Merge branches 'clk-microchip', 'clk-si', 'clk-mtk', 'clk-at91' and 'clk-st' into...
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / x86 / xen / mmu_pv.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 /*
4  * Xen mmu operations
5  *
6  * This file contains the various mmu fetch and update operations.
7  * The most important job they must perform is the mapping between the
8  * domain's pfn and the overall machine mfns.
9  *
10  * Xen allows guests to directly update the pagetable, in a controlled
11  * fashion.  In other words, the guest modifies the same pagetable
12  * that the CPU actually uses, which eliminates the overhead of having
13  * a separate shadow pagetable.
14  *
15  * In order to allow this, it falls on the guest domain to map its
16  * notion of a "physical" pfn - which is just a domain-local linear
17  * address - into a real "machine address" which the CPU's MMU can
18  * use.
19  *
20  * A pgd_t/pmd_t/pte_t will typically contain an mfn, and so can be
21  * inserted directly into the pagetable.  When creating a new
22  * pte/pmd/pgd, it converts the passed pfn into an mfn.  Conversely,
23  * when reading the content back with __(pgd|pmd|pte)_val, it converts
24  * the mfn back into a pfn.
25  *
26  * The other constraint is that all pages which make up a pagetable
27  * must be mapped read-only in the guest.  This prevents uncontrolled
28  * guest updates to the pagetable.  Xen strictly enforces this, and
29  * will disallow any pagetable update which will end up mapping a
30  * pagetable page RW, and will disallow using any writable page as a
31  * pagetable.
32  *
33  * Naively, when loading %cr3 with the base of a new pagetable, Xen
34  * would need to validate the whole pagetable before going on.
35  * Naturally, this is quite slow.  The solution is to "pin" a
36  * pagetable, which enforces all the constraints on the pagetable even
37  * when it is not actively in use.  This menas that Xen can be assured
38  * that it is still valid when you do load it into %cr3, and doesn't
39  * need to revalidate it.
40  *
41  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
42  */
43 #include <linux/sched/mm.h>
44 #include <linux/debugfs.h>
45 #include <linux/bug.h>
46 #include <linux/vmalloc.h>
47 #include <linux/export.h>
48 #include <linux/init.h>
49 #include <linux/gfp.h>
50 #include <linux/memblock.h>
51 #include <linux/seq_file.h>
52 #include <linux/crash_dump.h>
53 #include <linux/pgtable.h>
54 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
55 #include <linux/kexec.h>
56 #endif
57
58 #include <trace/events/xen.h>
59
60 #include <asm/tlbflush.h>
61 #include <asm/fixmap.h>
62 #include <asm/mmu_context.h>
63 #include <asm/setup.h>
64 #include <asm/paravirt.h>
65 #include <asm/e820/api.h>
66 #include <asm/linkage.h>
67 #include <asm/page.h>
68 #include <asm/init.h>
69 #include <asm/memtype.h>
70 #include <asm/smp.h>
71 #include <asm/tlb.h>
72
73 #include <asm/xen/hypercall.h>
74 #include <asm/xen/hypervisor.h>
75
76 #include <xen/xen.h>
77 #include <xen/page.h>
78 #include <xen/interface/xen.h>
79 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
80 #include <xen/interface/version.h>
81 #include <xen/interface/memory.h>
82 #include <xen/hvc-console.h>
83
84 #include "multicalls.h"
85 #include "mmu.h"
86 #include "debugfs.h"
87
88 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
89 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
90 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
91 #endif
92
93 /*
94  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
95  * Also protects non-atomic updates of current_pages and balloon lists.
96  */
97 static DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
98
99 /*
100  * Note about cr3 (pagetable base) values:
101  *
102  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
103  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
104  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
105  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
106  * be self-consistent.
107  *
108  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
109  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
110  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
111  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
112  */
113 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
114 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
115
116 static phys_addr_t xen_pt_base, xen_pt_size __initdata;
117
118 static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(xen_struct_pages_ready);
119
120 /*
121  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
122  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
123  */
124 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
125
126 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
127 {
128         pte_t *pte, ptev;
129         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
130         unsigned int level;
131
132         pte = lookup_address(address, &level);
133         if (pte == NULL)
134                 return;         /* vaddr missing */
135
136         ptev = pte_wrprotect(*pte);
137
138         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
139                 BUG();
140 }
141
142 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
143 {
144         pte_t *pte, ptev;
145         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
146         unsigned int level;
147
148         pte = lookup_address(address, &level);
149         if (pte == NULL)
150                 return;         /* vaddr missing */
151
152         ptev = pte_mkwrite(*pte);
153
154         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
155                 BUG();
156 }
157
158
159 /*
160  * During early boot all page table pages are pinned, but we do not have struct
161  * pages, so return true until struct pages are ready.
162  */
163 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
164 {
165         if (static_branch_likely(&xen_struct_pages_ready)) {
166                 struct page *page = virt_to_page(ptr);
167
168                 return PagePinned(page);
169         }
170         return true;
171 }
172
173 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
174 {
175         struct multicall_space mcs;
176         struct mmu_update *u;
177
178         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
179
180         if (mcs.mc != NULL) {
181                 mcs.mc->args[1]++;
182         } else {
183                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
184                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
185         }
186
187         u = mcs.args;
188         *u = *update;
189 }
190
191 static void xen_extend_mmuext_op(const struct mmuext_op *op)
192 {
193         struct multicall_space mcs;
194         struct mmuext_op *u;
195
196         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmuext_op, sizeof(*u));
197
198         if (mcs.mc != NULL) {
199                 mcs.mc->args[1]++;
200         } else {
201                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
202                 MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
203         }
204
205         u = mcs.args;
206         *u = *op;
207 }
208
209 static void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
210 {
211         struct mmu_update u;
212
213         preempt_disable();
214
215         xen_mc_batch();
216
217         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
218         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
219         u.val = pmd_val_ma(val);
220         xen_extend_mmu_update(&u);
221
222         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
223
224         preempt_enable();
225 }
226
227 static void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
228 {
229         trace_xen_mmu_set_pmd(ptr, val);
230
231         /* If page is not pinned, we can just update the entry
232            directly */
233         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
234                 *ptr = val;
235                 return;
236         }
237
238         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
239 }
240
241 /*
242  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
243  * and protection flags for that frame.
244  */
245 void __init set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
246 {
247         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(vaddr, mfn_pte(mfn, flags),
248                                          UVMF_INVLPG))
249                 BUG();
250 }
251
252 static bool xen_batched_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
253 {
254         struct mmu_update u;
255
256         if (paravirt_get_lazy_mode() != PARAVIRT_LAZY_MMU)
257                 return false;
258
259         xen_mc_batch();
260
261         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
262         u.val = pte_val_ma(pteval);
263         xen_extend_mmu_update(&u);
264
265         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
266
267         return true;
268 }
269
270 static inline void __xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
271 {
272         if (!xen_batched_set_pte(ptep, pteval)) {
273                 /*
274                  * Could call native_set_pte() here and trap and
275                  * emulate the PTE write, but a hypercall is much cheaper.
