f226038a39cafff066f066d8ab8fac39a66de14c
[muen/linux.git] / arch / x86 / xen / mmu.c
1 /*
2  * Xen mmu operations
3  *
4  * This file contains the various mmu fetch and update operations.
5  * The most important job they must perform is the mapping between the
6  * domain's pfn and the overall machine mfns.
7  *
8  * Xen allows guests to directly update the pagetable, in a controlled
9  * fashion.  In other words, the guest modifies the same pagetable
10  * that the CPU actually uses, which eliminates the overhead of having
11  * a separate shadow pagetable.
12  *
13  * In order to allow this, it falls on the guest domain to map its
14  * notion of a "physical" pfn - which is just a domain-local linear
15  * address - into a real "machine address" which the CPU's MMU can
16  * use.
17  *
18  * A pgd_t/pmd_t/pte_t will typically contain an mfn, and so can be
19  * inserted directly into the pagetable.  When creating a new
20  * pte/pmd/pgd, it converts the passed pfn into an mfn.  Conversely,
21  * when reading the content back with __(pgd|pmd|pte)_val, it converts
22  * the mfn back into a pfn.
23  *
24  * The other constraint is that all pages which make up a pagetable
25  * must be mapped read-only in the guest.  This prevents uncontrolled
26  * guest updates to the pagetable.  Xen strictly enforces this, and
27  * will disallow any pagetable update which will end up mapping a
28  * pagetable page RW, and will disallow using any writable page as a
29  * pagetable.
30  *
31  * Naively, when loading %cr3 with the base of a new pagetable, Xen
32  * would need to validate the whole pagetable before going on.
33  * Naturally, this is quite slow.  The solution is to "pin" a
34  * pagetable, which enforces all the constraints on the pagetable even
35  * when it is not actively in use.  This menas that Xen can be assured
36  * that it is still valid when you do load it into %cr3, and doesn't
37  * need to revalidate it.
38  *
39  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
40  */
41 #include <linux/sched/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
53 #include <trace/events/xen.h>
54
55 #include <asm/pgtable.h>
56 #include <asm/tlbflush.h>
57 #include <asm/fixmap.h>
58 #include <asm/mmu_context.h>
59 #include <asm/setup.h>
60 #include <asm/paravirt.h>
61 #include <asm/e820/api.h>
62 #include <asm/linkage.h>
63 #include <asm/page.h>
64 #include <asm/init.h>
65 #include <asm/pat.h>
66 #include <asm/smp.h>
67
68 #include <asm/xen/hypercall.h>
69 #include <asm/xen/hypervisor.h>
70
71 #include <xen/xen.h>
72 #include <xen/page.h>
73 #include <xen/interface/xen.h>
74 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
75 #include <xen/interface/version.h>
76 #include <xen/interface/memory.h>
77 #include <xen/hvc-console.h>
78
79 #include "multicalls.h"
80 #include "mmu.h"
81 #include "debugfs.h"
82
83 /*
84  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
85  * Also protects non-atomic updates of current_pages and balloon lists.
86  */
87 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
88
89 #ifdef CONFIG_X86_32
90 /*
91  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
92  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
93  * Each page can map 2MB.
94  */
95 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
96 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
97 #endif
98 #ifdef CONFIG_X86_64
99 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
100 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
101 #endif /* CONFIG_X86_64 */
102
103 /*
104  * Note about cr3 (pagetable base) values:
105  *
106  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
107  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
108  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
109  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
110  * be self-consistent.
111  *
112  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
113  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
114  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
115  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
116  */
117 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
118 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
119
120 static phys_addr_t xen_pt_base, xen_pt_size __initdata;
121
122 /*
123  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
124  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
125  */
126 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
127
128 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
129 {
130         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
131
132         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
133 }
134
135 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
136 {
137         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
138         unsigned int level;
139         pte_t *pte;
140         unsigned offset;
141
142         /*
143          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
144          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
145          */
146         if (virt_addr_valid(vaddr))
147                 return virt_to_machine(vaddr);
148
149         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
150
151         pte = lookup_address(address, &level);
152         BUG_ON(pte == NULL);
153         offset = address & ~PAGE_MASK;
154         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
155 }
156 EXPORT_SYMBOL_GPL(arbitrary_virt_to_machine);
157
158 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
159 {
160         pte_t *pte, ptev;
161         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
162         unsigned int level;
163
164         pte = lookup_address(address, &level);
165         if (pte == NULL)
166                 return;         /* vaddr missing */
167
168         ptev = pte_wrprotect(*pte);
169
170         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
171                 BUG();
172 }
173
174 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
175 {
176         pte_t *pte, ptev;
177         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
178         unsigned int level;
179
180         pte = lookup_address(address, &level);
181         if (pte == NULL)
182                 return;         /* vaddr missing */
183
184         ptev = pte_mkwrite(*pte);
185
186         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
187                 BUG();
188 }
189
190
191 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
192 {
193         struct page *page = virt_to_page(ptr);
194
195         return PagePinned(page);
196 }
197
198 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
199 {
200         struct multicall_space mcs;
201         struct mmu_update *u;
202
203         trace_xen_mmu_set_domain_pte(ptep, pteval, domid);
204
205         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
206         u = mcs.args;
207
208         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
209         u->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
210         u->val = pte_val_ma(pteval);
211
212         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
213
214         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
215 }
216 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
217
218 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
219 {
220         struct multicall_space mcs;
221         struct mmu_update *u;
222
223         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
224
225         if (mcs.mc != NULL) {
226                 mcs.mc->args[1]++;
227         } else {
228                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
229                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
230         }
231
232         u = mcs.args;
233         *u = *update;
234 }
235
236 static void xen_extend_mmuext_op(const struct mmuext_op *op)
237 {
238         struct multicall_space mcs;
239         struct mmuext_op *u;
240
241         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmuext_op, sizeof(*u));
242
243         if (mcs.mc != NULL) {
244                 mcs.mc->args[1]++;
245         } else {
246                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
247                 MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
248         }
249
250         u = mcs.args;
251         *u = *op;
252 }
253
254 static void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
255 {
256         struct mmu_update u;
257
258         preempt_disable();
259
260         xen_mc_batch();
261
262         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
263         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
264         u.val = pmd_val_ma(val);
265         xen_extend_mmu_update(&u);
266
267         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
268
269         preempt_enable();
270 }
271
272 static void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
273 {
274         trace_xen_mmu_set_pmd(ptr, val);
275
276         /* If page is not pinned, we can just update the entry
277            directly */
278         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
279                 *ptr = val;
280                 return;
281         }
282
283         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
284 }
285
286 /*
287  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
288  * and protection flags for that frame.
289  */
290 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
291 {
292         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
293 }
294
295 static bool xen_batched_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
296 {
297         struct mmu_update u;
298
299         if (paravirt_get_lazy_mode() != PARAVIRT_LAZY_MMU)
300                 return false;
301
302         xen_mc_batch();
303
304         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
305         u.val = pte_val_ma(pteval);
306         xen_extend_mmu_update(&u);
307
308         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
309
310         return true;
311 }
312
313 static inline void __xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
314 {
315         if (!xen_batched_set_pte(ptep, pteval)) {
316                 /*
317                  * Could call native_set_pte() here and trap and
318                  * emulate the PTE write but with 32-bit guests this
319                  * needs two traps (one for each of the two 32-bit
320                  * words in the PTE) so do one hypercall directly
321                  * instead.
