GNU Linux-libre 5.19-rc6-gnu
[releases.git] / arch / x86 / xen / mmu_pv.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 /*
4  * Xen mmu operations
5  *
6  * This file contains the various mmu fetch and update operations.
7  * The most important job they must perform is the mapping between the
8  * domain's pfn and the overall machine mfns.
9  *
10  * Xen allows guests to directly update the pagetable, in a controlled
11  * fashion.  In other words, the guest modifies the same pagetable
12  * that the CPU actually uses, which eliminates the overhead of having
13  * a separate shadow pagetable.
14  *
15  * In order to allow this, it falls on the guest domain to map its
16  * notion of a "physical" pfn - which is just a domain-local linear
17  * address - into a real "machine address" which the CPU's MMU can
18  * use.
19  *
20  * A pgd_t/pmd_t/pte_t will typically contain an mfn, and so can be
21  * inserted directly into the pagetable.  When creating a new
22  * pte/pmd/pgd, it converts the passed pfn into an mfn.  Conversely,
23  * when reading the content back with __(pgd|pmd|pte)_val, it converts
24  * the mfn back into a pfn.
25  *
26  * The other constraint is that all pages which make up a pagetable
27  * must be mapped read-only in the guest.  This prevents uncontrolled
28  * guest updates to the pagetable.  Xen strictly enforces this, and
29  * will disallow any pagetable update which will end up mapping a
30  * pagetable page RW, and will disallow using any writable page as a
31  * pagetable.
32  *
33  * Naively, when loading %cr3 with the base of a new pagetable, Xen
34  * would need to validate the whole pagetable before going on.
35  * Naturally, this is quite slow.  The solution is to "pin" a
36  * pagetable, which enforces all the constraints on the pagetable even
37  * when it is not actively in use.  This menas that Xen can be assured
38  * that it is still valid when you do load it into %cr3, and doesn't
39  * need to revalidate it.
40  *
41  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
42  */
43 #include <linux/sched/mm.h>
44 #include <linux/debugfs.h>
45 #include <linux/bug.h>
46 #include <linux/vmalloc.h>
47 #include <linux/export.h>
48 #include <linux/init.h>
49 #include <linux/gfp.h>
50 #include <linux/memblock.h>
51 #include <linux/seq_file.h>
52 #include <linux/crash_dump.h>
53 #include <linux/pgtable.h>
54 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
55 #include <linux/kexec.h>
56 #endif
57
58 #include <trace/events/xen.h>
59
60 #include <asm/tlbflush.h>
61 #include <asm/fixmap.h>
62 #include <asm/mmu_context.h>
63 #include <asm/setup.h>
64 #include <asm/paravirt.h>
65 #include <asm/e820/api.h>
66 #include <asm/linkage.h>
67 #include <asm/page.h>
68 #include <asm/init.h>
69 #include <asm/memtype.h>
70 #include <asm/smp.h>
71 #include <asm/tlb.h>
72
73 #include <asm/xen/hypercall.h>
74 #include <asm/xen/hypervisor.h>
75
76 #include <xen/xen.h>
77 #include <xen/page.h>
78 #include <xen/interface/xen.h>
79 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
80 #include <xen/interface/version.h>
81 #include <xen/interface/memory.h>
82 #include <xen/hvc-console.h>
83 #include <xen/swiotlb-xen.h>
84
85 #include "multicalls.h"
86 #include "mmu.h"
87 #include "debugfs.h"
88
89 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
90 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
91 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
92 #endif
93
94 /*
95  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
96  * Also protects non-atomic updates of current_pages and balloon lists.
97  */
98 static DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
99
100 /*
101  * Note about cr3 (pagetable base) values:
102  *
103  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
104  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
105  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
106  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
107  * be self-consistent.
108  *
109  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
110  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
111  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
112  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
113  */
114 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
115 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
116
117 static phys_addr_t xen_pt_base, xen_pt_size __initdata;
118
119 static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(xen_struct_pages_ready);
120
121 /*
122  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
123  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
124  */
125 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
126
127 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
128 {
129         pte_t *pte, ptev;
130         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
131         unsigned int level;
132
133         pte = lookup_address(address, &level);
134         if (pte == NULL)
135                 return;         /* vaddr missing */
136
137         ptev = pte_wrprotect(*pte);
138
139         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
140                 BUG();
141 }
142
143 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
144 {
145         pte_t *pte, ptev;
146         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
147         unsigned int level;
148
149         pte = lookup_address(address, &level);
150         if (pte == NULL)
151                 return;         /* vaddr missing */
152
153         ptev = pte_mkwrite(*pte);
154
155         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
156                 BUG();
157 }
158
159
160 /*
161  * During early boot all page table pages are pinned, but we do not have struct
162  * pages, so return true until struct pages are ready.
