GNU Linux-libre 4.9.332-gnu1
[releases.git] / arch / x86 / xen / mmu.c
1 /*
2  * Xen mmu operations
3  *
4  * This file contains the various mmu fetch and update operations.
5  * The most important job they must perform is the mapping between the
6  * domain's pfn and the overall machine mfns.
7  *
8  * Xen allows guests to directly update the pagetable, in a controlled
9  * fashion.  In other words, the guest modifies the same pagetable
10  * that the CPU actually uses, which eliminates the overhead of having
11  * a separate shadow pagetable.
12  *
13  * In order to allow this, it falls on the guest domain to map its
14  * notion of a "physical" pfn - which is just a domain-local linear
15  * address - into a real "machine address" which the CPU's MMU can
16  * use.
17  *
18  * A pgd_t/pmd_t/pte_t will typically contain an mfn, and so can be
19  * inserted directly into the pagetable.  When creating a new
20  * pte/pmd/pgd, it converts the passed pfn into an mfn.  Conversely,
21  * when reading the content back with __(pgd|pmd|pte)_val, it converts
22  * the mfn back into a pfn.
23  *
24  * The other constraint is that all pages which make up a pagetable
25  * must be mapped read-only in the guest.  This prevents uncontrolled
26  * guest updates to the pagetable.  Xen strictly enforces this, and
27  * will disallow any pagetable update which will end up mapping a
28  * pagetable page RW, and will disallow using any writable page as a
29  * pagetable.
30  *
31  * Naively, when loading %cr3 with the base of a new pagetable, Xen
32  * would need to validate the whole pagetable before going on.
33  * Naturally, this is quite slow.  The solution is to "pin" a
34  * pagetable, which enforces all the constraints on the pagetable even
35  * when it is not actively in use.  This menas that Xen can be assured
36  * that it is still valid when you do load it into %cr3, and doesn't
37  * need to revalidate it.
38  *
39  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
40  */
41 #include <linux/sched.h>
42 #include <linux/highmem.h>
43 #include <linux/debugfs.h>
44 #include <linux/bug.h>
45 #include <linux/vmalloc.h>
46 #include <linux/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.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_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
539 {
540         struct mmu_update u;
541
542         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
543         u.val = pgd_val_ma(val);
544         xen_extend_mmu_update(&u);
545 }
546
547 /*
548  * Raw hypercall-based set_pgd, 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_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
555 {
556         preempt_disable();
557
558         xen_mc_batch();
559
560         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
561
562         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
563
564         preempt_enable();
565 }
566
567 static void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
568 {
569         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
570
571         trace_xen_mmu_set_pgd(ptr, user_ptr, val);
572
573         /* If page is not pinned, we can just update the entry
574            directly */
575         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
576                 *ptr = val;
577                 if (user_ptr) {
578                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
579                         *user_ptr = val;
580                 }
581                 return;
582         }
583
584         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
585            user updates together. */
586         xen_mc_batch();
587
588         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
589         if (user_ptr)
590                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
591
592         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
593 }
594 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4 */
595
596 /*
597  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
598  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
599  * callback function on each page it finds making up the page table,
600  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
601  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
602  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
603  * FIXADDR_TOP.
604  *
605  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
606  * because then we start getting into Xen's ptes.
607  *
608  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
609  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
610  */
611 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
612                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
613                                       enum pt_level),
614                           unsigned long limit)
615 {
616         int flush = 0;
617         unsigned hole_low, hole_high;
618         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
619         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
620
621         /* The limit is the last byte to be touched */
622         limit--;
623         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
624
625         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
626                 return 0;
627
628         /*
629          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
630          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
631          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
632          */
633         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
634         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
635
636         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
637 #if PTRS_PER_PUD > 1
638         pudidx_limit = pud_index(limit);
639 #else
640         pudidx_limit = 0;
641 #endif
642 #if PTRS_PER_PMD > 1
643         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
644 #else
645         pmdidx_limit = 0;
646 #endif
647
648         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
649                 pud_t *pud;
650
651                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
652                         continue;
653
654                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
655                         continue;
656
657                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
658
659                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
660                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
661
662                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
663                         pmd_t *pmd;
664
665                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
666                             pudidx > pudidx_limit)
667                                 goto out;
668
669                         if (pud_none(pud[pudidx]))
670                                 continue;
671
672                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
673
674                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
675                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
676
677                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
678                                 struct page *pte;
679
680                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
681                                     pudidx == pudidx_limit &&
682                                     pmdidx > pmdidx_limit)
683                                         goto out;
684
685                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
686                                         continue;
687
688                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
689                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
690                         }
691                 }
692         }
693
694 out:
695         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
696            a cue to do final things like tlb flushes. */
697         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
698
699         return flush;
700 }
701
702 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
703                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
704                                     enum pt_level),
705                         unsigned long limit)
706 {
707         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
708 }
709
710 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
711    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
712 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
713 {
714         spinlock_t *ptl = NULL;
715
716 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS
717         ptl = ptlock_ptr(page);
718         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
719 #endif
720
721         return ptl;
722 }
723
724 static void xen_pte_unlock(void *v)
725 {
726         spinlock_t *ptl = v;
727         spin_unlock(ptl);
728 }
729
730 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
731 {
732         struct mmuext_op op;
733
734         op.cmd = level;
735         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
736
737         xen_extend_mmuext_op(&op);
738 }
739
740 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
741                         enum pt_level level)
742 {
743         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
744         int flush;
745
746         if (pgfl)
747                 flush = 0;              /* already pinned */
748         else if (PageHighMem(page))
749                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
750                    highpage */
751                 flush = 1;
752         else {
753                 void *pt = lowmem_page_address(page);
754                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
755                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
756                 spinlock_t *ptl;
757
758                 flush = 0;
759
760                 /*
761                  * We need to hold the pagetable lock between the time
762                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
763                  * it.  If we don't, then other users may come in and
764                  * attempt to update the pagetable by writing it,
765                  * which will fail because the memory is RO but not
766                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
767                  *
768                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
769                  * entire pagetable's worth of locks during the
770                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
771                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
772                  * page while holding the lock.  This means the number
773                  * of locks we end up holding is never more than a
774                  * batch size (~32 entries, at present).
775                  *
776                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
777                  * the PTE pages independently, because we're
778                  * protected by the overall pagetable lock.
779                  */
780                 ptl = NULL;
781                 if (level == PT_PTE)
782                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
783
784                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
785                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
786                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
787
788                 if (ptl) {
789                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
790
791                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
792                            is completed. */
793                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
794                 }
795         }
796
797         return flush;
798 }
799
800 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
801    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
802    read-only, and can be pinned. */
803 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
804 {
805         trace_xen_mmu_pgd_pin(mm, pgd);
806
807         xen_mc_batch();
808
809         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
810                 /* re-enable interrupts for flushing */
811                 xen_mc_issue(0);
812
813                 kmap_flush_unused();
814
815                 xen_mc_batch();
816         }
817
818 #ifdef CONFIG_X86_64
819         {
820                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
821
822                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
823
824                 if (user_pgd) {
825                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
826                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
827                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
828                 }
829         }
830 #else /* CONFIG_X86_32 */
831 #ifdef CONFIG_X86_PAE
832         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
833         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
834                      PT_PMD);
835 #endif
836         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
837 #endif /* CONFIG_X86_64 */
838         xen_mc_issue(0);
839 }
840
841 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
842 {
843         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
844 }
845
846 /*
847  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
848  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
849  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
850  * process is under construction or destruction).
851  *
852  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
853  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
854  * matter all that much.
855  */
856 void xen_mm_pin_all(void)
857 {
858         struct page *page;
859
860         spin_lock(&pgd_lock);
861
862         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
863                 if (!PagePinned(page)) {
864                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
865                         SetPageSavePinned(page);
866                 }
867         }
868
869         spin_unlock(&pgd_lock);
870 }
871
872 /*
873  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
874  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
875  * the book-keeping now.