322                  */
323                 struct mmu_update u;
324
325                 u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
326                 u.val = pte_val_ma(pteval);
327                 HYPERVISOR_mmu_update(&u, 1, NULL, DOMID_SELF);
328         }
329 }
330
331 static void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
332 {
333         trace_xen_mmu_set_pte(ptep, pteval);
334         __xen_set_pte(ptep, pteval);
335 }
336
337 static void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
338                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
339 {
340         trace_xen_mmu_set_pte_at(mm, addr, ptep, pteval);
341         __xen_set_pte(ptep, pteval);
342 }
343
344 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
345                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
346 {
347         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
348         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_start(mm, addr, ptep, *ptep);
349         return *ptep;
350 }
351
352 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
353                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
354 {
355         struct mmu_update u;
356
357         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_commit(mm, addr, ptep, pte);
358         xen_mc_batch();
359
360         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
361         u.val = pte_val_ma(pte);
362         xen_extend_mmu_update(&u);
363
364         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
365 }
366
367 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
368 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
369 {
370         if (val & _PAGE_PRESENT) {
371                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
372                 unsigned long pfn = mfn_to_pfn(mfn);
373
374                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
375                 if (unlikely(pfn == ~0))
376                         val = flags & ~_PAGE_PRESENT;
377                 else
378                         val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
379         }
380
381         return val;
382 }
383
384 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
385 {
386         if (val & _PAGE_PRESENT) {
387                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
388                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
389                 unsigned long mfn;
390
391                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
392                         mfn = __pfn_to_mfn(pfn);
393                 else
394                         mfn = pfn;
395                 /*
396                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
397                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
398                  * information about the original pfn, so
399                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
400                  */
401                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
402                         mfn = 0;
403                         flags = 0;
404                 } else
405                         mfn &= ~(FOREIGN_FRAME_BIT | IDENTITY_FRAME_BIT);
406                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
407         }
408
409         return val;
410 }
411
412 __visible pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
413 {
414         pteval_t pteval = pte.pte;
415
416         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
417 }
418 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
419
420 __visible pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
421 {
422         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
423 }
424 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
425
426 __visible pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
427 {
428         pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
429
430         return native_make_pte(pte);
431 }
432 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
433
434 __visible pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
435 {
436         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
437         return native_make_pgd(pgd);
438 }
439 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
440
441 __visible pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
442 {
443         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
444 }
445 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
446
447 static void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
448 {
449         struct mmu_update u;
450
451         preempt_disable();
452
453         xen_mc_batch();
454
455         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
456         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
457         u.val = pud_val_ma(val);
458         xen_extend_mmu_update(&u);
459
460         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
461
462         preempt_enable();
463 }
464
465 static void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
466 {
467         trace_xen_mmu_set_pud(ptr, val);
468
469         /* If page is not pinned, we can just update the entry
470            directly */
471         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
472                 *ptr = val;
473                 return;
474         }
475
476         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
477 }
478
479 #ifdef CONFIG_X86_PAE
480 static void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
481 {
482         trace_xen_mmu_set_pte_atomic(ptep, pte);
483         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
484 }
485
486 static void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
487 {
488         trace_xen_mmu_pte_clear(mm, addr, ptep);
489         if (!xen_batched_set_pte(ptep, native_make_pte(0)))
490                 native_pte_clear(mm, addr, ptep);
491 }
492
493 static void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
494 {
495         trace_xen_mmu_pmd_clear(pmdp);
496         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
497 }
498 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
499
500 __visible pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
501 {
502         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
503         return native_make_pmd(pmd);
504 }
505 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
506
507 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4
508 __visible pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
509 {
510         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
511 }
512 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
513
514 __visible pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
515 {
516         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
517
518         return native_make_pud(pud);
519 }
520 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
521
522 static pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
523 {
524         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
525         unsigned offset = pgd - pgd_page;
526         pgd_t *user_ptr = NULL;
527
528         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
529                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
530                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
531                 if (user_ptr)
532                         user_ptr += offset;
533         }
534
535         return user_ptr;
536 }
537
538 static void __xen_set_p4d_hyper(p4d_t *ptr, p4d_t val)
539 {
540         struct mmu_update u;
541
542         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
543         u.val = p4d_val_ma(val);
544         xen_extend_mmu_update(&u);
545 }
546
547 /*
548  * Raw hypercall-based set_p4d, intended for in early boot before
549  * there's a page structure.  This implies:
550  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
551  *  2. It is always pinned
552  *  3. It has no user pagetable attached to it
553  */
554 static void __init xen_set_p4d_hyper(p4d_t *ptr, p4d_t val)
555 {
556         preempt_disable();
557
558         xen_mc_batch();
559
560         __xen_set_p4d_hyper(ptr, val);
561
562         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
563
564         preempt_enable();
565 }
566
567 static void xen_set_p4d(p4d_t *ptr, p4d_t val)
568 {
569         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd((pgd_t *)ptr);
570         pgd_t pgd_val;
571
572         trace_xen_mmu_set_p4d(ptr, (p4d_t *)user_ptr, val);
573
574         /* If page is not pinned, we can just update the entry
575            directly */
576         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
577                 *ptr = val;
578                 if (user_ptr) {
579                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
580                         pgd_val.pgd = p4d_val_ma(val);
581                         *user_ptr = pgd_val;
582                 }
583                 return;
584         }
585
586         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
587            user updates together. */
588         xen_mc_batch();
589
590         __xen_set_p4d_hyper(ptr, val);
591         if (user_ptr)
592                 __xen_set_p4d_hyper((p4d_t *)user_ptr, val);
593
594         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
595 }
596 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4 */
597
598 static int xen_pmd_walk(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
599                 int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *, enum pt_level),
600                 bool last, unsigned long limit)
601 {
602         int i, nr, flush = 0;
603
604         nr = last ? pmd_index(limit) + 1 : PTRS_PER_PMD;
605         for (i = 0; i < nr; i++) {
606                 if (!pmd_none(pmd[i]))
607                         flush |= (*func)(mm, pmd_page(pmd[i]), PT_PTE);
608         }
609         return flush;
610 }
611
612 static int xen_pud_walk(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
613                 int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *, enum pt_level),
614                 bool last, unsigned long limit)
615 {
616         int i, nr, flush = 0;
617
618         nr = last ? pud_index(limit) + 1 : PTRS_PER_PUD;
619         for (i = 0; i < nr; i++) {
620                 pmd_t *pmd;
621
622                 if (pud_none(pud[i]))
623                         continue;
624
625                 pmd = pmd_offset(&pud[i], 0);
626                 if (PTRS_PER_PMD > 1)
627                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
628                 flush |= xen_pmd_walk(mm, pmd, func,
629                                 last && i == nr - 1, limit);
630         }
631         return flush;
632 }
633
634 static int xen_p4d_walk(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
635                 int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *, enum pt_level),
636                 bool last, unsigned long limit)
637 {
638         int i, nr, flush = 0;
639
640         nr = last ? p4d_index(limit) + 1 : PTRS_PER_P4D;
641         for (i = 0; i < nr; i++) {
642                 pud_t *pud;
643
644                 if (p4d_none(p4d[i]))
645                         continue;
646
647                 pud = pud_offset(&p4d[i], 0);
648                 if (PTRS_PER_PUD > 1)
649                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
650                 flush |= xen_pud_walk(mm, pud, func,
651                                 last && i == nr - 1, limit);
652         }
653         return flush;
654 }
655
656 /*
657  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
658  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
659  * callback function on each page it finds making up the page table,
660  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
661  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
662  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
663  * FIXADDR_TOP.
664  *
665  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
666  * because then we start getting into Xen's ptes.
667  *
668  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
669  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
670  */
671 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
672                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
673                                       enum pt_level),
674                           unsigned long limit)
675 {
676         int i, nr, flush = 0;
677         unsigned hole_low, hole_high;
678
679         /* The limit is the last byte to be touched */
680         limit--;
681         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
682
683         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
684                 return 0;
685
686         /*
687          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
688          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
689          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
690          */
691         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
692         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
693
694         nr = pgd_index(limit) + 1;
695         for (i = 0; i < nr; i++) {
696                 p4d_t *p4d;
697
698                 if (i >= hole_low && i < hole_high)
699                         continue;
700
701                 if (pgd_none(pgd[i]))
702                         continue;
703
704                 p4d = p4d_offset(&pgd[i], 0);
705                 if (PTRS_PER_P4D > 1)
706                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(p4d), PT_P4D);
707                 flush |= xen_p4d_walk(mm, p4d, func, i == nr - 1, limit);
708         }
709
710         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
711            a cue to do final things like tlb flushes. */
712         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
713
714         return flush;
715 }
716
717 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
718                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
719                                     enum pt_level),
720                         unsigned long limit)
721 {
722         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
723 }
724
725 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
726    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
727 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
728 {
729         spinlock_t *ptl = NULL;
730
731 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS
732         ptl = ptlock_ptr(page);
733         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
734 #endif
735
736         return ptl;
737 }
738
739 static void xen_pte_unlock(void *v)
740 {
741         spinlock_t *ptl = v;
742         spin_unlock(ptl);
743 }
744
745 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
746 {
747         struct mmuext_op op;
748
749         op.cmd = level;
750         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
751
752         xen_extend_mmuext_op(&op);
753 }
754
755 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
756                         enum pt_level level)
757 {
758         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
759         int flush;
760
761         if (pgfl)
762                 flush = 0;              /* already pinned */
763         else if (PageHighMem(page))
764                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
765                    highpage */
766                 flush = 1;
767         else {
768                 void *pt = lowmem_page_address(page);
769                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
770                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
771                 spinlock_t *ptl;
772
773                 flush = 0;
774
775                 /*
776                  * We need to hold the pagetable lock between the time
777                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
778                  * it.  If we don't, then other users may come in and
779                  * attempt to update the pagetable by writing it,
780                  * which will fail because the memory is RO but not
781                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
782                  *
783                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
784                  * entire pagetable's worth of locks during the
785                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
786                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
787                  * page while holding the lock.  This means the number
788                  * of locks we end up holding is never more than a
789                  * batch size (~32 entries, at present).
790                  *
791                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
792                  * the PTE pages independently, because we're
793                  * protected by the overall pagetable lock.
794                  */
795                 ptl = NULL;
796                 if (level == PT_PTE)
797                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
798
799                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
800                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
801                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
802
803                 if (ptl) {
804                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
805
806                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
807                            is completed. */
808                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
809                 }
810         }
811
812         return flush;
813 }
814
815 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
816    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
817    read-only, and can be pinned. */
818 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
819 {
820         trace_xen_mmu_pgd_pin(mm, pgd);
821
822         xen_mc_batch();
823
824         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
825                 /* re-enable interrupts for flushing */
826                 xen_mc_issue(0);
827
828                 kmap_flush_unused();
829
830                 xen_mc_batch();
831         }
832
833 #ifdef CONFIG_X86_64
834         {
835                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
836
837                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
838
839                 if (user_pgd) {
840                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
841                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
842                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
843                 }
844         }
845 #else /* CONFIG_X86_32 */
846 #ifdef CONFIG_X86_PAE
847         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
848         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
849                      PT_PMD);
850 #endif
851         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
852 #endif /* CONFIG_X86_64 */
853         xen_mc_issue(0);
854 }
855
856 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
857 {
858         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
859 }
860
861 /*
862  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
863  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
864  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
865  * process is under construction or destruction).
866  *
867  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
868  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
869  * matter all that much.
