arch/x86/xen/p2m.c

   1 /*
   2  * Xen leaves the responsibility for maintaining p2m mappings to the
   3  * guests themselves, but it must also access and update the p2m array
   4  * during suspend/resume when all the pages are reallocated.
   5  *
   6  * The p2m table is logically a flat array, but we implement it as a
   7  * three-level tree to allow the address space to be sparse.
   8  *
   9  *                               Xen
  10  *                                |
  11  *     p2m_top              p2m_top_mfn
  12  *       /  \                   /   \
  13  * p2m_mid p2m_mid      p2m_mid_mfn p2m_mid_mfn
  14  *    / \      / \         /           /
  15  *  p2m p2m p2m p2m p2m p2m p2m ...
  16  *
  17  * The p2m_mid_mfn pages are mapped by p2m_top_mfn_p.
  18  *
  19  * The p2m_top and p2m_top_mfn levels are limited to 1 page, so the
  20  * maximum representable pseudo-physical address space is:
  21  *  P2M_TOP_PER_PAGE * P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE pages
  22  *
  23  * P2M_PER_PAGE depends on the architecture, as a mfn is always
  24  * unsigned long (8 bytes on 64-bit, 4 bytes on 32), leading to
  25  * 512 and 1024 entries respectively.
  26  *
  27  * In short, these structures contain the Machine Frame Number (MFN) of the PFN.
  28  *
  29  * However not all entries are filled with MFNs. Specifically for all other
  30  * leaf entries, or for the top  root, or middle one, for which there is a void
  31  * entry, we assume it is  "missing". So (for example)
  32  *  pfn_to_mfn(0x90909090)=INVALID_P2M_ENTRY.
  33  *
  34  * We also have the possibility of setting 1-1 mappings on certain regions, so
  35  * that:
  36  *  pfn_to_mfn(0xc0000)=0xc0000
  37  *
  38  * The benefit of this is, that we can assume for non-RAM regions (think
  39  * PCI BARs, or ACPI spaces), we can create mappings easily b/c we
  40  * get the PFN value to match the MFN.
  41  *
  42  * For this to work efficiently we have one new page p2m_identity and
  43  * allocate (via reserved_brk) any other pages we need to cover the sides
  44  * (1GB or 4MB boundary violations). All entries in p2m_identity are set to
  45  * INVALID_P2M_ENTRY type (Xen toolstack only recognizes that and MFNs,
  46  * no other fancy value).
  47  *
  48  * On lookup we spot that the entry points to p2m_identity and return the
  49  * identity value instead of dereferencing and returning INVALID_P2M_ENTRY.
  50  * If the entry points to an allocated page, we just proceed as before and
  51  * return the PFN.  If the PFN has IDENTITY_FRAME_BIT set we unmask that in
  52  * appropriate functions (pfn_to_mfn).
  53  *
  54  * The reason for having the IDENTITY_FRAME_BIT instead of just returning the
  55  * PFN is that we could find ourselves where pfn_to_mfn(pfn)==pfn for a
  56  * non-identity pfn. To protect ourselves against we elect to set (and get) the
  57  * IDENTITY_FRAME_BIT on all identity mapped PFNs.
  58  *
  59  * This simplistic diagram is used to explain the more subtle piece of code.
  60  * There is also a digram of the P2M at the end that can help.
  61  * Imagine your E820 looking as so:
  62  *
  63  *                    1GB                                           2GB
  64  * /-------------------+---------\/----\         /----------\    /---+-----\
  65  * | System RAM        | Sys RAM ||ACPI|         | reserved |    | Sys RAM |
  66  * \-------------------+---------/\----/         \----------/    \---+-----/
  67  *                               ^- 1029MB                       ^- 2001MB
  68  *
  69  * [1029MB = 263424 (0x40500), 2001MB = 512256 (0x7D100),
  70  *  2048MB = 524288 (0x80000)]
  71  *
  72  * And dom0_mem=max:3GB,1GB is passed in to the guest, meaning memory past 1GB
  73  * is actually not present (would have to kick the balloon driver to put it in).
  74  *
  75  * When we are told to set the PFNs for identity mapping (see patch: "xen/setup:
  76  * Set identity mapping for non-RAM E820 and E820 gaps.") we pass in the start
  77  * of the PFN and the end PFN (263424 and 512256 respectively). The first step
  78  * is to reserve_brk a top leaf page if the p2m[1] is missing. The top leaf page
  79  * covers 512^2 of page estate (1GB) and in case the start or end PFN is not
  80  * aligned on 512^2*PAGE_SIZE (1GB) we loop on aligned 1GB PFNs from start pfn
  81  * to end pfn.  We reserve_brk top leaf pages if they are missing (means they
  82  * point to p2m_mid_missing).