163  */
164 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
165 {
166         if (static_branch_likely(&xen_struct_pages_ready)) {
167                 struct page *page = virt_to_page(ptr);
168
169                 return PagePinned(page);
170         }
171         return true;
172 }
173
174 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
175 {
176         struct multicall_space mcs;
177         struct mmu_update *u;
178
179         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
180
181         if (mcs.mc != NULL) {
182                 mcs.mc->args[1]++;
183         } else {
184                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
185                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
186         }
187
188         u = mcs.args;
189         *u = *update;
190 }
191
192 static void xen_extend_mmuext_op(const struct mmuext_op *op)
193 {
194         struct multicall_space mcs;
195         struct mmuext_op *u;
196
197         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmuext_op, sizeof(*u));
198
199         if (mcs.mc != NULL) {
200                 mcs.mc->args[1]++;
201         } else {
202                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
203                 MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
204         }
205
206         u = mcs.args;
207         *u = *op;
208 }
209
210 static void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
211 {
212         struct mmu_update u;
213
214         preempt_disable();
215
216         xen_mc_batch();
217
218         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
219         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
220         u.val = pmd_val_ma(val);
221         xen_extend_mmu_update(&u);
222
223         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
224
225         preempt_enable();
226 }
227
228 static void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
229 {
230         trace_xen_mmu_set_pmd(ptr, val);
231
232         /* If page is not pinned, we can just update the entry
233            directly */
234         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
235                 *ptr = val;
236                 return;
237         }
238
239         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
240 }
241
242 /*
243  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
244  * and protection flags for that frame.
245  */
246 void __init set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
247 {
248         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(vaddr, mfn_pte(mfn, flags),
249                                          UVMF_INVLPG))
250                 BUG();
251 }
252
253 static bool xen_batched_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
254 {
255         struct mmu_update u;
256
257         if (paravirt_get_lazy_mode() != PARAVIRT_LAZY_MMU)
258                 return false;
259
260         xen_mc_batch();
261
262         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
263         u.val = pte_val_ma(pteval);
264         xen_extend_mmu_update(&u);
265
266         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
267
268         return true;
269 }
270
271 static inline void __xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
272 {
273         if (!xen_batched_set_pte(ptep, pteval)) {
274                 /*
275                  * Could call native_set_pte() here and trap and
276                  * emulate the PTE write, but a hypercall is much cheaper.
277                  */
278                 struct mmu_update u;
279
280                 u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
281                 u.val = pte_val_ma(pteval);
282                 HYPERVISOR_mmu_update(&u, 1, NULL, DOMID_SELF);
283         }
284 }
285
286 static void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
287 {
288         trace_xen_mmu_set_pte(ptep, pteval);
289         __xen_set_pte(ptep, pteval);
290 }
291
292 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct vm_area_struct *vma,
293                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
294 {
295         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
296         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_start(vma->vm_mm, addr, ptep, *ptep);
297         return *ptep;
298 }
299
300 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
301                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
302 {
303         struct mmu_update u;
304
305         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_commit(vma->vm_mm, addr, ptep, pte);
306         xen_mc_batch();
307
308         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
309         u.val = pte_val_ma(pte);
310         xen_extend_mmu_update(&u);
311
312         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
313 }
314
315 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
316 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
317 {
318         if (val & _PAGE_PRESENT) {
319                 unsigned long mfn = (val & XEN_PTE_MFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
320                 unsigned long pfn = mfn_to_pfn(mfn);
321
322                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
323                 if (unlikely(pfn == ~0))
324                         val = flags & ~_PAGE_PRESENT;
325                 else
326                         val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
327         }
328
329         return val;
330 }
331
332 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
333 {
334         if (val & _PAGE_PRESENT) {
335                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
336                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
337                 unsigned long mfn;
338
339                 mfn = __pfn_to_mfn(pfn);
340
341                 /*
342                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
343                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
344                  * information about the original pfn, so
345                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
346                  */
347                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
348                         mfn = 0;
349                         flags = 0;
350                 } else
351                         mfn &= ~(FOREIGN_FRAME_BIT | IDENTITY_FRAME_BIT);
352                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
353         }
354
355         return val;
356 }
357
358 __visible pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
359 {
360         pteval_t pteval = pte.pte;
361
362         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
363 }
364 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
365
366 __visible pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
367 {
368         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
369 }
370 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
371
372 __visible pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
373 {
374         pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
375
376         return native_make_pte(pte);
377 }
378 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
379
380 __visible pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
