Merge branch 'x86/boot' into x86/mm, to pick up interacting changes
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / x86 / xen / mmu_pv.c
1 /*
2  * Xen mmu operations
3  *
4  * This file contains the various mmu fetch and update operations.
5  * The most important job they must perform is the mapping between the
6  * domain's pfn and the overall machine mfns.
7  *
8  * Xen allows guests to directly update the pagetable, in a controlled
9  * fashion.  In other words, the guest modifies the same pagetable
10  * that the CPU actually uses, which eliminates the overhead of having
11  * a separate shadow pagetable.
12  *
13  * In order to allow this, it falls on the guest domain to map its
14  * notion of a "physical" pfn - which is just a domain-local linear
15  * address - into a real "machine address" which the CPU's MMU can
16  * use.
17  *
18  * A pgd_t/pmd_t/pte_t will typically contain an mfn, and so can be
19  * inserted directly into the pagetable.  When creating a new
20  * pte/pmd/pgd, it converts the passed pfn into an mfn.  Conversely,
21  * when reading the content back with __(pgd|pmd|pte)_val, it converts
22  * the mfn back into a pfn.
23  *
24  * The other constraint is that all pages which make up a pagetable
25  * must be mapped read-only in the guest.  This prevents uncontrolled
26  * guest updates to the pagetable.  Xen strictly enforces this, and
27  * will disallow any pagetable update which will end up mapping a
28  * pagetable page RW, and will disallow using any writable page as a
29  * pagetable.
30  *
31  * Naively, when loading %cr3 with the base of a new pagetable, Xen
32  * would need to validate the whole pagetable before going on.
33  * Naturally, this is quite slow.  The solution is to "pin" a
34  * pagetable, which enforces all the constraints on the pagetable even
35  * when it is not actively in use.  This menas that Xen can be assured
36  * that it is still valid when you do load it into %cr3, and doesn't
37  * need to revalidate it.
38  *
39  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
40  */
41 #include <linux/sched/mm.h>
42 #include <linux/highmem.h>
43 #include <linux/debugfs.h>
44 #include <linux/bug.h>
45 #include <linux/vmalloc.h>
46 #include <linux/export.h>
47 #include <linux/init.h>
48 #include <linux/gfp.h>
49 #include <linux/memblock.h>
50 #include <linux/seq_file.h>
51 #include <linux/crash_dump.h>
52 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
53 #include <linux/kexec.h>
54 #endif
55
56 #include <trace/events/xen.h>
57
58 #include <asm/pgtable.h>
59 #include <asm/tlbflush.h>
60 #include <asm/fixmap.h>
61 #include <asm/mmu_context.h>
62 #include <asm/setup.h>
63 #include <asm/paravirt.h>
64 #include <asm/e820/api.h>
65 #include <asm/linkage.h>
66 #include <asm/page.h>
67 #include <asm/init.h>
68 #include <asm/pat.h>
69 #include <asm/smp.h>
70
71 #include <asm/xen/hypercall.h>
72 #include <asm/xen/hypervisor.h>
73
74 #include <xen/xen.h>
75 #include <xen/page.h>
76 #include <xen/interface/xen.h>
77 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
78 #include <xen/interface/version.h>
79 #include <xen/interface/memory.h>
80 #include <xen/hvc-console.h>
81
82 #include "multicalls.h"
83 #include "mmu.h"
84 #include "debugfs.h"
85
86 #ifdef CONFIG_X86_32
87 /*
88  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
89  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
90  * Each page can map 2MB.
91  */
92 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
93 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
94 #endif
95 #ifdef CONFIG_X86_64
96 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
97 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
98 #endif /* CONFIG_X86_64 */
99
100 /*
101  * Note about cr3 (pagetable base) values:
102  *
103  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
104  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
105  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
106  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
107  * be self-consistent.
108  *
109  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
110  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
111  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
112  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
113  */
114 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
115 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
116
117 static phys_addr_t xen_pt_base, xen_pt_size __initdata;
118
119 /*
120  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
121  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
122  */
123 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
124
125 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
126 {
127         pte_t *pte, ptev;
128         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
129         unsigned int level;
130
131         pte = lookup_address(address, &level);
132         if (pte == NULL)
133                 return;         /* vaddr missing */
134
135         ptev = pte_wrprotect(*pte);
136
137         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
138                 BUG();
139 }
140
141 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
142 {
143         pte_t *pte, ptev;
144         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
145         unsigned int level;
146
147         pte = lookup_address(address, &level);
148         if (pte == NULL)
149                 return;         /* vaddr missing */
150
151         ptev = pte_mkwrite(*pte);
152
153         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
154                 BUG();
155 }
156
157
158 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
159 {
160         struct page *page = virt_to_page(ptr);
161
162         return PagePinned(page);
163 }
164
165 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
166 {
167         struct multicall_space mcs;
168         struct mmu_update *u;
169
170         trace_xen_mmu_set_domain_pte(ptep, pteval, domid);
171
172         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
173         u = mcs.args;
174
175         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
176         u->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
177         u->val = pte_val_ma(pteval);
178
179         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
180
181         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
182 }
183 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
184
185 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
186 {
187         struct multicall_space mcs;
188         struct mmu_update *u;
189
190         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
191
192         if (mcs.mc != NULL) {
193                 mcs.mc->args[1]++;
194         } else {
195                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
196                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
197         }
198
199         u = mcs.args;
200         *u = *update;
201 }
202
203 static void xen_extend_mmuext_op(const struct mmuext_op *op)
204 {
205         struct multicall_space mcs;
206         struct mmuext_op *u;
207
208         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmuext_op, sizeof(*u));
209
210         if (mcs.mc != NULL) {
211                 mcs.mc->args[1]++;
212         } else {
213                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
214                 MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
215         }
216
217         u = mcs.args;
218         *u = *op;
219 }
220
221 static void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
222 {
223         struct mmu_update u;
224
225         preempt_disable();
226
227         xen_mc_batch();
228
229         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
230         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
231         u.val = pmd_val_ma(val);
232         xen_extend_mmu_update(&u);
233
234         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
235
236         preempt_enable();
237 }
238
239 static void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
240 {
241         trace_xen_mmu_set_pmd(ptr, val);
242
243         /* If page is not pinned, we can just update the entry
244            directly */
245         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
246                 *ptr = val;
247                 return;
248         }
249
250         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
251 }
252
253 /*
254  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
255  * and protection flags for that frame.
256  */
257 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
258 {
259         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
260 }
261
262 static bool xen_batched_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
263 {
264         struct mmu_update u;
265
266         if (paravirt_get_lazy_mode() != PARAVIRT_LAZY_MMU)
267                 return false;
268
269         xen_mc_batch();
270
271         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
272         u.val = pte_val_ma(pteval);
273         xen_extend_mmu_update(&u);
274
275         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
276
277         return true;
278 }
279
280 static inline void __xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
281 {
282         if (!xen_batched_set_pte(ptep, pteval)) {
283                 /*
284                  * Could call native_set_pte() here and trap and
285                  * emulate the PTE write but with 32-bit guests this
286                  * needs two traps (one for each of the two 32-bit
287                  * words in the PTE) so do one hypercall directly
288                  * instead.