870  */
871 void xen_mm_pin_all(void)
872 {
873         struct page *page;
874
875         spin_lock(&pgd_lock);
876
877         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
878                 if (!PagePinned(page)) {
879                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
880                         SetPageSavePinned(page);
881                 }
882         }
883
884         spin_unlock(&pgd_lock);
885 }
886
887 /*
888  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
889  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
890  * the book-keeping now.
891  */
892 static int __init xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
893                                   enum pt_level level)
894 {
895         SetPagePinned(page);
896         return 0;
897 }
898
899 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
900 {
901         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
902 }
903
904 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
905                           enum pt_level level)
906 {
907         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
908
909         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
910                 void *pt = lowmem_page_address(page);
911                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
912                 spinlock_t *ptl = NULL;
913                 struct multicall_space mcs;
914
915                 /*
916                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
917                  * pte locks, we must be holding the lock for while
918                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
919                  * concurrent updates from seeing it in this
920                  * partially-pinned state.
921                  */
922                 if (level == PT_PTE) {
923                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
924
925                         if (ptl)
926                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
927                 }
928
929                 mcs = __xen_mc_entry(0);
930
931                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
932                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
933                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
934
935                 if (ptl) {
936                         /* unlock when batch completed */
937                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
938                 }
939         }
940
941         return 0;               /* never need to flush on unpin */
942 }
943
944 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
945 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
946 {
947         trace_xen_mmu_pgd_unpin(mm, pgd);
948
949         xen_mc_batch();
950
951         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
952
953 #ifdef CONFIG_X86_64
954         {
955                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
956
957                 if (user_pgd) {
958                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
959                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
960                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
961                 }
962         }
963 #endif
964
965 #ifdef CONFIG_X86_PAE
966         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
967         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
968                        PT_PMD);
969 #endif
970
971         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
972
973         xen_mc_issue(0);
974 }
975
976 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
977 {
978         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
979 }
980
981 /*
982  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
983  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
984  */
985 void xen_mm_unpin_all(void)
986 {
987         struct page *page;
988
989         spin_lock(&pgd_lock);
990
991         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
992                 if (PageSavePinned(page)) {
993                         BUG_ON(!PagePinned(page));
994                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
995                         ClearPageSavePinned(page);
996                 }
997         }
998
999         spin_unlock(&pgd_lock);
1000 }
1001
1002 static void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1003 {
1004         spin_lock(&next->page_table_lock);
1005         xen_pgd_pin(next);
1006         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1007 }
1008
1009 static void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1010 {
1011         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1012         xen_pgd_pin(mm);
1013         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1014 }
1015
1016
1017 #ifdef CONFIG_SMP
1018 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1019    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1020 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1021 {
1022         struct mm_struct *mm = info;
1023         struct mm_struct *active_mm;
1024
1025         active_mm = this_cpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1026
1027         if (active_mm == mm && this_cpu_read(cpu_tlbstate.state) != TLBSTATE_OK)
1028                 leave_mm(smp_processor_id());
1029
1030         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1031            it has been flushed. */
1032         if (this_cpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1033                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1034 }
1035
1036 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1037 {
1038         cpumask_var_t mask;
1039         unsigned cpu;
1040
1041         if (current->active_mm == mm) {
1042                 if (current->mm == mm)
1043                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1044                 else
1045                         leave_mm(smp_processor_id());
1046         }
1047
1048         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1049         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1050                 for_each_online_cpu(cpu) {
1051                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1052                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1053                                 continue;
1054                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1055                 }
1056                 return;
1057         }
1058         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1059
1060         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1061            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1062            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1063            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1064            if needed. */
1065         for_each_online_cpu(cpu) {
1066                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1067                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1068         }
1069
1070         if (!cpumask_empty(mask))
1071                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1072         free_cpumask_var(mask);
1073 }
1074 #else
1075 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1076 {
1077         if (current->active_mm == mm)
1078                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1079 }
1080 #endif
1081
1082 /*
1083  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1084  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1085  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1086  * hypervisor, which is moderately expensive.
1087  *
1088  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1089  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1090  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1091  *
1092  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1093  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1094  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1095  */
1096 static void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1097 {
1098         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1099         xen_drop_mm_ref(mm);
1100         put_cpu();
1101
1102         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1103
1104         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1105         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1106                 xen_pgd_unpin(mm);
1107
1108         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1109 }
1110
1111 static void xen_post_allocator_init(void);
1112
1113 static void __init pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1114 {
1115         struct mmuext_op op;
1116
1117         op.cmd = cmd;
1118         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1119         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1120                 BUG();
1121 }
1122
1123 #ifdef CONFIG_X86_64
1124 static void __init xen_cleanhighmap(unsigned long vaddr,
1125                                     unsigned long vaddr_end)
1126 {
1127         unsigned long kernel_end = roundup((unsigned long)_brk_end, PMD_SIZE) - 1;
1128         pmd_t *pmd = level2_kernel_pgt + pmd_index(vaddr);
1129
1130         /* NOTE: The loop is more greedy than the cleanup_highmap variant.
1131          * We include the PMD passed in on _both_ boundaries. */
1132         for (; vaddr <= vaddr_end && (pmd < (level2_kernel_pgt + PTRS_PER_PMD));
1133                         pmd++, vaddr += PMD_SIZE) {
1134                 if (pmd_none(*pmd))
1135                         continue;
1136                 if (vaddr < (unsigned long) _text || vaddr > kernel_end)
1137                         set_pmd(pmd, __pmd(0));
1138         }
1139         /* In case we did something silly, we should crash in this function
1140          * instead of somewhere later and be confusing. */
1141         xen_mc_flush();
1142 }
1143
1144 /*
1145  * Make a page range writeable and free it.
1146  */
1147 static void __init xen_free_ro_pages(unsigned long paddr, unsigned long size)
1148 {
1149         void *vaddr = __va(paddr);
1150         void *vaddr_end = vaddr + size;
1151
1152         for (; vaddr < vaddr_end; vaddr += PAGE_SIZE)
1153                 make_lowmem_page_readwrite(vaddr);
1154
1155         memblock_free(paddr, size);
1156 }
1157
1158 static void __init xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(void *pgtbl, bool unpin)
1159 {
1160         unsigned long pa = __pa(pgtbl) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1161
1162         if (unpin)
1163                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(pa));
1164         ClearPagePinned(virt_to_page(__va(pa)));
1165         xen_free_ro_pages(pa, PAGE_SIZE);
1166 }
1167
1168 static void __init xen_cleanmfnmap_pmd(pmd_t *pmd, bool unpin)
1169 {
1170         unsigned long pa;
1171         pte_t *pte_tbl;
1172         int i;
1173
1174         if (pmd_large(*pmd)) {
1175                 pa = pmd_val(*pmd) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1176                 xen_free_ro_pages(pa, PMD_SIZE);
1177                 return;
1178         }
1179
1180         pte_tbl = pte_offset_kernel(pmd, 0);
1181         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
1182                 if (pte_none(pte_tbl[i]))
1183                         continue;
1184                 pa = pte_pfn(pte_tbl[i]) << PAGE_SHIFT;
1185                 xen_free_ro_pages(pa, PAGE_SIZE);
1186         }
1187         set_pmd(pmd, __pmd(0));
1188         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pte_tbl, unpin);
1189 }
1190
1191 static void __init xen_cleanmfnmap_pud(pud_t *pud, bool unpin)
1192 {
1193         unsigned long pa;
1194         pmd_t *pmd_tbl;
1195         int i;
1196
1197         if (pud_large(*pud)) {
1198                 pa = pud_val(*pud) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1199                 xen_free_ro_pages(pa, PUD_SIZE);
1200                 return;
1201         }
1202
1203         pmd_tbl = pmd_offset(pud, 0);
1204         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1205                 if (pmd_none(pmd_tbl[i]))
1206                         continue;
1207                 xen_cleanmfnmap_pmd(pmd_tbl + i, unpin);
1208         }
1209         set_pud(pud, __pud(0));
1210         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pmd_tbl, unpin);
1211 }
1212
1213 static void __init xen_cleanmfnmap_p4d(p4d_t *p4d, bool unpin)
1214 {
1215         unsigned long pa;
1216         pud_t *pud_tbl;
1217         int i;
1218
1219         if (p4d_large(*p4d)) {
1220                 pa = p4d_val(*p4d) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1221                 xen_free_ro_pages(pa, P4D_SIZE);
1222                 return;
1223         }
1224
1225         pud_tbl = pud_offset(p4d, 0);
1226         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
1227                 if (pud_none(pud_tbl[i]))
1228                         continue;
1229                 xen_cleanmfnmap_pud(pud_tbl + i, unpin);
1230         }
1231         set_p4d(p4d, __p4d(0));
1232         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pud_tbl, unpin);
1233 }
1234
1235 /*
1236  * Since it is well isolated we can (and since it is perhaps large we should)
1237  * also free the page tables mapping the initial P->M table.
1238  */
1239 static void __init xen_cleanmfnmap(unsigned long vaddr)
1240 {
1241         pgd_t *pgd;
1242         p4d_t *p4d;
1243         unsigned int i;
1244         bool unpin;
1245
1246         unpin = (vaddr == 2 * PGDIR_SIZE);
1247         vaddr &= PMD_MASK;
1248         pgd = pgd_offset_k(vaddr);
1249         p4d = p4d_offset(pgd, 0);
1250         for (i = 0; i < PTRS_PER_P4D; i++) {
1251                 if (p4d_none(p4d[i]))
1252                         continue;
1253                 xen_cleanmfnmap_p4d(p4d + i, unpin);
1254         }
1255         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_5LEVEL)) {
1256                 set_pgd(pgd, __pgd(0));
1257                 xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(p4d, unpin);
1258         }
1259 }
1260
1261 static void __init xen_pagetable_p2m_free(void)
1262 {
1263         unsigned long size;
1264         unsigned long addr;
1265
1266         size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages * sizeof(unsigned long));
1267
1268         /* No memory or already called. */
1269         if ((unsigned long)xen_p2m_addr == xen_start_info->mfn_list)
1270                 return;
1271
1272         /* using __ka address and sticking INVALID_P2M_ENTRY! */
1273         memset((void *)xen_start_info->mfn_list, 0xff, size);
1274
1275         addr = xen_start_info->mfn_list;
1276         /*
1277          * We could be in __ka space.