381 {
382         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
383         return native_make_pgd(pgd);
384 }
385 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
386
387 __visible pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
388 {
389         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
390 }
391 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
392
393 static void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
394 {
395         struct mmu_update u;
396
397         preempt_disable();
398
399         xen_mc_batch();
400
401         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
402         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
403         u.val = pud_val_ma(val);
404         xen_extend_mmu_update(&u);
405
406         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
407
408         preempt_enable();
409 }
410
411 static void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
412 {
413         trace_xen_mmu_set_pud(ptr, val);
414
415         /* If page is not pinned, we can just update the entry
416            directly */
417         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
418                 *ptr = val;
419                 return;
420         }
421
422         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
423 }
424
425 __visible pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
426 {
427         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
428         return native_make_pmd(pmd);
429 }
430 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
431
432 __visible pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
433 {
434         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
435 }
436 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
437
438 __visible pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
439 {
440         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
441
442         return native_make_pud(pud);
443 }
444 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
445
446 static pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
447 {
448         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
449         unsigned offset = pgd - pgd_page;
450         pgd_t *user_ptr = NULL;
451
452         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
453                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
454                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
455                 if (user_ptr)
456                         user_ptr += offset;
457         }
458
459         return user_ptr;
460 }
461
462 static void __xen_set_p4d_hyper(p4d_t *ptr, p4d_t val)
463 {
464         struct mmu_update u;
465
466         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
467         u.val = p4d_val_ma(val);
468         xen_extend_mmu_update(&u);
469 }
470
471 /*
472  * Raw hypercall-based set_p4d, intended for in early boot before
473  * there's a page structure.  This implies:
474  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
475  *  2. It is always pinned
476  *  3. It has no user pagetable attached to it
477  */
478 static void __init xen_set_p4d_hyper(p4d_t *ptr, p4d_t val)
479 {
480         preempt_disable();
481
482         xen_mc_batch();
483
484         __xen_set_p4d_hyper(ptr, val);
485
486         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
487
488         preempt_enable();
489 }
490
491 static void xen_set_p4d(p4d_t *ptr, p4d_t val)
492 {
493         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd((pgd_t *)ptr);
494         pgd_t pgd_val;
495
496         trace_xen_mmu_set_p4d(ptr, (p4d_t *)user_ptr, val);
497
498         /* If page is not pinned, we can just update the entry
499            directly */
500         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
501                 *ptr = val;
502                 if (user_ptr) {
503                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
504                         pgd_val.pgd = p4d_val_ma(val);
505                         *user_ptr = pgd_val;
506                 }
507                 return;
508         }
509
510         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
511            user updates together. */
512         xen_mc_batch();
513
514         __xen_set_p4d_hyper(ptr, val);
515         if (user_ptr)
516                 __xen_set_p4d_hyper((p4d_t *)user_ptr, val);
517
518         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
519 }
520
521 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 5
522 __visible p4dval_t xen_p4d_val(p4d_t p4d)
523 {
524         return pte_mfn_to_pfn(p4d.p4d);
525 }
526 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_p4d_val);
527
528 __visible p4d_t xen_make_p4d(p4dval_t p4d)
529 {
530         p4d = pte_pfn_to_mfn(p4d);
531
532         return native_make_p4d(p4d);
533 }
534 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_p4d);
535 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 5 */
536
537 static void xen_pmd_walk(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
538                          void (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
539                                       enum pt_level),
540                          bool last, unsigned long limit)
541 {
542         int i, nr;
543
544         nr = last ? pmd_index(limit) + 1 : PTRS_PER_PMD;
545         for (i = 0; i < nr; i++) {
546                 if (!pmd_none(pmd[i]))
547                         (*func)(mm, pmd_page(pmd[i]), PT_PTE);
548         }
549 }
550
551 static void xen_pud_walk(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
552                          void (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
553                                       enum pt_level),
554                          bool last, unsigned long limit)
555 {
556         int i, nr;
557
558         nr = last ? pud_index(limit) + 1 : PTRS_PER_PUD;
559         for (i = 0; i < nr; i++) {
560                 pmd_t *pmd;
561
562                 if (pud_none(pud[i]))
563                         continue;
564
565                 pmd = pmd_offset(&pud[i], 0);
566                 if (PTRS_PER_PMD > 1)
567                         (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
568                 xen_pmd_walk(mm, pmd, func, last && i == nr - 1, limit);
569         }
570 }
571
572 static void xen_p4d_walk(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
573                          void (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
574                                       enum pt_level),
575                          bool last, unsigned long limit)
576 {
577         pud_t *pud;
578
579
580         if (p4d_none(*p4d))
581                 return;
582
583         pud = pud_offset(p4d, 0);
584         if (PTRS_PER_PUD > 1)
585                 (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
586         xen_pud_walk(mm, pud, func, last, limit);
587 }
588
589 /*
590  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
591  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
592  * callback function on each page it finds making up the page table,
593  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
594  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
595  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
596  * FIXADDR_TOP.