  83  *
  84  * With the E820 example above, 263424 is not 1GB aligned so we allocate a
  85  * reserve_brk page which will cover the PFNs estate from 0x40000 to 0x80000.
  86  * Each entry in the allocate page is "missing" (points to p2m_missing).
  87  *
  88  * Next stage is to determine if we need to do a more granular boundary check
  89  * on the 4MB (or 2MB depending on architecture) off the start and end pfn's.
  90  * We check if the start pfn and end pfn violate that boundary check, and if
  91  * so reserve_brk a middle (p2m[x][y]) leaf page. This way we have a much finer
  92  * granularity of setting which PFNs are missing and which ones are identity.
  93  * In our example 263424 and 512256 both fail the check so we reserve_brk two
  94  * pages. Populate them with INVALID_P2M_ENTRY (so they both have "missing"
  95  * values) and assign them to p2m[1][2] and p2m[1][488] respectively.
  96  *
  97  * At this point we would at minimum reserve_brk one page, but could be up to
  98  * three. Each call to set_phys_range_identity has at maximum a three page
  99  * cost. If we were to query the P2M at this stage, all those entries from
 100  * start PFN through end PFN (so 1029MB -> 2001MB) would return
 101  * INVALID_P2M_ENTRY ("missing").
 102  *
 103  * The next step is to walk from the start pfn to the end pfn setting
 104  * the IDENTITY_FRAME_BIT on each PFN. This is done in set_phys_range_identity.
 105  * If we find that the middle leaf is pointing to p2m_missing we can swap it
 106  * over to p2m_identity - this way covering 4MB (or 2MB) PFN space.  At this
 107  * point we do not need to worry about boundary aligment (so no need to
 108  * reserve_brk a middle page, figure out which PFNs are "missing" and which
 109  * ones are identity), as that has been done earlier.  If we find that the
 110  * middle leaf is not occupied by p2m_identity or p2m_missing, we dereference
 111  * that page (which covers 512 PFNs) and set the appropriate PFN with
 112  * IDENTITY_FRAME_BIT. In our example 263424 and 512256 end up there, and we
 113  * set from p2m[1][2][256->511] and p2m[1][488][0->256] with
 114  * IDENTITY_FRAME_BIT set.
 115  *
 116  * All other regions that are void (or not filled) either point to p2m_missing
 117  * (considered missing) or have the default value of INVALID_P2M_ENTRY (also
 118  * considered missing). In our case, p2m[1][2][0->255] and p2m[1][488][257->511]
 119  * contain the INVALID_P2M_ENTRY value and are considered "missing."
 120  *
 121  * This is what the p2m ends up looking (for the E820 above) with this
 122  * fabulous drawing:
 123  *
 124  *    p2m         /--------------\
 125  *  /-----\       | &mfn_list[0],|                           /-----------------\
 126  *  |  0  |------>| &mfn_list[1],|    /---------------\      | ~0, ~0, ..      |
 127  *  |-----|       |  ..., ~0, ~0 |    | ~0, ~0, [x]---+----->| IDENTITY [@256] |
 128  *  |  1  |---\   \--------------/    | [p2m_identity]+\     | IDENTITY [@257] |
 129  *  |-----|    \                      | [p2m_identity]+\\    | ....            |
 130  *  |  2  |--\  \-------------------->|  ...          | \\   \----------------/
 131  *  |-----|   \                       \---------------/  \\
 132  *  |  3  |\   \                                          \\  p2m_identity
 133  *  |-----| \   \-------------------->/---------------\   /-----------------\
 134  *  | ..  +->+                        | [p2m_identity]+-->| ~0, ~0, ~0, ... |
 135  *  \-----/ /                         | [p2m_identity]+-->| ..., ~0         |
 136  *         / /---------------\        | ....          |   \-----------------/
 137  *        /  | IDENTITY[@0]  |      /-+-[x], ~0, ~0.. |
 138  *       /   | IDENTITY[@256]|<----/  \---------------/
 139  *      /    | ~0, ~0, ....  |
 140  *     |     \---------------/
 141  *     |
 142  *     p2m_missing             p2m_missing
 143  * /------------------\     /------------\
 144  * | [p2m_mid_missing]+---->| ~0, ~0, ~0 |
 145  * | [p2m_mid_missing]+---->| ..., ~0    |
 146  * \------------------/     \------------/
 147  *
 148  * where ~0 is INVALID_P2M_ENTRY. IDENTITY is (PFN | IDENTITY_BIT)