276                  */
277                 struct mmu_update u;
278
279                 u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
280                 u.val = pte_val_ma(pteval);
281                 HYPERVISOR_mmu_update(&u, 1, NULL, DOMID_SELF);
282         }
283 }
284
285 static void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
286 {
287         trace_xen_mmu_set_pte(ptep, pteval);
288         __xen_set_pte(ptep, pteval);
289 }
290
291 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct vm_area_struct *vma,
292                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
293 {
294         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
295         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_start(vma->vm_mm, addr, ptep, *ptep);
296         return *ptep;
297 }
298
299 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
300                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
301 {
302         struct mmu_update u;
303
304         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_commit(vma->vm_mm, addr, ptep, pte);
305         xen_mc_batch();
306
307         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
308         u.val = pte_val_ma(pte);
309         xen_extend_mmu_update(&u);
310
311         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
312 }
313
314 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
315 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
316 {
317         if (val & _PAGE_PRESENT) {
318                 unsigned long mfn = (val & XEN_PTE_MFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
319                 unsigned long pfn = mfn_to_pfn(mfn);
320
321                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
322                 if (unlikely(pfn == ~0))
323                         val = flags & ~_PAGE_PRESENT;
324                 else
325                         val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
326         }
327
328         return val;
329 }
330
331 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
332 {
333         if (val & _PAGE_PRESENT) {
334                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
335                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
336                 unsigned long mfn;
337
338                 mfn = __pfn_to_mfn(pfn);
339
340                 /*
341                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
342                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
343                  * information about the original pfn, so
344                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
345                  */
346                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
347                         mfn = 0;
348                         flags = 0;
349                 } else
350                         mfn &= ~(FOREIGN_FRAME_BIT | IDENTITY_FRAME_BIT);
351                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
352         }
353
354         return val;
355 }
356
357 __visible pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
358 {
359         pteval_t pteval = pte.pte;
360
361         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
362 }
363 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
364
365 __visible pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
366 {
367         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
368 }
369 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
370
371 __visible pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
372 {
373         pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
374
375         return native_make_pte(pte);
376 }
377 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
378
379 __visible pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
380 {
381         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
382         return native_make_pgd(pgd);
383 }
384 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
385
386 __visible pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
387 {
388         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
389 }
390 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
391
392 static void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
393 {
394         struct mmu_update u;
395
396         preempt_disable();
397
398         xen_mc_batch();
399
400         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
401         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
402         u.val = pud_val_ma(val);
403         xen_extend_mmu_update(&u);
404
405         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
406
407         preempt_enable();
408 }
409
410 static void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
411 {
412         trace_xen_mmu_set_pud(ptr, val);
413
414         /* If page is not pinned, we can just update the entry
415            directly */
416         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
417                 *ptr = val;
418                 return;
419         }
420
421         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
422 }
423
424 __visible pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
425 {
426         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
427         return native_make_pmd(pmd);
428 }
429 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
430
431 __visible pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
432 {
433         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
434 }
435 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
436
437 __visible pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
438 {
439         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
440
441         return native_make_pud(pud);
442 }
443 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
444
445 static pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
446 {
447         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
448         unsigned offset = pgd - pgd_page;
449         pgd_t *user_ptr = NULL;
450
451         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
452                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
453                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
454                 if (user_ptr)
455                         user_ptr += offset;
456         }
457
458         return user_ptr;
459 }
460
461 static void __xen_set_p4d_hyper(p4d_t *ptr, p4d_t val)
462 {
463         struct mmu_update u;
464
465         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
466         u.val = p4d_val_ma(val);
467         xen_extend_mmu_update(&u);
468 }
469
470 /*
471  * Raw hypercall-based set_p4d, intended for in early boot before
472  * there's a page structure.  This implies:
473  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
474  *  2. It is always pinned
475  *  3. It has no user pagetable attached to it
476  */
477 static void __init xen_set_p4d_hyper(p4d_t *ptr, p4d_t val)
478 {
479         preempt_disable();
480
481         xen_mc_batch();
482
483         __xen_set_p4d_hyper(ptr, val);
484
485         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
486
487         preempt_enable();
488 }
489
490 static void xen_set_p4d(p4d_t *ptr, p4d_t val)
491 {
492         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd((pgd_t *)ptr);
493         pgd_t pgd_val;
494
495         trace_xen_mmu_set_p4d(ptr, (p4d_t *)user_ptr, val);
496
497         /* If page is not pinned, we can just update the entry
498            directly */
499         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
500                 *ptr = val;
501                 if (user_ptr) {
502                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
503                         pgd_val.pgd = p4d_val_ma(val);
504                         *user_ptr = pgd_val;
505                 }
506                 return;
507         }
508
509         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
510            user updates together. */
511         xen_mc_batch();
512
513         __xen_set_p4d_hyper(ptr, val);
514         if (user_ptr)
515                 __xen_set_p4d_hyper((p4d_t *)user_ptr, val);
516
517         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
518 }
519
520 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 5
521 __visible p4dval_t xen_p4d_val(p4d_t p4d)
522 {
523         return pte_mfn_to_pfn(p4d.p4d);
524 }
525 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_p4d_val);
526
527 __visible p4d_t xen_make_p4d(p4dval_t p4d)
528 {
529         p4d = pte_pfn_to_mfn(p4d);
530
531         return native_make_p4d(p4d);
532 }
533 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_p4d);
534 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 5 */
535
536 static void xen_pmd_walk(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
537                          void (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
538                                       enum pt_level),
539                          bool last, unsigned long limit)
540 {
541         int i, nr;
542
543         nr = last ? pmd_index(limit) + 1 : PTRS_PER_PMD;
544         for (i = 0; i < nr; i++) {
545                 if (!pmd_none(pmd[i]))
546                         (*func)(mm, pmd_page(pmd[i]), PT_PTE);
547         }
548 }
549
550 static void xen_pud_walk(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
551                          void (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
552                                       enum pt_level),
553                          bool last, unsigned long limit)
554 {
555         int i, nr;
556
557         nr = last ? pud_index(limit) + 1 : PTRS_PER_PUD;
558         for (i = 0; i < nr; i++) {
559                 pmd_t *pmd;
560
561                 if (pud_none(pud[i]))
562                         continue;
563
564                 pmd = pmd_offset(&pud[i], 0);
565                 if (PTRS_PER_PMD > 1)
566                         (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
567                 xen_pmd_walk(mm, pmd, func, last && i == nr - 1, limit);
568         }
569 }
570
571 static void xen_p4d_walk(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
572                          void (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
573                                       enum pt_level),
574                          bool last, unsigned long limit)
575 {
576         pud_t *pud;
577
578
579         if (p4d_none(*p4d))
580                 return;
581
582         pud = pud_offset(p4d, 0);
583         if (PTRS_PER_PUD > 1)
584                 (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
585         xen_pud_walk(mm, pud, func, last, limit);
586 }
587
588 /*
589  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
590  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
591  * callback function on each page it finds making up the page table,
592  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
593  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
594  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
595  * FIXADDR_TOP.
596  *
597  * We must skip the Xen hole in the middle of the address space, just after
598  * the big x86-64 virtual hole.
599  */
600 static void __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
601                            void (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
602                                         enum pt_level),
603                            unsigned long limit)
604 {
605         int i, nr;
606         unsigned hole_low = 0, hole_high = 0;
607
608         /* The limit is the last byte to be touched */
609         limit--;
610         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
611
612         /*
613          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
614          * space, which contains the Xen mappings.
615          */
616         hole_low = pgd_index(GUARD_HOLE_BASE_ADDR);
617         hole_high = pgd_index(GUARD_HOLE_END_ADDR);
618
619         nr = pgd_index(limit) + 1;
620         for (i = 0; i < nr; i++) {
621                 p4d_t *p4d;
622
623                 if (i >= hole_low && i < hole_high)
624                         continue;
625
626                 if (pgd_none(pgd[i]))
627                         continue;
628
629                 p4d = p4d_offset(&pgd[i], 0);
630                 xen_p4d_walk(mm, p4d, func, i == nr - 1, limit);
631         }
632
633         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
634            a cue to do final things like tlb flushes. */
635         (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
636 }
637
638 static void xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
639                          void (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
640                                       enum pt_level),
641                          unsigned long limit)
642 {
643         __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
644 }
645
646 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
647    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
648 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
649 {
650         spinlock_t *ptl = NULL;
651
652 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS
653         ptl = ptlock_ptr(page);
654         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
655 #endif
656
657         return ptl;
658 }
659
660 static void xen_pte_unlock(void *v)
661 {
662         spinlock_t *ptl = v;
663         spin_unlock(ptl);
664 }
665
666 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
667 {
668         struct mmuext_op op;
669
670         op.cmd = level;
671         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
672
673         xen_extend_mmuext_op(&op);
674 }
675
676 static void xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
677                          enum pt_level level)
678 {
679         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
680
681         if (!pgfl) {
682                 void *pt = lowmem_page_address(page);
683                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
684                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
685                 spinlock_t *ptl;
686
687                 /*
688                  * We need to hold the pagetable lock between the time
689                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
690                  * it.  If we don't, then other users may come in and
691                  * attempt to update the pagetable by writing it,
692                  * which will fail because the memory is RO but not
693                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
694                  *
695                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
696                  * entire pagetable's worth of locks during the
697                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
698                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
699                  * page while holding the lock.  This means the number
700                  * of locks we end up holding is never more than a
701                  * batch size (~32 entries, at present).
702                  *
703                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
704                  * the PTE pages independently, because we're
705                  * protected by the overall pagetable lock.