289                  */
290                 struct mmu_update u;
291
292                 u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
293                 u.val = pte_val_ma(pteval);
294                 HYPERVISOR_mmu_update(&u, 1, NULL, DOMID_SELF);
295         }
296 }
297
298 static void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
299 {
300         trace_xen_mmu_set_pte(ptep, pteval);
301         __xen_set_pte(ptep, pteval);
302 }
303
304 static void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
305                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
306 {
307         trace_xen_mmu_set_pte_at(mm, addr, ptep, pteval);
308         __xen_set_pte(ptep, pteval);
309 }
310
311 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
312                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
313 {
314         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
315         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_start(mm, addr, ptep, *ptep);
316         return *ptep;
317 }
318
319 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
320                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
321 {
322         struct mmu_update u;
323
324         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_commit(mm, addr, ptep, pte);
325         xen_mc_batch();
326
327         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
328         u.val = pte_val_ma(pte);
329         xen_extend_mmu_update(&u);
330
331         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
332 }
333
334 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
335 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
336 {
337         if (val & _PAGE_PRESENT) {
338                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
339                 unsigned long pfn = mfn_to_pfn(mfn);
340
341                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
342                 if (unlikely(pfn == ~0))
343                         val = flags & ~_PAGE_PRESENT;
344                 else
345                         val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
346         }
347
348         return val;
349 }
350
351 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
352 {
353         if (val & _PAGE_PRESENT) {
354                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
355                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
356                 unsigned long mfn;
357
358                 mfn = __pfn_to_mfn(pfn);
359
360                 /*
361                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
362                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
363                  * information about the original pfn, so
364                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
365                  */
366                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
367                         mfn = 0;
368                         flags = 0;
369                 } else
370                         mfn &= ~(FOREIGN_FRAME_BIT | IDENTITY_FRAME_BIT);
371                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
372         }
373
374         return val;
375 }
376
377 __visible pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
378 {
379         pteval_t pteval = pte.pte;
380
381         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
382 }
383 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
384
385 __visible pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
386 {
387         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
388 }
389 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
390
391 __visible pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
392 {
393         pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
394
395         return native_make_pte(pte);
396 }
397 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
398
399 __visible pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
400 {
401         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
402         return native_make_pgd(pgd);
403 }
404 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
405
406 __visible pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
407 {
408         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
409 }
410 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
411
412 static void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
413 {
414         struct mmu_update u;
415
416         preempt_disable();
417
418         xen_mc_batch();
419
420         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
421         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
422         u.val = pud_val_ma(val);
423         xen_extend_mmu_update(&u);
424
425         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
426
427         preempt_enable();
428 }
429
430 static void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
431 {
432         trace_xen_mmu_set_pud(ptr, val);
433
434         /* If page is not pinned, we can just update the entry
435            directly */
436         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
437                 *ptr = val;
438                 return;
439         }
440
441         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
442 }
443
444 #ifdef CONFIG_X86_PAE
445 static void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
446 {
447         trace_xen_mmu_set_pte_atomic(ptep, pte);
448         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
449 }
450
451 static void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
452 {
453         trace_xen_mmu_pte_clear(mm, addr, ptep);
454         if (!xen_batched_set_pte(ptep, native_make_pte(0)))
455                 native_pte_clear(mm, addr, ptep);
456 }
457
458 static void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
459 {
460         trace_xen_mmu_pmd_clear(pmdp);
461         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
462 }
463 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
464
465 __visible pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
466 {
467         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
468         return native_make_pmd(pmd);
469 }
470 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
471
472 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4
473 __visible pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
474 {
475         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
476 }
477 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
478
479 __visible pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
480 {
481         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
482
483         return native_make_pud(pud);
484 }
485 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
486
487 static pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
488 {
489         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
490         unsigned offset = pgd - pgd_page;
491         pgd_t *user_ptr = NULL;
492
493         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
494                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
495                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
496                 if (user_ptr)
497                         user_ptr += offset;
498         }
499
500         return user_ptr;
501 }
502
503 static void __xen_set_p4d_hyper(p4d_t *ptr, p4d_t val)
504 {
505         struct mmu_update u;
506
507         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
508         u.val = p4d_val_ma(val);
509         xen_extend_mmu_update(&u);
510 }
511
512 /*
513  * Raw hypercall-based set_p4d, intended for in early boot before
514  * there's a page structure.  This implies:
515  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
516  *  2. It is always pinned
517  *  3. It has no user pagetable attached to it
518  */
519 static void __init xen_set_p4d_hyper(p4d_t *ptr, p4d_t val)
520 {
521         preempt_disable();
522
523         xen_mc_batch();
524
525         __xen_set_p4d_hyper(ptr, val);
526
527         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
528
529         preempt_enable();
530 }
531
532 static void xen_set_p4d(p4d_t *ptr, p4d_t val)
533 {
534         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd((pgd_t *)ptr);
535         pgd_t pgd_val;
536
537         trace_xen_mmu_set_p4d(ptr, (p4d_t *)user_ptr, val);
538
539         /* If page is not pinned, we can just update the entry
540            directly */
541         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
542                 *ptr = val;
543                 if (user_ptr) {
544                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
545                         pgd_val.pgd = p4d_val_ma(val);
546                         *user_ptr = pgd_val;
547                 }
548                 return;
549         }
550
551         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
552            user updates together. */
553         xen_mc_batch();
554
555         __xen_set_p4d_hyper(ptr, val);
556         if (user_ptr)
557                 __xen_set_p4d_hyper((p4d_t *)user_ptr, val);
558
559         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
560 }
561 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4 */
562
563 static int xen_pmd_walk(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
564                 int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *, enum pt_level),
565                 bool last, unsigned long limit)
566 {
567         int i, nr, flush = 0;
568
569         nr = last ? pmd_index(limit) + 1 : PTRS_PER_PMD;
570         for (i = 0; i < nr; i++) {
571                 if (!pmd_none(pmd[i]))
572                         flush |= (*func)(mm, pmd_page(pmd[i]), PT_PTE);
573         }
574         return flush;
575 }
576
577 static int xen_pud_walk(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
578                 int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *, enum pt_level),
579                 bool last, unsigned long limit)
580 {
581         int i, nr, flush = 0;
582
583         nr = last ? pud_index(limit) + 1 : PTRS_PER_PUD;
584         for (i = 0; i < nr; i++) {
585                 pmd_t *pmd;
586
587                 if (pud_none(pud[i]))
588                         continue;
589
590                 pmd = pmd_offset(&pud[i], 0);
591                 if (PTRS_PER_PMD > 1)
592                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
593                 flush |= xen_pmd_walk(mm, pmd, func,
594                                 last && i == nr - 1, limit);
595         }
596         return flush;
597 }
598
599 static int xen_p4d_walk(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
600                 int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *, enum pt_level),
601                 bool last, unsigned long limit)
602 {
603         int i, nr, flush = 0;
604
605         nr = last ? p4d_index(limit) + 1 : PTRS_PER_P4D;
606         for (i = 0; i < nr; i++) {
607                 pud_t *pud;
608
609                 if (p4d_none(p4d[i]))
610                         continue;
611
612                 pud = pud_offset(&p4d[i], 0);
613                 if (PTRS_PER_PUD > 1)
614                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
615                 flush |= xen_pud_walk(mm, pud, func,
616                                 last && i == nr - 1, limit);
617         }
618         return flush;
619 }
620
621 /*
622  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
623  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
624  * callback function on each page it finds making up the page table,
625  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
626  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
627  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
628  * FIXADDR_TOP.
629  *
630  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
631  * because then we start getting into Xen's ptes.
632  *
633  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
634  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
635  */
636 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
637                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
638                                       enum pt_level),
639                           unsigned long limit)
640 {
641         int i, nr, flush = 0;
642         unsigned hole_low, hole_high;
643
644         /* The limit is the last byte to be touched */
645         limit--;
646         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
647
648         /*
649          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
650          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
651          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
652          */
653         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
654         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
655
656         nr = pgd_index(limit) + 1;
657         for (i = 0; i < nr; i++) {
658                 p4d_t *p4d;
659
660                 if (i >= hole_low && i < hole_high)
661                         continue;
662
663                 if (pgd_none(pgd[i]))
664                         continue;
665
666                 p4d = p4d_offset(&pgd[i], 0);
667                 if (PTRS_PER_P4D > 1)
668                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(p4d), PT_P4D);
669                 flush |= xen_p4d_walk(mm, p4d, func, i == nr - 1, limit);
670         }
671
672         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
673            a cue to do final things like tlb flushes. */
674         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
675
676         return flush;
677 }
678
679 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
680                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
681                                     enum pt_level),
682                         unsigned long limit)
683 {
684         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
685 }
686
687 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
688    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
689 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
690 {
691         spinlock_t *ptl = NULL;
692
693 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS
694         ptl = ptlock_ptr(page);
695         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
696 #endif
697
698         return ptl;
699 }
700
701 static void xen_pte_unlock(void *v)
702 {
703         spinlock_t *ptl = v;
704         spin_unlock(ptl);
705 }
706
707 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
708 {
709         struct mmuext_op op;
710
711         op.cmd = level;
712         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
713
714         xen_extend_mmuext_op(&op);
715 }
716
717 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
718                         enum pt_level level)
719 {
720         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
721         int flush;
722
723         if (pgfl)
724                 flush = 0;              /* already pinned */
725         else if (PageHighMem(page))
726                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
727                    highpage */
728                 flush = 1;
729         else {
730                 void *pt = lowmem_page_address(page);
731                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
732                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
733                 spinlock_t *ptl;
734
735                 flush = 0;
736
737                 /*
738                  * We need to hold the pagetable lock between the time
739                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
740                  * it.  If we don't, then other users may come in and
741                  * attempt to update the pagetable by writing it,
742                  * which will fail because the memory is RO but not
743                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
744                  *
745                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
746                  * entire pagetable's worth of locks during the
747                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
748                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
749                  * page while holding the lock.  This means the number
750                  * of locks we end up holding is never more than a
751                  * batch size (~32 entries, at present).
752                  *
753                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
754                  * the PTE pages independently, because we're
755                  * protected by the overall pagetable lock.