597  *
598  * We must skip the Xen hole in the middle of the address space, just after
599  * the big x86-64 virtual hole.
600  */
601 static void __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
602                            void (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
603                                         enum pt_level),
604                            unsigned long limit)
605 {
606         int i, nr;
607         unsigned hole_low = 0, hole_high = 0;
608
609         /* The limit is the last byte to be touched */
610         limit--;
611         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
612
613         /*
614          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
615          * space, which contains the Xen mappings.
616          */
617         hole_low = pgd_index(GUARD_HOLE_BASE_ADDR);
618         hole_high = pgd_index(GUARD_HOLE_END_ADDR);
619
620         nr = pgd_index(limit) + 1;
621         for (i = 0; i < nr; i++) {
622                 p4d_t *p4d;
623
624                 if (i >= hole_low && i < hole_high)
625                         continue;
626
627                 if (pgd_none(pgd[i]))
628                         continue;
629
630                 p4d = p4d_offset(&pgd[i], 0);
631                 xen_p4d_walk(mm, p4d, func, i == nr - 1, limit);
632         }
633
634         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
635            a cue to do final things like tlb flushes. */
636         (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
637 }
638
639 static void xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
640                          void (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
641                                       enum pt_level),
642                          unsigned long limit)
643 {
644         __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
645 }
646
647 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
648    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
649 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
650 {
651         spinlock_t *ptl = NULL;
652
653 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS
654         ptl = ptlock_ptr(page);
655         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
656 #endif
657
658         return ptl;
659 }
660
661 static void xen_pte_unlock(void *v)
662 {
663         spinlock_t *ptl = v;
664         spin_unlock(ptl);
665 }
666
667 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
668 {
669         struct mmuext_op op;
670
671         op.cmd = level;
672         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
673
674         xen_extend_mmuext_op(&op);
675 }
676
677 static void xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
678                          enum pt_level level)
679 {
680         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
681
682         if (!pgfl) {
683                 void *pt = lowmem_page_address(page);
684                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
685                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
686                 spinlock_t *ptl;
687
688                 /*
689                  * We need to hold the pagetable lock between the time
690                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
691                  * it.  If we don't, then other users may come in and
692                  * attempt to update the pagetable by writing it,
693                  * which will fail because the memory is RO but not
694                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
695                  *
696                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
697                  * entire pagetable's worth of locks during the
698                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
699                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
700                  * page while holding the lock.  This means the number
701                  * of locks we end up holding is never more than a
702                  * batch size (~32 entries, at present).
703                  *
704                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
705                  * the PTE pages independently, because we're
706                  * protected by the overall pagetable lock.
707                  */
708                 ptl = NULL;
709                 if (level == PT_PTE)
710                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
711
712                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
713                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
714                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
715
716                 if (ptl) {
717                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
718
719                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
720                            is completed. */
721                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
722                 }
723         }
724 }
725
726 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
727    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
728    read-only, and can be pinned. */
729 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
730 {
731         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
732
733         trace_xen_mmu_pgd_pin(mm, pgd);
734
735         xen_mc_batch();
736
737         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT);
738
739         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
740
741         if (user_pgd) {
742                 xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
743                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
744                            PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
745         }
746
747         xen_mc_issue(0);
748 }
749
750 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
751 {
752         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
753 }
754
755 /*
756  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
757  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
758  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
759  * process is under construction or destruction).