706                  */
707                 ptl = NULL;
708                 if (level == PT_PTE)
709                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
710
711                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
712                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
713                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
714
715                 if (ptl) {
716                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
717
718                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
719                            is completed. */
720                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
721                 }
722         }
723 }
724
725 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
726    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
727    read-only, and can be pinned. */
728 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
729 {
730         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
731
732         trace_xen_mmu_pgd_pin(mm, pgd);
733
734         xen_mc_batch();
735
736         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT);
737
738         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
739
740         if (user_pgd) {
741                 xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
742                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
743                            PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
744         }
745
746         xen_mc_issue(0);
747 }
748
749 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
750 {
751         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
752 }
753
754 /*
755  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
756  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
757  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
758  * process is under construction or destruction).
759  *
760  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
761  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
762  * matter all that much.
763  */
764 void xen_mm_pin_all(void)
765 {
766         struct page *page;
767
768         spin_lock(&pgd_lock);
769
770         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
771                 if (!PagePinned(page)) {
772                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
773                         SetPageSavePinned(page);
774                 }
775         }
776
777         spin_unlock(&pgd_lock);
778 }
779
780 static void __init xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
781                                    enum pt_level level)
782 {
783         SetPagePinned(page);
784 }
785
786 /*
787  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
788  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
789  * the book-keeping now once struct pages for allocated pages are
790  * initialized. This happens only after memblock_free_all() is called.
791  */
792 static void __init xen_after_bootmem(void)
793 {
794         static_branch_enable(&xen_struct_pages_ready);
795 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
796         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
797 #endif
798         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
799 }
800
801 static void xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
802                            enum pt_level level)
803 {
804         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
805
806         if (pgfl) {
807                 void *pt = lowmem_page_address(page);
808                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
809                 spinlock_t *ptl = NULL;
810                 struct multicall_space mcs;
811
812                 /*
813                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
814                  * pte locks, we must be holding the lock for while
815                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
816                  * concurrent updates from seeing it in this
817                  * partially-pinned state.
818                  */
819                 if (level == PT_PTE) {
820                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
821
822                         if (ptl)
823                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
824                 }
825
826                 mcs = __xen_mc_entry(0);
827
828                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
829                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
830                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
831
832                 if (ptl) {
833                         /* unlock when batch completed */
834                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
835                 }
836         }
837 }
838
839 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
840 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
841 {
842         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
843
844         trace_xen_mmu_pgd_unpin(mm, pgd);
845
846         xen_mc_batch();
847
848         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
849
850         if (user_pgd) {
851                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
852                            PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
853                 xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
854         }
855
856         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
857
858         xen_mc_issue(0);
859 }
860
861 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
862 {
863         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
864 }
865
866 /*
867  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
868  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
869  */
870 void xen_mm_unpin_all(void)
871 {
872         struct page *page;
873
874         spin_lock(&pgd_lock);
875
876         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
877                 if (PageSavePinned(page)) {
878                         BUG_ON(!PagePinned(page));
879                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
880                         ClearPageSavePinned(page);
881                 }
882         }
883
884         spin_unlock(&pgd_lock);
885 }
886
887 static void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
888 {
889         spin_lock(&next->page_table_lock);
890         xen_pgd_pin(next);
891         spin_unlock(&next->page_table_lock);
892 }
893
894 static void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
895 {
896         spin_lock(&mm->page_table_lock);
897         xen_pgd_pin(mm);
898         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
899 }
900
901 static void drop_mm_ref_this_cpu(void *info)
902 {
903         struct mm_struct *mm = info;
904
905         if (this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm) == mm)
906                 leave_mm(smp_processor_id());
907
908         /*
909          * If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
910          * it has been flushed.
911          */
912         if (this_cpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
913                 xen_mc_flush();
914 }
915
916 #ifdef CONFIG_SMP
917 /*
918  * Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
919  * we need to repoint it somewhere else before we can unpin it.
920  */
921 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
922 {
923         cpumask_var_t mask;
924         unsigned cpu;
925
926         drop_mm_ref_this_cpu(mm);
927
928         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
929         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
930                 for_each_online_cpu(cpu) {
931                         if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
932                                 continue;
933                         smp_call_function_single(cpu, drop_mm_ref_this_cpu, mm, 1);
934                 }
935                 return;
936         }
937
938         /*
939          * It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
940          * cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
941          * its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
942          * look at its actual current cr3 value, and force it to flush
943          * if needed.
944          */
945         cpumask_clear(mask);
946         for_each_online_cpu(cpu) {
947                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
948                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
949         }
950
951         smp_call_function_many(mask, drop_mm_ref_this_cpu, mm, 1);
952         free_cpumask_var(mask);
953 }
954 #else
955 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
956 {
957         drop_mm_ref_this_cpu(mm);
958 }
959 #endif
960
961 /*
962  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
963  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
964  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
965  * hypervisor, which is moderately expensive.
966  *
967  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
968  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
969  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
970  *
971  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
972  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
973  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
974  */
975 static void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
976 {
977         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
978         xen_drop_mm_ref(mm);
979         put_cpu();
980
981         spin_lock(&mm->page_table_lock);
982
983         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
984         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
985                 xen_pgd_unpin(mm);
986
987         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
988 }
989
990 static void xen_post_allocator_init(void);
991
992 static void __init pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
993 {
994         struct mmuext_op op;
995
996         op.cmd = cmd;
997         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
998         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
999                 BUG();
1000 }
1001
1002 static void __init xen_cleanhighmap(unsigned long vaddr,
1003                                     unsigned long vaddr_end)
1004 {
1005         unsigned long kernel_end = roundup((unsigned long)_brk_end, PMD_SIZE) - 1;
1006         pmd_t *pmd = level2_kernel_pgt + pmd_index(vaddr);
1007
1008         /* NOTE: The loop is more greedy than the cleanup_highmap variant.
1009          * We include the PMD passed in on _both_ boundaries. */
1010         for (; vaddr <= vaddr_end && (pmd < (level2_kernel_pgt + PTRS_PER_PMD));
1011                         pmd++, vaddr += PMD_SIZE) {
1012                 if (pmd_none(*pmd))
1013                         continue;
1014                 if (vaddr < (unsigned long) _text || vaddr > kernel_end)
1015                         set_pmd(pmd, __pmd(0));
1016         }
1017         /* In case we did something silly, we should crash in this function
1018          * instead of somewhere later and be confusing. */
1019         xen_mc_flush();
1020 }
1021
1022 /*
1023  * Make a page range writeable and free it.
1024  */
1025 static void __init xen_free_ro_pages(unsigned long paddr, unsigned long size)
1026 {
1027         void *vaddr = __va(paddr);
1028         void *vaddr_end = vaddr + size;
1029
1030         for (; vaddr < vaddr_end; vaddr += PAGE_SIZE)
1031                 make_lowmem_page_readwrite(vaddr);
1032
1033         memblock_phys_free(paddr, size);
1034 }
1035
1036 static void __init xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(void *pgtbl, bool unpin)
1037 {
1038         unsigned long pa = __pa(pgtbl) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1039
1040         if (unpin)
1041                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(pa));
1042         ClearPagePinned(virt_to_page(__va(pa)));
1043         xen_free_ro_pages(pa, PAGE_SIZE);
1044 }
1045
1046 static void __init xen_cleanmfnmap_pmd(pmd_t *pmd, bool unpin)
1047 {
1048         unsigned long pa;
1049         pte_t *pte_tbl;
1050         int i;
1051
1052         if (pmd_large(*pmd)) {
1053                 pa = pmd_val(*pmd) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1054                 xen_free_ro_pages(pa, PMD_SIZE);
1055                 return;
1056         }
1057
1058         pte_tbl = pte_offset_kernel(pmd, 0);
1059         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
1060                 if (pte_none(pte_tbl[i]))
1061                         continue;
1062                 pa = pte_pfn(pte_tbl[i]) << PAGE_SHIFT;
1063                 xen_free_ro_pages(pa, PAGE_SIZE);
1064         }
1065         set_pmd(pmd, __pmd(0));
1066         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pte_tbl, unpin);
1067 }
1068
1069 static void __init xen_cleanmfnmap_pud(pud_t *pud, bool unpin)
1070 {
1071         unsigned long pa;
1072         pmd_t *pmd_tbl;
1073         int i;
1074
1075         if (pud_large(*pud)) {
1076                 pa = pud_val(*pud) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1077                 xen_free_ro_pages(pa, PUD_SIZE);
1078                 return;
1079         }
1080
1081         pmd_tbl = pmd_offset(pud, 0);
1082         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1083                 if (pmd_none(pmd_tbl[i]))
1084                         continue;
1085                 xen_cleanmfnmap_pmd(pmd_tbl + i, unpin);
1086         }
1087         set_pud(pud, __pud(0));
1088         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pmd_tbl, unpin);
1089 }
1090
1091 static void __init xen_cleanmfnmap_p4d(p4d_t *p4d, bool unpin)
1092 {
1093         unsigned long pa;
1094         pud_t *pud_tbl;
1095         int i;
1096
1097         if (p4d_large(*p4d)) {
1098                 pa = p4d_val(*p4d) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1099                 xen_free_ro_pages(pa, P4D_SIZE);
1100                 return;
1101         }
1102
1103         pud_tbl = pud_offset(p4d, 0);
1104         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
1105                 if (pud_none(pud_tbl[i]))
1106                         continue;
1107                 xen_cleanmfnmap_pud(pud_tbl + i, unpin);
1108         }
1109         set_p4d(p4d, __p4d(0));
1110         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pud_tbl, unpin);
1111 }
1112
1113 /*
1114  * Since it is well isolated we can (and since it is perhaps large we should)
1115  * also free the page tables mapping the initial P->M table.