 149  */
 150
 151 #include <linux/init.h>
 152 #include <linux/module.h>
 153 #include <linux/list.h>
 154 #include <linux/hash.h>
 155 #include <linux/sched.h>
 156 #include <linux/seq_file.h>
 157
 158 #include <asm/cache.h>
 159 #include <asm/setup.h>
 160
 161 #include <asm/xen/page.h>
 162 #include <asm/xen/hypercall.h>
 163 #include <asm/xen/hypervisor.h>
 164
 165 #include "xen-ops.h"
 166
 167 static void __init m2p_override_init(void);
 168
 169 unsigned long xen_max_p2m_pfn __read_mostly;
 170
 171 #define P2M_PER_PAGE            (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
 172 #define P2M_MID_PER_PAGE        (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long *))
 173 #define P2M_TOP_PER_PAGE        (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long **))
 174
 175 #define MAX_P2M_PFN             (P2M_TOP_PER_PAGE * P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE)
 176
 177 /* Placeholders for holes in the address space */
 178 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_missing, P2M_PER_PAGE);
 179 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long *, p2m_mid_missing, P2M_MID_PER_PAGE);
 180 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_mid_missing_mfn, P2M_MID_PER_PAGE);
 181
 182 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long **, p2m_top, P2M_TOP_PER_PAGE);
 183 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_top_mfn, P2M_TOP_PER_PAGE);
 184 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long *, p2m_top_mfn_p, P2M_TOP_PER_PAGE);
 185
 186 static RESERVE_BRK_ARRAY(unsigned long, p2m_identity, P2M_PER_PAGE);
 187
 188 RESERVE_BRK(p2m_mid, PAGE_SIZE * (MAX_DOMAIN_PAGES / (P2M_PER_PAGE * P2M_MID_PER_PAGE)));
 189 RESERVE_BRK(p2m_mid_mfn, PAGE_SIZE * (MAX_DOMAIN_PAGES / (P2M_PER_PAGE * P2M_MID_PER_PAGE)));
 190
 191 /* We might hit two boundary violations at the start and end, at max each
 192  * boundary violation will require three middle nodes. */
 193 RESERVE_BRK(p2m_mid_identity, PAGE_SIZE * 2 * 3);
 194
 195 static inline unsigned p2m_top_index(unsigned long pfn)
 196 {
 197         BUG_ON(pfn >= MAX_P2M_PFN);
 198         return pfn / (P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE);
 199 }
 200
 201 static inline unsigned p2m_mid_index(unsigned long pfn)
 202 {
 203         return (pfn / P2M_PER_PAGE) % P2M_MID_PER_PAGE;
 204 }
 205
 206 static inline unsigned p2m_index(unsigned long pfn)
 207 {
 208         return pfn % P2M_PER_PAGE;
 209 }
 210
 211 static void p2m_top_init(unsigned long ***top)
 212 {
 213         unsigned i;
 214
 215         for (i = 0; i < P2M_TOP_PER_PAGE; i++)
 216                 top[i] = p2m_mid_missing;
 217 }
 218
 219 static void p2m_top_mfn_init(unsigned long *top)
 220 {
 221         unsigned i;
 222
 223         for (i = 0; i < P2M_TOP_PER_PAGE; i++)
 224                 top[i] = virt_to_mfn(p2m_mid_missing_mfn);
 225 }
 226
 227 static void p2m_top_mfn_p_init(unsigned long **top)
 228 {
 229         unsigned i;
 230
 231         for (i = 0; i < P2M_TOP_PER_PAGE; i++)
 232                 top[i] = p2m_mid_missing_mfn;
 233 }
 234
 235 static void p2m_mid_init(unsigned long **mid)
 236 {
 237         unsigned i;
 238
 239         for (i = 0; i < P2M_MID_PER_PAGE; i++)
 240                 mid[i] = p2m_missing;
 241 }
 242
 243 static void p2m_mid_mfn_init(unsigned long *mid)
 244 {
 245         unsigned i;
 246
 247         for (i = 0; i < P2M_MID_PER_PAGE; i++)
 248                 mid[i] = virt_to_mfn(p2m_missing);
 249 }
 250
 251 static void p2m_init(unsigned long *p2m)
 252 {
 253         unsigned i;
 254
 255         for (i = 0; i < P2M_MID_PER_PAGE; i++)
 256                 p2m[i] = INVALID_P2M_ENTRY;
 257 }
 258
 259 /*
 260  * Build the parallel p2m_top_mfn and p2m_mid_mfn structures
 261  *
 262  * This is called both at boot time, and after resuming from suspend:
 263  * - At boot time we're called very early, and must use extend_brk()
 264  *   to allocate memory.
 265  *
 266  * - After resume we're called from within stop_machine, but the mfn
 267  *   tree should alreay be completely allocated.