760  *
761  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
762  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
763  * matter all that much.
764  */
765 void xen_mm_pin_all(void)
766 {
767         struct page *page;
768
769         spin_lock(&pgd_lock);
770
771         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
772                 if (!PagePinned(page)) {
773                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
774                         SetPageSavePinned(page);
775                 }
776         }
777
778         spin_unlock(&pgd_lock);
779 }
780
781 static void __init xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
782                                    enum pt_level level)
783 {
784         SetPagePinned(page);
785 }
786
787 /*
788  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
789  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
790  * the book-keeping now once struct pages for allocated pages are
791  * initialized. This happens only after memblock_free_all() is called.
792  */
793 static void __init xen_after_bootmem(void)
794 {
795         static_branch_enable(&xen_struct_pages_ready);
796 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
797         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
798 #endif
799         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
800 }
801
802 static void xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
803                            enum pt_level level)
804 {
805         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
806
807         if (pgfl) {
808                 void *pt = lowmem_page_address(page);
809                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
810                 spinlock_t *ptl = NULL;
811                 struct multicall_space mcs;
812
813                 /*
814                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
815                  * pte locks, we must be holding the lock for while
816                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
817                  * concurrent updates from seeing it in this
818                  * partially-pinned state.
819                  */
820                 if (level == PT_PTE) {
821                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
822
823                         if (ptl)
824                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
825                 }
826
827                 mcs = __xen_mc_entry(0);
828
829                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
830                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
831                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
832
833                 if (ptl) {
834                         /* unlock when batch completed */
835                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
836                 }
837         }
838 }
839
840 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
841 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
842 {
843         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
844
845         trace_xen_mmu_pgd_unpin(mm, pgd);
846
847         xen_mc_batch();
848
849         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
850
851         if (user_pgd) {
852                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
853                            PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
854                 xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
855         }
856
857         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
858
859         xen_mc_issue(0);
860 }
861
862 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
863 {
864         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
865 }
866
867 /*
868  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
869  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
870  */
871 void xen_mm_unpin_all(void)
872 {
873         struct page *page;
874
875         spin_lock(&pgd_lock);
876
877         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
878                 if (PageSavePinned(page)) {
879                         BUG_ON(!PagePinned(page));
880                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
881                         ClearPageSavePinned(page);
882                 }
883         }
884
885         spin_unlock(&pgd_lock);
886 }
887
888 static void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
889 {
890         spin_lock(&next->page_table_lock);
891         xen_pgd_pin(next);
892         spin_unlock(&next->page_table_lock);
893 }
894
895 static void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
896 {
897         spin_lock(&mm->page_table_lock);
898         xen_pgd_pin(mm);
899         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
900 }
901
902 static void drop_mm_ref_this_cpu(void *info)
903 {
904         struct mm_struct *mm = info;
905
906         if (this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm) == mm)
907                 leave_mm(smp_processor_id());
908
909         /*
910          * If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
911          * it has been flushed.
912          */
913         if (this_cpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
914                 xen_mc_flush();
915 }
916
917 #ifdef CONFIG_SMP
918 /*
919  * Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
920  * we need to repoint it somewhere else before we can unpin it.
921  */
922 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
923 {
924         cpumask_var_t mask;
925         unsigned cpu;
926
927         drop_mm_ref_this_cpu(mm);
928
929         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
930         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
931                 for_each_online_cpu(cpu) {
932                         if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
933                                 continue;
934                         smp_call_function_single(cpu, drop_mm_ref_this_cpu, mm, 1);
935                 }
936                 return;
937         }
938
939         /*
940          * It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
941          * cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
942          * its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
943          * look at its actual current cr3 value, and force it to flush
944          * if needed.
945          */
946         cpumask_clear(mask);
947         for_each_online_cpu(cpu) {
948                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
949                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
950         }
951
952         smp_call_function_many(mask, drop_mm_ref_this_cpu, mm, 1);
953         free_cpumask_var(mask);
954 }
955 #else
956 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
957 {
958         drop_mm_ref_this_cpu(mm);
959 }
960 #endif
961
962 /*
963  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
964  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
965  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
966  * hypervisor, which is moderately expensive.