1116  */
1117 static void __init xen_cleanmfnmap(unsigned long vaddr)
1118 {
1119         pgd_t *pgd;
1120         p4d_t *p4d;
1121         bool unpin;
1122
1123         unpin = (vaddr == 2 * PGDIR_SIZE);
1124         vaddr &= PMD_MASK;
1125         pgd = pgd_offset_k(vaddr);
1126         p4d = p4d_offset(pgd, 0);
1127         if (!p4d_none(*p4d))
1128                 xen_cleanmfnmap_p4d(p4d, unpin);
1129 }
1130
1131 static void __init xen_pagetable_p2m_free(void)
1132 {
1133         unsigned long size;
1134         unsigned long addr;
1135
1136         size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages * sizeof(unsigned long));
1137
1138         /* No memory or already called. */
1139         if ((unsigned long)xen_p2m_addr == xen_start_info->mfn_list)
1140                 return;
1141
1142         /* using __ka address and sticking INVALID_P2M_ENTRY! */
1143         memset((void *)xen_start_info->mfn_list, 0xff, size);
1144
1145         addr = xen_start_info->mfn_list;
1146         /*
1147          * We could be in __ka space.
1148          * We roundup to the PMD, which means that if anybody at this stage is
1149          * using the __ka address of xen_start_info or
1150          * xen_start_info->shared_info they are in going to crash. Fortunately
1151          * we have already revectored in xen_setup_kernel_pagetable.
1152          */
1153         size = roundup(size, PMD_SIZE);
1154
1155         if (addr >= __START_KERNEL_map) {
1156                 xen_cleanhighmap(addr, addr + size);
1157                 size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages *
1158                                   sizeof(unsigned long));
1159                 memblock_free((void *)addr, size);
1160         } else {
1161                 xen_cleanmfnmap(addr);
1162         }
1163 }
1164
1165 static void __init xen_pagetable_cleanhighmap(void)
1166 {
1167         unsigned long size;
1168         unsigned long addr;
1169
1170         /* At this stage, cleanup_highmap has already cleaned __ka space
1171          * from _brk_limit way up to the max_pfn_mapped (which is the end of
1172          * the ramdisk). We continue on, erasing PMD entries that point to page
1173          * tables - do note that they are accessible at this stage via __va.
1174          * As Xen is aligning the memory end to a 4MB boundary, for good
1175          * measure we also round up to PMD_SIZE * 2 - which means that if
1176          * anybody is using __ka address to the initial boot-stack - and try
1177          * to use it - they are going to crash. The xen_start_info has been
1178          * taken care of already in xen_setup_kernel_pagetable. */
1179         addr = xen_start_info->pt_base;
1180         size = xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE;
1181
1182         xen_cleanhighmap(addr, roundup(addr + size, PMD_SIZE * 2));
1183         xen_start_info->pt_base = (unsigned long)__va(__pa(xen_start_info->pt_base));
1184 }
1185
1186 static void __init xen_pagetable_p2m_setup(void)
1187 {
1188         xen_vmalloc_p2m_tree();
1189
1190         xen_pagetable_p2m_free();
1191
1192         xen_pagetable_cleanhighmap();
1193
1194         /* And revector! Bye bye old array */
1195         xen_start_info->mfn_list = (unsigned long)xen_p2m_addr;
1196 }
1197
1198 static void __init xen_pagetable_init(void)
1199 {
1200         /*
1201          * The majority of further PTE writes is to pagetables already
1202          * announced as such to Xen. Hence it is more efficient to use
1203          * hypercalls for these updates.
1204          */
1205         pv_ops.mmu.set_pte = __xen_set_pte;
1206
1207         paging_init();
1208         xen_post_allocator_init();
1209
1210         xen_pagetable_p2m_setup();
1211
1212         /* Allocate and initialize top and mid mfn levels for p2m structure */
1213         xen_build_mfn_list_list();
1214
1215         /* Remap memory freed due to conflicts with E820 map */
1216         xen_remap_memory();
1217         xen_setup_mfn_list_list();
1218 }
1219
1220 static noinstr void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1221 {
1222         this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1223 }
1224
1225 static noinline void xen_flush_tlb(void)
1226 {
1227         struct mmuext_op *op;
1228         struct multicall_space mcs;
1229
1230         preempt_disable();
1231
1232         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1233
1234         op = mcs.args;
1235         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1236         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1237
1238         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1239
1240         preempt_enable();
1241 }
1242
1243 static void xen_flush_tlb_one_user(unsigned long addr)
1244 {
1245         struct mmuext_op *op;
1246         struct multicall_space mcs;
1247
1248         trace_xen_mmu_flush_tlb_one_user(addr);
1249
1250         preempt_disable();
1251
1252         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1253         op = mcs.args;
1254         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1255         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1256         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1257
1258         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1259
1260         preempt_enable();
1261 }
1262
1263 static void xen_flush_tlb_multi(const struct cpumask *cpus,
1264                                 const struct flush_tlb_info *info)
1265 {
1266         struct {
1267                 struct mmuext_op op;
1268                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1269         } *args;
1270         struct multicall_space mcs;
1271         const size_t mc_entry_size = sizeof(args->op) +
1272                 sizeof(args->mask[0]) * BITS_TO_LONGS(num_possible_cpus());
1273
1274         trace_xen_mmu_flush_tlb_multi(cpus, info->mm, info->start, info->end);
1275
1276         if (cpumask_empty(cpus))
1277                 return;         /* nothing to do */
1278
1279         mcs = xen_mc_entry(mc_entry_size);
1280         args = mcs.args;
1281         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1282
1283         /* Remove any offline CPUs */
1284         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1285
1286         args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1287         if (info->end != TLB_FLUSH_ALL &&
1288             (info->end - info->start) <= PAGE_SIZE) {
1289                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1290                 args->op.arg1.linear_addr = info->start;
1291         }
1292
1293         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1294
1295         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1296 }
1297
1298 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1299 {
1300         return this_cpu_read(xen_cr3);
1301 }
1302
1303 static void set_current_cr3(void *v)
1304 {
1305         this_cpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1306 }
1307
1308 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1309 {
1310         struct mmuext_op op;
1311         unsigned long mfn;
1312
1313         trace_xen_mmu_write_cr3(kernel, cr3);
1314
1315         if (cr3)
1316                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1317         else
1318                 mfn = 0;
1319
1320         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1321
1322         op.cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1323         op.arg1.mfn = mfn;
1324
1325         xen_extend_mmuext_op(&op);
1326
1327         if (kernel) {
1328                 this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1329
1330                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1331                    been submitted. */
1332                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1333         }
1334 }
1335 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1336 {
1337         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1338
1339         BUG_ON(preemptible());
1340
1341         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1342
1343         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1344            respect to ipis */
1345         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1346
1347         __xen_write_cr3(true, cr3);
1348
1349         if (user_pgd)
1350                 __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1351         else
1352                 __xen_write_cr3(false, 0);
1353
1354         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1355 }
1356
1357 /*
1358  * At the start of the day - when Xen launches a guest, it has already
1359  * built pagetables for the guest. We diligently look over them
1360  * in xen_setup_kernel_pagetable and graft as appropriate them in the
1361  * init_top_pgt and its friends. Then when we are happy we load
1362  * the new init_top_pgt - and continue on.
1363  *
1364  * The generic code starts (start_kernel) and 'init_mem_mapping' sets
1365  * up the rest of the pagetables. When it has completed it loads the cr3.