 268  */
 269 void __ref xen_build_mfn_list_list(void)
 270 {
 271         unsigned long pfn;
 272
 273         /* Pre-initialize p2m_top_mfn to be completely missing */
 274         if (p2m_top_mfn == NULL) {
 275                 p2m_mid_missing_mfn = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 276                 p2m_mid_mfn_init(p2m_mid_missing_mfn);
 277
 278                 p2m_top_mfn_p = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 279                 p2m_top_mfn_p_init(p2m_top_mfn_p);
 280
 281                 p2m_top_mfn = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 282                 p2m_top_mfn_init(p2m_top_mfn);
 283         } else {
 284                 /* Reinitialise, mfn's all change after migration */
 285                 p2m_mid_mfn_init(p2m_mid_missing_mfn);
 286         }
 287
 288         for (pfn = 0; pfn < xen_max_p2m_pfn; pfn += P2M_PER_PAGE) {
 289                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
 290                 unsigned mididx = p2m_mid_index(pfn);
 291                 unsigned long **mid;
 292                 unsigned long *mid_mfn_p;
 293
 294                 mid = p2m_top[topidx];
 295                 mid_mfn_p = p2m_top_mfn_p[topidx];
 296
 297                 /* Don't bother allocating any mfn mid levels if
 298                  * they're just missing, just update the stored mfn,
 299                  * since all could have changed over a migrate.
 300                  */
 301                 if (mid == p2m_mid_missing) {
 302                         BUG_ON(mididx);
 303                         BUG_ON(mid_mfn_p != p2m_mid_missing_mfn);
 304                         p2m_top_mfn[topidx] = virt_to_mfn(p2m_mid_missing_mfn);
 305                         pfn += (P2M_MID_PER_PAGE - 1) * P2M_PER_PAGE;
 306                         continue;
 307                 }
 308
 309                 if (mid_mfn_p == p2m_mid_missing_mfn) {
 310                         /*
 311                          * XXX boot-time only!  We should never find
 312                          * missing parts of the mfn tree after
 313                          * runtime.  extend_brk() will BUG if we call
 314                          * it too late.
 315                          */
 316                         mid_mfn_p = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 317                         p2m_mid_mfn_init(mid_mfn_p);
 318
 319                         p2m_top_mfn_p[topidx] = mid_mfn_p;
 320                 }
 321
 322                 p2m_top_mfn[topidx] = virt_to_mfn(mid_mfn_p);
 323                 mid_mfn_p[mididx] = virt_to_mfn(mid[mididx]);
 324         }
 325 }
 326
 327 void xen_setup_mfn_list_list(void)
 328 {
 329         BUG_ON(HYPERVISOR_shared_info == &xen_dummy_shared_info);
 330
 331         HYPERVISOR_shared_info->arch.pfn_to_mfn_frame_list_list =
 332                 virt_to_mfn(p2m_top_mfn);
 333         HYPERVISOR_shared_info->arch.max_pfn = xen_max_p2m_pfn;
 334 }
 335
 336 /* Set up p2m_top to point to the domain-builder provided p2m pages */
 337 void __init xen_build_dynamic_phys_to_machine(void)
 338 {
 339         unsigned long *mfn_list = (unsigned long *)xen_start_info->mfn_list;
 340         unsigned long max_pfn = min(MAX_DOMAIN_PAGES, xen_start_info->nr_pages);
 341         unsigned long pfn;
 342
 343         xen_max_p2m_pfn = max_pfn;
 344
 345         p2m_missing = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 346         p2m_init(p2m_missing);
 347
 348         p2m_mid_missing = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 349         p2m_mid_init(p2m_mid_missing);
 350
 351         p2m_top = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 352         p2m_top_init(p2m_top);
 353
 354         p2m_identity = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 355         p2m_init(p2m_identity);
 356
 357         /*
 358          * The domain builder gives us a pre-constructed p2m array in
 359          * mfn_list for all the pages initially given to us, so we just
 360          * need to graft that into our tree structure.
 361          */
 362         for (pfn = 0; pfn < max_pfn; pfn += P2M_PER_PAGE) {
 363                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
 364                 unsigned mididx = p2m_mid_index(pfn);
 365
 366                 if (p2m_top[topidx] == p2m_mid_missing) {
 367                         unsigned long **mid = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 368                         p2m_mid_init(mid);
 369
 370                         p2m_top[topidx] = mid;
 371                 }
 372
 373                 /*
 374                  * As long as the mfn_list has enough entries to completely
 375                  * fill a p2m page, pointing into the array is ok. But if
 376                  * not the entries beyond the last pfn will be undefined.