967  *
968  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
969  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
970  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
971  *
972  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
973  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
974  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
975  */
976 static void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
977 {
978         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
979         xen_drop_mm_ref(mm);
980         put_cpu();
981
982         spin_lock(&mm->page_table_lock);
983
984         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
985         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
986                 xen_pgd_unpin(mm);
987
988         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
989 }
990
991 static void xen_post_allocator_init(void);
992
993 static void __init pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
994 {
995         struct mmuext_op op;
996
997         op.cmd = cmd;
998         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
999         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1000                 BUG();
1001 }
1002
1003 static void __init xen_cleanhighmap(unsigned long vaddr,
1004                                     unsigned long vaddr_end)
1005 {
1006         unsigned long kernel_end = roundup((unsigned long)_brk_end, PMD_SIZE) - 1;
1007         pmd_t *pmd = level2_kernel_pgt + pmd_index(vaddr);
1008
1009         /* NOTE: The loop is more greedy than the cleanup_highmap variant.
1010          * We include the PMD passed in on _both_ boundaries. */
1011         for (; vaddr <= vaddr_end && (pmd < (level2_kernel_pgt + PTRS_PER_PMD));
1012                         pmd++, vaddr += PMD_SIZE) {
1013                 if (pmd_none(*pmd))
1014                         continue;
1015                 if (vaddr < (unsigned long) _text || vaddr > kernel_end)
1016                         set_pmd(pmd, __pmd(0));
1017         }
1018         /* In case we did something silly, we should crash in this function
1019          * instead of somewhere later and be confusing. */
1020         xen_mc_flush();
1021 }
1022
1023 /*
1024  * Make a page range writeable and free it.
1025  */
1026 static void __init xen_free_ro_pages(unsigned long paddr, unsigned long size)
1027 {
1028         void *vaddr = __va(paddr);
1029         void *vaddr_end = vaddr + size;
1030
1031         for (; vaddr < vaddr_end; vaddr += PAGE_SIZE)
1032                 make_lowmem_page_readwrite(vaddr);
1033
1034         memblock_phys_free(paddr, size);
1035 }
1036
1037 static void __init xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(void *pgtbl, bool unpin)
1038 {
1039         unsigned long pa = __pa(pgtbl) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1040
1041         if (unpin)
1042                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(pa));
1043         ClearPagePinned(virt_to_page(__va(pa)));
1044         xen_free_ro_pages(pa, PAGE_SIZE);
1045 }
1046
1047 static void __init xen_cleanmfnmap_pmd(pmd_t *pmd, bool unpin)
1048 {
1049         unsigned long pa;
1050         pte_t *pte_tbl;
1051         int i;
1052
1053         if (pmd_large(*pmd)) {
1054                 pa = pmd_val(*pmd) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1055                 xen_free_ro_pages(pa, PMD_SIZE);
1056                 return;
1057         }
1058
1059         pte_tbl = pte_offset_kernel(pmd, 0);
1060         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++) {
1061                 if (pte_none(pte_tbl[i]))
1062                         continue;
1063                 pa = pte_pfn(pte_tbl[i]) << PAGE_SHIFT;
1064                 xen_free_ro_pages(pa, PAGE_SIZE);
1065         }
1066         set_pmd(pmd, __pmd(0));
1067         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pte_tbl, unpin);
1068 }
1069
1070 static void __init xen_cleanmfnmap_pud(pud_t *pud, bool unpin)
1071 {
1072         unsigned long pa;
1073         pmd_t *pmd_tbl;
1074         int i;
1075
1076         if (pud_large(*pud)) {
1077                 pa = pud_val(*pud) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1078                 xen_free_ro_pages(pa, PUD_SIZE);
1079                 return;
1080         }
1081
1082         pmd_tbl = pmd_offset(pud, 0);
1083         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
1084                 if (pmd_none(pmd_tbl[i]))
1085                         continue;
1086                 xen_cleanmfnmap_pmd(pmd_tbl + i, unpin);
1087         }
1088         set_pud(pud, __pud(0));
1089         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pmd_tbl, unpin);
1090 }
1091
1092 static void __init xen_cleanmfnmap_p4d(p4d_t *p4d, bool unpin)
1093 {
1094         unsigned long pa;
1095         pud_t *pud_tbl;
1096         int i;
1097
1098         if (p4d_large(*p4d)) {
1099                 pa = p4d_val(*p4d) & PHYSICAL_PAGE_MASK;
1100                 xen_free_ro_pages(pa, P4D_SIZE);
1101                 return;
1102         }
1103
1104         pud_tbl = pud_offset(p4d, 0);
1105         for (i = 0; i < PTRS_PER_PUD; i++) {
1106                 if (pud_none(pud_tbl[i]))
1107                         continue;
1108                 xen_cleanmfnmap_pud(pud_tbl + i, unpin);
1109         }
1110         set_p4d(p4d, __p4d(0));
1111         xen_cleanmfnmap_free_pgtbl(pud_tbl, unpin);
1112 }
1113
1114 /*
1115  * Since it is well isolated we can (and since it is perhaps large we should)
1116  * also free the page tables mapping the initial P->M table.