876  */
877 static int __init xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
878                                   enum pt_level level)
879 {
880         SetPagePinned(page);
881         return 0;
882 }
883
884 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
885 {
886         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
887 }
888
889 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
890                           enum pt_level level)
891 {
892         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
893
894         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
895                 void *pt = lowmem_page_address(page);
896                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
897                 spinlock_t *ptl = NULL;
898                 struct multicall_space mcs;
899
900                 /*
901                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
902                  * pte locks, we must be holding the lock for while
903                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
904                  * concurrent updates from seeing it in this
905                  * partially-pinned state.
906                  */
907                 if (level == PT_PTE) {
908                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
909
910                         if (ptl)
911                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
912                 }
913
914                 mcs = __xen_mc_entry(0);
915
916                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
917                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
918                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
919
920                 if (ptl) {
921                         /* unlock when batch completed */
922                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
923                 }
924         }
925
926         return 0;               /* never need to flush on unpin */
927 }
928
929 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
930 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
931 {
932         trace_xen_mmu_pgd_unpin(mm, pgd);
933
934         xen_mc_batch();
935
936         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
937
938 #ifdef CONFIG_X86_64
939         {
940                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
941
942                 if (user_pgd) {
943                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
944                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
945                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
946                 }
947         }
948 #endif
949
950 #ifdef CONFIG_X86_PAE
951         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
952         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
953                        PT_PMD);
954 #endif
955
956         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
957
958         xen_mc_issue(0);
959 }
960
961 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
962 {
963         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
964 }
965
966 /*
967  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
968  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
969  */
970 void xen_mm_unpin_all(void)
971 {
972         struct page *page;
973
974         spin_lock(&pgd_lock);
975
976         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
977                 if (PageSavePinned(page)) {
978                         BUG_ON(!PagePinned(page));
979                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
980                         ClearPageSavePinned(page);
981                 }
982         }
983
984         spin_unlock(&pgd_lock);
985 }
986
987 static void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
988 {
989         spin_lock(&next->page_table_lock);
990         xen_pgd_pin(next);
991         spin_unlock(&next->page_table_lock);
992 }
993
994 static void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
995 {
996         spin_lock(&mm->page_table_lock);
997         xen_pgd_pin(mm);
998         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
999 }
1000
1001
1002 #ifdef CONFIG_SMP
1003 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1004    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1005 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1006 {
1007         struct mm_struct *mm = info;
1008         struct mm_struct *active_mm;
1009
1010         active_mm = this_cpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1011
1012         if (active_mm == mm && this_cpu_read(cpu_tlbstate.state) != TLBSTATE_OK)
1013                 leave_mm(smp_processor_id());
1014
1015         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1016            it has been flushed. */
1017         if (this_cpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1018                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1019 }
1020
1021 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1022 {
1023         cpumask_var_t mask;
1024         unsigned cpu;
1025
1026         if (current->active_mm == mm) {
1027                 if (current->mm == mm)
1028                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1029                 else
1030                         leave_mm(smp_processor_id());
1031         }
1032
1033         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1034         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1035                 for_each_online_cpu(cpu) {
1036                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1037                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1038                                 continue;
1039                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1040                 }
1041                 return;
1042         }
1043         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1044
1045         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1046            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1047            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1048            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1049            if needed. */
1050         for_each_online_cpu(cpu) {
1051                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1052                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1053         }
1054
1055         if (!cpumask_empty(mask))
1056                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1057         free_cpumask_var(mask);
1058 }
1059 #else
1060 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1061 {
1062         if (current->active_mm == mm)
1063                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1064 }
1065 #endif
1066
1067 /*
1068  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1069  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1070  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1071  * hypervisor, which is moderately expensive.
1072  *
1073  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1074  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1075  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1076  *
1077  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1078  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1079  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1080  */
1081 static void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1082 {
1083         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1084         xen_drop_mm_ref(mm);
1085         put_cpu();
1086
1087         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1088
1089         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1090         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1091                 xen_pgd_unpin(mm);
1092
1093         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1094 }
1095
1096 static void xen_post_allocator_init(void);
1097
1098 static void __init pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1099 {
1100         struct mmuext_op op;
1101
1102         op.cmd = cmd;
1103         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1104         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1105                 BUG();
1106 }
1107
1108 #ifdef CONFIG_X86_64
1109 static void __init xen_cleanhighmap(unsigned long vaddr,
1110                                     unsigned long vaddr_end)
1111 {
1112         unsigned long kernel_end = roundup((unsigned long)_brk_end, PMD_SIZE) - 1;
1113         pmd_t *pmd = level2_kernel_pgt + pmd_index(vaddr);
1114
1115         /* NOTE: The loop is more greedy than the cleanup_highmap variant.
1116          * We include the PMD passed in on _both_ boundaries. */
1117         for (; vaddr <= vaddr_end && (pmd < (level2_kernel_pgt + PTRS_PER_PMD));
1118                         pmd++, vaddr += PMD_SIZE) {
1119                 if (pmd_none(*pmd))
1120                         continue;
1121                 if (vaddr < (unsigned long) _text || vaddr > kernel_end)
1122                         set_pmd(pmd, __pmd(0));
1123         }
1124         /* In case we did something silly, we should crash in this function
1125          * instead of somewhere later and be confusing. */
1126         xen_mc_flush();
1127 }
1128
1129 /*
1130  * Make a page range writeable and free it.
1131  */
1132 static void __init xen_free_ro_pages(unsigned long paddr, unsigned long size)
1133 {
1134         void *vaddr = __va(paddr);
1135         void *vaddr_end = vaddr + size;
1136
1137         for (; vaddr < vaddr_end; vaddr += PAGE_SIZE)
1138                 make_lowmem_page_readwrite(vaddr);
1139
1140         memblock_free(paddr, size);
1141 }
1142
1143 static void __init xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(void *pgtbl, bool unpin)
1144 {
1145         unsigned long pa = __pa(pgtbl) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1146
1147         if (unpin)
1148                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(pa));
1149         ClearPagePinned(virt_to_page(__va(pa)));
1150         xen_free_ro_pages(pa, PAGE_SIZE);
1151 }
1152
1153 /*
1154  * Since it is well isolated we can (and since it is perhaps large we should)
1155  * also free the page tables mapping the initial P->M table.
1156  */
1157 static void __init xen_cleanmfnmap(unsigned long vaddr)
1158 {
1159         unsigned long va = vaddr & PMD_MASK;
1160         unsigned long pa;
1161         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(va);
1162         pud_t *pud_page = pud_offset(pgd, 0);
1163         pud_t *pud;
1164         pmd_t *pmd;
1165         pte_t *pte;
1166         unsigned int i;
1167         bool unpin;
1168
1169         unpin = (vaddr == 2 * PGDIR_SIZE);
1170         set_pgd(pgd, __pgd(0));
1171         do {
1172                 pud = pud_page + pud_index(va);
1173                 if (pud_none(*pud)) {
1174                         va += PUD_SIZE;
1175                 } else if (pud_large(*pud)) {
1176                         pa = pud_val(*pud) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1177                         xen_free_ro_pages(pa, PUD_SIZE);
1178                         va += PUD_SIZE;
1179                 } else {
1180                         pmd = pmd_offset(pud, va);
1181                         if (pmd_large(*pmd)) {
1182                                 pa = pmd_val(*pmd) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1183                                 xen_free_ro_pages(pa, PMD_SIZE);
1184                         } else if (!pmd_none(*pmd)) {
1185                                 pte = pte_offset_kernel(pmd, va);
1186                                 set_pmd(pmd, __pmd(0));
1187                                 for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; ++i) {
1188                                         if (pte_none(pte[i]))
1189                                                 break;
1190                                         pa = pte_pfn(pte[i]) << PAGE_SHIFT;
1191                                         xen_free_ro_pages(pa, PAGE_SIZE);
1192                                 }
1193                                 xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pte, unpin);
1194                         }
1195                         va += PMD_SIZE;
1196                         if (pmd_index(va))
1197                                 continue;
1198                         set_pud(pud, __pud(0));
1199                         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pmd, unpin);
1200                 }
1201
1202         } while (pud_index(va) || pmd_index(va));
1203         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pud_page, unpin);
1204 }
1205
1206 static void __init xen_pagetable_p2m_free(void)
1207 {
1208         unsigned long size;
1209         unsigned long addr;
1210
1211         size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages * sizeof(unsigned long));
1212
1213         /* No memory or already called. */
1214         if ((unsigned long)xen_p2m_addr == xen_start_info->mfn_list)
1215                 return;
1216
1217         /* using __ka address and sticking INVALID_P2M_ENTRY! */
1218         memset((void *)xen_start_info->mfn_list, 0xff, size);
1219
1220         addr = xen_start_info->mfn_list;
1221         /*
1222          * We could be in __ka space.