 377                  */
 378                 if (unlikely(pfn + P2M_PER_PAGE > max_pfn)) {
 379                         unsigned long p2midx;
 380
 381                         p2midx = max_pfn % P2M_PER_PAGE;
 382                         for ( ; p2midx < P2M_PER_PAGE; p2midx++)
 383                                 mfn_list[pfn + p2midx] = INVALID_P2M_ENTRY;
 384                 }
 385                 p2m_top[topidx][mididx] = &mfn_list[pfn];
 386         }
 387
 388         m2p_override_init();
 389 }
 390
 391 unsigned long get_phys_to_machine(unsigned long pfn)
 392 {
 393         unsigned topidx, mididx, idx;
 394
 395         if (unlikely(pfn >= MAX_P2M_PFN))
 396                 return INVALID_P2M_ENTRY;
 397
 398         topidx = p2m_top_index(pfn);
 399         mididx = p2m_mid_index(pfn);
 400         idx = p2m_index(pfn);
 401
 402         /*
 403          * The INVALID_P2M_ENTRY is filled in both p2m_*identity
 404          * and in p2m_*missing, so returning the INVALID_P2M_ENTRY
 405          * would be wrong.
 406          */
 407         if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_identity)
 408                 return IDENTITY_FRAME(pfn);
 409
 410         return p2m_top[topidx][mididx][idx];
 411 }
 412 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_phys_to_machine);
 413
 414 static void *alloc_p2m_page(void)
 415 {
 416         return (void *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_REPEAT);
 417 }
 418
 419 static void free_p2m_page(void *p)
 420 {
 421         free_page((unsigned long)p);
 422 }
 423
 424 /*
 425  * Fully allocate the p2m structure for a given pfn.  We need to check
 426  * that both the top and mid levels are allocated, and make sure the
 427  * parallel mfn tree is kept in sync.  We may race with other cpus, so
 428  * the new pages are installed with cmpxchg; if we lose the race then
 429  * simply free the page we allocated and use the one that's there.
 430  */
 431 static bool alloc_p2m(unsigned long pfn)
 432 {
 433         unsigned topidx, mididx;
 434         unsigned long ***top_p, **mid;
 435         unsigned long *top_mfn_p, *mid_mfn;
 436
 437         topidx = p2m_top_index(pfn);
 438         mididx = p2m_mid_index(pfn);
 439
 440         top_p = &p2m_top[topidx];
 441         mid = *top_p;
 442
 443         if (mid == p2m_mid_missing) {
 444                 /* Mid level is missing, allocate a new one */
 445                 mid = alloc_p2m_page();
 446                 if (!mid)
 447                         return false;
 448
 449                 p2m_mid_init(mid);
 450
 451                 if (cmpxchg(top_p, p2m_mid_missing, mid) != p2m_mid_missing)
 452                         free_p2m_page(mid);
 453         }
 454
 455         top_mfn_p = &p2m_top_mfn[topidx];
 456         mid_mfn = p2m_top_mfn_p[topidx];
 457
 458         BUG_ON(virt_to_mfn(mid_mfn) != *top_mfn_p);
 459
 460         if (mid_mfn == p2m_mid_missing_mfn) {
 461                 /* Separately check the mid mfn level */
 462                 unsigned long missing_mfn;
 463                 unsigned long mid_mfn_mfn;
 464
 465                 mid_mfn = alloc_p2m_page();
 466                 if (!mid_mfn)
 467                         return false;
 468
 469                 p2m_mid_mfn_init(mid_mfn);
 470
 471                 missing_mfn = virt_to_mfn(p2m_mid_missing_mfn);
 472                 mid_mfn_mfn = virt_to_mfn(mid_mfn);
 473                 if (cmpxchg(top_mfn_p, missing_mfn, mid_mfn_mfn) != missing_mfn)
 474                         free_p2m_page(mid_mfn);
 475                 else
 476                         p2m_top_mfn_p[topidx] = mid_mfn;
 477         }
 478
 479         if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_identity ||
 480             p2m_top[topidx][mididx] == p2m_missing) {
 481                 /* p2m leaf page is missing */
 482                 unsigned long *p2m;
 483                 unsigned long *p2m_orig = p2m_top[topidx][mididx];
 484
 485                 p2m = alloc_p2m_page();
 486                 if (!p2m)
 487                         return false;
 488
 489                 p2m_init(p2m);
 490
 491                 if (cmpxchg(&mid[mididx], p2m_orig, p2m) != p2m_orig)
 492                         free_p2m_page(p2m);
 493                 else
 494                         mid_mfn[mididx] = virt_to_mfn(p2m);
 495         }
 496
 497         return true;
 498 }
 499
 500 static bool __init __early_alloc_p2m(unsigned long pfn)
 501 {
 502         unsigned topidx, mididx, idx;
 503
 504         topidx = p2m_top_index(pfn);
 505         mididx = p2m_mid_index(pfn);
 506         idx = p2m_index(pfn);
 507
 508         /* Pfff.. No boundary cross-over, lets get out. */
 509         if (!idx)
 510                 return false;
 511
 512         WARN(p2m_top[topidx][mididx] == p2m_identity,
 513                 "P2M[%d][%d] == IDENTITY, should be MISSING (or alloced)!\n",
 514                 topidx, mididx);
 515
 516         /*
 517          * Could be done by xen_build_dynamic_phys_to_machine..