756                  */
757                 ptl = NULL;
758                 if (level == PT_PTE)
759                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
760
761                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
762                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
763                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
764
765                 if (ptl) {
766                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
767
768                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
769                            is completed. */
770                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
771                 }
772         }
773
774         return flush;
775 }
776
777 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
778    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
779    read-only, and can be pinned. */
780 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
781 {
782         trace_xen_mmu_pgd_pin(mm, pgd);
783
784         xen_mc_batch();
785
786         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
787                 /* re-enable interrupts for flushing */
788                 xen_mc_issue(0);
789
790                 kmap_flush_unused();
791
792                 xen_mc_batch();
793         }
794
795 #ifdef CONFIG_X86_64
796         {
797                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
798
799                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
800
801                 if (user_pgd) {
802                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
803                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
804                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
805                 }
806         }
807 #else /* CONFIG_X86_32 */
808 #ifdef CONFIG_X86_PAE
809         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
810         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
811                      PT_PMD);
812 #endif
813         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
814 #endif /* CONFIG_X86_64 */
815         xen_mc_issue(0);
816 }
817
818 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
819 {
820         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
821 }
822
823 /*
824  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
825  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
826  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
827  * process is under construction or destruction).
828  *
829  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
830  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
831  * matter all that much.
832  */
833 void xen_mm_pin_all(void)
834 {
835         struct page *page;
836
837         spin_lock(&pgd_lock);
838
839         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
840                 if (!PagePinned(page)) {
841                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
842                         SetPageSavePinned(page);
843                 }
844         }
845
846         spin_unlock(&pgd_lock);
847 }
848
849 /*
850  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
851  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
852  * the book-keeping now.
853  */
854 static int __init xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
855                                   enum pt_level level)
856 {
857         SetPagePinned(page);
858         return 0;
859 }
860
861 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
862 {
863         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
864 }
865
866 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
867                           enum pt_level level)
868 {
869         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
870
871         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
872                 void *pt = lowmem_page_address(page);
873                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
874                 spinlock_t *ptl = NULL;
875                 struct multicall_space mcs;
876
877                 /*
878                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
879                  * pte locks, we must be holding the lock for while
880                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
881                  * concurrent updates from seeing it in this
882                  * partially-pinned state.
883                  */
884                 if (level == PT_PTE) {
885                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
886
887                         if (ptl)
888                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
889                 }
890
891                 mcs = __xen_mc_entry(0);
892
893                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
894                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
895                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
896
897                 if (ptl) {
898                         /* unlock when batch completed */
899                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
900                 }
901         }
902
903         return 0;               /* never need to flush on unpin */
904 }
905
906 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
907 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
908 {
909         trace_xen_mmu_pgd_unpin(mm, pgd);
910
911         xen_mc_batch();
912
913         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
914
915 #ifdef CONFIG_X86_64
916         {
917                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
918
919                 if (user_pgd) {
920                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
921                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
922                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
923                 }
924         }
925 #endif
926
927 #ifdef CONFIG_X86_PAE
928         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
929         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
930                        PT_PMD);
931 #endif
932
933         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
934
935         xen_mc_issue(0);
936 }
937
938 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
939 {
940         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
941 }
942
943 /*
944  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
945  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
946  */
947 void xen_mm_unpin_all(void)
948 {
949         struct page *page;
950
951         spin_lock(&pgd_lock);
952
953         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
954                 if (PageSavePinned(page)) {
955                         BUG_ON(!PagePinned(page));
956                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
957                         ClearPageSavePinned(page);
958                 }
959         }
960
961         spin_unlock(&pgd_lock);
962 }
963
964 static void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
965 {
966         spin_lock(&next->page_table_lock);
967         xen_pgd_pin(next);
968         spin_unlock(&next->page_table_lock);
969 }
970
971 static void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
972 {
973         spin_lock(&mm->page_table_lock);
974         xen_pgd_pin(mm);
975         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
976 }
977
978 static void drop_mm_ref_this_cpu(void *info)
979 {
980         struct mm_struct *mm = info;
981
982         if (this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm) == mm)
983                 leave_mm(smp_processor_id());
984
985         /*
986          * If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
987          * it has been flushed.
988          */
989         if (this_cpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
990                 xen_mc_flush();
991 }
992
993 #ifdef CONFIG_SMP
994 /*
995  * Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
996  * we need to repoint it somewhere else before we can unpin it.
997  */
998 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
999 {
1000         cpumask_var_t mask;
1001         unsigned cpu;
1002
1003         drop_mm_ref_this_cpu(mm);
1004
1005         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1006         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1007                 for_each_online_cpu(cpu) {
1008                         if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1009                                 continue;
1010                         smp_call_function_single(cpu, drop_mm_ref_this_cpu, mm, 1);
1011                 }
1012                 return;
1013         }
1014
1015         /*
1016          * It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1017          * cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1018          * its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1019          * look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1020          * if needed.
1021          */
1022         cpumask_clear(mask);
1023         for_each_online_cpu(cpu) {
1024                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1025                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1026         }
1027
1028         smp_call_function_many(mask, drop_mm_ref_this_cpu, mm, 1);
1029         free_cpumask_var(mask);
1030 }
1031 #else
1032 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1033 {
1034         drop_mm_ref_this_cpu(mm);
1035 }
1036 #endif
1037
1038 /*
1039  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1040  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1041  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1042  * hypervisor, which is moderately expensive.
1043  *
1044  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1045  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1046  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1047  *
1048  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1049  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1050  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1051  */
1052 static void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1053 {
1054         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1055         xen_drop_mm_ref(mm);
1056         put_cpu();
1057
1058         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1059
1060         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1061         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1062                 xen_pgd_unpin(mm);
1063
1064         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1065 }
1066
1067 static void xen_post_allocator_init(void);
1068
1069 static void __init pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1070 {
1071         struct mmuext_op op;
1072
1073         op.cmd = cmd;
1074         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1075         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1076                 BUG();
1077 }
1078
1079 #ifdef CONFIG_X86_64
1080 static void __init xen_cleanhighmap(unsigned long vaddr,
1081                                     unsigned long vaddr_end)
1082 {
1083         unsigned long kernel_end = roundup((unsigned long)_brk_end, PMD_SIZE) - 1;
1084         pmd_t *pmd = level2_kernel_pgt + pmd_index(vaddr);
1085
1086         /* NOTE: The loop is more greedy than the cleanup_highmap variant.
1087          * We include the PMD passed in on _both_ boundaries. */
1088         for (; vaddr <= vaddr_end && (pmd < (level2_kernel_pgt + PTRS_PER_PMD));
1089                         pmd++, vaddr += PMD_SIZE) {
1090                 if (pmd_none(*pmd))
1091                         continue;
1092                 if (vaddr < (unsigned long) _text || vaddr > kernel_end)
1093                         set_pmd(pmd, __pmd(0));
1094         }
1095         /* In case we did something silly, we should crash in this function
1096          * instead of somewhere later and be confusing. */
1097         xen_mc_flush();
1098 }
1099
1100 /*
1101  * Make a page range writeable and free it.
1102  */
1103 static void __init xen_free_ro_pages(unsigned long paddr, unsigned long size)
1104 {
1105         void *vaddr = __va(paddr);
1106         void *vaddr_end = vaddr + size;
1107
1108         for (; vaddr < vaddr_end; vaddr += PAGE_SIZE)
1109                 make_lowmem_page_readwrite(vaddr);
1110
1111         memblock_free(paddr, size);
1112 }
1113
1114 static void __init xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(void *pgtbl, bool unpin)
1115 {
1116         unsigned long pa = __pa(pgtbl) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1117
1118         if (unpin)
1119                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(pa));
1120         ClearPagePinned(virt_to_page(__va(pa)));
1121         xen_free_ro_pages(pa, PAGE_SIZE);
1122 }
1123
1124 static void __init xen_cleanmfnmap_pmd(pmd_t *pmd, bool unpin)
1125 {
1126         unsigned long pa;
1127         pte_t *pte_tbl;
1128         int i;
1129
1130         if (pmd_large(*pmd)) {
1131                 pa = pmd_val(*pmd) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1132                 xen_free_ro_pages(pa, PMD_SIZE);
1133                 return;
1134         }
1135
1136         pte_tbl = pte_offset_kernel(pmd, 0);
1137         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
1138                 if (pte_none(pte_tbl[i]))
1139                         continue;
1140                 pa = pte_pfn(pte_tbl[i]) << PAGE_SHIFT;
1141                 xen_free_ro_pages(pa, PAGE_SIZE);
1142         }
1143         set_pmd(pmd, __pmd(0));
1144         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pte_tbl, unpin);
1145 }
1146
1147 static void __init xen_cleanmfnmap_pud(pud_t *pud, bool unpin)
1148 {
1149         unsigned long pa;
1150         pmd_t *pmd_tbl;
1151         int i;
1152
1153         if (pud_large(*pud)) {
1154                 pa = pud_val(*pud) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1155                 xen_free_ro_pages(pa, PUD_SIZE);
1156                 return;
1157         }
1158
1159         pmd_tbl = pmd_offset(pud, 0);
1160         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1161                 if (pmd_none(pmd_tbl[i]))
1162                         continue;
1163                 xen_cleanmfnmap_pmd(pmd_tbl + i, unpin);
1164         }
1165         set_pud(pud, __pud(0));
1166         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pmd_tbl, unpin);
1167 }
1168
1169 static void __init xen_cleanmfnmap_p4d(p4d_t *p4d, bool unpin)
1170 {
1171         unsigned long pa;
1172         pud_t *pud_tbl;
1173         int i;
1174
1175         if (p4d_large(*p4d)) {
1176                 pa = p4d_val(*p4d) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1177                 xen_free_ro_pages(pa, P4D_SIZE);
1178                 return;
1179         }
1180
1181         pud_tbl = pud_offset(p4d, 0);
1182         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
1183                 if (pud_none(pud_tbl[i]))
1184                         continue;
1185                 xen_cleanmfnmap_pud(pud_tbl + i, unpin);
1186         }
1187         set_p4d(p4d, __p4d(0));
1188         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pud_tbl, unpin);
1189 }
1190
1191 /*
1192  * Since it is well isolated we can (and since it is perhaps large we should)
1193  * also free the page tables mapping the initial P->M table.