1223          * We roundup to the PMD, which means that if anybody at this stage is
1224          * using the __ka address of xen_start_info or
1225          * xen_start_info->shared_info they are in going to crash. Fortunatly
1226          * we have already revectored in xen_setup_kernel_pagetable and in
1227          * xen_setup_shared_info.
1228          */
1229         size = roundup(size, PMD_SIZE);
1230
1231         if (addr >= __START_KERNEL_map) {
1232                 xen_cleanhighmap(addr, addr + size);
1233                 size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages *
1234                                   sizeof(unsigned long));
1235                 memblock_free(__pa(addr), size);
1236         } else {
1237                 xen_cleanmfnmap(addr);
1238         }
1239 }
1240
1241 static void __init xen_pagetable_cleanhighmap(void)
1242 {
1243         unsigned long size;
1244         unsigned long addr;
1245
1246         /* At this stage, cleanup_highmap has already cleaned __ka space
1247          * from _brk_limit way up to the max_pfn_mapped (which is the end of
1248          * the ramdisk). We continue on, erasing PMD entries that point to page
1249          * tables - do note that they are accessible at this stage via __va.
1250          * For good measure we also round up to the PMD - which means that if
1251          * anybody is using __ka address to the initial boot-stack - and try
1252          * to use it - they are going to crash. The xen_start_info has been
1253          * taken care of already in xen_setup_kernel_pagetable. */
1254         addr = xen_start_info->pt_base;
1255         size = roundup(xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE, PMD_SIZE);
1256
1257         xen_cleanhighmap(addr, addr + size);
1258         xen_start_info->pt_base = (unsigned long)__va(__pa(xen_start_info->pt_base));
1259 #ifdef DEBUG
1260         /* This is superfluous and is not necessary, but you know what
1261          * lets do it. The MODULES_VADDR -> MODULES_END should be clear of
1262          * anything at this stage. */
1263         xen_cleanhighmap(MODULES_VADDR, roundup(MODULES_VADDR, PUD_SIZE) - 1);
1264 #endif
1265 }
1266 #endif
1267
1268 static void __init xen_pagetable_p2m_setup(void)
1269 {
1270         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
1271                 return;
1272
1273         xen_vmalloc_p2m_tree();
1274
1275 #ifdef CONFIG_X86_64
1276         xen_pagetable_p2m_free();
1277
1278         xen_pagetable_cleanhighmap();
1279 #endif
1280         /* And revector! Bye bye old array */
1281         xen_start_info->mfn_list = (unsigned long)xen_p2m_addr;
1282 }
1283
1284 static void __init xen_pagetable_init(void)
1285 {
1286         paging_init();
1287         xen_post_allocator_init();
1288
1289         xen_pagetable_p2m_setup();
1290
1291         /* Allocate and initialize top and mid mfn levels for p2m structure */
1292         xen_build_mfn_list_list();
1293
1294         /* Remap memory freed due to conflicts with E820 map */
1295         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
1296                 xen_remap_memory();
1297
1298         xen_setup_shared_info();
1299 }
1300 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1301 {
1302         this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1303 }
1304
1305 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1306 {
1307         return this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1308 }
1309
1310 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1311 {
1312         return this_cpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1313 }
1314
1315 void xen_flush_tlb_all(void)
1316 {
1317         struct mmuext_op *op;
1318         struct multicall_space mcs;
1319
1320         preempt_disable();
1321
1322         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1323
1324         op = mcs.args;
1325         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_ALL;
1326         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1327
1328         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1329
1330         preempt_enable();
1331 }
1332 static void xen_flush_tlb(void)
1333 {
1334         struct mmuext_op *op;
1335         struct multicall_space mcs;
1336
1337         preempt_disable();
1338
1339         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1340
1341         op = mcs.args;
1342         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1343         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1344
1345         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1346
1347         preempt_enable();
1348 }
1349
1350 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1351 {
1352         struct mmuext_op *op;
1353         struct multicall_space mcs;
1354
1355         trace_xen_mmu_flush_tlb_single(addr);
1356
1357         preempt_disable();
1358
1359         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1360         op = mcs.args;
1361         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1362         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1363         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1364
1365         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1366
1367         preempt_enable();
1368 }
1369
1370 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1371                                  struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1372                                  unsigned long end)
1373 {
1374         struct {
1375                 struct mmuext_op op;
1376 #ifdef CONFIG_SMP
1377                 DECLARE_BITMAP(mask, num_processors);
1378 #else
1379                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1380 #endif
1381         } *args;
1382         struct multicall_space mcs;
1383
1384         trace_xen_mmu_flush_tlb_others(cpus, mm, start, end);
1385
1386         if (cpumask_empty(cpus))
1387                 return;         /* nothing to do */
1388
1389         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1390         args = mcs.args;
1391         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1392
1393         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1394         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1395         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1396
1397         args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1398         if (end != TLB_FLUSH_ALL && (end - start) <= PAGE_SIZE) {
1399                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1400                 args->op.arg1.linear_addr = start;
1401         }
1402
1403         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1404
1405         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1406 }
1407
1408 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1409 {
1410         return this_cpu_read(xen_cr3);
1411 }
1412
1413 static void set_current_cr3(void *v)
1414 {
1415         this_cpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1416 }
1417
1418 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1419 {
1420         struct mmuext_op op;
1421         unsigned long mfn;
1422
1423         trace_xen_mmu_write_cr3(kernel, cr3);
1424
1425         if (cr3)
1426                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1427         else
1428                 mfn = 0;
1429
1430         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1431
1432         op.cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1433         op.arg1.mfn = mfn;
1434
1435         xen_extend_mmuext_op(&op);
1436
1437         if (kernel) {
1438                 this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1439
1440                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1441                    been submitted. */
1442                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1443         }
1444 }
1445 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1446 {
1447         BUG_ON(preemptible());
1448
1449         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1450
1451         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1452            respect to ipis */
1453         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1454
1455         __xen_write_cr3(true, cr3);
1456
1457 #ifdef CONFIG_X86_64
1458         {
1459                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1460                 if (user_pgd)
1461                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1462                 else
1463                         __xen_write_cr3(false, 0);
1464         }
1465 #endif
1466
1467         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1468 }
1469
1470 #ifdef CONFIG_X86_64
1471 /*
1472  * At the start of the day - when Xen launches a guest, it has already
1473  * built pagetables for the guest. We diligently look over them
1474  * in xen_setup_kernel_pagetable and graft as appropriate them in the
1475  * init_level4_pgt and its friends. Then when we are happy we load
1476  * the new init_level4_pgt - and continue on.
1477  *
1478  * The generic code starts (start_kernel) and 'init_mem_mapping' sets
1479  * up the rest of the pagetables. When it has completed it loads the cr3.