 518          */
 519         if (p2m_top[topidx][mididx] != p2m_missing)
 520                 return false;
 521
 522         /* Boundary cross-over for the edges: */
 523         if (idx) {
 524                 unsigned long *p2m = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 525                 unsigned long *mid_mfn_p;
 526
 527                 p2m_init(p2m);
 528
 529                 p2m_top[topidx][mididx] = p2m;
 530
 531                 /* For save/restore we need to MFN of the P2M saved */
 532
 533                 mid_mfn_p = p2m_top_mfn_p[topidx];
 534                 WARN(mid_mfn_p[mididx] != virt_to_mfn(p2m_missing),
 535                         "P2M_TOP_P[%d][%d] != MFN of p2m_missing!\n",
 536                         topidx, mididx);
 537                 mid_mfn_p[mididx] = virt_to_mfn(p2m);
 538
 539         }
 540         return idx != 0;
 541 }
 542 unsigned long __init set_phys_range_identity(unsigned long pfn_s,
 543                                       unsigned long pfn_e)
 544 {
 545         unsigned long pfn;
 546
 547         if (unlikely(pfn_s >= MAX_P2M_PFN || pfn_e >= MAX_P2M_PFN))
 548                 return 0;
 549
 550         if (unlikely(xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)))
 551                 return pfn_e - pfn_s;
 552
 553         if (pfn_s > pfn_e)
 554                 return 0;
 555
 556         for (pfn = (pfn_s & ~(P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE - 1));
 557                 pfn < ALIGN(pfn_e, (P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE));
 558                 pfn += P2M_MID_PER_PAGE * P2M_PER_PAGE)
 559         {
 560                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
 561                 unsigned long *mid_mfn_p;
 562                 unsigned long **mid;
 563
 564                 mid = p2m_top[topidx];
 565                 mid_mfn_p = p2m_top_mfn_p[topidx];
 566                 if (mid == p2m_mid_missing) {
 567                         mid = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 568
 569                         p2m_mid_init(mid);
 570
 571                         p2m_top[topidx] = mid;
 572
 573                         BUG_ON(mid_mfn_p != p2m_mid_missing_mfn);
 574                 }
 575                 /* And the save/restore P2M tables.. */
 576                 if (mid_mfn_p == p2m_mid_missing_mfn) {
 577                         mid_mfn_p = extend_brk(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 578                         p2m_mid_mfn_init(mid_mfn_p);
 579
 580                         p2m_top_mfn_p[topidx] = mid_mfn_p;
 581                         p2m_top_mfn[topidx] = virt_to_mfn(mid_mfn_p);
 582                         /* Note: we don't set mid_mfn_p[midix] here,
 583                          * look in __early_alloc_p2m */
 584                 }
 585         }
 586
 587         __early_alloc_p2m(pfn_s);
 588         __early_alloc_p2m(pfn_e);
 589
 590         for (pfn = pfn_s; pfn < pfn_e; pfn++)
 591                 if (!__set_phys_to_machine(pfn, IDENTITY_FRAME(pfn)))
 592                         break;
 593
 594         if (!WARN((pfn - pfn_s) != (pfn_e - pfn_s),
 595                 "Identity mapping failed. We are %ld short of 1-1 mappings!\n",
 596                 (pfn_e - pfn_s) - (pfn - pfn_s)))
 597                 printk(KERN_DEBUG "1-1 mapping on %lx->%lx\n", pfn_s, pfn);
 598
 599         return pfn - pfn_s;
 600 }
 601
 602 /* Try to install p2m mapping; fail if intermediate bits missing */
 603 bool __set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
 604 {
 605         unsigned topidx, mididx, idx;
 606
 607         if (unlikely(xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))) {
 608                 BUG_ON(pfn != mfn && mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
 609                 return true;
 610         }
 611         if (unlikely(pfn >= MAX_P2M_PFN)) {
 612                 BUG_ON(mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
 613                 return true;
 614         }
 615
 616         topidx = p2m_top_index(pfn);
 617         mididx = p2m_mid_index(pfn);
 618         idx = p2m_index(pfn);
 619
 620         /* For sparse holes were the p2m leaf has real PFN along with
 621          * PCI holes, stick in the PFN as the MFN value.
