct mmuext_op op;
1261 #ifdef CONFIG_SMP
1262                 DECLARE_BITMAP(mask, num_processors);
1263 #else
1264                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1265 #endif
1266         } *args;
1267         struct multicall_space mcs;
1268
1269         trace_xen_mmu_flush_tlb_others(cpus, mm, start, end);
1270
1271         if (cpumask_empty(cpus))
1272                 return;         /* nothing to do */
1273
1274         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1275         args = mcs.args;
1276         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1277
1278         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1279         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1280         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1281
1282         args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1283         if (end != TLB_FLUSH_ALL && (end - start) <= PAGE_SIZE) {
1284                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1285                 args->op.arg1.linear_addr = start;
1286         }
1287
1288         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1289
1290         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1291 }
1292
1293 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1294 {
1295         return this_cpu_read(xen_cr3);
1296 }
1297
1298 static void set_current_cr3(void *v)
1299 {
1300         this_cpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1301 }
1302
1303 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1304 {
1305         struct mmuext_op op;
1306         unsigned long mfn;
1307
1308         trace_xen_mmu_write_cr3(kernel, cr3);
1309
1310         if (cr3)
1311                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1312         else
1313                 mfn = 0;
1314
1315         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1316
1317         op.cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1318         op.arg1.mfn = mfn;
1319
1320         xen_extend_mmuext_op(&op);
1321
1322         if (kernel) {
1323                 this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1324
1325                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1326                    been submitted. */
1327                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1328         }
1329 }
1330
1331 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1332 {
1333         BUG_ON(preemptible());
1334
1335         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1336
1337         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1338            respect to ipis */
1339         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1340
1341         __xen_write_cr3(true, cr3);
1342
1343 #ifdef CONFIG_X86_64
1344         {
1345                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1346                 if (user_pgd)
1347                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1348                 else
1349                         __xen_write_cr3(false, 0);
1350         }
1351 #endif
1352
1353         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1354 }
1355
1356 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1357 {
1358         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1359         int ret = 0;
1360
1361         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1362
1363 #ifdef CONFIG_X86_64
1364         {
1365                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1366                 pgd_t *user_pgd;
1367
1368                 BUG_ON(page->private != 0);
1369
1370                 ret = -ENOMEM;
1371
1372                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1373                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1374
1375                 if (user_pgd != NULL) {
1376                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1377                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1378                         ret = 0;
1379                 }
1380
1381                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1382         }
1383 #endif
1384
1385         return ret;
1386 }
1387
1388 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1389 {
1390 #ifdef CONFIG_X86_64
1391         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1392
1393         if (user_pgd)
1394                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1395 #endif
1396 }
1397
1398 #ifdef CONFIG_X86_32
1399 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1400 {
1401         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1402         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1403                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1404                                pte_val_ma(pte));
1405
1406         return pte;
1407 }
1408 #else /* CONFIG_X86_64 */
1409 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1410 {
1411         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1412
1413         /*
1414          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1415          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1416          * early_ioremap fixmap slot as a freshly allocated page, make sure
1417          * it is RO.
1418          */
1419         if (((!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1420                         pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_top)) ||
1421                         (is_early_ioremap_ptep(ptep) && pfn != (pgt_buf_end - 1)))
1422                 pte = pte_wrprotect(pte);
1423
1424         return pte;
1425 }
1426 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1427
1428 /*
1429  * Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1430  * doesn't allow RO page table pages to be remapped RW.
1431  *
1432  * If there is no MFN for this PFN then this page is initially
1433  * ballooned out so clear the PTE (as in decrease_reservation() in
1434  * drivers/xen/balloon.c).
1435  *
1436  * Many of these PTE updates are done on unpinned and writable pages
1437  * and doing a hypercall for these is unnecessary and expensive.  At
1438  * this point it is not possible to tell if a page is pinned or not,
1439  * so always write the PTE directly and rely on Xen trapping and
1440  * emulating any updates as necessary.