1480  * N.B. that baremetal would start at 'start_kernel' (and the early
1481  * #PF handler would create bootstrap pagetables) - so we are running
1482  * with the same assumptions as what to do when write_cr3 is executed
1483  * at this point.
1484  *
1485  * Since there are no user-page tables at all, we have two variants
1486  * of xen_write_cr3 - the early bootup (this one), and the late one
1487  * (xen_write_cr3). The reason we have to do that is that in 64-bit
1488  * the Linux kernel and user-space are both in ring 3 while the
1489  * hypervisor is in ring 0.
1490  */
1491 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1492 {
1493         BUG_ON(preemptible());
1494
1495         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1496
1497         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1498            respect to ipis */
1499         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1500
1501         __xen_write_cr3(true, cr3);
1502
1503         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1504 }
1505 #endif
1506
1507 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1508 {
1509         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1510         int ret = 0;
1511
1512         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1513
1514 #ifdef CONFIG_X86_64
1515         {
1516                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1517                 pgd_t *user_pgd;
1518
1519                 BUG_ON(page->private != 0);
1520
1521                 ret = -ENOMEM;
1522
1523                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1524                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1525
1526                 if (user_pgd != NULL) {
1527 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
1528                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_ADDR)] =
1529                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1530 #endif
1531                         ret = 0;
1532                 }
1533
1534                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1535         }
1536 #endif
1537
1538         return ret;
1539 }
1540
1541 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1542 {
1543 #ifdef CONFIG_X86_64
1544         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1545
1546         if (user_pgd)
1547                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1548 #endif
1549 }
1550
1551 /*
1552  * Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1553  * doesn't allow RO page table pages to be remapped RW.
1554  *
1555  * If there is no MFN for this PFN then this page is initially
1556  * ballooned out so clear the PTE (as in decrease_reservation() in
1557  * drivers/xen/balloon.c).
1558  *
1559  * Many of these PTE updates are done on unpinned and writable pages
1560  * and doing a hypercall for these is unnecessary and expensive.  At
1561  * this point it is not possible to tell if a page is pinned or not,
1562  * so always write the PTE directly and rely on Xen trapping and
1563  * emulating any updates as necessary.
1564  */
1565 __visible pte_t xen_make_pte_init(pteval_t pte)
1566 {
1567 #ifdef CONFIG_X86_64
1568         unsigned long pfn;
1569
1570         /*
1571          * Pages belonging to the initial p2m list mapped outside the default
1572          * address range must be mapped read-only. This region contains the
1573          * page tables for mapping the p2m list, too, and page tables MUST be
1574          * mapped read-only.
1575          */
1576         pfn = (pte & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
1577         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map &&
1578             pfn >= xen_start_info->first_p2m_pfn &&
1579             pfn < xen_start_info->first_p2m_pfn + xen_start_info->nr_p2m_frames)
1580                 pte &= ~_PAGE_RW;
1581 #endif
1582         pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
1583         return native_make_pte(pte);
1584 }
1585 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte_init);
1586
1587 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1588 {
1589 #ifdef CONFIG_X86_32
1590         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1591         if (pte_mfn(pte) != INVALID_P2M_ENTRY
1592             && pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1593                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1594                                pte_val_ma(pte));
1595 #endif
1596         native_set_pte(ptep, pte);
1597 }
1598
1599 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1600    everything is pinned. */
1601 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1602 {
1603 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1604         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1605 #endif
1606         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1607         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1608 }
1609
1610 /* Used for pmd and pud */
1611 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1612 {
1613 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1614         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1615 #endif
1616         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1617 }
1618
1619 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1620    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1621 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1622 {
1623         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1624         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1625 }
1626
1627 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1628 {
1629         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1630 }
1631
1632 static inline void __pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1633 {
1634         struct multicall_space mcs;
1635         struct mmuext_op *op;
1636
1637         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1638         op = mcs.args;
1639         op->cmd = cmd;
1640         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1641
1642         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
1643 }
1644
1645 static inline void __set_pfn_prot(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1646 {
1647         struct multicall_space mcs;
1648         unsigned long addr = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
1649
1650         mcs = __xen_mc_entry(0);
1651         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)addr,
1652                                 pfn_pte(pfn, prot), 0);
1653 }
1654
1655 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1656    attached to a pinned pagetable. */
1657 static inline void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn,
1658                                     unsigned level)
1659 {
1660         bool pinned = PagePinned(virt_to_page(mm->pgd));
1661
1662         trace_xen_mmu_alloc_ptpage(mm, pfn, level, pinned);
1663
1664         if (pinned) {
1665                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1666
1667                 SetPagePinned(page);
1668
1669                 if (!PageHighMem(page)) {
1670                         xen_mc_batch();
1671
1672                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
1673
1674                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS)
1675                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1676
1677                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1678                 } else {
1679                         /* make sure there are no stray mappings of
1680                            this page */
1681                         kmap_flush_unused();
1682                 }
1683         }
1684 }
1685
1686 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1687 {
1688         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1689 }
1690
1691 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1692 {
1693         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1694 }
1695
1696 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1697 static inline void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1698 {
1699         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1700         bool pinned = PagePinned(page);
1701
1702         trace_xen_mmu_release_ptpage(pfn, level, pinned);
1703
1704         if (pinned) {
1705                 if (!PageHighMem(page)) {
1706                         xen_mc_batch();
1707
1708                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS)
1709                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1710
1711                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL);
1712
1713                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1714                 }
1715                 ClearPagePinned(page);
1716         }
1717 }
1718
1719 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1720 {
1721         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1722 }
1723
1724 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1725 {
1726         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1727 }
1728
1729 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4
1730 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1731 {
1732         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1733 }
1734
1735 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1736 {
1737         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1738 }
1739 #endif
1740
1741 void __init xen_reserve_top(void)
1742 {
1743 #ifdef CONFIG_X86_32
1744         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1745         struct xen_platform_parameters pp;
1746
1747         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1748                 top = pp.virt_start;
1749
1750         reserve_top_address(-top);
1751 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1752 }
1753
1754 /*
1755  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1756  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1757  */
1758 static void * __init __ka(phys_addr_t paddr)
1759 {
1760 #ifdef CONFIG_X86_64
1761         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1762 #else
1763         return __va(paddr);
1764 #endif
1765 }
1766
1767 /* Convert a machine address to physical address */
1768 static unsigned long __init m2p(phys_addr_t maddr)
1769 {
1770         phys_addr_t paddr;
1771
1772         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1773         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1774
1775         return paddr;
1776 }
1777
1778 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1779 static void * __init m2v(phys_addr_t maddr)
1780 {
1781         return __ka(m2p(maddr));
1782 }
1783
1784 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1785 static void __init set_page_prot_flags(void *addr, pgprot_t prot,
1786                                        unsigned long flags)
1787 {
1788         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1789         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1790
1791         /* For PVH no need to set R/O or R/W to pin them or unpin them. */
1792         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
1793                 return;
1794
1795         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, flags))
1796                 BUG();
1797 }
1798 static void __init set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1799 {
1800         return set_page_prot_flags(addr, prot, UVMF_NONE);
1801 }
1802 #ifdef CONFIG_X86_32
1803 static void __init xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1804 {
1805         unsigned pmdidx, pteidx;
1806         unsigned ident_pte;
1807         unsigned long pfn;
1808
1809         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1810                                       PAGE_SIZE);
1811
1812         ident_pte = 0;
1813         pfn = 0;
1814         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1815                 pte_t *pte_page;
1816
1817                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1818                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1819                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1820                 else {
1821                         /* Check for free pte pages */
1822                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1823                                 break;
1824
1825                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1826                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1827
1828                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1829                 }
1830
1831                 /* Install mappings */
1832                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1833                         pte_t pte;
1834
1835                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1836                                 max_pfn_mapped = pfn;
1837
1838                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1839                                 continue;
1840
1841                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1842                         pte_page[pteidx] = pte;
1843                 }
1844         }
1845
1846         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1847                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1848
1849         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1850 }
1851 #endif
1852 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1853 {
1854         struct xen_machphys_mapping mapping;
1855
1856         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1857                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1858                 machine_to_phys_nr = mapping.max_mfn + 1;
1859         } else {
1860                 machine_to_phys_nr = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1861         }
1862 #ifdef CONFIG_X86_32
1863         WARN_ON((machine_to_phys_mapping + (machine_to_phys_nr - 1))
1864                 < machine_to_phys_mapping);
1865 #endif
1866 }
1867
1868 #ifdef CONFIG_X86_64
1869 static void __init convert_pfn_mfn(void *v)
1870 {
1871         pte_t *pte = v;
1872         int i;
1873
1874         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1875            as ptes. */
1876         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1877                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1878 }
1879 static void __init check_pt_base(unsigned long *pt_base, unsigned long *pt_end,
1880                                  unsigned long addr)
1881 {
1882         if (*pt_base == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1883                 set_page_prot_flags((void *)addr, PAGE_KERNEL, UVMF_INVLPG);
1884                 clear_page((void *)addr);
1885                 (*pt_base)++;
1886         }
1887         if (*pt_end == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1888                 set_page_prot_flags((void *)addr, PAGE_KERNEL, UVMF_INVLPG);
1889                 clear_page((void *)addr);
1890                 (*pt_end)--;
1891         }
1892 }
1893 /*
1894  * Set up the initial kernel pagetable.