1194  */
1195 static void __init xen_cleanmfnmap(unsigned long vaddr)
1196 {
1197         pgd_t *pgd;
1198         p4d_t *p4d;
1199         unsigned int i;
1200         bool unpin;
1201
1202         unpin = (vaddr == 2 * PGDIR_SIZE);
1203         vaddr &= PMD_MASK;
1204         pgd = pgd_offset_k(vaddr);
1205         p4d = p4d_offset(pgd, 0);
1206         for (i = 0; i < PTRS_PER_P4D; i++) {
1207                 if (p4d_none(p4d[i]))
1208                         continue;
1209                 xen_cleanmfnmap_p4d(p4d + i, unpin);
1210         }
1211         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_5LEVEL)) {
1212                 set_pgd(pgd, __pgd(0));
1213                 xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(p4d, unpin);
1214         }
1215 }
1216
1217 static void __init xen_pagetable_p2m_free(void)
1218 {
1219         unsigned long size;
1220         unsigned long addr;
1221
1222         size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages * sizeof(unsigned long));
1223
1224         /* No memory or already called. */
1225         if ((unsigned long)xen_p2m_addr == xen_start_info->mfn_list)
1226                 return;
1227
1228         /* using __ka address and sticking INVALID_P2M_ENTRY! */
1229         memset((void *)xen_start_info->mfn_list, 0xff, size);
1230
1231         addr = xen_start_info->mfn_list;
1232         /*
1233          * We could be in __ka space.
1234          * We roundup to the PMD, which means that if anybody at this stage is
1235          * using the __ka address of xen_start_info or
1236          * xen_start_info->shared_info they are in going to crash. Fortunatly
1237          * we have already revectored in xen_setup_kernel_pagetable and in
1238          * xen_setup_shared_info.
1239          */
1240         size = roundup(size, PMD_SIZE);
1241
1242         if (addr >= __START_KERNEL_map) {
1243                 xen_cleanhighmap(addr, addr + size);
1244                 size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages *
1245                                   sizeof(unsigned long));
1246                 memblock_free(__pa(addr), size);
1247         } else {
1248                 xen_cleanmfnmap(addr);
1249         }
1250 }
1251
1252 static void __init xen_pagetable_cleanhighmap(void)
1253 {
1254         unsigned long size;
1255         unsigned long addr;
1256
1257         /* At this stage, cleanup_highmap has already cleaned __ka space
1258          * from _brk_limit way up to the max_pfn_mapped (which is the end of
1259          * the ramdisk). We continue on, erasing PMD entries that point to page
1260          * tables - do note that they are accessible at this stage via __va.
1261          * For good measure we also round up to the PMD - which means that if
1262          * anybody is using __ka address to the initial boot-stack - and try
1263          * to use it - they are going to crash. The xen_start_info has been
1264          * taken care of already in xen_setup_kernel_pagetable. */
1265         addr = xen_start_info->pt_base;
1266         size = roundup(xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE, PMD_SIZE);
1267
1268         xen_cleanhighmap(addr, addr + size);
1269         xen_start_info->pt_base = (unsigned long)__va(__pa(xen_start_info->pt_base));
1270 #ifdef DEBUG
1271         /* This is superfluous and is not necessary, but you know what
1272          * lets do it. The MODULES_VADDR -> MODULES_END should be clear of
1273          * anything at this stage. */
1274         xen_cleanhighmap(MODULES_VADDR, roundup(MODULES_VADDR, PUD_SIZE) - 1);
1275 #endif
1276 }
1277 #endif
1278
1279 static void __init xen_pagetable_p2m_setup(void)
1280 {
1281         xen_vmalloc_p2m_tree();
1282
1283 #ifdef CONFIG_X86_64
1284         xen_pagetable_p2m_free();
1285
1286         xen_pagetable_cleanhighmap();
1287 #endif
1288         /* And revector! Bye bye old array */
1289         xen_start_info->mfn_list = (unsigned long)xen_p2m_addr;
1290 }
1291
1292 static void __init xen_pagetable_init(void)
1293 {
1294         paging_init();
1295         xen_post_allocator_init();
1296
1297         xen_pagetable_p2m_setup();
1298
1299         /* Allocate and initialize top and mid mfn levels for p2m structure */
1300         xen_build_mfn_list_list();
1301
1302         /* Remap memory freed due to conflicts with E820 map */
1303         xen_remap_memory();
1304
1305         xen_setup_shared_info();
1306 }
1307 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1308 {
1309         this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1310 }
1311
1312 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1313 {
1314         return this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1315 }
1316
1317 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1318 {
1319         return this_cpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1320 }
1321
1322 static void xen_flush_tlb(void)
1323 {
1324         struct mmuext_op *op;
1325         struct multicall_space mcs;
1326
1327         trace_xen_mmu_flush_tlb(0);
1328
1329         preempt_disable();
1330
1331         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1332
1333         op = mcs.args;
1334         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1335         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1336
1337         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1338
1339         preempt_enable();
1340 }
1341
1342 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1343 {
1344         struct mmuext_op *op;
1345         struct multicall_space mcs;
1346
1347         trace_xen_mmu_flush_tlb_single(addr);
1348
1349         preempt_disable();
1350
1351         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1352         op = mcs.args;
1353         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1354         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1355         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1356
1357         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1358
1359         preempt_enable();
1360 }
1361
1362 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1363                                  const struct flush_tlb_info *info)
1364 {
1365         struct {
1366                 struct mmuext_op op;
1367 #ifdef CONFIG_SMP
1368                 DECLARE_BITMAP(mask, num_processors);
1369 #else
1370                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1371 #endif
1372         } *args;
1373         struct multicall_space mcs;
1374
1375         trace_xen_mmu_flush_tlb_others(cpus, info->mm, info->start, info->end);
1376
1377         if (cpumask_empty(cpus))
1378                 return;         /* nothing to do */
1379
1380         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1381         args = mcs.args;
1382         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1383
1384         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1385         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1386         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1387
1388         args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1389         if (info->end != TLB_FLUSH_ALL &&
1390             (info->end - info->start) <= PAGE_SIZE) {
1391                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1392                 args->op.arg1.linear_addr = info->start;
1393         }
1394
1395         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1396
1397         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1398 }
1399
1400 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1401 {
1402         return this_cpu_read(xen_cr3);
1403 }
1404
1405 static void set_current_cr3(void *v)
1406 {
1407         this_cpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1408 }
1409
1410 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1411 {
1412         struct mmuext_op op;
1413         unsigned long mfn;
1414
1415         trace_xen_mmu_write_cr3(kernel, cr3);
1416
1417         if (cr3)
1418                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1419         else
1420                 mfn = 0;
1421
1422         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1423
1424         op.cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1425         op.arg1.mfn = mfn;
1426
1427         xen_extend_mmuext_op(&op);
1428
1429         if (kernel) {
1430                 this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1431
1432                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1433                    been submitted. */
1434                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1435         }
1436 }
1437 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1438 {
1439         BUG_ON(preemptible());
1440
1441         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1442
1443         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1444            respect to ipis */
1445         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1446
1447         __xen_write_cr3(true, cr3);
1448
1449 #ifdef CONFIG_X86_64
1450         {
1451                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1452                 if (user_pgd)
1453                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1454                 else
1455                         __xen_write_cr3(false, 0);
1456         }
1457 #endif
1458
1459         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1460 }
1461
1462 #ifdef CONFIG_X86_64
1463 /*
1464  * At the start of the day - when Xen launches a guest, it has already
1465  * built pagetables for the guest. We diligently look over them
1466  * in xen_setup_kernel_pagetable and graft as appropriate them in the
1467  * init_top_pgt and its friends. Then when we are happy we load
1468  * the new init_top_pgt - and continue on.