1366  * N.B. that baremetal would start at 'start_kernel' (and the early
1367  * #PF handler would create bootstrap pagetables) - so we are running
1368  * with the same assumptions as what to do when write_cr3 is executed
1369  * at this point.
1370  *
1371  * Since there are no user-page tables at all, we have two variants
1372  * of xen_write_cr3 - the early bootup (this one), and the late one
1373  * (xen_write_cr3). The reason we have to do that is that in 64-bit
1374  * the Linux kernel and user-space are both in ring 3 while the
1375  * hypervisor is in ring 0.
1376  */
1377 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1378 {
1379         BUG_ON(preemptible());
1380
1381         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1382
1383         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1384            respect to ipis */
1385         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1386
1387         __xen_write_cr3(true, cr3);
1388
1389         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1390 }
1391
1392 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1393 {
1394         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1395         struct page *page = virt_to_page(pgd);
1396         pgd_t *user_pgd;
1397         int ret = -ENOMEM;
1398
1399         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1400         BUG_ON(page->private != 0);
1401
1402         user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1403         page->private = (unsigned long)user_pgd;
1404
1405         if (user_pgd != NULL) {
1406 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
1407                 user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_ADDR)] =
1408                         __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1409 #endif
1410                 ret = 0;
1411         }
1412
1413         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1414
1415         return ret;
1416 }
1417
1418 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1419 {
1420         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1421
1422         if (user_pgd)
1423                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1424 }
1425
1426 /*
1427  * Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1428  * doesn't allow RO page table pages to be remapped RW.
1429  *
1430  * If there is no MFN for this PFN then this page is initially
1431  * ballooned out so clear the PTE (as in decrease_reservation() in
1432  * drivers/xen/balloon.c).
1433  *
1434  * Many of these PTE updates are done on unpinned and writable pages
1435  * and doing a hypercall for these is unnecessary and expensive.  At
1436  * this point it is rarely possible to tell if a page is pinned, so
1437  * mostly write the PTE directly and rely on Xen trapping and
1438  * emulating any updates as necessary.
1439  */
1440 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1441 {
1442         if (unlikely(is_early_ioremap_ptep(ptep)))
1443                 __xen_set_pte(ptep, pte);
1444         else
1445                 native_set_pte(ptep, pte);
1446 }
1447
1448 __visible pte_t xen_make_pte_init(pteval_t pte)
1449 {
1450         unsigned long pfn;
1451
1452         /*
1453          * Pages belonging to the initial p2m list mapped outside the default
1454          * address range must be mapped read-only. This region contains the
1455          * page tables for mapping the p2m list, too, and page tables MUST be
1456          * mapped read-only.
1457          */
1458         pfn = (pte & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
1459         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map &&
1460             pfn >= xen_start_info->first_p2m_pfn &&
1461             pfn < xen_start_info->first_p2m_pfn + xen_start_info->nr_p2m_frames)
1462                 pte &= ~_PAGE_RW;
1463
1464         pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
1465         return native_make_pte(pte);
1466 }
1467 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte_init);
1468
1469 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1470    everything is pinned. */
1471 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1472 {
1473 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1474         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1475 #endif
1476         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1477         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1478 }
1479
1480 /* Used for pmd and pud */
1481 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1482 {
1483 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1484         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1485 #endif
1486         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1487 }
1488
1489 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1490    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1491 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1492 {
1493         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1494         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1495 }
1496
1497 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1498 {
1499         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1500 }
1501
1502 static inline void __pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1503 {
1504         struct multicall_space mcs;
1505         struct mmuext_op *op;
1506
1507         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1508         op = mcs.args;
1509         op->cmd = cmd;
1510         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1511
1512         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
1513 }
1514
1515 static inline void __set_pfn_prot(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1516 {
1517         struct multicall_space mcs;
1518         unsigned long addr = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
1519
1520         mcs = __xen_mc_entry(0);
1521         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)addr,
1522                                 pfn_pte(pfn, prot), 0);
1523 }
1524
1525 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1526    attached to a pinned pagetable. */
1527 static inline void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn,
1528                                     unsigned level)
1529 {
1530         bool pinned = xen_page_pinned(mm->pgd);
1531
1532         trace_xen_mmu_alloc_ptpage(mm, pfn, level, pinned);
1533
1534         if (pinned) {
1535                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1536
1537                 pinned = false;
1538                 if (static_branch_likely(&xen_struct_pages_ready)) {
1539                         pinned = PagePinned(page);
1540                         SetPagePinned(page);
1541                 }
1542
1543                 xen_mc_batch();
1544
1545                 __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
1546
1547                 if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS && !pinned)
1548                         __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1549
1550                 xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1551         }
1552 }
1553
1554 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1555 {
1556         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1557 }
1558
1559 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1560 {
1561         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1562 }
1563
1564 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1565 static inline void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1566 {
1567         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1568         bool pinned = PagePinned(page);
1569
1570         trace_xen_mmu_release_ptpage(pfn, level, pinned);
1571
1572         if (pinned) {
1573                 xen_mc_batch();
1574
1575                 if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS)
1576                         __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1577
1578                 __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL);
1579
1580                 xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1581
1582                 ClearPagePinned(page);
1583         }
1584 }
1585
1586 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1587 {
1588         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1589 }
1590
1591 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1592 {
1593         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1594 }
1595
1596 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1597 {
1598         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1599 }
1600
1601 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1602 {
1603         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1604 }
1605
1606 /*
1607  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1608  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1609  */
1610 static void * __init __ka(phys_addr_t paddr)
1611 {
1612         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1613 }
1614
1615 /* Convert a machine address to physical address */
1616 static unsigned long __init m2p(phys_addr_t maddr)
1617 {
1618         phys_addr_t paddr;
1619
1620         maddr &= XEN_PTE_MFN_MASK;
1621         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1622
1623         return paddr;
1624 }
1625
1626 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1627 static void * __init m2v(phys_addr_t maddr)
1628 {
1629         return __ka(m2p(maddr));
1630 }
1631
1632 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1633 static void __init set_page_prot_flags(void *addr, pgprot_t prot,
1634                                        unsigned long flags)
1635 {
1636         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1637         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1638
1639         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, flags))
1640                 BUG();
1641 }
1642 static void __init set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1643 {
1644         return set_page_prot_flags(addr, prot, UVMF_NONE);
1645 }
1646
1647 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1648 {
1649         struct xen_machphys_mapping mapping;
1650
1651         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1652                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1653                 machine_to_phys_nr = mapping.max_mfn + 1;
1654         } else {
1655                 machine_to_phys_nr = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1656         }
1657 }
1658
1659 static void __init convert_pfn_mfn(void *v)
1660 {
1661         pte_t *pte = v;
1662         int i;
1663
1664         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1665            as ptes. */
1666         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1667                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1668 }
1669 static void __init check_pt_base(unsigned long *pt_base, unsigned long *pt_end,
1670                                  unsigned long addr)
1671 {
1672         if (*pt_base == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1673                 set_page_prot_flags((void *)addr, PAGE_KERNEL, UVMF_INVLPG);
1674                 clear_page((void *)addr);
1675                 (*pt_base)++;
1676         }
1677         if (*pt_end == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1678                 set_page_prot_flags((void *)addr, PAGE_KERNEL, UVMF_INVLPG);
1679                 clear_page((void *)addr);
1680                 (*pt_end)--;
1681         }
1682 }
1683 /*
1684  * Set up the initial kernel pagetable.
1685  *
1686  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1687  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1688  * level2_ident_pgt, and level2_kernel_pgt.  This means that only the
1689  * kernel has a physical mapping to start with - but that's enough to
1690  * get __va working.  We need to fill in the rest of the physical
1691  * mapping once some sort of allocator has been set up.