 622          */
 623         if (mfn != INVALID_P2M_ENTRY && (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT)) {
 624                 if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_identity)
 625                         return true;
 626
 627                 /* Swap over from MISSING to IDENTITY if needed. */
 628                 if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_missing) {
 629                         WARN_ON(cmpxchg(&p2m_top[topidx][mididx], p2m_missing,
 630                                 p2m_identity) != p2m_missing);
 631                         return true;
 632                 }
 633         }
 634
 635         if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_missing)
 636                 return mfn == INVALID_P2M_ENTRY;
 637
 638         p2m_top[topidx][mididx][idx] = mfn;
 639
 640         return true;
 641 }
 642
 643 bool set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
 644 {
 645         if (unlikely(!__set_phys_to_machine(pfn, mfn)))  {
 646                 if (!alloc_p2m(pfn))
 647                         return false;
 648
 649                 if (!__set_phys_to_machine(pfn, mfn))
 650                         return false;
 651         }
 652
 653         return true;
 654 }
 655
 656 #define M2P_OVERRIDE_HASH_SHIFT 10
 657 #define M2P_OVERRIDE_HASH       (1 << M2P_OVERRIDE_HASH_SHIFT)
 658
 659 static RESERVE_BRK_ARRAY(struct list_head, m2p_overrides, M2P_OVERRIDE_HASH);
 660 static DEFINE_SPINLOCK(m2p_override_lock);
 661
 662 static void __init m2p_override_init(void)
 663 {
 664         unsigned i;
 665
 666         m2p_overrides = extend_brk(sizeof(*m2p_overrides) * M2P_OVERRIDE_HASH,
 667                                    sizeof(unsigned long));
 668
 669         for (i = 0; i < M2P_OVERRIDE_HASH; i++)
 670                 INIT_LIST_HEAD(&m2p_overrides[i]);
 671 }
 672
 673 static unsigned long mfn_hash(unsigned long mfn)
 674 {
 675         return hash_long(mfn, M2P_OVERRIDE_HASH_SHIFT);
 676 }
 677
 678 /* Add an MFN override for a particular page */
 679 int m2p_add_override(unsigned long mfn, struct page *page, bool clear_pte)
 680 {
 681         unsigned long flags;
 682         unsigned long pfn;
 683         unsigned long uninitialized_var(address);
 684         unsigned level;
 685         pte_t *ptep = NULL;
 686
 687         pfn = page_to_pfn(page);
 688         if (!PageHighMem(page)) {
 689                 address = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
 690                 ptep = lookup_address(address, &level);
 691                 if (WARN(ptep == NULL || level != PG_LEVEL_4K,
 692                                         "m2p_add_override: pfn %lx not mapped", pfn))
 693                         return -EINVAL;
 694         }
 695
 696         page->private = mfn;
 697         page->index = pfn_to_mfn(pfn);
 698
 699         if (unlikely(!set_phys_to_machine(pfn, FOREIGN_FRAME(mfn))))
 700                 return -ENOMEM;
 701
 702         if (clear_pte && !PageHighMem(page))
 703                 /* Just zap old mapping for now */
 704                 pte_clear(&init_mm, address, ptep);
 705         spin_lock_irqsave(&m2p_override_lock, flags);
 706         list_add(&page->lru,  &m2p_overrides[mfn_hash(mfn)]);
 707         spin_unlock_irqrestore(&m2p_override_lock, flags);
 708
 709         return 0;
 710 }
 711 EXPORT_SYMBOL_GPL(m2p_add_override);
 712 int m2p_remove_override(struct page *page, bool clear_pte)
 713 {
 714         unsigned long flags;
 715         unsigned long mfn;
 716         unsigned long pfn;
 717         unsigned long uninitialized_var(address);
 718         unsigned level;
 719         pte_t *ptep = NULL;
 720
 721         pfn = page_to_pfn(page);
 722         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
 723         if (mfn == INVALID_P2M_ENTRY || !(mfn & FOREIGN_FRAME_BIT))
 724                 return -EINVAL;
 725
 726         if (!PageHighMem(page)) {
 727                 address = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
 728                 ptep = lookup_address(address, &level);
 729
 730                 if (WARN(ptep == NULL || level != PG_LEVEL_4K,
 731                                         "m2p_remove_override: pfn %lx not mapped", pfn))
 732                         return -EINVAL;
 733         }
 734
 735         spin_lock_irqsave(&m2p_override_lock, flags);
 736         list_del(&page->lru);
 737         spin_unlock_irqrestore(&m2p_override_lock, flags);
 738         set_phys_to_machine(pfn, page->index);
 739
 740         if (clear_pte && !PageHighMem(page))
 741                 set_pte_at(&init_mm, address, ptep,
 742                                 pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL));