1117  */
1118 static void __init xen_cleanmfnmap(unsigned long vaddr)
1119 {
1120         pgd_t *pgd;
1121         p4d_t *p4d;
1122         bool unpin;
1123
1124         unpin = (vaddr == 2 * PGDIR_SIZE);
1125         vaddr &= PMD_MASK;
1126         pgd = pgd_offset_k(vaddr);
1127         p4d = p4d_offset(pgd, 0);
1128         if (!p4d_none(*p4d))
1129                 xen_cleanmfnmap_p4d(p4d, unpin);
1130 }
1131
1132 static void __init xen_pagetable_p2m_free(void)
1133 {
1134         unsigned long size;
1135         unsigned long addr;
1136
1137         size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages * sizeof(unsigned long));
1138
1139         /* No memory or already called. */
1140         if ((unsigned long)xen_p2m_addr == xen_start_info->mfn_list)
1141                 return;
1142
1143         /* using __ka address and sticking INVALID_P2M_ENTRY! */
1144         memset((void *)xen_start_info->mfn_list, 0xff, size);
1145
1146         addr = xen_start_info->mfn_list;
1147         /*
1148          * We could be in __ka space.
1149          * We roundup to the PMD, which means that if anybody at this stage is
1150          * using the __ka address of xen_start_info or
1151          * xen_start_info->shared_info they are in going to crash. Fortunately
1152          * we have already revectored in xen_setup_kernel_pagetable.
1153          */
1154         size = roundup(size, PMD_SIZE);
1155
1156         if (addr >= __START_KERNEL_map) {
1157                 xen_cleanhighmap(addr, addr + size);
1158                 size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages *
1159                                   sizeof(unsigned long));
1160                 memblock_free((void *)addr, size);
1161         } else {
1162                 xen_cleanmfnmap(addr);
1163         }
1164 }
1165
1166 static void __init xen_pagetable_cleanhighmap(void)
1167 {
1168         unsigned long size;
1169         unsigned long addr;
1170
1171         /* At this stage, cleanup_highmap has already cleaned __ka space
1172          * from _brk_limit way up to the max_pfn_mapped (which is the end of
1173          * the ramdisk). We continue on, erasing PMD entries that point to page
1174          * tables - do note that they are accessible at this stage via __va.
1175          * As Xen is aligning the memory end to a 4MB boundary, for good
1176          * measure we also round up to PMD_SIZE * 2 - which means that if
1177          * anybody is using __ka address to the initial boot-stack - and try
1178          * to use it - they are going to crash. The xen_start_info has been
1179          * taken care of already in xen_setup_kernel_pagetable. */
1180         addr = xen_start_info->pt_base;
1181         size = xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE;
1182
1183         xen_cleanhighmap(addr, roundup(addr + size, PMD_SIZE * 2));
1184         xen_start_info->pt_base = (unsigned long)__va(__pa(xen_start_info->pt_base));
1185 }
1186
1187 static void __init xen_pagetable_p2m_setup(void)
1188 {
1189         xen_vmalloc_p2m_tree();
1190
1191         xen_pagetable_p2m_free();
1192
1193         xen_pagetable_cleanhighmap();
1194
1195         /* And revector! Bye bye old array */
1196         xen_start_info->mfn_list = (unsigned long)xen_p2m_addr;
1197 }
1198
1199 static void __init xen_pagetable_init(void)
1200 {
1201         /*
1202          * The majority of further PTE writes is to pagetables already
1203          * announced as such to Xen. Hence it is more efficient to use
1204          * hypercalls for these updates.