1895  *
1896  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1897  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1898  * level2_ident_pgt, and level2_kernel_pgt.  This means that only the
1899  * kernel has a physical mapping to start with - but that's enough to
1900  * get __va working.  We need to fill in the rest of the physical
1901  * mapping once some sort of allocator has been set up.  NOTE: for
1902  * PVH, the page tables are native.
1903  */
1904 void __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd, unsigned long max_pfn)
1905 {
1906         pud_t *l3;
1907         pmd_t *l2;
1908         unsigned long addr[3];
1909         unsigned long pt_base, pt_end;
1910         unsigned i;
1911
1912         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1913          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1914          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1915          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1916         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map)
1917                 max_pfn_mapped = xen_start_info->first_p2m_pfn;
1918         else
1919                 max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1920
1921         pt_base = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base));
1922         pt_end = pt_base + xen_start_info->nr_pt_frames;
1923
1924         /* Zap identity mapping */
1925         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1926
1927         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)) {
1928                 /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1929                 /* L4[272] -> level3_ident_pgt
1930                  * L4[511] -> level3_kernel_pgt */
1931                 convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1932
1933                 /* L3_i[0] -> level2_ident_pgt */
1934                 convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1935                 /* L3_k[510] -> level2_kernel_pgt
1936                  * L3_k[511] -> level2_fixmap_pgt */
1937                 convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1938
1939                 /* L3_k[511][506] -> level1_fixmap_pgt */
1940                 convert_pfn_mfn(level2_fixmap_pgt);
1941         }
1942         /* We get [511][511] and have Xen's version of level2_kernel_pgt */
1943         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1944         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1945
1946         addr[0] = (unsigned long)pgd;
1947         addr[1] = (unsigned long)l3;
1948         addr[2] = (unsigned long)l2;
1949         /* Graft it onto L4[272][0]. Note that we creating an aliasing problem:
1950          * Both L4[272][0] and L4[511][510] have entries that point to the same
1951          * L2 (PMD) tables. Meaning that if you modify it in __va space
1952          * it will be also modified in the __ka space! (But if you just
1953          * modify the PMD table to point to other PTE's or none, then you
1954          * are OK - which is what cleanup_highmap does) */
1955         copy_page(level2_ident_pgt, l2);
1956         /* Graft it onto L4[511][510] */
1957         copy_page(level2_kernel_pgt, l2);
1958
1959         /* Copy the initial P->M table mappings if necessary. */
1960         i = pgd_index(xen_start_info->mfn_list);
1961         if (i && i < pgd_index(__START_KERNEL_map))
1962                 init_level4_pgt[i] = ((pgd_t *)xen_start_info->pt_base)[i];
1963
1964         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)) {
1965                 /* Make pagetable pieces RO */
1966                 set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1967                 set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1968                 set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1969                 set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1970                 set_page_prot(level2_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1971                 set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1972                 set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1973                 set_page_prot(level1_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1974
1975                 /* Pin down new L4 */
1976                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1977                                   PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1978
1979                 /* Unpin Xen-provided one */
1980                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1981
1982                 /*
1983                  * At this stage there can be no user pgd, and no page
1984                  * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1985                  * pgd.
1986                  */
1987                 xen_mc_batch();
1988                 __xen_write_cr3(true, __pa(init_level4_pgt));
1989                 xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1990         } else
1991                 native_write_cr3(__pa(init_level4_pgt));
1992
1993         /* We can't that easily rip out L3 and L2, as the Xen pagetables are
1994          * set out this way: [L4], [L1], [L2], [L3], [L1], [L1] ...  for
1995          * the initial domain. For guests using the toolstack, they are in:
1996          * [L4], [L3], [L2], [L1], [L1], order .. So for dom0 we can only
1997          * rip out the [L4] (pgd), but for guests we shave off three pages.
1998          */
1999         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(addr); i++)
2000                 check_pt_base(&pt_base, &pt_end, addr[i]);
2001
2002         /* Our (by three pages) smaller Xen pagetable that we are using */
2003         xen_pt_base = PFN_PHYS(pt_base);
2004         xen_pt_size = (pt_end - pt_base) * PAGE_SIZE;
2005         memblock_reserve(xen_pt_base, xen_pt_size);
2006
2007         /* Revector the xen_start_info */
2008         xen_start_info = (struct start_info *)__va(__pa(xen_start_info));
2009 }
2010
2011 /*
2012  * Read a value from a physical address.
2013  */
2014 static unsigned long __init xen_read_phys_ulong(phys_addr_t addr)
2015 {
2016         unsigned long *vaddr;
2017         unsigned long val;
2018
2019         vaddr = early_memremap_ro(addr, sizeof(val));
2020         val = *vaddr;
2021         early_memunmap(vaddr, sizeof(val));
2022         return val;
2023 }
2024
2025 /*
2026  * Translate a virtual address to a physical one without relying on mapped
2027  * page tables. Don't rely on big pages being aligned in (guest) physical
2028  * space!
2029  */
2030 static phys_addr_t __init xen_early_virt_to_phys(unsigned long vaddr)
2031 {
2032         phys_addr_t pa;
2033         pgd_t pgd;
2034         pud_t pud;
2035         pmd_t pmd;
2036         pte_t pte;
2037
2038         pa = read_cr3();
2039         pgd = native_make_pgd(xen_read_phys_ulong(pa + pgd_index(vaddr) *
2040                                                        sizeof(pgd)));
2041         if (!pgd_present(pgd))
2042                 return 0;
2043
2044         pa = pgd_val(pgd) & PTE_PFN_MASK;
2045         pud = native_make_pud(xen_read_phys_ulong(pa + pud_index(vaddr) *
2046                                                        sizeof(pud)));
2047         if (!pud_present(pud))
2048                 return 0;
2049         pa = pud_val(pud) & PTE_PFN_MASK;
2050         if (pud_large(pud))
2051                 return pa + (vaddr & ~PUD_MASK);
2052
2053         pmd = native_make_pmd(xen_read_phys_ulong(pa + pmd_index(vaddr) *
2054                                                        sizeof(pmd)));
2055         if (!pmd_present(pmd))
2056                 return 0;
2057         pa = pmd_val(pmd) & PTE_PFN_MASK;
2058         if (pmd_large(pmd))
2059                 return pa + (vaddr & ~PMD_MASK);
2060
2061         pte = native_make_pte(xen_read_phys_ulong(pa + pte_index(vaddr) *
2062                                                        sizeof(pte)));
2063         if (!pte_present(pte))
2064                 return 0;
2065         pa = pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
2066
2067         return pa | (vaddr & ~PAGE_MASK);
2068 }
2069
2070 /*
2071  * Find a new area for the hypervisor supplied p2m list and relocate the p2m to
2072  * this area.