1278          * We roundup to the PMD, which means that if anybody at this stage is
1279          * using the __ka address of xen_start_info or
1280          * xen_start_info->shared_info they are in going to crash. Fortunatly
1281          * we have already revectored in xen_setup_kernel_pagetable and in
1282          * xen_setup_shared_info.
1283          */
1284         size = roundup(size, PMD_SIZE);
1285
1286         if (addr >= __START_KERNEL_map) {
1287                 xen_cleanhighmap(addr, addr + size);
1288                 size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages *
1289                                   sizeof(unsigned long));
1290                 memblock_free(__pa(addr), size);
1291         } else {
1292                 xen_cleanmfnmap(addr);
1293         }
1294 }
1295
1296 static void __init xen_pagetable_cleanhighmap(void)
1297 {
1298         unsigned long size;
1299         unsigned long addr;
1300
1301         /* At this stage, cleanup_highmap has already cleaned __ka space
1302          * from _brk_limit way up to the max_pfn_mapped (which is the end of
1303          * the ramdisk). We continue on, erasing PMD entries that point to page
1304          * tables - do note that they are accessible at this stage via __va.
1305          * For good measure we also round up to the PMD - which means that if
1306          * anybody is using __ka address to the initial boot-stack - and try
1307          * to use it - they are going to crash. The xen_start_info has been
1308          * taken care of already in xen_setup_kernel_pagetable. */
1309         addr = xen_start_info->pt_base;
1310         size = roundup(xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE, PMD_SIZE);
1311
1312         xen_cleanhighmap(addr, addr + size);
1313         xen_start_info->pt_base = (unsigned long)__va(__pa(xen_start_info->pt_base));
1314 #ifdef DEBUG
1315         /* This is superfluous and is not necessary, but you know what
1316          * lets do it. The MODULES_VADDR -> MODULES_END should be clear of
1317          * anything at this stage. */
1318         xen_cleanhighmap(MODULES_VADDR, roundup(MODULES_VADDR, PUD_SIZE) - 1);
1319 #endif
1320 }
1321 #endif
1322
1323 static void __init xen_pagetable_p2m_setup(void)
1324 {
1325         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
1326                 return;
1327
1328         xen_vmalloc_p2m_tree();
1329
1330 #ifdef CONFIG_X86_64
1331         xen_pagetable_p2m_free();
1332
1333         xen_pagetable_cleanhighmap();
1334 #endif
1335         /* And revector! Bye bye old array */
1336         xen_start_info->mfn_list = (unsigned long)xen_p2m_addr;
1337 }
1338
1339 static void __init xen_pagetable_init(void)
1340 {
1341         paging_init();
1342         xen_post_allocator_init();
1343
1344         xen_pagetable_p2m_setup();
1345
1346         /* Allocate and initialize top and mid mfn levels for p2m structure */
1347         xen_build_mfn_list_list();
1348
1349         /* Remap memory freed due to conflicts with E820 map */
1350         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
1351                 xen_remap_memory();
1352
1353         xen_setup_shared_info();
1354 }
1355 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1356 {
1357         this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1358 }
1359
1360 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1361 {
1362         return this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1363 }
1364
1365 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1366 {
1367         return this_cpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1368 }
1369
1370 void xen_flush_tlb_all(void)
1371 {
1372         struct mmuext_op *op;
1373         struct multicall_space mcs;
1374
1375         trace_xen_mmu_flush_tlb_all(0);
1376
1377         preempt_disable();
1378
1379         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1380
1381         op = mcs.args;
1382         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_ALL;
1383         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1384
1385         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1386
1387         preempt_enable();
1388 }
1389 static void xen_flush_tlb(void)
1390 {
1391         struct mmuext_op *op;
1392         struct multicall_space mcs;
1393
1394         trace_xen_mmu_flush_tlb(0);
1395
1396         preempt_disable();
1397
1398         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1399
1400         op = mcs.args;
1401         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1402         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1403
1404         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1405
1406         preempt_enable();
1407 }
1408
1409 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1410 {
1411         struct mmuext_op *op;
1412         struct multicall_space mcs;
1413
1414         trace_xen_mmu_flush_tlb_single(addr);
1415
1416         preempt_disable();
1417
1418         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1419         op = mcs.args;
1420         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1421         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1422         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1423
1424         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1425
1426         preempt_enable();
1427 }
1428
1429 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1430                                  struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1431                                  unsigned long end)
1432 {
1433         struct {
1434                 struct mmuext_op op;
1435 #ifdef CONFIG_SMP
1436                 DECLARE_BITMAP(mask, num_processors);
1437 #else
1438                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1439 #endif
1440         } *args;
1441         struct multicall_space mcs;
1442
1443         trace_xen_mmu_flush_tlb_others(cpus, mm, start, end);
1444
1445         if (cpumask_empty(cpus))
1446                 return;         /* nothing to do */
1447
1448         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1449         args = mcs.args;
1450         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1451
1452         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1453         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1454         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1455
1456         args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1457         if (end != TLB_FLUSH_ALL && (end - start) <= PAGE_SIZE) {
1458                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1459                 args->op.arg1.linear_addr = start;
1460         }
1461
1462         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1463
1464         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1465 }
1466
1467 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1468 {
1469         return this_cpu_read(xen_cr3);
1470 }
1471
1472 static void set_current_cr3(void *v)
1473 {
1474         this_cpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1475 }
1476
1477 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1478 {
1479         struct mmuext_op op;
1480         unsigned long mfn;
1481
1482         trace_xen_mmu_write_cr3(kernel, cr3);
1483
1484         if (cr3)
1485                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1486         else
1487                 mfn = 0;
1488
1489         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1490
1491         op.cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1492         op.arg1.mfn = mfn;
1493
1494         xen_extend_mmuext_op(&op);
1495
1496         if (kernel) {
1497                 this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1498
1499                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1500                    been submitted. */
1501                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1502         }
1503 }
1504 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1505 {
1506         BUG_ON(preemptible());
1507
1508         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1509
1510         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1511            respect to ipis */
1512         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1513
1514         __xen_write_cr3(true, cr3);
1515
1516 #ifdef CONFIG_X86_64
1517         {
1518                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1519                 if (user_pgd)
1520                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1521                 else
1522                         __xen_write_cr3(false, 0);
1523         }
1524 #endif
1525
1526         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1527 }
1528
1529 #ifdef CONFIG_X86_64
1530 /*
1531  * At the start of the day - when Xen launches a guest, it has already
1532  * built pagetables for the guest. We diligently look over them
1533  * in xen_setup_kernel_pagetable and graft as appropriate them in the
1534  * init_level4_pgt and its friends. Then when we are happy we load
1535  * the new init_level4_pgt - and continue on.
1536  *
1537  * The generic code starts (start_kernel) and 'init_mem_mapping' sets
1538  * up the rest of the pagetables. When it has completed it loads the cr3.
1539  * N.B. that baremetal would start at 'start_kernel' (and the early
1540  * #PF handler would create bootstrap pagetables) - so we are running
1541  * with the same assumptions as what to do when write_cr3 is executed
1542  * at this point.
1543  *
1544  * Since there are no user-page tables at all, we have two variants
1545  * of xen_write_cr3 - the early bootup (this one), and the late one
1546  * (xen_write_cr3). The reason we have to do that is that in 64-bit
1547  * the Linux kernel and user-space are both in ring 3 while the
1548  * hypervisor is in ring 0.
1549  */
1550 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1551 {
1552         BUG_ON(preemptible());
1553
1554         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1555
1556         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1557            respect to ipis */
1558         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1559
1560         __xen_write_cr3(true, cr3);
1561
1562         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1563 }
1564 #endif
1565
1566 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1567 {
1568         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1569         int ret = 0;
1570
1571         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1572
1573 #ifdef CONFIG_X86_64
1574         {
1575                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1576                 pgd_t *user_pgd;
1577
1578                 BUG_ON(page->private != 0);
1579
1580                 ret = -ENOMEM;
1581
1582                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1583                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1584
1585                 if (user_pgd != NULL) {
1586 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
1587                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_ADDR)] =
1588                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1589 #endif
1590                         ret = 0;
1591                 }
1592
1593                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1594         }
1595 #endif
1596         return ret;
1597 }
1598
1599 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1600 {
1601 #ifdef CONFIG_X86_64
1602         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1603
1604         if (user_pgd)
1605                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1606 #endif
1607 }
1608
1609 /*
1610  * Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1611  * doesn't allow RO page table pages to be remapped RW.
1612  *
1613  * If there is no MFN for this PFN then this page is initially
1614  * ballooned out so clear the PTE (as in decrease_reservation() in
1615  * drivers/xen/balloon.c).
1616  *
1617  * Many of these PTE updates are done on unpinned and writable pages
1618  * and doing a hypercall for these is unnecessary and expensive.  At
1619  * this point it is not possible to tell if a page is pinned or not,
1620  * so always write the PTE directly and rely on Xen trapping and
1621  * emulating any updates as necessary.