1441  */
1442 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1443 {
1444         if (pte_mfn(pte) != INVALID_P2M_ENTRY)
1445                 pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1446         else
1447                 pte = __pte_ma(0);
1448
1449         native_set_pte(ptep, pte);
1450 }
1451
1452 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1453 {
1454         struct mmuext_op op;
1455         op.cmd = cmd;
1456         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1457         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1458                 BUG();
1459 }
1460
1461 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1462    everything is pinned. */
1463 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1464 {
1465 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1466         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1467 #endif
1468         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1469         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1470 }
1471
1472 /* Used for pmd and pud */
1473 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1474 {
1475 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1476         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1477 #endif
1478         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1479 }
1480
1481 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1482    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1483 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1484 {
1485         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1486         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1487 }
1488
1489 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1490 {
1491         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1492 }
1493
1494 static inline void __pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1495 {
1496         struct multicall_space mcs;
1497         struct mmuext_op *op;
1498
1499         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1500         op = mcs.args;
1501         op->cmd = cmd;
1502         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1503
1504         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
1505 }
1506
1507 static inline void __set_pfn_prot(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1508 {
1509         struct multicall_space mcs;
1510         unsigned long addr = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
1511
1512         mcs = __xen_mc_entry(0);
1513         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)addr,
1514                                 pfn_pte(pfn, prot), 0);
1515 }
1516
1517 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1518    attached to a pinned pagetable. */
1519 static inline void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn,
1520                                     unsigned level)
1521 {
1522         bool pinned = PagePinned(virt_to_page(mm->pgd));
1523
1524         trace_xen_mmu_alloc_ptpage(mm, pfn, level, pinned);
1525
1526         if (pinned) {
1527                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1528
1529                 SetPagePinned(page);
1530
1531                 if (!PageHighMem(page)) {
1532                         xen_mc_batch();
1533
1534                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
1535
1536                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1537                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1538
1539                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1540                 } else {
1541                         /* make sure there are no stray mappings of
1542                            this page */
1543                         kmap_flush_unused();
1544                 }
1545         }
1546 }
1547
1548 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1549 {
1550         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1551 }
1552
1553 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1554 {
1555         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1556 }
1557
1558 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1559 static inline void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1560 {
1561         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1562         bool pinned = PagePinned(page);
1563
1564         trace_xen_mmu_release_ptpage(pfn, level, pinned);
1565
1566         if (pinned) {
1567                 if (!PageHighMem(page)) {
1568                         xen_mc_batch();
1569
1570                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1571                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1572
1573                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL);
1574
1575                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1576                 }
1577                 ClearPagePinned(page);
1578         }
1579 }
1580
1581 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1582 {
1583         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1584 }
1585
1586 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1587 {
1588         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1589 }
1590
1591 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1592 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1593 {
1594         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1595 }
1596
1597 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1598 {
1599         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1600 }
1601 #endif
1602
1603 void __init xen_reserve_top(void)
1604 {
1605 #ifdef CONFIG_X86_32
1606         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1607         struct xen_platform_parameters pp;
1608
1609         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1610                 top = pp.virt_start;
1611
1612         reserve_top_address(-top);
1613 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1614 }
1615
1616 /*
1617  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1618  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1619  */
1620 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1621 {
1622 #ifdef CONFIG_X86_64
1623         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1624 #else
1625         return __va(paddr);
1626 #endif
1627 }
1628
1629 /* Convert a machine address to physical address */
1630 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1631 {
1632         phys_addr_t paddr;
1633
1634         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1635         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1636
1637         return paddr;
1638 }
1639
1640 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1641 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1642 {
1643         return __ka(m2p(maddr));
1644 }
1645
1646 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1647 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1648 {
1649         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1650         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1651
1652         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1653                 BUG();
1654 }
1655
1656 static void __init xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1657 {
1658         unsigned pmdidx, pteidx;
1659         unsigned ident_pte;
1660         unsigned long pfn;
1661
1662         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1663                                       PAGE_SIZE);
1664
1665         ident_pte = 0;
1666         pfn = 0;
1667         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1668                 pte_t *pte_page;
1669
1670                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1671                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1672                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1673                 else {
1674                         /* Check for free pte pages */
1675                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1676                                 break;
1677
1678                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1679                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1680
1681                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1682                 }
1683
1684                 /* Install mappings */
1685                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1686                         pte_t pte;
1687
1688 #ifdef CONFIG_X86_32
1689                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1690                                 max_pfn_mapped = pfn;
1691 #endif
1692
1693                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1694                                 continue;
1695
1696                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1697                         pte_page[pteidx] = pte;
1698                 }
1699         }
1700