2073  */
2074 void __init xen_relocate_p2m(void)
2075 {
2076         phys_addr_t size, new_area, pt_phys, pmd_phys, pud_phys;
2077         unsigned long p2m_pfn, p2m_pfn_end, n_frames, pfn, pfn_end;
2078         int n_pte, n_pt, n_pmd, n_pud, idx_pte, idx_pt, idx_pmd, idx_pud;
2079         pte_t *pt;
2080         pmd_t *pmd;
2081         pud_t *pud;
2082         pgd_t *pgd;
2083         unsigned long *new_p2m;
2084
2085         size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages * sizeof(unsigned long));
2086         n_pte = roundup(size, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
2087         n_pt = roundup(size, PMD_SIZE) >> PMD_SHIFT;
2088         n_pmd = roundup(size, PUD_SIZE) >> PUD_SHIFT;
2089         n_pud = roundup(size, PGDIR_SIZE) >> PGDIR_SHIFT;
2090         n_frames = n_pte + n_pt + n_pmd + n_pud;
2091
2092         new_area = xen_find_free_area(PFN_PHYS(n_frames));
2093         if (!new_area) {
2094                 xen_raw_console_write("Can't find new memory area for p2m needed due to E820 map conflict\n");
2095                 BUG();
2096         }
2097
2098         /*
2099          * Setup the page tables for addressing the new p2m list.
2100          * We have asked the hypervisor to map the p2m list at the user address
2101          * PUD_SIZE. It may have done so, or it may have used a kernel space
2102          * address depending on the Xen version.
2103          * To avoid any possible virtual address collision, just use
2104          * 2 * PUD_SIZE for the new area.
2105          */
2106         pud_phys = new_area;
2107         pmd_phys = pud_phys + PFN_PHYS(n_pud);
2108         pt_phys = pmd_phys + PFN_PHYS(n_pmd);
2109         p2m_pfn = PFN_DOWN(pt_phys) + n_pt;
2110
2111         pgd = __va(read_cr3());
2112         new_p2m = (unsigned long *)(2 * PGDIR_SIZE);
2113         for (idx_pud = 0; idx_pud < n_pud; idx_pud++) {
2114                 pud = early_memremap(pud_phys, PAGE_SIZE);
2115                 clear_page(pud);
2116                 for (idx_pmd = 0; idx_pmd < min(n_pmd, PTRS_PER_PUD);
2117                      idx_pmd++) {
2118                         pmd = early_memremap(pmd_phys, PAGE_SIZE);
2119                         clear_page(pmd);
2120                         for (idx_pt = 0; idx_pt < min(n_pt, PTRS_PER_PMD);
2121                              idx_pt++) {
2122                                 pt = early_memremap(pt_phys, PAGE_SIZE);
2123                                 clear_page(pt);
2124                                 for (idx_pte = 0;
2125                                      idx_pte < min(n_pte, PTRS_PER_PTE);
2126                                      idx_pte++) {
2127                                         set_pte(pt + idx_pte,
2128                                                 pfn_pte(p2m_pfn, PAGE_KERNEL));
2129                                         p2m_pfn++;
2130                                 }
2131                                 n_pte -= PTRS_PER_PTE;
2132                                 early_memunmap(pt, PAGE_SIZE);
2133                                 make_lowmem_page_readonly(__va(pt_phys));
2134                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE,
2135                                                   PFN_DOWN(pt_phys));
2136                                 set_pmd(pmd + idx_pt,
2137                                         __pmd(_PAGE_TABLE | pt_phys));
2138                                 pt_phys += PAGE_SIZE;
2139                         }
2140                         n_pt -= PTRS_PER_PMD;
2141                         early_memunmap(pmd, PAGE_SIZE);
2142                         make_lowmem_page_readonly(__va(pmd_phys));
2143                         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L2_TABLE,
2144                                           PFN_DOWN(pmd_phys));
2145                         set_pud(pud + idx_pmd, __pud(_PAGE_TABLE | pmd_phys));
2146                         pmd_phys += PAGE_SIZE;
2147                 }
2148                 n_pmd -= PTRS_PER_PUD;
2149                 early_memunmap(pud, PAGE_SIZE);
2150                 make_lowmem_page_readonly(__va(pud_phys));
2151                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(pud_phys));
2152                 set_pgd(pgd + 2 + idx_pud, __pgd(_PAGE_TABLE | pud_phys));
2153                 pud_phys += PAGE_SIZE;
2154         }
2155
2156         /* Now copy the old p2m info to the new area. */
2157         memcpy(new_p2m, xen_p2m_addr, size);
2158         xen_p2m_addr = new_p2m;
2159
2160         /* Release the old p2m list and set new list info. */
2161         p2m_pfn = PFN_DOWN(xen_early_virt_to_phys(xen_start_info->mfn_list));
2162         BUG_ON(!p2m_pfn);
2163         p2m_pfn_end = p2m_pfn + PFN_DOWN(size);
2164
2165         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map) {
2166                 pfn = xen_start_info->first_p2m_pfn;
2167                 pfn_end = xen_start_info->first_p2m_pfn +
2168                           xen_start_info->nr_p2m_frames;
2169                 set_pgd(pgd + 1, __pgd(0));
2170         } else {
2171                 pfn = p2m_pfn;
2172                 pfn_end = p2m_pfn_end;
2173         }
2174
2175         memblock_free(PFN_PHYS(pfn), PAGE_SIZE * (pfn_end - pfn));
2176         while (pfn < pfn_end) {
2177                 if (pfn == p2m_pfn) {
2178                         pfn = p2m_pfn_end;
2179                         continue;
2180                 }
2181                 make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
2182                 pfn++;
2183         }
2184
2185         xen_start_info->mfn_list = (unsigned long)xen_p2m_addr;
2186         xen_start_info->first_p2m_pfn =  PFN_DOWN(new_area);
2187         xen_start_info->nr_p2m_frames = n_frames;
2188 }
2189
2190 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
2191 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
2192 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
2193
2194 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
2195 {
2196         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
2197
2198         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
2199         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
2200
2201         /*
2202          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
2203          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
2204          * read-only and then pin it.
2205          *
2206          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
2207          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
2208          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
2209          * swapper_pg_dir.
2210          */
2211         swapper_kernel_pmd =
2212                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
2213         copy_page(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd);
2214         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
2215                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
2216         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
2217
2218         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
2219         xen_write_cr3(cr3);
2220         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
2221
2222         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
2223                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
2224         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
2225         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
2226
2227         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
2228 }
2229
2230 /*
2231  * For 32 bit domains xen_start_info->pt_base is the pgd address which might be
2232  * not the first page table in the page table pool.
2233  * Iterate through the initial page tables to find the real page table base.