1692  */
1693 void __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd, unsigned long max_pfn)
1694 {
1695         pud_t *l3;
1696         pmd_t *l2;
1697         unsigned long addr[3];
1698         unsigned long pt_base, pt_end;
1699         unsigned i;
1700
1701         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1702          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1703          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1704          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1705         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map)
1706                 max_pfn_mapped = xen_start_info->first_p2m_pfn;
1707         else
1708                 max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1709
1710         pt_base = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base));
1711         pt_end = pt_base + xen_start_info->nr_pt_frames;
1712
1713         /* Zap identity mapping */
1714         init_top_pgt[0] = __pgd(0);
1715
1716         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1717         /* L4[273] -> level3_ident_pgt  */
1718         /* L4[511] -> level3_kernel_pgt */
1719         convert_pfn_mfn(init_top_pgt);
1720
1721         /* L3_i[0] -> level2_ident_pgt */
1722         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1723         /* L3_k[510] -> level2_kernel_pgt */
1724         /* L3_k[511] -> level2_fixmap_pgt */
1725         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1726
1727         /* L3_k[511][508-FIXMAP_PMD_NUM ... 507] -> level1_fixmap_pgt */
1728         convert_pfn_mfn(level2_fixmap_pgt);
1729
1730         /* We get [511][511] and have Xen's version of level2_kernel_pgt */
1731         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1732         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1733
1734         addr[0] = (unsigned long)pgd;
1735         addr[1] = (unsigned long)l3;
1736         addr[2] = (unsigned long)l2;
1737         /* Graft it onto L4[273][0]. Note that we creating an aliasing problem:
1738          * Both L4[273][0] and L4[511][510] have entries that point to the same
1739          * L2 (PMD) tables. Meaning that if you modify it in __va space
1740          * it will be also modified in the __ka space! (But if you just
1741          * modify the PMD table to point to other PTE's or none, then you
1742          * are OK - which is what cleanup_highmap does) */
1743         copy_page(level2_ident_pgt, l2);
1744         /* Graft it onto L4[511][510] */
1745         copy_page(level2_kernel_pgt, l2);
1746
1747         /*
1748          * Zap execute permission from the ident map. Due to the sharing of
1749          * L1 entries we need to do this in the L2.
1750          */
1751         if (__supported_pte_mask & _PAGE_NX) {
1752                 for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; ++i) {
1753                         if (pmd_none(level2_ident_pgt[i]))
1754                                 continue;
1755                         level2_ident_pgt[i] = pmd_set_flags(level2_ident_pgt[i], _PAGE_NX);
1756                 }
1757         }
1758
1759         /* Copy the initial P->M table mappings if necessary. */
1760         i = pgd_index(xen_start_info->mfn_list);
1761         if (i && i < pgd_index(__START_KERNEL_map))
1762                 init_top_pgt[i] = ((pgd_t *)xen_start_info->pt_base)[i];
1763
1764         /* Make pagetable pieces RO */
1765         set_page_prot(init_top_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1766         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1767         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1768         set_page_prot(level2_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1769         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1770         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1771
1772         for (i = 0; i < FIXMAP_PMD_NUM; i++) {
1773                 set_page_prot(level1_fixmap_pgt + i * PTRS_PER_PTE,
1774                               PAGE_KERNEL_RO);
1775         }
1776
1777         /* Pin down new L4 */
1778         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1779                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_top_pgt)));
1780
1781         /* Unpin Xen-provided one */
1782         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1783
1784 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
1785         /* Pin user vsyscall L3 */
1786         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1787         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1788                           PFN_DOWN(__pa_symbol(level3_user_vsyscall)));
1789 #endif
1790
1791         /*
1792          * At this stage there can be no user pgd, and no page structure to
1793          * attach it to, so make sure we just set kernel pgd.
1794          */
1795         xen_mc_batch();
1796         __xen_write_cr3(true, __pa(init_top_pgt));
1797         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1798
1799         /* We can't that easily rip out L3 and L2, as the Xen pagetables are
1800          * set out this way: [L4], [L1], [L2], [L3], [L1], [L1] ...  for
1801          * the initial domain. For guests using the toolstack, they are in:
1802          * [L4], [L3], [L2], [L1], [L1], order .. So for dom0 we can only
1803          * rip out the [L4] (pgd), but for guests we shave off three pages.
1804          */
1805         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(addr); i++)
1806                 check_pt_base(&pt_base, &pt_end, addr[i]);
1807
1808         /* Our (by three pages) smaller Xen pagetable that we are using */
1809         xen_pt_base = PFN_PHYS(pt_base);
1810         xen_pt_size = (pt_end - pt_base) * PAGE_SIZE;
1811         memblock_reserve(xen_pt_base, xen_pt_size);
1812
1813         /* Revector the xen_start_info */
1814         xen_start_info = (struct start_info *)__va(__pa(xen_start_info));
1815 }
1816
1817 /*
1818  * Read a value from a physical address.
1819  */
1820 static unsigned long __init xen_read_phys_ulong(phys_addr_t addr)
1821 {
1822         unsigned long *vaddr;
1823         unsigned long val;
1824
1825         vaddr = early_memremap_ro(addr, sizeof(val));
1826         val = *vaddr;
1827         early_memunmap(vaddr, sizeof(val));
1828         return val;
1829 }
1830
1831 /*
1832  * Translate a virtual address to a physical one without relying on mapped
1833  * page tables. Don't rely on big pages being aligned in (guest) physical
1834  * space!
1835  */
1836 static phys_addr_t __init xen_early_virt_to_phys(unsigned long vaddr)
1837 {
1838         phys_addr_t pa;
1839         pgd_t pgd;
1840         pud_t pud;
1841         pmd_t pmd;
1842         pte_t pte;
1843
1844         pa = read_cr3_pa();
1845         pgd = native_make_pgd(xen_read_phys_ulong(pa + pgd_index(vaddr) *
1846                                                        sizeof(pgd)));
1847         if (!pgd_present(pgd))
1848                 return 0;
1849
1850         pa = pgd_val(pgd) & PTE_PFN_MASK;
1851         pud = native_make_pud(xen_read_phys_ulong(pa + pud_index(vaddr) *
1852                                                        sizeof(pud)));
1853         if (!pud_present(pud))
1854                 return 0;
1855         pa = pud_val(pud) & PTE_PFN_MASK;
1856         if (pud_large(pud))
1857                 return pa + (vaddr & ~PUD_MASK);
1858
1859         pmd = native_make_pmd(xen_read_phys_ulong(pa + pmd_index(vaddr) *
1860                                                        sizeof(pmd)));
1861         if (!pmd_present(pmd))
1862                 return 0;
1863         pa = pmd_val(pmd) & PTE_PFN_MASK;
1864         if (pmd_large(pmd))
1865                 return pa + (vaddr & ~PMD_MASK);
1866
1867         pte = native_make_pte(xen_read_phys_ulong(pa + pte_index(vaddr) *
1868                                                        sizeof(pte)));
1869         if (!pte_present(pte))
1870                 return 0;
1871         pa = pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
1872
1873         return pa | (vaddr & ~PAGE_MASK);
1874 }
1875
1876 /*
1877  * Find a new area for the hypervisor supplied p2m list and relocate the p2m to
1878  * this area.
1879  */
1880 void __init xen_relocate_p2m(void)
1881 {
1882         phys_addr_t size, new_area, pt_phys, pmd_phys, pud_phys;
1883         unsigned long p2m_pfn, p2m_pfn_end, n_frames, pfn, pfn_end;
1884         int n_pte, n_pt, n_pmd, n_pud, idx_pte, idx_pt, idx_pmd, idx_pud;
1885         pte_t *pt;
1886         pmd_t *pmd;
1887         pud_t *pud;
1888         pgd_t *pgd;
1889         unsigned long *new_p2m;
1890
1891         size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages * sizeof(unsigned long));
1892         n_pte = roundup(size, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1893         n_pt = roundup(size, PMD_SIZE) >> PMD_SHIFT;
1894         n_pmd = roundup(size, PUD_SIZE) >> PUD_SHIFT;
1895         n_pud = roundup(size, P4D_SIZE) >> P4D_SHIFT;
1896         n_frames = n_pte + n_pt + n_pmd + n_pud;
1897
1898         new_area = xen_find_free_area(PFN_PHYS(n_frames));
1899         if (!new_area) {
1900                 xen_raw_console_write("Can't find new memory area for p2m needed due to E820 map conflict\n");
1901                 BUG();
1902         }
1903
1904         /*
1905          * Setup the page tables for addressing the new p2m list.
1906          * We have asked the hypervisor to map the p2m list at the user address
1907          * PUD_SIZE. It may have done so, or it may have used a kernel space
1908          * address depending on the Xen version.
1909          * To avoid any possible virtual address collision, just use
1910          * 2 * PUD_SIZE for the new area.