1469  *
1470  * The generic code starts (start_kernel) and 'init_mem_mapping' sets
1471  * up the rest of the pagetables. When it has completed it loads the cr3.
1472  * N.B. that baremetal would start at 'start_kernel' (and the early
1473  * #PF handler would create bootstrap pagetables) - so we are running
1474  * with the same assumptions as what to do when write_cr3 is executed
1475  * at this point.
1476  *
1477  * Since there are no user-page tables at all, we have two variants
1478  * of xen_write_cr3 - the early bootup (this one), and the late one
1479  * (xen_write_cr3). The reason we have to do that is that in 64-bit
1480  * the Linux kernel and user-space are both in ring 3 while the
1481  * hypervisor is in ring 0.
1482  */
1483 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1484 {
1485         BUG_ON(preemptible());
1486
1487         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1488
1489         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1490            respect to ipis */
1491         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1492
1493         __xen_write_cr3(true, cr3);
1494
1495         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1496 }
1497 #endif
1498
1499 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1500 {
1501         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1502         int ret = 0;
1503
1504         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1505
1506 #ifdef CONFIG_X86_64
1507         {
1508                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1509                 pgd_t *user_pgd;
1510
1511                 BUG_ON(page->private != 0);
1512
1513                 ret = -ENOMEM;
1514
1515                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1516                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1517
1518                 if (user_pgd != NULL) {
1519 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
1520                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_ADDR)] =
1521                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1522 #endif
1523                         ret = 0;
1524                 }
1525
1526                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1527         }
1528 #endif
1529         return ret;
1530 }
1531
1532 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1533 {
1534 #ifdef CONFIG_X86_64
1535         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1536
1537         if (user_pgd)
1538                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1539 #endif
1540 }
1541
1542 /*
1543  * Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1544  * doesn't allow RO page table pages to be remapped RW.
1545  *
1546  * If there is no MFN for this PFN then this page is initially
1547  * ballooned out so clear the PTE (as in decrease_reservation() in
1548  * drivers/xen/balloon.c).
1549  *
1550  * Many of these PTE updates are done on unpinned and writable pages
1551  * and doing a hypercall for these is unnecessary and expensive.  At
1552  * this point it is not possible to tell if a page is pinned or not,
1553  * so always write the PTE directly and rely on Xen trapping and
1554  * emulating any updates as necessary.
1555  */
1556 __visible pte_t xen_make_pte_init(pteval_t pte)
1557 {
1558 #ifdef CONFIG_X86_64
1559         unsigned long pfn;
1560
1561         /*
1562          * Pages belonging to the initial p2m list mapped outside the default
1563          * address range must be mapped read-only. This region contains the
1564          * page tables for mapping the p2m list, too, and page tables MUST be
1565          * mapped read-only.
1566          */
1567         pfn = (pte & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
1568         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map &&
1569             pfn >= xen_start_info->first_p2m_pfn &&
1570             pfn < xen_start_info->first_p2m_pfn + xen_start_info->nr_p2m_frames)
1571                 pte &= ~_PAGE_RW;
1572 #endif
1573         pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
1574         return native_make_pte(pte);
1575 }
1576 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte_init);
1577
1578 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1579 {
1580 #ifdef CONFIG_X86_32
1581         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1582         if (pte_mfn(pte) != INVALID_P2M_ENTRY
1583             && pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1584                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1585                                pte_val_ma(pte));
1586 #endif
1587         native_set_pte(ptep, pte);
1588 }
1589
1590 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1591    everything is pinned. */
1592 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1593 {
1594 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1595         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1596 #endif
1597         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1598         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1599 }
1600
1601 /* Used for pmd and pud */
1602 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1603 {
1604 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1605         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1606 #endif
1607         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1608 }
1609
1610 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1611    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1612 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1613 {
1614         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1615         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1616 }
1617
1618 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1619 {
1620         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1621 }
1622
1623 static inline void __pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1624 {
1625         struct multicall_space mcs;
1626         struct mmuext_op *op;
1627
1628         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1629         op = mcs.args;
1630         op->cmd = cmd;
1631         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1632
1633         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
1634 }
1635
1636 static inline void __set_pfn_prot(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1637 {
1638         struct multicall_space mcs;
1639         unsigned long addr = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
1640
1641         mcs = __xen_mc_entry(0);
1642         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)addr,
1643                                 pfn_pte(pfn, prot), 0);
1644 }
1645
1646 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1647    attached to a pinned pagetable. */
1648 static inline void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn,
1649                                     unsigned level)
1650 {
1651         bool pinned = PagePinned(virt_to_page(mm->pgd));
1652
1653         trace_xen_mmu_alloc_ptpage(mm, pfn, level, pinned);
1654
1655         if (pinned) {
1656                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1657
1658                 SetPagePinned(page);
1659
1660                 if (!PageHighMem(page)) {
1661                         xen_mc_batch();
1662
1663                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
1664
1665                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS)
1666                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1667
1668                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1669                 } else {
1670                         /* make sure there are no stray mappings of
1671                            this page */
1672                         kmap_flush_unused();
1673                 }
1674         }
1675 }
1676
1677 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1678 {
1679         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1680 }
1681
1682 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1683 {
1684         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1685 }
1686
1687 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1688 static inline void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1689 {
1690         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1691         bool pinned = PagePinned(page);
1692
1693         trace_xen_mmu_release_ptpage(pfn, level, pinned);
1694
1695         if (pinned) {
1696                 if (!PageHighMem(page)) {
1697                         xen_mc_batch();
1698
1699                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS)
1700                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1701
1702                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL);
1703
1704                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1705                 }
1706                 ClearPagePinned(page);
1707         }
1708 }
1709
1710 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1711 {
1712         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1713 }
1714
1715 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1716 {
1717         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1718 }
1719
1720 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 4
1721 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1722 {
1723         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1724 }
1725
1726 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1727 {
1728         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1729 }
1730 #endif
1731
1732 void __init xen_reserve_top(void)
1733 {
1734 #ifdef CONFIG_X86_32
1735         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1736         struct xen_platform_parameters pp;
1737
1738         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1739                 top = pp.virt_start;
1740
1741         reserve_top_address(-top);
1742 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1743 }
1744
1745 /*
1746  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1747  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1748  */
1749 static void * __init __ka(phys_addr_t paddr)
1750 {
1751 #ifdef CONFIG_X86_64
1752         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1753 #else
1754         return __va(paddr);
1755 #endif
1756 }
1757
1758 /* Convert a machine address to physical address */
1759 static unsigned long __init m2p(phys_addr_t maddr)
1760 {
1761         phys_addr_t paddr;
1762
1763         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1764         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1765
1766         return paddr;
1767 }
1768
1769 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1770 static void * __init m2v(phys_addr_t maddr)
1771 {
1772         return __ka(m2p(maddr));
1773 }
1774
1775 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1776 static void __init set_page_prot_flags(void *addr, pgprot_t prot,
1777                                        unsigned long flags)
1778 {
1779         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1780         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1781
1782         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, flags))
1783                 BUG();
1784 }
1785 static void __init set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1786 {
1787         return set_page_prot_flags(addr, prot, UVMF_NONE);
1788 }
1789 #ifdef CONFIG_X86_32
1790 static void __init xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1791 {
1792         unsigned pmdidx, pteidx;
1793         unsigned ident_pte;
1794         unsigned long pfn;
1795
1796         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1797                                       PAGE_SIZE);
1798
1799         ident_pte = 0;
1800         pfn = 0;
1801         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1802                 pte_t *pte_page;
1803
1804                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1805                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1806                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1807                 else {
1808                         /* Check for free pte pages */
1809                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1810                                 break;
1811
1812                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1813                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1814
1815                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1816                 }
1817
1818                 /* Install mappings */
1819                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1820                         pte_t pte;
1821
1822                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1823                                 max_pfn_mapped = pfn;
1824
1825                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1826                                 continue;
1827
1828                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1829                         pte_page[pteidx] = pte;
1830                 }
1831         }
1832
1833         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1834                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1835
1836         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1837 }
1838 #endif
1839 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1840 {
1841         struct xen_machphys_mapping mapping;
1842
1843         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1844                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1845                 machine_to_phys_nr = mapping.max_mfn + 1;
1846         } else {
1847                 machine_to_phys_nr = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1848         }
1849 #ifdef CONFIG_X86_32
1850         WARN_ON((machine_to_phys_mapping + (machine_to_phys_nr - 1))
1851                 < machine_to_phys_mapping);
1852 #endif
1853 }
1854
1855 #ifdef CONFIG_X86_64
1856 static void __init convert_pfn_mfn(void *v)
1857 {
1858         pte_t *pte = v;
1859         int i;
1860
1861         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1862            as ptes. */
1863         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1864                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1865 }
1866 static void __init check_pt_base(unsigned long *pt_base, unsigned long *pt_end,
1867                                  unsigned long addr)
1868 {
1869         if (*pt_base == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1870                 set_page_prot_flags((void *)addr, PAGE_KERNEL, UVMF_INVLPG);
1871                 clear_page((void *)addr);
1872                 (*pt_base)++;
1873         }
1874         if (*pt_end == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1875                 set_page_prot_flags((void *)addr, PAGE_KERNEL, UVMF_INVLPG);
1876                 clear_page((void *)addr);
1877                 (*pt_end)--;
1878         }
1879 }
1880 /*
1881  * Set up the initial kernel pagetable.