1622  */
1623 __visible pte_t xen_make_pte_init(pteval_t pte)
1624 {
1625 #ifdef CONFIG_X86_64
1626         unsigned long pfn;
1627
1628         /*
1629          * Pages belonging to the initial p2m list mapped outside the default
1630          * address range must be mapped read-only. This region contains the
1631          * page tables for mapping the p2m list, too, and page tables MUST be
1632          * mapped read-only.
1633          */
1634         pfn = (pte & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
1635         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map &&
1636             pfn >= xen_start_info->first_p2m_pfn &&
1637             pfn < xen_start_info->first_p2m_pfn + xen_start_info->nr_p2m_frames)
1638                 pte &= ~_PAGE_RW;
1639 #endif
1640         pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
1641         return native_make_pte(pte);
1642 }
1643 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte_init);
1644
1645 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1646 {
1647 #ifdef CONFIG_X86_32
1648         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1649         if (pte_mfn(pte) != INVALID_P2M_ENTRY
1650             && pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1651                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1652                                pte_val_ma(pte));
1653 #endif
1654         native_set_pte(ptep, pte);
1655 }
1656
1657 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1658    everything is pinned. */
1659 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1660 {
1661 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1662         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1663 #endif
1664         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1665         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1666 }
1667
1668 /* Used for pmd and pud */
1669 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1670 {
1671 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1672         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1673 #endif
1674         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1675 }
1676
1677 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1678    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1679 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1680 {
1681         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1682         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1683 }
1684
1685 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1686 {
1687         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1688 }
1689
1690 static inline void __pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1691 {
1692         struct multicall_space mcs;
1693         struct mmuext_op *op;
1694
1695         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1696         op = mcs.args;
1697         op->cmd = cmd;
1698         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1699
1700         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
1701 }
1702
1703 static inline void __set_pfn_prot(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1704 {
1705         struct multicall_space mcs;
1706         unsigned long addr = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
1707
1708         mcs = __xen_mc_entry(0);
1709         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)addr,
1710                                 pfn_pte(pfn, prot), 0);
1711 }
1712
1713 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1714    attached to a pinned pagetable. */
1715 static inline void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn,
1716                                     unsigned level)
1717 {
1718         bool pinned = PagePinned(virt_to_page(mm->pgd));
1719
1720         trace_xen_mmu_alloc_ptpage(mm, pfn, level, pinned);
1721
1722         if (pinned) {
1723                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1724
1725                 SetPagePinned(page);
1726
1727                 if (!PageHighMem(page)) {
1728                         xen_mc_batch();
1729
1730                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
1731
1732                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS)
1733                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1734
1735                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1736                 } else {
1737                         /* make sure there are no stray mappings of
1738                            this page */
1739                         kmap_flush_unused();
1740                 }
1741         }
1742 }
1743
1744 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1745 {
1746         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1747 }
1748
1749 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1750 {
1751         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1752 }
1753
1754 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1755 static inline void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1756 {
1757         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1758         bool pinned = PagePinned(page);
1759
1760         trace_xen_mmu_release_ptpage(pfn, level, pinned);
1761
1762         if (pinned) {
1763                 if (!PageHighMem(page)) {
1764                         xen_mc_batch();
1765
1766                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS)
1767                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1768
1769                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL);
1770
1771                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1772                 }
1773                 ClearPagePinned(page);
1774         }
1775 }
1776
1777 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1778 {
1779         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1780 }
1781
1782 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1783 {
1784         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1785 }
1786
1787 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 4
1788 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1789 {
1790         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1791 }
1792
1793 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1794 {
1795         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1796 }
1797 #endif
1798
1799 void __init xen_reserve_top(void)
1800 {
1801 #ifdef CONFIG_X86_32
1802         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1803         struct xen_platform_parameters pp;
1804
1805         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1806                 top = pp.virt_start;
1807
1808         reserve_top_address(-top);
1809 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1810 }
1811
1812 /*
1813  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1814  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1815  */
1816 static void * __init __ka(phys_addr_t paddr)
1817 {
1818 #ifdef CONFIG_X86_64
1819         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1820 #else
1821         return __va(paddr);
1822 #endif
1823 }
1824
1825 /* Convert a machine address to physical address */
1826 static unsigned long __init m2p(phys_addr_t maddr)
1827 {
1828         phys_addr_t paddr;
1829
1830         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1831         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1832
1833         return paddr;
1834 }
1835
1836 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1837 static void * __init m2v(phys_addr_t maddr)
1838 {
1839         return __ka(m2p(maddr));
1840 }
1841
1842 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1843 static void __init set_page_prot_flags(void *addr, pgprot_t prot,
1844                                        unsigned long flags)
1845 {
1846         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1847         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1848
1849         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, flags))
1850                 BUG();
1851 }
1852 static void __init set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1853 {
1854         return set_page_prot_flags(addr, prot, UVMF_NONE);
1855 }
1856 #ifdef CONFIG_X86_32
1857 static void __init xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1858 {
1859         unsigned pmdidx, pteidx;
1860         unsigned ident_pte;
1861         unsigned long pfn;
1862
1863         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1864                                       PAGE_SIZE);
1865
1866         ident_pte = 0;
1867         pfn = 0;
1868         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1869                 pte_t *pte_page;
1870
1871                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1872                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1873                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1874                 else {
1875                         /* Check for free pte pages */
1876                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1877                                 break;
1878
1879                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1880                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1881
1882                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1883                 }
1884
1885                 /* Install mappings */
1886                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1887                         pte_t pte;
1888
1889                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1890                                 max_pfn_mapped = pfn;
1891
1892                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1893                                 continue;
1894
1895                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1896                         pte_page[pteidx] = pte;
1897                 }
1898         }
1899
1900         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1901                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1902
1903         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1904 }
1905 #endif
1906 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1907 {
1908         struct xen_machphys_mapping mapping;
1909
1910         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1911                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1912                 machine_to_phys_nr = mapping.max_mfn + 1;
1913         } else {
1914                 machine_to_phys_nr = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1915         }
1916 #ifdef CONFIG_X86_32
1917         WARN_ON((machine_to_phys_mapping + (machine_to_phys_nr - 1))
1918                 < machine_to_phys_mapping);
1919 #endif
1920 }
1921
1922 #ifdef CONFIG_X86_64
1923 static void __init convert_pfn_mfn(void *v)
1924 {
1925         pte_t *pte = v;
1926         int i;
1927
1928         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1929            as ptes. */
1930         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1931                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1932 }
1933 static void __init check_pt_base(unsigned long *pt_base, unsigned long *pt_end,
1934                                  unsigned long addr)
1935 {
1936         if (*pt_base == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1937                 set_page_prot_flags((void *)addr, PAGE_KERNEL, UVMF_INVLPG);
1938                 clear_page((void *)addr);
1939                 (*pt_base)++;
1940         }
1941         if (*pt_end == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1942                 set_page_prot_flags((void *)addr, PAGE_KERNEL, UVMF_INVLPG);
1943                 clear_page((void *)addr);
1944                 (*pt_end)--;
1945         }
1946 }
1947 /*
1948  * Set up the initial kernel pagetable.
1949  *
1950  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1951  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1952  * level2_ident_pgt, and level2_kernel_pgt.  This means that only the
1953  * kernel has a physical mapping to start with - but that's enough to
1954  * get __va working.  We need to fill in the rest of the physical
1955  * mapping once some sort of allocator has been set up.
1956  */
1957 void __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd, unsigned long max_pfn)
1958 {
1959         pud_t *l3;
1960         pmd_t *l2;
1961         unsigned long addr[3];
1962         unsigned long pt_base, pt_end;
1963         unsigned i;
1964
1965         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1966          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1967          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1968          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1969         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map)
1970                 max_pfn_mapped = xen_start_info->first_p2m_pfn;
1971         else
1972                 max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1973
1974         pt_base = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base));
1975         pt_end = pt_base + xen_start_info->nr_pt_frames;
1976
1977         /* Zap identity mapping */
1978         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1979
1980         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)) {
1981                 /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1982                 /* L4[272] -> level3_ident_pgt
1983                  * L4[511] -> level3_kernel_pgt */
1984                 convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1985
1986                 /* L3_i[0] -> level2_ident_pgt */
1987                 convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1988                 /* L3_k[510] -> level2_kernel_pgt
1989                  * L3_k[511] -> level2_fixmap_pgt */
1990                 convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1991
1992                 /* L3_k[511][506] -> level1_fixmap_pgt */
1993                 convert_pfn_mfn(level2_fixmap_pgt);
1994         }
1995         /* We get [511][511] and have Xen's version of level2_kernel_pgt */
1996         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1997         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1998
1999         addr[0] = (unsigned long)pgd;
2000         addr[1] = (unsigned long)l3;
2001         addr[2] = (unsigned long)l2;
2002         /* Graft it onto L4[272][0]. Note that we creating an aliasing problem:
2003          * Both L4[272][0] and L4[511][510] have entries that point to the same
2004          * L2 (PMD) tables. Meaning that if you modify it in __va space
2005          * it will be also modified in the __ka space! (But if you just
2006          * modify the PMD table to point to other PTE's or none, then you
2007          * are OK - which is what cleanup_highmap does) */
2008         copy_page(level2_ident_pgt, l2);
2009         /* Graft it onto L4[511][510] */
2010         copy_page(level2_kernel_pgt, l2);
2011
2012         /* Copy the initial P->M table mappings if necessary. */
2013         i = pgd_index(xen_start_info->mfn_list);
2014         if (i && i < pgd_index(__START_KERNEL_map))
2015                 init_level4_pgt[i] = ((pgd_t *)xen_start_info->pt_base)[i];
2016
2017         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)) {
2018                 /* Make pagetable pieces RO */
2019                 set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
2020                 set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
2021                 set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
2022                 set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
2023                 set_page_prot(level2_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
2024                 set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
2025                 set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
2026                 set_page_prot(level1_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
2027
2028                 /* Pin down new L4 */
2029                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
2030                                   PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
2031
2032                 /* Unpin Xen-provided one */
2033                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
2034
2035                 /*
2036                  * At this stage there can be no user pgd, and no page
2037                  * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
2038                  * pgd.