1911          */
1912         pud_phys = new_area;
1913         pmd_phys = pud_phys + PFN_PHYS(n_pud);
1914         pt_phys = pmd_phys + PFN_PHYS(n_pmd);
1915         p2m_pfn = PFN_DOWN(pt_phys) + n_pt;
1916
1917         pgd = __va(read_cr3_pa());
1918         new_p2m = (unsigned long *)(2 * PGDIR_SIZE);
1919         for (idx_pud = 0; idx_pud < n_pud; idx_pud++) {
1920                 pud = early_memremap(pud_phys, PAGE_SIZE);
1921                 clear_page(pud);
1922                 for (idx_pmd = 0; idx_pmd < min(n_pmd, PTRS_PER_PUD);
1923                                 idx_pmd++) {
1924                         pmd = early_memremap(pmd_phys, PAGE_SIZE);
1925                         clear_page(pmd);
1926                         for (idx_pt = 0; idx_pt < min(n_pt, PTRS_PER_PMD);
1927                                         idx_pt++) {
1928                                 pt = early_memremap(pt_phys, PAGE_SIZE);
1929                                 clear_page(pt);
1930                                 for (idx_pte = 0;
1931                                      idx_pte < min(n_pte, PTRS_PER_PTE);
1932                                      idx_pte++) {
1933                                         pt[idx_pte] = pfn_pte(p2m_pfn,
1934                                                               PAGE_KERNEL);
1935                                         p2m_pfn++;
1936                                 }
1937                                 n_pte -= PTRS_PER_PTE;
1938                                 early_memunmap(pt, PAGE_SIZE);
1939                                 make_lowmem_page_readonly(__va(pt_phys));
1940                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE,
1941                                                 PFN_DOWN(pt_phys));
1942                                 pmd[idx_pt] = __pmd(_PAGE_TABLE | pt_phys);
1943                                 pt_phys += PAGE_SIZE;
1944                         }
1945                         n_pt -= PTRS_PER_PMD;
1946                         early_memunmap(pmd, PAGE_SIZE);
1947                         make_lowmem_page_readonly(__va(pmd_phys));
1948                         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L2_TABLE,
1949                                         PFN_DOWN(pmd_phys));
1950                         pud[idx_pmd] = __pud(_PAGE_TABLE | pmd_phys);
1951                         pmd_phys += PAGE_SIZE;
1952                 }
1953                 n_pmd -= PTRS_PER_PUD;
1954                 early_memunmap(pud, PAGE_SIZE);
1955                 make_lowmem_page_readonly(__va(pud_phys));
1956                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(pud_phys));
1957                 set_pgd(pgd + 2 + idx_pud, __pgd(_PAGE_TABLE | pud_phys));
1958                 pud_phys += PAGE_SIZE;
1959         }
1960
1961         /* Now copy the old p2m info to the new area. */
1962         memcpy(new_p2m, xen_p2m_addr, size);
1963         xen_p2m_addr = new_p2m;
1964
1965         /* Release the old p2m list and set new list info. */
1966         p2m_pfn = PFN_DOWN(xen_early_virt_to_phys(xen_start_info->mfn_list));
1967         BUG_ON(!p2m_pfn);
1968         p2m_pfn_end = p2m_pfn + PFN_DOWN(size);
1969
1970         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map) {
1971                 pfn = xen_start_info->first_p2m_pfn;
1972                 pfn_end = xen_start_info->first_p2m_pfn +
1973                           xen_start_info->nr_p2m_frames;
1974                 set_pgd(pgd + 1, __pgd(0));
1975         } else {
1976                 pfn = p2m_pfn;
1977                 pfn_end = p2m_pfn_end;
1978         }
1979
1980         memblock_phys_free(PFN_PHYS(pfn), PAGE_SIZE * (pfn_end - pfn));
1981         while (pfn < pfn_end) {
1982                 if (pfn == p2m_pfn) {
1983                         pfn = p2m_pfn_end;
1984                         continue;
1985                 }
1986                 make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1987                 pfn++;
1988         }
1989
1990         xen_start_info->mfn_list = (unsigned long)xen_p2m_addr;
1991         xen_start_info->first_p2m_pfn =  PFN_DOWN(new_area);
1992         xen_start_info->nr_p2m_frames = n_frames;
1993 }
1994
1995 void __init xen_reserve_special_pages(void)
1996 {
1997         phys_addr_t paddr;
1998
1999         memblock_reserve(__pa(xen_start_info), PAGE_SIZE);
2000         if (xen_start_info->store_mfn) {
2001                 paddr = PFN_PHYS(mfn_to_pfn(xen_start_info->store_mfn));
2002                 memblock_reserve(paddr, PAGE_SIZE);
2003         }
2004         if (!xen_initial_domain()) {
2005                 paddr = PFN_PHYS(mfn_to_pfn(xen_start_info->console.domU.mfn));
2006                 memblock_reserve(paddr, PAGE_SIZE);
2007         }
2008 }
2009
2010 void __init xen_pt_check_e820(void)
2011 {
2012         if (xen_is_e820_reserved(xen_pt_base, xen_pt_size)) {
2013                 xen_raw_console_write("Xen hypervisor allocated page table memory conflicts with E820 map\n");
2014                 BUG();
2015         }
2016 }
2017
2018 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
2019
2020 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
2021 {
2022         pte_t pte;
2023         unsigned long vaddr;
2024
2025         phys >>= PAGE_SHIFT;
2026
2027         switch (idx) {
2028         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
2029 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
2030         case VSYSCALL_PAGE:
2031 #endif
2032                 /* All local page mappings */
2033                 pte = pfn_pte(phys, prot);
2034                 break;
2035
2036 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
2037         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
2038                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2039                 break;
2040 #endif
2041
2042 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
2043         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
2044                 /*
2045                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
2046                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
2047                  */
2048                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2049                 break;
2050 #endif
2051
2052         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
2053                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
2054                    IO domain */
2055                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2056                 break;
2057
2058         default:
2059                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
2060                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2061                 break;
2062         }
2063
2064         vaddr = __fix_to_virt(idx);
2065         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(vaddr, pte, UVMF_INVLPG))
2066                 BUG();
2067
2068 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
2069         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
2070            pagetable vsyscall mapping. */
2071         if (idx == VSYSCALL_PAGE)
2072                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
2073 #endif
2074 }
2075
2076 static void __init xen_post_allocator_init(void)
2077 {
2078         pv_ops.mmu.set_pte = xen_set_pte;
2079         pv_ops.mmu.set_pmd = xen_set_pmd;
2080         pv_ops.mmu.set_pud = xen_set_pud;
2081         pv_ops.mmu.set_p4d = xen_set_p4d;
2082
2083         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2084            (which it hasn't) */
2085         pv_ops.mmu.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2086         pv_ops.mmu.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2087         pv_ops.mmu.release_pte = xen_release_pte;
2088         pv_ops.mmu.release_pmd = xen_release_pmd;
2089         pv_ops.mmu.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2090         pv_ops.mmu.release_pud = xen_release_pud;
2091         pv_ops.mmu.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte);
2092
2093         pv_ops.mmu.write_cr3 = &xen_write_cr3;
2094 }
2095
2096 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2097 {
2098         preempt_disable();
2099         xen_mc_flush();
2100         paravirt_leave_lazy_mmu();
2101         preempt_enable();
2102 }
2103
2104 static const typeof(pv_ops) xen_mmu_ops __initconst = {
2105         .mmu = {
2106                 .read_cr2 = __PV_IS_CALLEE_SAVE(xen_read_cr2),
2107                 .write_cr2 = xen_write_cr2,
2108
2109                 .read_cr3 = xen_read_cr3,
2110                 .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2111
2112                 .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2113                 .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2114                 .flush_tlb_one_user = xen_flush_tlb_one_user,
2115                 .flush_tlb_multi = xen_flush_tlb_multi,
2116                 .tlb_remove_table = tlb_remove_table,
2117
2118                 .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2119                 .pgd_free = xen_pgd_free,
2120
2121                 .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2122                 .release_pte = xen_release_pte_init,
2123                 .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2124                 .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2125
2126                 .set_pte = xen_set_pte_init,
2127                 .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2128
2129                 .ptep_modify_prot_start = xen_ptep_modify_prot_start,
2130                 .ptep_modify_prot_commit = xen_ptep_modify_prot_commit,
2131
2132                 .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2133                 .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2134
2135                 .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_init),
2136                 .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2137
2138                 .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2139
2140                 .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2141                 .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2142
2143                 .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2144                 .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2145                 .set_p4d = xen_set_p4d_hyper,
2146
2147                 .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2148                 .release_pud = xen_release_pmd_init,
2149
2150 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 5
2151                 .p4d_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_p4d_val),
2152                 .make_p4d = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_p4d),
2153 #endif
2154
2155                 .activate_mm = xen_activate_mm,
2156                 .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2157                 .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2158
2159                 .lazy_mode = {
2160                         .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2161                         .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2162                         .flush = paravirt_flush_lazy_mmu,
2163                 },
2164
2165                 .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2166         },
2167 };
2168
2169 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2170 {
2171         x86_init.paging.pagetable_init = xen_pagetable_init;
2172         x86_init.hyper.init_after_bootmem = xen_after_bootmem;
2173
2174         pv_ops.mmu = xen_mmu_ops.mmu;
2175
2176         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2177 }
2178
2179 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2180 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2181 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2182
2183 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2184 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2185                                 unsigned long *in_frames,
2186                                 unsigned long *out_frames)
2187 {
2188         int i;
2189         struct multicall_space mcs;
2190
2191         xen_mc_batch();
2192         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2193                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2194
2195                 if (in_frames)
2196                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2197
2198                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2199                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2200
2201                 if (out_frames)
2202                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2203         }
2204         xen_mc_issue(0);
2205 }
2206
2207 /*
2208  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2209  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2210  * mfn.