1882  *
1883  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1884  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1885  * level2_ident_pgt, and level2_kernel_pgt.  This means that only the
1886  * kernel has a physical mapping to start with - but that's enough to
1887  * get __va working.  We need to fill in the rest of the physical
1888  * mapping once some sort of allocator has been set up.
1889  */
1890 void __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd, unsigned long max_pfn)
1891 {
1892         pud_t *l3;
1893         pmd_t *l2;
1894         unsigned long addr[3];
1895         unsigned long pt_base, pt_end;
1896         unsigned i;
1897
1898         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1899          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1900          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1901          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1902         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map)
1903                 max_pfn_mapped = xen_start_info->first_p2m_pfn;
1904         else
1905                 max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1906
1907         pt_base = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base));
1908         pt_end = pt_base + xen_start_info->nr_pt_frames;
1909
1910         /* Zap identity mapping */
1911         init_top_pgt[0] = __pgd(0);
1912
1913         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1914         /* L4[272] -> level3_ident_pgt  */
1915         /* L4[511] -> level3_kernel_pgt */
1916         convert_pfn_mfn(init_top_pgt);
1917
1918         /* L3_i[0] -> level2_ident_pgt */
1919         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1920         /* L3_k[510] -> level2_kernel_pgt */
1921         /* L3_k[511] -> level2_fixmap_pgt */
1922         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1923
1924         /* L3_k[511][506] -> level1_fixmap_pgt */
1925         convert_pfn_mfn(level2_fixmap_pgt);
1926
1927         /* We get [511][511] and have Xen's version of level2_kernel_pgt */
1928         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1929         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1930
1931         addr[0] = (unsigned long)pgd;
1932         addr[1] = (unsigned long)l3;
1933         addr[2] = (unsigned long)l2;
1934         /* Graft it onto L4[272][0]. Note that we creating an aliasing problem:
1935          * Both L4[272][0] and L4[511][510] have entries that point to the same
1936          * L2 (PMD) tables. Meaning that if you modify it in __va space
1937          * it will be also modified in the __ka space! (But if you just
1938          * modify the PMD table to point to other PTE's or none, then you
1939          * are OK - which is what cleanup_highmap does) */
1940         copy_page(level2_ident_pgt, l2);
1941         /* Graft it onto L4[511][510] */
1942         copy_page(level2_kernel_pgt, l2);
1943
1944         /* Copy the initial P->M table mappings if necessary. */
1945         i = pgd_index(xen_start_info->mfn_list);
1946         if (i && i < pgd_index(__START_KERNEL_map))
1947                 init_top_pgt[i] = ((pgd_t *)xen_start_info->pt_base)[i];
1948
1949         /* Make pagetable pieces RO */
1950         set_page_prot(init_top_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1951         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1952         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1953         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1954         set_page_prot(level2_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1955         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1956         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1957         set_page_prot(level1_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1958
1959         /* Pin down new L4 */
1960         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1961                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_top_pgt)));
1962
1963         /* Unpin Xen-provided one */
1964         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1965
1966         /*
1967          * At this stage there can be no user pgd, and no page structure to
1968          * attach it to, so make sure we just set kernel pgd.
1969          */
1970         xen_mc_batch();
1971         __xen_write_cr3(true, __pa(init_top_pgt));
1972         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1973
1974         /* We can't that easily rip out L3 and L2, as the Xen pagetables are
1975          * set out this way: [L4], [L1], [L2], [L3], [L1], [L1] ...  for
1976          * the initial domain. For guests using the toolstack, they are in:
1977          * [L4], [L3], [L2], [L1], [L1], order .. So for dom0 we can only
1978          * rip out the [L4] (pgd), but for guests we shave off three pages.
1979          */
1980         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(addr); i++)
1981                 check_pt_base(&pt_base, &pt_end, addr[i]);
1982
1983         /* Our (by three pages) smaller Xen pagetable that we are using */
1984         xen_pt_base = PFN_PHYS(pt_base);
1985         xen_pt_size = (pt_end - pt_base) * PAGE_SIZE;
1986         memblock_reserve(xen_pt_base, xen_pt_size);
1987
1988         /* Revector the xen_start_info */
1989         xen_start_info = (struct start_info *)__va(__pa(xen_start_info));
1990 }
1991
1992 /*
1993  * Read a value from a physical address.
1994  */
1995 static unsigned long __init xen_read_phys_ulong(phys_addr_t addr)
1996 {
1997         unsigned long *vaddr;
1998         unsigned long val;
1999
2000         vaddr = early_memremap_ro(addr, sizeof(val));
2001         val = *vaddr;
2002         early_memunmap(vaddr, sizeof(val));
2003         return val;
2004 }
2005
2006 /*
2007  * Translate a virtual address to a physical one without relying on mapped
2008  * page tables. Don't rely on big pages being aligned in (guest) physical
2009  * space!
2010  */
2011 static phys_addr_t __init xen_early_virt_to_phys(unsigned long vaddr)
2012 {
2013         phys_addr_t pa;
2014         pgd_t pgd;
2015         pud_t pud;
2016         pmd_t pmd;
2017         pte_t pte;
2018
2019         pa = read_cr3_pa();
2020         pgd = native_make_pgd(xen_read_phys_ulong(pa + pgd_index(vaddr) *
2021                                                        sizeof(pgd)));
2022         if (!pgd_present(pgd))
2023                 return 0;
2024
2025         pa = pgd_val(pgd) & PTE_PFN_MASK;
2026         pud = native_make_pud(xen_read_phys_ulong(pa + pud_index(vaddr) *
2027                                                        sizeof(pud)));
2028         if (!pud_present(pud))
2029                 return 0;
2030         pa = pud_val(pud) & PTE_PFN_MASK;
2031         if (pud_large(pud))
2032                 return pa + (vaddr & ~PUD_MASK);
2033
2034         pmd = native_make_pmd(xen_read_phys_ulong(pa + pmd_index(vaddr) *
2035                                                        sizeof(pmd)));
2036         if (!pmd_present(pmd))
2037                 return 0;
2038         pa = pmd_val(pmd) & PTE_PFN_MASK;
2039         if (pmd_large(pmd))
2040                 return pa + (vaddr & ~PMD_MASK);
2041
2042         pte = native_make_pte(xen_read_phys_ulong(pa + pte_index(vaddr) *
2043                                                        sizeof(pte)));
2044         if (!pte_present(pte))
2045                 return 0;
2046         pa = pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
2047
2048         return pa | (vaddr & ~PAGE_MASK);
2049 }
2050
2051 /*
2052  * Find a new area for the hypervisor supplied p2m list and relocate the p2m to
2053  * this area.