1701         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1702                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1703
1704         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1705 }
1706
1707 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1708 {
1709         struct xen_machphys_mapping mapping;
1710
1711         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1712                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1713                 machine_to_phys_nr = mapping.max_mfn + 1;
1714         } else {
1715                 machine_to_phys_nr = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1716         }
1717 #ifdef CONFIG_X86_32
1718         WARN_ON((machine_to_phys_mapping + (machine_to_phys_nr - 1))
1719                 < machine_to_phys_mapping);
1720 #endif
1721 }
1722
1723 #ifdef CONFIG_X86_64
1724 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1725 {
1726         pte_t *pte = v;
1727         int i;
1728
1729         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1730            as ptes. */
1731         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1732                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1733 }
1734
1735 /*
1736  * Set up the initial kernel pagetable.
1737  *
1738  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1739  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1740  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1741  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1742  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1743  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1744  * up.
1745  */
1746 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1747                                          unsigned long max_pfn)
1748 {
1749         pud_t *l3;
1750         pmd_t *l2;
1751
1752         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1753          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1754          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1755          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1756         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1757
1758         /* Zap identity mapping */
1759         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1760
1761         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1762         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1763         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1764         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1765
1766         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1767         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1768
1769         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1770         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1771
1772         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1773         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1774         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1775
1776         /* Set up identity map */
1777         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1778
1779         /* Make pagetable pieces RO */
1780         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1781         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1782         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1783         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1784         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1785         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1786
1787         /* Pin down new L4 */
1788         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1789                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1790
1791         /* Unpin Xen-provided one */
1792         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1793
1794         /* Switch over */
1795         pgd = init_level4_pgt;
1796
1797         /*
1798          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1799          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1800          * pgd.
1801          */
1802         xen_mc_batch();
1803         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1804         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1805
1806         memblock_reserve(__pa(xen_start_info->pt_base),
1807                          xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE);
1808
1809         return pgd;
1810 }
1811 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1812 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1813 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1814
1815 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1816 {
1817         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1818
1819         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1820         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1821
1822         /*
1823          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1824          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1825          * read-only and then pin it.
1826          *
1827          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1828          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1829          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1830          * swapper_pg_dir.
1831          */
1832         swapper_kernel_pmd =
1833                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1834         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1835                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1836         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1837                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1838         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1839
1840         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1841         xen_write_cr3(cr3);
1842         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1843
1844         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1845                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1846         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1847         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1848
1849         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1850 }
1851
1852 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1853                                          unsigned long max_pfn)
1854 {
1855         pmd_t *kernel_pmd;
1856
1857         initial_kernel_pmd =
1858                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1859
1860         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1861                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1862                                   512*1024);
1863
1864         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1865         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1866
1867         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1868
1869         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1870         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1871                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1872
1873         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1874         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1875         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1876
1877         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1878
1879         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1880                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1881         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1882
1883         memblock_reserve(__pa(xen_start_info->pt_base),
1884                          xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE);
1885
1886         return initial_page_table;
1887 }
1888 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1889
1890 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1891
1892 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1893 {
1894         pte_t pte;
1895
1896         phys >>= PAGE_SHIFT;
1897
1898         switch (idx) {
1899         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1900 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1901         case FIX_F00F_IDT:
1902 #endif
1903 #ifdef CONFIG_X86_32
1904         case FIX_WP_TEST:
1905         case FIX_VDSO:
1906 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1907         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1908 # endif
1909 #else
1910         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1911         case VVAR_PAGE:
1912 #endif
1913         case FIX_TEXT_POKE0:
1914         case FIX_TEXT_POKE1:
1915                 /* All local page mappings */
1916                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1917                 break;
1918
1919 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1920         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1921                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1922                 break;