2234  */
2235 static phys_addr_t xen_find_pt_base(pmd_t *pmd)
2236 {
2237         phys_addr_t pt_base, paddr;
2238         unsigned pmdidx;
2239
2240         pt_base = min(__pa(xen_start_info->pt_base), __pa(pmd));
2241
2242         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++)
2243                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]) && !pmd_large(pmd[pmdidx])) {
2244                         paddr = m2p(pmd[pmdidx].pmd);
2245                         pt_base = min(pt_base, paddr);
2246                 }
2247
2248         return pt_base;
2249 }
2250
2251 void __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd, unsigned long max_pfn)
2252 {
2253         pmd_t *kernel_pmd;
2254
2255         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
2256
2257         xen_pt_base = xen_find_pt_base(kernel_pmd);
2258         xen_pt_size = xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE;
2259
2260         initial_kernel_pmd =
2261                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
2262
2263         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(xen_pt_base + xen_pt_size + 512 * 1024);
2264
2265         copy_page(initial_kernel_pmd, kernel_pmd);
2266
2267         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
2268
2269         copy_page(initial_page_table, pgd);
2270         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
2271                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
2272
2273         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
2274         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
2275         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
2276
2277         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
2278
2279         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
2280                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
2281         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
2282
2283         memblock_reserve(xen_pt_base, xen_pt_size);
2284 }
2285 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
2286
2287 void __init xen_reserve_special_pages(void)
2288 {
2289         phys_addr_t paddr;
2290
2291         memblock_reserve(__pa(xen_start_info), PAGE_SIZE);
2292         if (xen_start_info->store_mfn) {
2293                 paddr = PFN_PHYS(mfn_to_pfn(xen_start_info->store_mfn));
2294                 memblock_reserve(paddr, PAGE_SIZE);
2295         }
2296         if (!xen_initial_domain()) {
2297                 paddr = PFN_PHYS(mfn_to_pfn(xen_start_info->console.domU.mfn));
2298                 memblock_reserve(paddr, PAGE_SIZE);
2299         }
2300 }
2301
2302 void __init xen_pt_check_e820(void)
2303 {
2304         if (xen_is_e820_reserved(xen_pt_base, xen_pt_size)) {
2305                 xen_raw_console_write("Xen hypervisor allocated page table memory conflicts with E820 map\n");
2306                 BUG();
2307         }
2308 }
2309
2310 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
2311
2312 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
2313 {
2314         pte_t pte;
2315
2316         phys >>= PAGE_SHIFT;
2317
2318         switch (idx) {
2319         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
2320         case FIX_RO_IDT:
2321 #ifdef CONFIG_X86_32
2322         case FIX_WP_TEST:
2323 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
2324         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
2325 # endif
2326 #elif defined(CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION)
2327         case VSYSCALL_PAGE:
2328 #endif
2329         case FIX_TEXT_POKE0:
2330         case FIX_TEXT_POKE1:
2331                 /* All local page mappings */
2332                 pte = pfn_pte(phys, prot);
2333                 break;
2334
2335 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
2336         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
2337                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2338                 break;
2339 #endif
2340
2341 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
2342         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
2343                 /*
2344                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
2345                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
2346                  */
2347                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2348                 break;
2349 #endif
2350
2351         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
2352                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
2353                    IO domain */
2354                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2355                 break;
2356
2357         default:
2358                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
2359                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2360                 break;
2361         }
2362
2363         __native_set_fixmap(idx, pte);
2364
2365 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
2366         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
2367            pagetable vsyscall mapping. */
2368         if (idx == VSYSCALL_PAGE) {
2369                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
2370                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
2371         }
2372 #endif
2373 }
2374
2375 static void __init xen_post_allocator_init(void)
2376 {
2377         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2378                 return;
2379
2380         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
2381         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
2382         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
2383 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4
2384         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
2385 #endif
2386
2387         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2388            (which it hasn't) */
2389         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2390         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2391         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
2392         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
2393 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4
2394         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2395         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
2396 #endif
2397         pv_mmu_ops.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte);
2398
2399 #ifdef CONFIG_X86_64
2400         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
2401         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
2402 #endif
2403         xen_mark_init_mm_pinned();
2404 }
2405
2406 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2407 {
2408         preempt_disable();
2409         xen_mc_flush();
2410         paravirt_leave_lazy_mmu();
2411         preempt_enable();
2412 }
2413
2414 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initconst = {
2415         .read_cr2 = xen_read_cr2,
2416         .write_cr2 = xen_write_cr2,
2417
2418         .read_cr3 = xen_read_cr3,
2419         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2420
2421         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2422         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2423         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2424         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2425
2426         .pte_update = paravirt_nop,
2427
2428         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2429         .pgd_free = xen_pgd_free,
2430
2431         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2432         .release_pte = xen_release_pte_init,
2433         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2434         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2435
2436         .set_pte = xen_set_pte_init,
2437         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2438         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2439
2440         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2441         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2442
2443         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2444         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2445
2446         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_init),
2447         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2448
2449 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2450         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2451         .pte_clear = xen_pte_clear,
2452         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2453 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2454         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2455
2456         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2457         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2458
2459 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4
2460         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2461         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2462         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2463
2464         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2465         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2466 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4 */
2467
2468         .activate_mm = xen_activate_mm,
2469         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2470         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2471
2472         .lazy_mode = {
2473                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2474                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2475                 .flush = paravirt_flush_lazy_mmu,
2476         },
2477
2478         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2479 };
2480
2481 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2482 {
2483         x86_init.paging.pagetable_init = xen_pagetable_init;
2484
2485         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2486                 return;
2487
2488         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2489
2490         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2491 }
2492
2493 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2494 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2495 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2496
2497 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2498 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2499                                 unsigned long *in_frames,
2500                                 unsigned long *out_frames)
2501 {
2502         int i;
2503         struct multicall_space mcs;
2504
2505         xen_mc_batch();
2506         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2507                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2508
2509                 if (in_frames)
2510                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2511
2512                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2513                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2514
2515                 if (out_frames)
2516                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2517         }
2518         xen_mc_issue(0);
2519 }
2520
2521 /*
2522  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2523  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2524  * mfn.
2525  */
2526 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2527                                      unsigned long *mfns,
2528                                      unsigned long first_mfn)
2529 {
2530         unsigned i, limit;
2531         unsigned long mfn;
2532
2533         xen_mc_batch();
2534
2535         limit = 1u << order;
2536         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2537                 struct multicall_space mcs;
2538                 unsigned flags;
2539
2540                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2541                 if (mfns)
2542                         mfn = mfns[i];
2543                 else
2544                         mfn = first_mfn + i;
2545
2546                 if (i < (limit - 1))
2547                         flags = 0;
2548                 else {
2549                         if (order == 0)
2550                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2551                         else
2552                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2553                 }
2554
2555                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2556                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2557
2558                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2559         }
2560
2561         xen_mc_issue(0);
2562 }
2563
2564 /*
2565  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2566  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2567  * input, and populates mfns as output.
2568  *
2569  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2570  * satisfy the request or not.
2571  */
2572 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2573                                unsigned long *pfns_in,
2574                                unsigned long extents_out,
2575                                unsigned int order_out,
2576                                unsigned long *mfns_out,
2577                                unsigned int address_bits)
2578 {
2579         long rc;
2580         int success;
2581
2582         struct xen_memory_exchange exchange = {
2583                 .in = {
2584                         .nr_extents   = extents_in,
2585                         .extent_order = order_in,
2586                         .extent_start = pfns_in,
2587                         .domid        = DOMID_SELF
2588                 },
2589                 .out = {
2590                         .nr_extents   = extents_out,
2591                         .extent_order = order_out,
2592                         .extent_start = mfns_out,
2593                         .address_bits = address_bits,
2594                         .domid        = DOMID_SELF
2595                 }
2596         };
2597
2598         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2599
2600         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2601         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2602
2603         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2604         BUG_ON(success && (rc != 0));
2605
2606         return success;
2607 }
2608
2609 int xen_create_contiguous_region(phys_addr_t pstart, unsigned int order,
2610                                  unsigned int address_bits,
2611                                  dma_addr_t *dma_handle)
2612 {
2613         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2614         unsigned long  flags;
2615         int            success;
2616         unsigned long vstart = (unsigned long)phys_to_virt(pstart);
2617
2618         /*
2619          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2620          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2621          * this function are redundant and can be ignored.