2039                  */
2040                 xen_mc_batch();
2041                 __xen_write_cr3(true, __pa(init_level4_pgt));
2042                 xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
2043         } else
2044                 native_write_cr3(__pa(init_level4_pgt));
2045
2046         /* We can't that easily rip out L3 and L2, as the Xen pagetables are
2047          * set out this way: [L4], [L1], [L2], [L3], [L1], [L1] ...  for
2048          * the initial domain. For guests using the toolstack, they are in:
2049          * [L4], [L3], [L2], [L1], [L1], order .. So for dom0 we can only
2050          * rip out the [L4] (pgd), but for guests we shave off three pages.
2051          */
2052         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(addr); i++)
2053                 check_pt_base(&pt_base, &pt_end, addr[i]);
2054
2055         /* Our (by three pages) smaller Xen pagetable that we are using */
2056         xen_pt_base = PFN_PHYS(pt_base);
2057         xen_pt_size = (pt_end - pt_base) * PAGE_SIZE;
2058         memblock_reserve(xen_pt_base, xen_pt_size);
2059
2060         /* Revector the xen_start_info */
2061         xen_start_info = (struct start_info *)__va(__pa(xen_start_info));
2062 }
2063
2064 /*
2065  * Read a value from a physical address.
2066  */
2067 static unsigned long __init xen_read_phys_ulong(phys_addr_t addr)
2068 {
2069         unsigned long *vaddr;
2070         unsigned long val;
2071
2072         vaddr = early_memremap_ro(addr, sizeof(val));
2073         val = *vaddr;
2074         early_memunmap(vaddr, sizeof(val));
2075         return val;
2076 }
2077
2078 /*
2079  * Translate a virtual address to a physical one without relying on mapped
2080  * page tables.
2081  */
2082 static phys_addr_t __init xen_early_virt_to_phys(unsigned long vaddr)
2083 {
2084         phys_addr_t pa;
2085         pgd_t pgd;
2086         pud_t pud;
2087         pmd_t pmd;
2088         pte_t pte;
2089
2090         pa = read_cr3();
2091         pgd = native_make_pgd(xen_read_phys_ulong(pa + pgd_index(vaddr) *
2092                                                        sizeof(pgd)));
2093         if (!pgd_present(pgd))
2094                 return 0;
2095
2096         pa = pgd_val(pgd) & PTE_PFN_MASK;
2097         pud = native_make_pud(xen_read_phys_ulong(pa + pud_index(vaddr) *
2098                                                        sizeof(pud)));
2099         if (!pud_present(pud))
2100                 return 0;
2101         pa = pud_pfn(pud) << PAGE_SHIFT;
2102         if (pud_large(pud))
2103                 return pa + (vaddr & ~PUD_MASK);
2104
2105         pmd = native_make_pmd(xen_read_phys_ulong(pa + pmd_index(vaddr) *
2106                                                        sizeof(pmd)));
2107         if (!pmd_present(pmd))
2108                 return 0;
2109         pa = pmd_pfn(pmd) << PAGE_SHIFT;
2110         if (pmd_large(pmd))
2111                 return pa + (vaddr & ~PMD_MASK);
2112
2113         pte = native_make_pte(xen_read_phys_ulong(pa + pte_index(vaddr) *
2114                                                        sizeof(pte)));
2115         if (!pte_present(pte))
2116                 return 0;
2117         pa = pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
2118
2119         return pa | (vaddr & ~PAGE_MASK);
2120 }
2121
2122 /*
2123  * Find a new area for the hypervisor supplied p2m list and relocate the p2m to
2124  * this area.
2125  */
2126 void __init xen_relocate_p2m(void)
2127 {
2128         phys_addr_t size, new_area, pt_phys, pmd_phys, pud_phys, p4d_phys;
2129         unsigned long p2m_pfn, p2m_pfn_end, n_frames, pfn, pfn_end;
2130         int n_pte, n_pt, n_pmd, n_pud, n_p4d, idx_pte, idx_pt, idx_pmd, idx_pud, idx_p4d;
2131         pte_t *pt;
2132         pmd_t *pmd;
2133         pud_t *pud;
2134         p4d_t *p4d = NULL;
2135         pgd_t *pgd;
2136         unsigned long *new_p2m;
2137         int save_pud;
2138
2139         size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages * sizeof(unsigned long));
2140         n_pte = roundup(size, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
2141         n_pt = roundup(size, PMD_SIZE) >> PMD_SHIFT;
2142         n_pmd = roundup(size, PUD_SIZE) >> PUD_SHIFT;
2143         n_pud = roundup(size, P4D_SIZE) >> P4D_SHIFT;
2144         if (PTRS_PER_P4D > 1)
2145                 n_p4d = roundup(size, PGDIR_SIZE) >> PGDIR_SHIFT;
2146         else
2147                 n_p4d = 0;
2148         n_frames = n_pte + n_pt + n_pmd + n_pud + n_p4d;
2149
2150         new_area = xen_find_free_area(PFN_PHYS(n_frames));
2151         if (!new_area) {
2152                 xen_raw_console_write("Can't find new memory area for p2m needed due to E820 map conflict\n");
2153                 BUG();
2154         }
2155
2156         /*
2157          * Setup the page tables for addressing the new p2m list.
2158          * We have asked the hypervisor to map the p2m list at the user address
2159          * PUD_SIZE. It may have done so, or it may have used a kernel space
2160          * address depending on the Xen version.
2161          * To avoid any possible virtual address collision, just use
2162          * 2 * PUD_SIZE for the new area.
2163          */
2164         p4d_phys = new_area;
2165         pud_phys = p4d_phys + PFN_PHYS(n_p4d);
2166         pmd_phys = pud_phys + PFN_PHYS(n_pud);
2167         pt_phys = pmd_phys + PFN_PHYS(n_pmd);
2168         p2m_pfn = PFN_DOWN(pt_phys) + n_pt;
2169
2170         pgd = __va(read_cr3());
2171         new_p2m = (unsigned long *)(2 * PGDIR_SIZE);
2172         idx_p4d = 0;
2173         save_pud = n_pud;
2174         do {
2175                 if (n_p4d > 0) {
2176                         p4d = early_memremap(p4d_phys, PAGE_SIZE);
2177                         clear_page(p4d);
2178                         n_pud = min(save_pud, PTRS_PER_P4D);
2179                 }
2180                 for (idx_pud = 0; idx_pud < n_pud; idx_pud++) {
2181                         pud = early_memremap(pud_phys, PAGE_SIZE);
2182                         clear_page(pud);
2183                         for (idx_pmd = 0; idx_pmd < min(n_pmd, PTRS_PER_PUD);
2184                                  idx_pmd++) {
2185                                 pmd = early_memremap(pmd_phys, PAGE_SIZE);
2186                                 clear_page(pmd);
2187                                 for (idx_pt = 0; idx_pt < min(n_pt, PTRS_PER_PMD);
2188                                          idx_pt++) {
2189                                         pt = early_memremap(pt_phys, PAGE_SIZE);
2190                                         clear_page(pt);
2191                                         for (idx_pte = 0;
2192                                                  idx_pte < min(n_pte, PTRS_PER_PTE);
2193                                                  idx_pte++) {
2194                                                 set_pte(pt + idx_pte,
2195                                                                 pfn_pte(p2m_pfn, PAGE_KERNEL));
2196                                                 p2m_pfn++;
2197                                         }
2198                                         n_pte -= PTRS_PER_PTE;
2199                                         early_memunmap(pt, PAGE_SIZE);
2200                                         make_lowmem_page_readonly(__va(pt_phys));
2201                                         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE,
2202                                                         PFN_DOWN(pt_phys));
2203                                         set_pmd(pmd + idx_pt,
2204                                                         __pmd(_PAGE_TABLE | pt_phys));
2205                                         pt_phys += PAGE_SIZE;
2206                                 }
2207                                 n_pt -= PTRS_PER_PMD;
2208                                 early_memunmap(pmd, PAGE_SIZE);
2209                                 make_lowmem_page_readonly(__va(pmd_phys));
2210                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L2_TABLE,
2211                                                 PFN_DOWN(pmd_phys));
2212                                 set_pud(pud + idx_pmd, __pud(_PAGE_TABLE | pmd_phys));
2213                                 pmd_phys += PAGE_SIZE;
2214                         }
2215                         n_pmd -= PTRS_PER_PUD;
2216                         early_memunmap(pud, PAGE_SIZE);
2217                         make_lowmem_page_readonly(__va(pud_phys));
2218                         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(pud_phys));
2219                         if (n_p4d > 0)
2220                                 set_p4d(p4d + idx_pud, __p4d(_PAGE_TABLE | pud_phys));
2221                         else
2222                                 set_pgd(pgd + 2 + idx_pud, __pgd(_PAGE_TABLE | pud_phys));
2223                         pud_phys += PAGE_SIZE;
2224                 }
2225                 if (n_p4d > 0) {
2226                         save_pud -= PTRS_PER_P4D;
2227                         early_memunmap(p4d, PAGE_SIZE);
2228                         make_lowmem_page_readonly(__va(p4d_phys));
2229                         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(p4d_phys));
2230                         set_pgd(pgd + 2 + idx_p4d, __pgd(_PAGE_TABLE | p4d_phys));
2231                         p4d_phys += PAGE_SIZE;
2232                 }
2233         } while (++idx_p4d < n_p4d);
2234
2235         /* Now copy the old p2m info to the new area. */
2236         memcpy(new_p2m, xen_p2m_addr, size);
2237         xen_p2m_addr = new_p2m;
2238
2239         /* Release the old p2m list and set new list info. */
2240         p2m_pfn = PFN_DOWN(xen_early_virt_to_phys(xen_start_info->mfn_list));
2241         BUG_ON(!p2m_pfn);
2242         p2m_pfn_end = p2m_pfn + PFN_DOWN(size);
2243
2244         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map) {
2245                 pfn = xen_start_info->first_p2m_pfn;
2246                 pfn_end = xen_start_info->first_p2m_pfn +
2247                           xen_start_info->nr_p2m_frames;
2248                 set_pgd(pgd + 1, __pgd(0));
2249         } else {
2250                 pfn = p2m_pfn;
2251                 pfn_end = p2m_pfn_end;
2252         }
2253
2254         memblock_free(PFN_PHYS(pfn), PAGE_SIZE * (pfn_end - pfn));
2255         while (pfn < pfn_end) {
2256                 if (pfn == p2m_pfn) {
2257                         pfn = p2m_pfn_end;
2258                         continue;
2259                 }
2260                 make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
2261                 pfn++;
2262         }
2263
2264         xen_start_info->mfn_list = (unsigned long)xen_p2m_addr;
2265         xen_start_info->first_p2m_pfn =  PFN_DOWN(new_area);
2266         xen_start_info->nr_p2m_frames = n_frames;
2267 }
2268
2269 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
2270 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
2271 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
2272
2273 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
2274 {
2275         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
2276
2277         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
2278         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
2279
2280         /*
2281          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
2282          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
2283          * read-only and then pin it.