2054  */
2055 void __init xen_relocate_p2m(void)
2056 {
2057         phys_addr_t size, new_area, pt_phys, pmd_phys, pud_phys, p4d_phys;
2058         unsigned long p2m_pfn, p2m_pfn_end, n_frames, pfn, pfn_end;
2059         int n_pte, n_pt, n_pmd, n_pud, n_p4d, idx_pte, idx_pt, idx_pmd, idx_pud, idx_p4d;
2060         pte_t *pt;
2061         pmd_t *pmd;
2062         pud_t *pud;
2063         p4d_t *p4d = NULL;
2064         pgd_t *pgd;
2065         unsigned long *new_p2m;
2066         int save_pud;
2067
2068         size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages * sizeof(unsigned long));
2069         n_pte = roundup(size, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
2070         n_pt = roundup(size, PMD_SIZE) >> PMD_SHIFT;
2071         n_pmd = roundup(size, PUD_SIZE) >> PUD_SHIFT;
2072         n_pud = roundup(size, P4D_SIZE) >> P4D_SHIFT;
2073         if (PTRS_PER_P4D > 1)
2074                 n_p4d = roundup(size, PGDIR_SIZE) >> PGDIR_SHIFT;
2075         else
2076                 n_p4d = 0;
2077         n_frames = n_pte + n_pt + n_pmd + n_pud + n_p4d;
2078
2079         new_area = xen_find_free_area(PFN_PHYS(n_frames));
2080         if (!new_area) {
2081                 xen_raw_console_write("Can't find new memory area for p2m needed due to E820 map conflict\n");
2082                 BUG();
2083         }
2084
2085         /*
2086          * Setup the page tables for addressing the new p2m list.
2087          * We have asked the hypervisor to map the p2m list at the user address
2088          * PUD_SIZE. It may have done so, or it may have used a kernel space
2089          * address depending on the Xen version.
2090          * To avoid any possible virtual address collision, just use
2091          * 2 * PUD_SIZE for the new area.
2092          */
2093         p4d_phys = new_area;
2094         pud_phys = p4d_phys + PFN_PHYS(n_p4d);
2095         pmd_phys = pud_phys + PFN_PHYS(n_pud);
2096         pt_phys = pmd_phys + PFN_PHYS(n_pmd);
2097         p2m_pfn = PFN_DOWN(pt_phys) + n_pt;
2098
2099         pgd = __va(read_cr3_pa());
2100         new_p2m = (unsigned long *)(2 * PGDIR_SIZE);
2101         idx_p4d = 0;
2102         save_pud = n_pud;
2103         do {
2104                 if (n_p4d > 0) {
2105                         p4d = early_memremap(p4d_phys, PAGE_SIZE);
2106                         clear_page(p4d);
2107                         n_pud = min(save_pud, PTRS_PER_P4D);
2108                 }
2109                 for (idx_pud = 0; idx_pud < n_pud; idx_pud++) {
2110                         pud = early_memremap(pud_phys, PAGE_SIZE);
2111                         clear_page(pud);
2112                         for (idx_pmd = 0; idx_pmd < min(n_pmd, PTRS_PER_PUD);
2113                                  idx_pmd++) {
2114                                 pmd = early_memremap(pmd_phys, PAGE_SIZE);
2115                                 clear_page(pmd);
2116                                 for (idx_pt = 0; idx_pt < min(n_pt, PTRS_PER_PMD);
2117                                          idx_pt++) {
2118                                         pt = early_memremap(pt_phys, PAGE_SIZE);
2119                                         clear_page(pt);
2120                                         for (idx_pte = 0;
2121                                                  idx_pte < min(n_pte, PTRS_PER_PTE);
2122                                                  idx_pte++) {
2123                                                 set_pte(pt + idx_pte,
2124                                                                 pfn_pte(p2m_pfn, PAGE_KERNEL));
2125                                                 p2m_pfn++;
2126                                         }
2127                                         n_pte -= PTRS_PER_PTE;
2128                                         early_memunmap(pt, PAGE_SIZE);
2129                                         make_lowmem_page_readonly(__va(pt_phys));
2130                                         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE,
2131                                                         PFN_DOWN(pt_phys));
2132                                         set_pmd(pmd + idx_pt,
2133                                                         __pmd(_PAGE_TABLE | pt_phys));
2134                                         pt_phys += PAGE_SIZE;
2135                                 }
2136                                 n_pt -= PTRS_PER_PMD;
2137                                 early_memunmap(pmd, PAGE_SIZE);
2138                                 make_lowmem_page_readonly(__va(pmd_phys));
2139                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L2_TABLE,
2140                                                 PFN_DOWN(pmd_phys));
2141                                 set_pud(pud + idx_pmd, __pud(_PAGE_TABLE | pmd_phys));
2142                                 pmd_phys += PAGE_SIZE;
2143                         }
2144                         n_pmd -= PTRS_PER_PUD;
2145                         early_memunmap(pud, PAGE_SIZE);
2146                         make_lowmem_page_readonly(__va(pud_phys));
2147                         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(pud_phys));
2148                         if (n_p4d > 0)
2149                                 set_p4d(p4d + idx_pud, __p4d(_PAGE_TABLE | pud_phys));
2150                         else
2151                                 set_pgd(pgd + 2 + idx_pud, __pgd(_PAGE_TABLE | pud_phys));
2152                         pud_phys += PAGE_SIZE;
2153                 }
2154                 if (n_p4d > 0) {
2155                         save_pud -= PTRS_PER_P4D;
2156                         early_memunmap(p4d, PAGE_SIZE);
2157                         make_lowmem_page_readonly(__va(p4d_phys));
2158                         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(p4d_phys));
2159                         set_pgd(pgd + 2 + idx_p4d, __pgd(_PAGE_TABLE | p4d_phys));
2160                         p4d_phys += PAGE_SIZE;
2161                 }
2162         } while (++idx_p4d < n_p4d);
2163
2164         /* Now copy the old p2m info to the new area. */
2165         memcpy(new_p2m, xen_p2m_addr, size);
2166         xen_p2m_addr = new_p2m;
2167
2168         /* Release the old p2m list and set new list info. */
2169         p2m_pfn = PFN_DOWN(xen_early_virt_to_phys(xen_start_info->mfn_list));
2170         BUG_ON(!p2m_pfn);
2171         p2m_pfn_end = p2m_pfn + PFN_DOWN(size);
2172
2173         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map) {
2174                 pfn = xen_start_info->first_p2m_pfn;
2175                 pfn_end = xen_start_info->first_p2m_pfn +
2176                           xen_start_info->nr_p2m_frames;
2177                 set_pgd(pgd + 1, __pgd(0));
2178         } else {
2179                 pfn = p2m_pfn;
2180                 pfn_end = p2m_pfn_end;
2181         }
2182
2183         memblock_free(PFN_PHYS(pfn), PAGE_SIZE * (pfn_end - pfn));
2184         while (pfn < pfn_end) {
2185                 if (pfn == p2m_pfn) {
2186                         pfn = p2m_pfn_end;
2187                         continue;
2188                 }
2189                 make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
2190                 pfn++;
2191         }
2192
2193         xen_start_info->mfn_list = (unsigned long)xen_p2m_addr;
2194         xen_start_info->first_p2m_pfn =  PFN_DOWN(new_area);
2195         xen_start_info->nr_p2m_frames = n_frames;
2196 }
2197
2198 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
2199 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
2200 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
2201
2202 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
2203 {
2204         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
2205
2206         BUG_ON(read_cr3_pa() != __pa(initial_page_table));
2207         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
2208
2209         /*
2210          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
2211          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
2212          * read-only and then pin it.
2213          *
2214          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
2215          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
2216          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
2217          * swapper_pg_dir.
2218          */
2219         swapper_kernel_pmd =
2220                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
2221         copy_page(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd);
2222         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
2223                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
2224         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
2225
2226         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
2227         xen_write_cr3(cr3);
2228         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
2229
2230         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
2231                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
2232         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
2233         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
2234
2235         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
2236 }
2237
2238 /*
2239  * For 32 bit domains xen_start_info->pt_base is the pgd address which might be
2240  * not the first page table in the page table pool.
2241  * Iterate through the initial page tables to find the real page table base.