2211  */
2212 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2213                                      unsigned long *mfns,
2214                                      unsigned long first_mfn)
2215 {
2216         unsigned i, limit;
2217         unsigned long mfn;
2218
2219         xen_mc_batch();
2220
2221         limit = 1u << order;
2222         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2223                 struct multicall_space mcs;
2224                 unsigned flags;
2225
2226                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2227                 if (mfns)
2228                         mfn = mfns[i];
2229                 else
2230                         mfn = first_mfn + i;
2231
2232                 if (i < (limit - 1))
2233                         flags = 0;
2234                 else {
2235                         if (order == 0)
2236                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2237                         else
2238                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2239                 }
2240
2241                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2242                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2243
2244                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2245         }
2246
2247         xen_mc_issue(0);
2248 }
2249
2250 /*
2251  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2252  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2253  * input, and populates mfns as output.
2254  *
2255  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2256  * satisfy the request or not.
2257  */
2258 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2259                                unsigned long *pfns_in,
2260                                unsigned long extents_out,
2261                                unsigned int order_out,
2262                                unsigned long *mfns_out,
2263                                unsigned int address_bits)
2264 {
2265         long rc;
2266         int success;
2267
2268         struct xen_memory_exchange exchange = {
2269                 .in = {
2270                         .nr_extents   = extents_in,
2271                         .extent_order = order_in,
2272                         .extent_start = pfns_in,
2273                         .domid        = DOMID_SELF
2274                 },
2275                 .out = {
2276                         .nr_extents   = extents_out,
2277                         .extent_order = order_out,
2278                         .extent_start = mfns_out,
2279                         .address_bits = address_bits,
2280                         .domid        = DOMID_SELF
2281                 }
2282         };
2283
2284         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2285
2286         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2287         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2288
2289         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2290         BUG_ON(success && (rc != 0));
2291
2292         return success;
2293 }
2294
2295 int xen_create_contiguous_region(phys_addr_t pstart, unsigned int order,
2296                                  unsigned int address_bits,
2297                                  dma_addr_t *dma_handle)
2298 {
2299         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2300         unsigned long  flags;
2301         int            success;
2302         unsigned long vstart = (unsigned long)phys_to_virt(pstart);
2303
2304         /*
2305          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2306          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2307          * this function are redundant and can be ignored.
2308          */
2309
2310         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2311                 return -ENOMEM;
2312
2313         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2314
2315         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2316
2317         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2318         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2319
2320         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2321         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2322         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2323                                       1, order, &out_frame,
2324                                       address_bits);
2325
2326         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2327         if (success)
2328                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2329         else
2330                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2331
2332         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2333
2334         *dma_handle = virt_to_machine(vstart).maddr;
2335         return success ? 0 : -ENOMEM;
2336 }
2337
2338 void xen_destroy_contiguous_region(phys_addr_t pstart, unsigned int order)
2339 {
2340         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2341         unsigned long  flags;
2342         int success;
2343         unsigned long vstart;
2344
2345         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2346                 return;
2347
2348         vstart = (unsigned long)phys_to_virt(pstart);
2349         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2350
2351         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2352
2353         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2354         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2355
2356         /* 2. Zap current PTEs. */
2357         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2358
2359         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2360         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2361                                         0, out_frames, 0);
2362
2363         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2364         if (success)
2365                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2366         else
2367                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2368
2369         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2370 }
2371
2372 static noinline void xen_flush_tlb_all(void)
2373 {
2374         struct mmuext_op *op;
2375         struct multicall_space mcs;
2376
2377         preempt_disable();
2378
2379         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
2380
2381         op = mcs.args;
2382         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_ALL;
2383         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
2384
2385         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
2386
2387         preempt_enable();
2388 }
2389
2390 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2391
2392 struct remap_data {
2393         xen_pfn_t *pfn;
2394         bool contiguous;
2395         bool no_translate;
2396         pgprot_t prot;
2397         struct mmu_update *mmu_update;
2398 };
2399
2400 static int remap_area_pfn_pte_fn(pte_t *ptep, unsigned long addr, void *data)
2401 {
2402         struct remap_data *rmd = data;
2403         pte_t pte = pte_mkspecial(mfn_pte(*rmd->pfn, rmd->prot));
2404
2405         /*
2406          * If we have a contiguous range, just update the pfn itself,
2407          * else update pointer to be "next pfn".
2408          */
2409         if (rmd->contiguous)
2410                 (*rmd->pfn)++;
2411         else
2412                 rmd->pfn++;
2413
2414         rmd->mmu_update->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
2415         rmd->mmu_update->ptr |= rmd->no_translate ?
2416                 MMU_PT_UPDATE_NO_TRANSLATE :
2417                 MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
2418         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2419         rmd->mmu_update++;
2420
2421         return 0;
2422 }
2423
2424 int xen_remap_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2425                   xen_pfn_t *pfn, int nr, int *err_ptr, pgprot_t prot,
2426                   unsigned int domid, bool no_translate)
2427 {
2428         int err = 0;
2429         struct remap_data rmd;
2430         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2431         unsigned long range;
2432         int mapped = 0;
2433
2434         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_IO)) == (VM_PFNMAP | VM_IO)));
2435
2436         rmd.pfn = pfn;
2437         rmd.prot = prot;
2438         /*
2439          * We use the err_ptr to indicate if there we are doing a contiguous
2440          * mapping or a discontiguous mapping.
2441          */
2442         rmd.contiguous = !err_ptr;
2443         rmd.no_translate = no_translate;
2444
2445         while (nr) {
2446                 int index = 0;
2447                 int done = 0;
2448                 int batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2449                 int batch_left = batch;
2450
2451                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2452
2453                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2454                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2455                                           remap_area_pfn_pte_fn, &rmd);
2456                 if (err)
2457                         goto out;
2458
2459                 /*
2460                  * We record the error for each page that gives an error, but
2461                  * continue mapping until the whole set is done
2462                  */
2463                 do {
2464                         int i;
2465
2466                         err = HYPERVISOR_mmu_update(&mmu_update[index],
2467                                                     batch_left, &done, domid);
2468
2469                         /*
2470                          * @err_ptr may be the same buffer as @gfn, so
2471                          * only clear it after each chunk of @gfn is
2472                          * used.
2473                          */
2474                         if (err_ptr) {
2475                                 for (i = index; i < index + done; i++)
2476                                         err_ptr[i] = 0;
2477                         }
2478                         if (err < 0) {
2479                                 if (!err_ptr)
2480                                         goto out;
2481                                 err_ptr[i] = err;
2482                                 done++; /* Skip failed frame. */
2483                         } else
2484                                 mapped += done;
2485                         batch_left -= done;
2486                         index += done;
2487                 } while (batch_left);
2488
2489                 nr -= batch;
2490                 addr += range;
2491                 if (err_ptr)
2492                         err_ptr += batch;
2493                 cond_resched();
2494         }
2495 out:
2496
2497         xen_flush_tlb_all();
2498
2499         return err < 0 ? err : mapped;
2500 }
2501 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_pfn);
2502
2503 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
2504 phys_addr_t paddr_vmcoreinfo_note(void)
2505 {
2506         if (xen_pv_domain())
2507                 return virt_to_machine(vmcoreinfo_note).maddr;
2508         else
2509                 return __pa(vmcoreinfo_note);
2510 }
2511 #endif /* CONFIG_KEXEC_CORE */