2622          */
2623
2624         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2625                 return 0;
2626
2627         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2628                 return -ENOMEM;
2629
2630         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2631
2632         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2633
2634         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2635         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2636
2637         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2638         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2639         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2640                                       1, order, &out_frame,
2641                                       address_bits);
2642
2643         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2644         if (success)
2645                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2646         else
2647                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2648
2649         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2650
2651         *dma_handle = virt_to_machine(vstart).maddr;
2652         return success ? 0 : -ENOMEM;
2653 }
2654 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2655
2656 void xen_destroy_contiguous_region(phys_addr_t pstart, unsigned int order)
2657 {
2658         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2659         unsigned long  flags;
2660         int success;
2661         unsigned long vstart;
2662
2663         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2664                 return;
2665
2666         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2667                 return;
2668
2669         vstart = (unsigned long)phys_to_virt(pstart);
2670         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2671
2672         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2673
2674         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2675         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2676
2677         /* 2. Zap current PTEs. */
2678         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2679
2680         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2681         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2682                                         0, out_frames, 0);
2683
2684         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2685         if (success)
2686                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2687         else
2688                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2689
2690         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2691 }
2692 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2693
2694 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2695 #ifdef CONFIG_PROC_VMCORE
2696 /*
2697  * This function is used in two contexts:
2698  * - the kdump kernel has to check whether a pfn of the crashed kernel
2699  *   was a ballooned page. vmcore is using this function to decide
2700  *   whether to access a pfn of the crashed kernel.
2701  * - the kexec kernel has to check whether a pfn was ballooned by the
2702  *   previous kernel. If the pfn is ballooned, handle it properly.
2703  * Returns 0 if the pfn is not backed by a RAM page, the caller may
2704  * handle the pfn special in this case.
2705  */
2706 static int xen_oldmem_pfn_is_ram(unsigned long pfn)
2707 {
2708         struct xen_hvm_get_mem_type a = {
2709                 .domid = DOMID_SELF,
2710                 .pfn = pfn,
2711         };
2712         int ram;
2713
2714         if (HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_get_mem_type, &a))
2715                 return -ENXIO;
2716
2717         switch (a.mem_type) {
2718                 case HVMMEM_mmio_dm:
2719                         ram = 0;
2720                         break;
2721                 case HVMMEM_ram_rw:
2722                 case HVMMEM_ram_ro:
2723                 default:
2724                         ram = 1;
2725                         break;
2726         }
2727
2728         return ram;
2729 }
2730 #endif
2731
2732 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2733 {
2734         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2735         int rc;
2736
2737         a.domid = DOMID_SELF;
2738         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2739         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2740         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2741 }
2742
2743 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2744 {
2745         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2746         int rc = 0;
2747
2748         a.domid = DOMID_SELF;
2749         a.gpa = 0x00;
2750         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2751         if (rc < 0) {
2752                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2753                 return 0;
2754         }
2755         return 1;
2756 }
2757
2758 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2759 {
2760         if (is_pagetable_dying_supported())
2761                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2762 #ifdef CONFIG_PROC_VMCORE
2763         register_oldmem_pfn_is_ram(&xen_oldmem_pfn_is_ram);
2764 #endif
2765 }
2766 #endif
2767
2768 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2769
2770 struct remap_data {
2771         xen_pfn_t *mfn;
2772         bool contiguous;
2773         pgprot_t prot;
2774         struct mmu_update *mmu_update;
2775 };
2776
2777 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2778                                  unsigned long addr, void *data)
2779 {
2780         struct remap_data *rmd = data;
2781         pte_t pte = pte_mkspecial(mfn_pte(*rmd->mfn, rmd->prot));
2782
2783         /* If we have a contiguous range, just update the mfn itself,
2784            else update pointer to be "next mfn". */
2785         if (rmd->contiguous)
2786                 (*rmd->mfn)++;
2787         else
2788                 rmd->mfn++;
2789
2790         rmd->mmu_update->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
2791         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2792         rmd->mmu_update++;
2793
2794         return 0;
2795 }
2796
2797 static int do_remap_gfn(struct vm_area_struct *vma,
2798                         unsigned long addr,
2799                         xen_pfn_t *gfn, int nr,
2800                         int *err_ptr, pgprot_t prot,
2801                         unsigned domid,
2802                         struct page **pages)
2803 {
2804         int err = 0;
2805         struct remap_data rmd;
2806         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2807         unsigned long range;
2808         int mapped = 0;
2809
2810         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_IO)) == (VM_PFNMAP | VM_IO)));
2811
2812         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)) {
2813 #ifdef CONFIG_XEN_PVH
2814                 /* We need to update the local page tables and the xen HAP */
2815                 return xen_xlate_remap_gfn_array(vma, addr, gfn, nr, err_ptr,
2816                                                  prot, domid, pages);
2817 #else
2818                 return -EINVAL;
2819 #endif
2820         }
2821
2822         rmd.mfn = gfn;
2823         rmd.prot = prot;
2824         /* We use the err_ptr to indicate if there we are doing a contiguous
2825          * mapping or a discontigious mapping. */
2826         rmd.contiguous = !err_ptr;
2827
2828         while (nr) {
2829                 int index = 0;
2830                 int done = 0;
2831                 int batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2832                 int batch_left = batch;
2833                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2834
2835                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2836                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2837                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2838                 if (err)
2839                         goto out;
2840
2841                 /* We record the error for each page that gives an error, but
2842                  * continue mapping until the whole set is done */
2843                 do {
2844                         int i;
2845
2846                         err = HYPERVISOR_mmu_update(&mmu_update[index],
2847                                                     batch_left, &done, domid);
2848
2849                         /*
2850                          * @err_ptr may be the same buffer as @gfn, so
2851                          * only clear it after each chunk of @gfn is
2852                          * used.
2853                          */
2854                         if (err_ptr) {
2855                                 for (i = index; i < index + done; i++)
2856                                         err_ptr[i] = 0;
2857                         }
2858                         if (err < 0) {
2859                                 if (!err_ptr)
2860                                         goto out;
2861                                 err_ptr[i] = err;
2862                                 done++; /* Skip failed frame. */
2863                         } else
2864                                 mapped += done;
2865                         batch_left -= done;
2866                         index += done;
2867                 } while (batch_left);
2868
2869                 nr -= batch;
2870                 addr += range;
2871                 if (err_ptr)
2872                         err_ptr += batch;
2873                 cond_resched();
2874         }
2875 out:
2876
2877         xen_flush_tlb_all();
2878
2879         return err < 0 ? err : mapped;
2880 }
2881
2882 int xen_remap_domain_gfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2883                                unsigned long addr,
2884                                xen_pfn_t gfn, int nr,
2885                                pgprot_t prot, unsigned domid,
2886                                struct page **pages)
2887 {
2888         return do_remap_gfn(vma, addr, &gfn, nr, NULL, prot, domid, pages);
2889 }
2890 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_gfn_range);
2891
2892 int xen_remap_domain_gfn_array(struct vm_area_struct *vma,
2893                                unsigned long addr,
2894                                xen_pfn_t *gfn, int nr,
2895                                int *err_ptr, pgprot_t prot,
2896                                unsigned domid, struct page **pages)
2897 {
2898         /* We BUG_ON because it's a programmer error to pass a NULL err_ptr,
2899          * and the consequences later is quite hard to detect what the actual
2900          * cause of "wrong memory was mapped in".
2901          */
2902         BUG_ON(err_ptr == NULL);
2903         return do_remap_gfn(vma, addr, gfn, nr, err_ptr, prot, domid, pages);
2904 }
2905 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_gfn_array);
2906
2907
2908 /* Returns: 0 success */
2909 int xen_unmap_domain_gfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2910                                int numpgs, struct page **pages)
2911 {
2912         if (!pages || !xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2913                 return 0;
2914
2915 #ifdef CONFIG_XEN_PVH
2916         return xen_xlate_unmap_gfn_range(vma, numpgs, pages);
2917 #else
2918         return -EINVAL;
2919 #endif
2920 }
2921 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_unmap_domain_gfn_range);