2242  */
2243 static phys_addr_t xen_find_pt_base(pmd_t *pmd)
2244 {
2245         phys_addr_t pt_base, paddr;
2246         unsigned pmdidx;
2247
2248         pt_base = min(__pa(xen_start_info->pt_base), __pa(pmd));
2249
2250         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++)
2251                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]) && !pmd_large(pmd[pmdidx])) {
2252                         paddr = m2p(pmd[pmdidx].pmd);
2253                         pt_base = min(pt_base, paddr);
2254                 }
2255
2256         return pt_base;
2257 }
2258
2259 void __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd, unsigned long max_pfn)
2260 {
2261         pmd_t *kernel_pmd;
2262
2263         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
2264
2265         xen_pt_base = xen_find_pt_base(kernel_pmd);
2266         xen_pt_size = xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE;
2267
2268         initial_kernel_pmd =
2269                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
2270
2271         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(xen_pt_base + xen_pt_size + 512 * 1024);
2272
2273         copy_page(initial_kernel_pmd, kernel_pmd);
2274
2275         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
2276
2277         copy_page(initial_page_table, pgd);
2278         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
2279                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
2280
2281         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
2282         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
2283         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
2284
2285         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
2286
2287         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
2288                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
2289         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
2290
2291         memblock_reserve(xen_pt_base, xen_pt_size);
2292 }
2293 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
2294
2295 void __init xen_reserve_special_pages(void)
2296 {
2297         phys_addr_t paddr;
2298
2299         memblock_reserve(__pa(xen_start_info), PAGE_SIZE);
2300         if (xen_start_info->store_mfn) {
2301                 paddr = PFN_PHYS(mfn_to_pfn(xen_start_info->store_mfn));
2302                 memblock_reserve(paddr, PAGE_SIZE);
2303         }
2304         if (!xen_initial_domain()) {
2305                 paddr = PFN_PHYS(mfn_to_pfn(xen_start_info->console.domU.mfn));
2306                 memblock_reserve(paddr, PAGE_SIZE);
2307         }
2308 }
2309
2310 void __init xen_pt_check_e820(void)
2311 {
2312         if (xen_is_e820_reserved(xen_pt_base, xen_pt_size)) {
2313                 xen_raw_console_write("Xen hypervisor allocated page table memory conflicts with E820 map\n");
2314                 BUG();
2315         }
2316 }
2317
2318 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
2319
2320 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
2321 {
2322         pte_t pte;
2323
2324         phys >>= PAGE_SHIFT;
2325
2326         switch (idx) {
2327         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
2328         case FIX_RO_IDT:
2329 #ifdef CONFIG_X86_32
2330         case FIX_WP_TEST:
2331 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
2332         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
2333 # endif
2334 #elif defined(CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION)
2335         case VSYSCALL_PAGE:
2336 #endif
2337         case FIX_TEXT_POKE0:
2338         case FIX_TEXT_POKE1:
2339         case FIX_GDT_REMAP_BEGIN ... FIX_GDT_REMAP_END:
2340                 /* All local page mappings */
2341                 pte = pfn_pte(phys, prot);
2342                 break;
2343
2344 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
2345         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
2346                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2347                 break;
2348 #endif
2349
2350 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
2351         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
2352                 /*
2353                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
2354                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
2355                  */
2356                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2357                 break;
2358 #endif
2359
2360         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
2361                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
2362                    IO domain */
2363                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2364                 break;
2365
2366         default:
2367                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
2368                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2369                 break;
2370         }
2371
2372         __native_set_fixmap(idx, pte);
2373
2374 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
2375         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
2376            pagetable vsyscall mapping. */
2377         if (idx == VSYSCALL_PAGE) {
2378                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
2379                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
2380         }
2381 #endif
2382 }
2383
2384 static void __init xen_post_allocator_init(void)
2385 {
2386         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
2387         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
2388         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
2389 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 4
2390         pv_mmu_ops.set_p4d = xen_set_p4d;
2391 #endif
2392
2393         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2394            (which it hasn't) */
2395         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2396         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2397         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
2398         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
2399 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 4
2400         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2401         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
2402 #endif
2403         pv_mmu_ops.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte);
2404
2405 #ifdef CONFIG_X86_64
2406         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
2407         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
2408 #endif
2409         xen_mark_init_mm_pinned();
2410 }
2411
2412 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2413 {
2414         preempt_disable();
2415         xen_mc_flush();
2416         paravirt_leave_lazy_mmu();
2417         preempt_enable();
2418 }
2419
2420 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initconst = {
2421         .read_cr2 = xen_read_cr2,
2422         .write_cr2 = xen_write_cr2,
2423
2424         .read_cr3 = xen_read_cr3,
2425         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2426
2427         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2428         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2429         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2430         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2431
2432         .pte_update = paravirt_nop,
2433
2434         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2435         .pgd_free = xen_pgd_free,
2436
2437         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2438         .release_pte = xen_release_pte_init,
2439         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2440         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2441
2442         .set_pte = xen_set_pte_init,
2443         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2444         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2445
2446         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2447         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2448
2449         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2450         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2451
2452         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_init),
2453         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2454
2455 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2456         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2457         .pte_clear = xen_pte_clear,
2458         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2459 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2460         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2461
2462         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2463         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2464
2465 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 4
2466         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2467         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2468         .set_p4d = xen_set_p4d_hyper,
2469
2470         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2471         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2472 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4 */
2473
2474         .activate_mm = xen_activate_mm,
2475         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2476         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2477
2478         .lazy_mode = {
2479                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2480                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2481                 .flush = paravirt_flush_lazy_mmu,
2482         },
2483
2484         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2485 };
2486
2487 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2488 {
2489         x86_init.paging.pagetable_init = xen_pagetable_init;
2490
2491         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2492
2493         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2494 }
2495
2496 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2497 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2498 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2499
2500 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2501 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2502                                 unsigned long *in_frames,
2503                                 unsigned long *out_frames)
2504 {
2505         int i;
2506         struct multicall_space mcs;
2507
2508         xen_mc_batch();
2509         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2510                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2511
2512                 if (in_frames)
2513                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2514
2515                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2516                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2517
2518                 if (out_frames)
2519                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2520         }
2521         xen_mc_issue(0);
2522 }
2523
2524 /*
2525  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2526  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2527  * mfn.
2528  */
2529 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2530                                      unsigned long *mfns,
2531                                      unsigned long first_mfn)
2532 {
2533         unsigned i, limit;
2534         unsigned long mfn;
2535
2536         xen_mc_batch();
2537
2538         limit = 1u << order;
2539         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2540                 struct multicall_space mcs;
2541                 unsigned flags;
2542
2543                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2544                 if (mfns)
2545                         mfn = mfns[i];
2546                 else
2547                         mfn = first_mfn + i;
2548
2549                 if (i < (limit - 1))
2550                         flags = 0;
2551                 else {
2552                         if (order == 0)
2553                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2554                         else
2555                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2556                 }
2557
2558                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2559                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2560
2561                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2562         }
2563
2564         xen_mc_issue(0);
2565 }
2566
2567 /*
2568  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2569  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2570  * input, and populates mfns as output.
2571  *
2572  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2573  * satisfy the request or not.
2574  */
2575 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2576                                unsigned long *pfns_in,
2577                                unsigned long extents_out,
2578                                unsigned int order_out,
2579                                unsigned long *mfns_out,
2580                                unsigned int address_bits)
2581 {
2582         long rc;
2583         int success;
2584
2585         struct xen_memory_exchange exchange = {
2586                 .in = {
2587                         .nr_extents   = extents_in,
2588                         .extent_order = order_in,
2589                         .extent_start = pfns_in,
2590                         .domid        = DOMID_SELF
2591                 },
2592                 .out = {
2593                         .nr_extents   = extents_out,
2594                         .extent_order = order_out,
2595                         .extent_start = mfns_out,
2596                         .address_bits = address_bits,
2597                         .domid        = DOMID_SELF
2598                 }
2599         };
2600
2601         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2602
2603         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2604         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2605
2606         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2607         BUG_ON(success && (rc != 0));
2608
2609         return success;
2610 }
2611
2612 int xen_create_contiguous_region(phys_addr_t pstart, unsigned int order,
2613                                  unsigned int address_bits,
2614                                  dma_addr_t *dma_handle)
2615 {
2616         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2617         unsigned long  flags;
2618         int            success;
2619         unsigned long vstart = (unsigned long)phys_to_virt(pstart);
2620
2621         /*
2622          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2623          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2624          * this function are redundant and can be ignored.
2625          */
2626
2627         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2628                 return -ENOMEM;
2629
2630         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2631
2632         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2633
2634         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2635         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2636
2637         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2638         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2639         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2640                                       1, order, &out_frame,
2641                                       address_bits);
2642
2643         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2644         if (success)
2645                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2646         else
2647                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2648
2649         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2650
2651         *dma_handle = virt_to_machine(vstart).maddr;
2652         return success ? 0 : -ENOMEM;
2653 }
2654 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2655
2656 void xen_destroy_contiguous_region(phys_addr_t pstart, unsigned int order)
2657 {
2658         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2659         unsigned long  flags;
2660         int success;
2661         unsigned long vstart;
2662
2663         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2664                 return;
2665
2666         vstart = (unsigned long)phys_to_virt(pstart);
2667         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2668
2669         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2670
2671         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2672         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2673
2674         /* 2. Zap current PTEs. */
2675         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2676
2677         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2678         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2679                                         0, out_frames, 0);
2680
2681         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2682         if (success)
2683                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2684         else
2685                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2686
2687         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2688 }
2689 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2690
2691 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
2692 phys_addr_t paddr_vmcoreinfo_note(void)
2693 {
2694         if (xen_pv_domain())
2695                 return virt_to_machine(vmcoreinfo_note).maddr;
2696         else
2697                 return __pa(vmcoreinfo_note);
2698 }
2699 #endif /* CONFIG_KEXEC_CORE */