2284          *
2285          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
2286          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
2287          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
2288          * swapper_pg_dir.
2289          */
2290         swapper_kernel_pmd =
2291                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
2292         copy_page(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd);
2293         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
2294                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
2295         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
2296
2297         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
2298         xen_write_cr3(cr3);
2299         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
2300
2301         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
2302                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
2303         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
2304         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
2305
2306         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
2307 }
2308
2309 /*
2310  * For 32 bit domains xen_start_info->pt_base is the pgd address which might be
2311  * not the first page table in the page table pool.
2312  * Iterate through the initial page tables to find the real page table base.
2313  */
2314 static phys_addr_t xen_find_pt_base(pmd_t *pmd)
2315 {
2316         phys_addr_t pt_base, paddr;
2317         unsigned pmdidx;
2318
2319         pt_base = min(__pa(xen_start_info->pt_base), __pa(pmd));
2320
2321         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++)
2322                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]) && !pmd_large(pmd[pmdidx])) {
2323                         paddr = m2p(pmd[pmdidx].pmd);
2324                         pt_base = min(pt_base, paddr);
2325                 }
2326
2327         return pt_base;
2328 }
2329
2330 void __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd, unsigned long max_pfn)
2331 {
2332         pmd_t *kernel_pmd;
2333
2334         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
2335
2336         xen_pt_base = xen_find_pt_base(kernel_pmd);
2337         xen_pt_size = xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE;
2338
2339         initial_kernel_pmd =
2340                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
2341
2342         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(xen_pt_base + xen_pt_size + 512 * 1024);
2343
2344         copy_page(initial_kernel_pmd, kernel_pmd);
2345
2346         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
2347
2348         copy_page(initial_page_table, pgd);
2349         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
2350                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
2351
2352         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
2353         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
2354         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
2355
2356         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
2357
2358         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
2359                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
2360         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
2361
2362         memblock_reserve(xen_pt_base, xen_pt_size);
2363 }
2364 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
2365
2366 void __init xen_reserve_special_pages(void)
2367 {
2368         phys_addr_t paddr;
2369
2370         memblock_reserve(__pa(xen_start_info), PAGE_SIZE);
2371         if (xen_start_info->store_mfn) {
2372                 paddr = PFN_PHYS(mfn_to_pfn(xen_start_info->store_mfn));
2373                 memblock_reserve(paddr, PAGE_SIZE);
2374         }
2375         if (!xen_initial_domain()) {
2376                 paddr = PFN_PHYS(mfn_to_pfn(xen_start_info->console.domU.mfn));
2377                 memblock_reserve(paddr, PAGE_SIZE);
2378         }
2379 }
2380
2381 void __init xen_pt_check_e820(void)
2382 {
2383         if (xen_is_e820_reserved(xen_pt_base, xen_pt_size)) {
2384                 xen_raw_console_write("Xen hypervisor allocated page table memory conflicts with E820 map\n");
2385                 BUG();
2386         }
2387 }
2388
2389 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
2390
2391 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
2392 {
2393         pte_t pte;
2394
2395         phys >>= PAGE_SHIFT;
2396
2397         switch (idx) {
2398         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
2399         case FIX_RO_IDT:
2400 #ifdef CONFIG_X86_32
2401         case FIX_WP_TEST:
2402 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
2403         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
2404 # endif
2405 #elif defined(CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION)
2406         case VSYSCALL_PAGE:
2407 #endif
2408         case FIX_TEXT_POKE0:
2409         case FIX_TEXT_POKE1:
2410         case FIX_GDT_REMAP_BEGIN ... FIX_GDT_REMAP_END:
2411                 /* All local page mappings */
2412                 pte = pfn_pte(phys, prot);
2413                 break;
2414
2415 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
2416         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
2417                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2418                 break;
2419 #endif
2420
2421 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
2422         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
2423                 /*
2424                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
2425                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
2426                  */
2427                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2428                 break;
2429 #endif
2430
2431         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
2432                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
2433                    IO domain */
2434                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2435                 break;
2436
2437         default:
2438                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
2439                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2440                 break;
2441         }
2442
2443         __native_set_fixmap(idx, pte);
2444
2445 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
2446         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
2447            pagetable vsyscall mapping. */
2448         if (idx == VSYSCALL_PAGE) {
2449                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
2450                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
2451         }
2452 #endif
2453 }
2454
2455 static void __init xen_post_allocator_init(void)
2456 {
2457         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2458                 return;
2459
2460         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
2461         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
2462         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
2463 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 4
2464         pv_mmu_ops.set_p4d = xen_set_p4d;
2465 #endif
2466
2467         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2468            (which it hasn't) */
2469         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2470         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2471         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
2472         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
2473 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 4
2474         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2475         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
2476 #endif
2477         pv_mmu_ops.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte);
2478
2479 #ifdef CONFIG_X86_64
2480         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
2481         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
2482 #endif
2483         xen_mark_init_mm_pinned();
2484 }
2485
2486 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2487 {
2488         preempt_disable();
2489         xen_mc_flush();
2490         paravirt_leave_lazy_mmu();
2491         preempt_enable();
2492 }
2493
2494 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initconst = {
2495         .read_cr2 = xen_read_cr2,
2496         .write_cr2 = xen_write_cr2,
2497
2498         .read_cr3 = xen_read_cr3,
2499         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2500
2501         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2502         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2503         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2504         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2505
2506         .pte_update = paravirt_nop,
2507
2508         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2509         .pgd_free = xen_pgd_free,
2510
2511         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2512         .release_pte = xen_release_pte_init,
2513         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2514         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2515
2516         .set_pte = xen_set_pte_init,
2517         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2518         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2519
2520         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2521         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2522
2523         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2524         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2525
2526         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_init),
2527         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2528
2529 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2530         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2531         .pte_clear = xen_pte_clear,
2532         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2533 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2534         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2535
2536         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2537         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2538
2539 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 4
2540         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2541         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2542         .set_p4d = xen_set_p4d_hyper,
2543
2544         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2545         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2546 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4 */
2547
2548         .activate_mm = xen_activate_mm,
2549         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2550         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2551
2552         .lazy_mode = {
2553                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2554                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2555                 .flush = paravirt_flush_lazy_mmu,
2556         },
2557
2558         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2559 };
2560
2561 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2562 {
2563         x86_init.paging.pagetable_init = xen_pagetable_init;
2564
2565         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2566                 return;
2567
2568         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2569
2570         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2571 }
2572
2573 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2574 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2575 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2576
2577 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2578 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2579                                 unsigned long *in_frames,
2580                                 unsigned long *out_frames)
2581 {
2582         int i;
2583         struct multicall_space mcs;
2584
2585         xen_mc_batch();
2586         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2587                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2588
2589                 if (in_frames)
2590                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2591
2592                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2593                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2594
2595                 if (out_frames)
2596                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2597         }
2598         xen_mc_issue(0);
2599 }
2600
2601 /*
2602  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2603  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2604  * mfn.