1923 #endif
1924
1925 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1926         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1927                 /*
1928                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1929                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1930                  */
1931                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1932                 break;
1933 #endif
1934
1935         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1936                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1937                    IO domain */
1938                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1939                 break;
1940
1941         default:
1942                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1943                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1944                 break;
1945         }
1946
1947         __native_set_fixmap(idx, pte);
1948
1949 #ifdef CONFIG_X86_64
1950         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1951            pagetable vsyscall mapping. */
1952         if ((idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) ||
1953             idx == VVAR_PAGE) {
1954                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1955                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1956         }
1957 #endif
1958 }
1959
1960 static void __init xen_post_allocator_init(void)
1961 {
1962         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1963         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1964         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1965 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1966         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1967 #endif
1968
1969         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
1970            (which it hasn't) */
1971         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
1972         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
1973         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
1974         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
1975 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1976         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
1977         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
1978 #endif
1979
1980 #ifdef CONFIG_X86_64
1981         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
1982 #endif
1983         xen_mark_init_mm_pinned();
1984 }
1985
1986 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
1987 {
1988         preempt_disable();
1989         xen_mc_flush();
1990         paravirt_leave_lazy_mmu();
1991         preempt_enable();
1992 }
1993
1994 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initconst = {
1995         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1996         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1997
1998         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1999 #ifdef CONFIG_X86_32
2000         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2001 #else
2002         .write_cr3 = xen_write_cr3,
2003 #endif
2004
2005         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2006         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2007         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2008         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2009
2010         .pte_update = paravirt_nop,
2011         .pte_update_defer = paravirt_nop,
2012
2013         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2014         .pgd_free = xen_pgd_free,
2015
2016         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2017         .release_pte = xen_release_pte_init,
2018         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2019         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2020
2021         .set_pte = xen_set_pte_init,
2022         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2023         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2024
2025         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2026         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2027
2028         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2029         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2030
2031         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2032         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2033
2034 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2035         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2036         .pte_clear = xen_pte_clear,
2037         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2038 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2039         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2040
2041         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2042         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2043
2044 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2045         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2046         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2047         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2048
2049         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2050         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2051 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2052
2053         .activate_mm = xen_activate_mm,
2054         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2055         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2056
2057         .lazy_mode = {
2058                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2059                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2060         },
2061
2062         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2063 };
2064
2065 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2066 {
2067         x86_init.mapping.pagetable_reserve = xen_mapping_pagetable_reserve;
2068         x86_init.paging.pagetable_init = xen_pagetable_init;
2069         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2070
2071         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2072 }
2073
2074 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2075 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2076 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2077
2078 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2079 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2080                                 unsigned long *in_frames,
2081                                 unsigned long *out_frames)
2082 {
2083         int i;
2084         struct multicall_space mcs;
2085
2086         xen_mc_batch();
2087         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2088                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2089
2090                 if (in_frames)
2091                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2092
2093                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2094                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2095
2096                 if (out_frames)
2097                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2098         }
2099         xen_mc_issue(0);
2100 }
2101
2102 /*
2103  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2104  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2105  * mfn.
2106  */
2107 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2108                                      unsigned long *mfns,
2109                                      unsigned long first_mfn)
2110 {
2111         unsigned i, limit;
2112         unsigned long mfn;
2113
2114         xen_mc_batch();
2115
2116         limit = 1u << order;
2117         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2118                 struct multicall_space mcs;
2119                 unsigned flags;
2120
2121                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2122                 if (mfns)
2123                         mfn = mfns[i];
2124                 else
2125                         mfn = first_mfn + i;
2126
2127                 if (i < (limit - 1))
2128                         flags = 0;
2129                 else {
2130                         if (order == 0)
2131                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2132                         else
2133                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2134                 }
2135
2136                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2137                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2138
2139                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2140         }
2141
2142         xen_mc_issue(0);
2143 }
2144
2145 /*
2146  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2147  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2148  * input, and populates mfns as output.