 743                 /* No tlb flush necessary because the caller already
 744                  * left the pte unmapped. */
 745
 746         return 0;
 747 }
 748 EXPORT_SYMBOL_GPL(m2p_remove_override);
 749
 750 struct page *m2p_find_override(unsigned long mfn)
 751 {
 752         unsigned long flags;
 753         struct list_head *bucket = &m2p_overrides[mfn_hash(mfn)];
 754         struct page *p, *ret;
 755
 756         ret = NULL;
 757
 758         spin_lock_irqsave(&m2p_override_lock, flags);
 759
 760         list_for_each_entry(p, bucket, lru) {
 761                 if (p->private == mfn) {
 762                         ret = p;
 763                         break;
 764                 }
 765         }
 766
 767         spin_unlock_irqrestore(&m2p_override_lock, flags);
 768
 769         return ret;
 770 }
 771
 772 unsigned long m2p_find_override_pfn(unsigned long mfn, unsigned long pfn)
 773 {
 774         struct page *p = m2p_find_override(mfn);
 775         unsigned long ret = pfn;
 776
 777         if (p)
 778                 ret = page_to_pfn(p);
 779
 780         return ret;
 781 }
 782 EXPORT_SYMBOL_GPL(m2p_find_override_pfn);
 783
 784 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
 785
 786 int p2m_dump_show(struct seq_file *m, void *v)
 787 {
 788         static const char * const level_name[] = { "top", "middle",
 789                                                 "entry", "abnormal" };
 790         static const char * const type_name[] = { "identity", "missing",
 791                                                 "pfn", "abnormal"};
 792 #define TYPE_IDENTITY 0
 793 #define TYPE_MISSING 1
 794 #define TYPE_PFN 2
 795 #define TYPE_UNKNOWN 3
 796         unsigned long pfn, prev_pfn_type = 0, prev_pfn_level = 0;
 797         unsigned int uninitialized_var(prev_level);
 798         unsigned int uninitialized_var(prev_type);
 799
 800         if (!p2m_top)
 801                 return 0;
 802
 803         for (pfn = 0; pfn < MAX_DOMAIN_PAGES; pfn++) {
 804                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
 805                 unsigned mididx = p2m_mid_index(pfn);
 806                 unsigned idx = p2m_index(pfn);
 807                 unsigned lvl, type;
 808
 809                 lvl = 4;
 810                 type = TYPE_UNKNOWN;
 811                 if (p2m_top[topidx] == p2m_mid_missing) {
 812                         lvl = 0; type = TYPE_MISSING;
 813                 } else if (p2m_top[topidx] == NULL) {
 814                         lvl = 0; type = TYPE_UNKNOWN;
 815                 } else if (p2m_top[topidx][mididx] == NULL) {
 816                         lvl = 1; type = TYPE_UNKNOWN;
 817                 } else if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_identity) {
 818                         lvl = 1; type = TYPE_IDENTITY;
 819                 } else if (p2m_top[topidx][mididx] == p2m_missing) {
 820                         lvl = 1; type = TYPE_MISSING;
 821                 } else if (p2m_top[topidx][mididx][idx] == 0) {
 822                         lvl = 2; type = TYPE_UNKNOWN;
 823                 } else if (p2m_top[topidx][mididx][idx] == IDENTITY_FRAME(pfn)) {
 824                         lvl = 2; type = TYPE_IDENTITY;
 825                 } else if (p2m_top[topidx][mididx][idx] == INVALID_P2M_ENTRY) {
 826                         lvl = 2; type = TYPE_MISSING;
 827                 } else if (p2m_top[topidx][mididx][idx] == pfn) {
 828                         lvl = 2; type = TYPE_PFN;
 829                 } else if (p2m_top[topidx][mididx][idx] != pfn) {
 830                         lvl = 2; type = TYPE_PFN;
 831                 }
 832                 if (pfn == 0) {
 833                         prev_level = lvl;
 834                         prev_type = type;
 835                 }
 836                 if (pfn == MAX_DOMAIN_PAGES-1) {
 837                         lvl = 3;
 838                         type = TYPE_UNKNOWN;
 839                 }
 840                 if (prev_type != type) {
 841                         seq_printf(m, " [0x%lx->0x%lx] %s\n",
 842                                 prev_pfn_type, pfn, type_name[prev_type]);
 843                         prev_pfn_type = pfn;
 844                         prev_type = type;
 845                 }
 846                 if (prev_level != lvl) {
 847                         seq_printf(m, " [0x%lx->0x%lx] level %s\n",
 848                                 prev_pfn_level, pfn, level_name[prev_level]);
 849                         prev_pfn_level = pfn;
 850                         prev_level = lvl;
 851                 }
 852         }
 853         return 0;
 854 #undef TYPE_IDENTITY
 855 #undef TYPE_MISSING
 856 #undef TYPE_PFN
 857 #undef TYPE_UNKNOWN
 858 }
 859 #endif