2605  */
2606 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2607                                      unsigned long *mfns,
2608                                      unsigned long first_mfn)
2609 {
2610         unsigned i, limit;
2611         unsigned long mfn;
2612
2613         xen_mc_batch();
2614
2615         limit = 1u << order;
2616         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2617                 struct multicall_space mcs;
2618                 unsigned flags;
2619
2620                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2621                 if (mfns)
2622                         mfn = mfns[i];
2623                 else
2624                         mfn = first_mfn + i;
2625
2626                 if (i < (limit - 1))
2627                         flags = 0;
2628                 else {
2629                         if (order == 0)
2630                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2631                         else
2632                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2633                 }
2634
2635                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2636                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2637
2638                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2639         }
2640
2641         xen_mc_issue(0);
2642 }
2643
2644 /*
2645  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2646  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2647  * input, and populates mfns as output.
2648  *
2649  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2650  * satisfy the request or not.
2651  */
2652 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2653                                unsigned long *pfns_in,
2654                                unsigned long extents_out,
2655                                unsigned int order_out,
2656                                unsigned long *mfns_out,
2657                                unsigned int address_bits)
2658 {
2659         long rc;
2660         int success;
2661
2662         struct xen_memory_exchange exchange = {
2663                 .in = {
2664                         .nr_extents   = extents_in,
2665                         .extent_order = order_in,
2666                         .extent_start = pfns_in,
2667                         .domid        = DOMID_SELF
2668                 },
2669                 .out = {
2670                         .nr_extents   = extents_out,
2671                         .extent_order = order_out,
2672                         .extent_start = mfns_out,
2673                         .address_bits = address_bits,
2674                         .domid        = DOMID_SELF
2675                 }
2676         };
2677
2678         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2679
2680         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2681         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2682
2683         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2684         BUG_ON(success && (rc != 0));
2685
2686         return success;
2687 }
2688
2689 int xen_create_contiguous_region(phys_addr_t pstart, unsigned int order,
2690                                  unsigned int address_bits,
2691                                  dma_addr_t *dma_handle)
2692 {
2693         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2694         unsigned long  flags;
2695         int            success;
2696         unsigned long vstart = (unsigned long)phys_to_virt(pstart);
2697
2698         /*
2699          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2700          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2701          * this function are redundant and can be ignored.
2702          */
2703
2704         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2705                 return 0;
2706
2707         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2708                 return -ENOMEM;
2709
2710         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2711
2712         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2713
2714         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2715         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2716
2717         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2718         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2719         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2720                                       1, order, &out_frame,
2721                                       address_bits);
2722
2723         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2724         if (success)
2725                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2726         else
2727                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2728
2729         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2730
2731         *dma_handle = virt_to_machine(vstart).maddr;
2732         return success ? 0 : -ENOMEM;
2733 }
2734 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2735
2736 void xen_destroy_contiguous_region(phys_addr_t pstart, unsigned int order)
2737 {
2738         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2739         unsigned long  flags;
2740         int success;
2741         unsigned long vstart;
2742
2743         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2744                 return;
2745
2746         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2747                 return;
2748
2749         vstart = (unsigned long)phys_to_virt(pstart);
2750         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2751
2752         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2753
2754         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2755         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2756
2757         /* 2. Zap current PTEs. */
2758         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2759
2760         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2761         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2762                                         0, out_frames, 0);
2763
2764         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2765         if (success)
2766                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2767         else
2768                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2769
2770         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2771 }
2772 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2773
2774 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2775 #ifdef CONFIG_PROC_VMCORE
2776 /*
2777  * This function is used in two contexts:
2778  * - the kdump kernel has to check whether a pfn of the crashed kernel
2779  *   was a ballooned page. vmcore is using this function to decide
2780  *   whether to access a pfn of the crashed kernel.
2781  * - the kexec kernel has to check whether a pfn was ballooned by the
2782  *   previous kernel. If the pfn is ballooned, handle it properly.
2783  * Returns 0 if the pfn is not backed by a RAM page, the caller may
2784  * handle the pfn special in this case.
2785  */
2786 static int xen_oldmem_pfn_is_ram(unsigned long pfn)
2787 {
2788         struct xen_hvm_get_mem_type a = {
2789                 .domid = DOMID_SELF,
2790                 .pfn = pfn,
2791         };
2792         int ram;
2793
2794         if (HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_get_mem_type, &a))
2795                 return -ENXIO;
2796
2797         switch (a.mem_type) {
2798                 case HVMMEM_mmio_dm:
2799                         ram = 0;
2800                         break;
2801                 case HVMMEM_ram_rw:
2802                 case HVMMEM_ram_ro:
2803                 default:
2804                         ram = 1;
2805                         break;
2806         }
2807
2808         return ram;
2809 }
2810 #endif
2811
2812 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2813 {
2814         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2815         int rc;
2816
2817         a.domid = DOMID_SELF;
2818         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2819         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2820         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2821 }
2822
2823 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2824 {
2825         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2826         int rc = 0;
2827
2828         a.domid = DOMID_SELF;
2829         a.gpa = 0x00;
2830         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2831         if (rc < 0) {
2832                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2833                 return 0;
2834         }
2835         return 1;
2836 }
2837
2838 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2839 {
2840         if (is_pagetable_dying_supported())
2841                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2842 #ifdef CONFIG_PROC_VMCORE
2843         register_oldmem_pfn_is_ram(&xen_oldmem_pfn_is_ram);
2844 #endif
2845 }
2846 #endif
2847
2848 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2849
2850 struct remap_data {
2851         xen_pfn_t *mfn;
2852         bool contiguous;
2853         pgprot_t prot;
2854         struct mmu_update *mmu_update;
2855 };
2856
2857 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2858                                  unsigned long addr, void *data)
2859 {
2860         struct remap_data *rmd = data;
2861         pte_t pte = pte_mkspecial(mfn_pte(*rmd->mfn, rmd->prot));
2862
2863         /* If we have a contiguous range, just update the mfn itself,
2864            else update pointer to be "next mfn". */
2865         if (rmd->contiguous)
2866                 (*rmd->mfn)++;
2867         else
2868                 rmd->mfn++;
2869
2870         rmd->mmu_update->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
2871         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2872         rmd->mmu_update++;
2873
2874         return 0;
2875 }
2876
2877 static int do_remap_gfn(struct vm_area_struct *vma,
2878                         unsigned long addr,
2879                         xen_pfn_t *gfn, int nr,
2880                         int *err_ptr, pgprot_t prot,
2881                         unsigned domid,
2882                         struct page **pages)
2883 {
2884         int err = 0;
2885         struct remap_data rmd;
2886         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2887         unsigned long range;
2888         int mapped = 0;
2889
2890         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_IO)) == (VM_PFNMAP | VM_IO)));
2891
2892         rmd.mfn = gfn;
2893         rmd.prot = prot;
2894         /* We use the err_ptr to indicate if there we are doing a contiguous
2895          * mapping or a discontigious mapping. */
2896         rmd.contiguous = !err_ptr;
2897
2898         while (nr) {
2899                 int index = 0;
2900                 int done = 0;
2901                 int batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2902                 int batch_left = batch;
2903                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2904
2905                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2906                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2907                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2908                 if (err)
2909                         goto out;
2910
2911                 /* We record the error for each page that gives an error, but
2912                  * continue mapping until the whole set is done */
2913                 do {
2914                         int i;
2915
2916                         err = HYPERVISOR_mmu_update(&mmu_update[index],
2917                                                     batch_left, &done, domid);
2918
2919                         /*
2920                          * @err_ptr may be the same buffer as @gfn, so
2921                          * only clear it after each chunk of @gfn is
2922                          * used.
2923                          */
2924                         if (err_ptr) {
2925                                 for (i = index; i < index + done; i++)
2926                                         err_ptr[i] = 0;
2927                         }
2928                         if (err < 0) {
2929                                 if (!err_ptr)
2930                                         goto out;
2931                                 err_ptr[i] = err;
2932                                 done++; /* Skip failed frame. */
2933                         } else
2934                                 mapped += done;
2935                         batch_left -= done;
2936                         index += done;
2937                 } while (batch_left);
2938
2939                 nr -= batch;
2940                 addr += range;
2941                 if (err_ptr)
2942                         err_ptr += batch;
2943                 cond_resched();
2944         }
2945 out:
2946
2947         xen_flush_tlb_all();
2948
2949         return err < 0 ? err : mapped;
2950 }
2951
2952 int xen_remap_domain_gfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2953                                unsigned long addr,
2954                                xen_pfn_t gfn, int nr,
2955                                pgprot_t prot, unsigned domid,
2956                                struct page **pages)
2957 {
2958         return do_remap_gfn(vma, addr, &gfn, nr, NULL, prot, domid, pages);
2959 }
2960 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_gfn_range);
2961
2962 int xen_remap_domain_gfn_array(struct vm_area_struct *vma,
2963                                unsigned long addr,
2964                                xen_pfn_t *gfn, int nr,
2965                                int *err_ptr, pgprot_t prot,
2966                                unsigned domid, struct page **pages)
2967 {
2968         /* We BUG_ON because it's a programmer error to pass a NULL err_ptr,
2969          * and the consequences later is quite hard to detect what the actual
2970          * cause of "wrong memory was mapped in".
2971          */
2972         BUG_ON(err_ptr == NULL);
2973         return do_remap_gfn(vma, addr, gfn, nr, err_ptr, prot, domid, pages);
2974 }
2975 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_gfn_array);
2976
2977
2978 /* Returns: 0 success */
2979 int xen_unmap_domain_gfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2980                                int numpgs, struct page **pages)
2981 {
2982         if (!pages || !xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2983                 return 0;
2984
2985         return -EINVAL;
2986 }
2987 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_unmap_domain_gfn_range);