2149  *
2150  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2151  * satisfy the request or not.
2152  */
2153 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2154                                unsigned long *pfns_in,
2155                                unsigned long extents_out,
2156                                unsigned int order_out,
2157                                unsigned long *mfns_out,
2158                                unsigned int address_bits)
2159 {
2160         long rc;
2161         int success;
2162
2163         struct xen_memory_exchange exchange = {
2164                 .in = {
2165                         .nr_extents   = extents_in,
2166                         .extent_order = order_in,
2167                         .extent_start = pfns_in,
2168                         .domid        = DOMID_SELF
2169                 },
2170                 .out = {
2171                         .nr_extents   = extents_out,
2172                         .extent_order = order_out,
2173                         .extent_start = mfns_out,
2174                         .address_bits = address_bits,
2175                         .domid        = DOMID_SELF
2176                 }
2177         };
2178
2179         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2180
2181         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2182         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2183
2184         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2185         BUG_ON(success && (rc != 0));
2186
2187         return success;
2188 }
2189
2190 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2191                                  unsigned int address_bits)
2192 {
2193         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2194         unsigned long  flags;
2195         int            success;
2196
2197         /*
2198          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2199          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2200          * this function are redundant and can be ignored.
2201          */
2202
2203         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2204                 return 0;
2205
2206         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2207                 return -ENOMEM;
2208
2209         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2210
2211         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2212
2213         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2214         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2215
2216         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2217         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2218         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2219                                       1, order, &out_frame,
2220                                       address_bits);
2221
2222         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2223         if (success)
2224                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2225         else
2226                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2227
2228         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2229
2230         return success ? 0 : -ENOMEM;
2231 }
2232 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2233
2234 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2235 {
2236         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2237         unsigned long  flags;
2238         int success;
2239
2240         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2241                 return;
2242
2243         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2244                 return;
2245
2246         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2247
2248         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2249
2250         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2251         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2252
2253         /* 2. Zap current PTEs. */
2254         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2255
2256         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2257         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2258                                         0, out_frames, 0);
2259
2260         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2261         if (success)
2262                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2263         else
2264                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2265
2266         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2267 }
2268 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2269
2270 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2271 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2272 {
2273         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2274         int rc;
2275
2276         a.domid = DOMID_SELF;
2277         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2278         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2279         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2280 }
2281
2282 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2283 {
2284         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2285         int rc = 0;
2286
2287         a.domid = DOMID_SELF;
2288         a.gpa = 0x00;
2289         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2290         if (rc < 0) {
2291                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2292                 return 0;
2293         }
2294         return 1;
2295 }
2296
2297 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2298 {
2299         if (is_pagetable_dying_supported())
2300                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2301 }
2302 #endif
2303
2304 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2305
2306 struct remap_data {
2307         unsigned long mfn;
2308         pgprot_t prot;
2309         struct mmu_update *mmu_update;
2310 };
2311
2312 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2313                                  unsigned long addr, void *data)
2314 {
2315         struct remap_data *rmd = data;
2316         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2317
2318         rmd->mmu_update->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
2319         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2320         rmd->mmu_update++;
2321
2322         return 0;
2323 }
2324
2325 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2326                                unsigned long addr,
2327                                unsigned long mfn, int nr,
2328                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2329 {
2330         struct remap_data rmd;
2331         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2332         int batch;
2333         unsigned long range;
2334         int err = 0;
2335
2336         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2337
2338         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2339                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2340
2341         rmd.mfn = mfn;
2342         rmd.prot = prot;
2343
2344         while (nr) {
2345                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2346                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2347
2348                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2349                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2350                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2351                 if (err)
2352                         goto out;
2353
2354                 err = -EFAULT;
2355                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2356                         goto out;
2357
2358                 nr -= batch;
2359                 addr += range;
2360         }
2361
2362         err = 0;
2363 out:
2364
2365         flush_tlb_all();
2366
2367         return err;
2368 }
2369 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);