1205          */
1206         pv_ops.mmu.set_pte = __xen_set_pte;
1207
1208         paging_init();
1209         xen_post_allocator_init();
1210
1211         xen_pagetable_p2m_setup();
1212
1213         /* Allocate and initialize top and mid mfn levels for p2m structure */
1214         xen_build_mfn_list_list();
1215
1216         /* Remap memory freed due to conflicts with E820 map */
1217         xen_remap_memory();
1218         xen_setup_mfn_list_list();
1219 }
1220
1221 static noinstr void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1222 {
1223         this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1224 }
1225
1226 static noinline void xen_flush_tlb(void)
1227 {
1228         struct mmuext_op *op;
1229         struct multicall_space mcs;
1230
1231         preempt_disable();
1232
1233         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1234
1235         op = mcs.args;
1236         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1237         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1238
1239         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1240
1241         preempt_enable();
1242 }
1243
1244 static void xen_flush_tlb_one_user(unsigned long addr)
1245 {
1246         struct mmuext_op *op;
1247         struct multicall_space mcs;
1248
1249         trace_xen_mmu_flush_tlb_one_user(addr);
1250
1251         preempt_disable();
1252
1253         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1254         op = mcs.args;
1255         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1256         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1257         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1258
1259         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1260
1261         preempt_enable();
1262 }
1263
1264 static void xen_flush_tlb_multi(const struct cpumask *cpus,
1265                                 const struct flush_tlb_info *info)
1266 {
1267         struct {
1268                 struct mmuext_op op;
1269                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1270         } *args;
1271         struct multicall_space mcs;
1272         const size_t mc_entry_size = sizeof(args->op) +
1273                 sizeof(args->mask[0]) * BITS_TO_LONGS(num_possible_cpus());
1274
1275         trace_xen_mmu_flush_tlb_multi(cpus, info->mm, info->start, info->end);
1276
1277         if (cpumask_empty(cpus))
1278                 return;         /* nothing to do */
1279
1280         mcs = xen_mc_entry(mc_entry_size);
1281         args = mcs.args;
1282         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1283
1284         /* Remove any offline CPUs */
1285         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1286
1287         args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1288         if (info->end != TLB_FLUSH_ALL &&
1289             (info->end - info->start) <= PAGE_SIZE) {
1290                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1291                 args->op.arg1.linear_addr = info->start;
1292         }
1293
1294         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1295
1296         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1297 }
1298
1299 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1300 {
1301         return this_cpu_read(xen_cr3);
1302 }
1303
1304 static void set_current_cr3(void *v)
1305 {
1306         this_cpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1307 }
1308
1309 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1310 {
1311         struct mmuext_op op;
1312         unsigned long mfn;
1313
1314         trace_xen_mmu_write_cr3(kernel, cr3);
1315
1316         if (cr3)
1317                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1318         else
1319                 mfn = 0;
1320
1321         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1322
1323         op.cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1324         op.arg1.mfn = mfn;
1325
1326         xen_extend_mmuext_op(&op);
1327
1328         if (kernel) {
1329                 this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1330
1331                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1332                    been submitted. */
1333                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1334         }
1335 }
1336 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1337 {
1338         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1339
1340         BUG_ON(preemptible());
1341
1342         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1343
1344         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1345            respect to ipis */
1346         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1347
1348         __xen_write_cr3(true, cr3);
1349
1350         if (user_pgd)
1351                 __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1352         else
1353                 __xen_write_cr3(false, 0);
1354
1355         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1356 }
1357
1358 /*
1359  * At the start of the day - when Xen launches a guest, it has already
1360  * built pagetables for the guest. We diligently look over them
1361  * in xen_setup_kernel_pagetable and graft as appropriate them in the
1362  * init_top_pgt and its friends. Then when we are happy we load
1363  * the new init_top_pgt - and continue on.
1364  *
1365  * The generic code starts (start_kernel) and 'init_mem_mapping' sets
1366  * up the rest of the pagetables. When it has completed it loads the cr3.
1367  * N.B. that baremetal would start at 'start_kernel' (and the early
1368  * #PF handler would create bootstrap pagetables) - so we are running
1369  * with the same assumptions as what to do when write_cr3 is executed
1370  * at this point.
1371  *
1372  * Since there are no user-page tables at all, we have two variants
1373  * of xen_write_cr3 - the early bootup (this one), and the late one
1374  * (xen_write_cr3). The reason we have to do that is that in 64-bit
1375  * the Linux kernel and user-space are both in ring 3 while the
1376  * hypervisor is in ring 0.
1377  */
1378 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1379 {
1380         BUG_ON(preemptible());
1381
1382         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1383
1384         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1385            respect to ipis */
1386         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1387
1388         __xen_write_cr3(true, cr3);
1389
1390         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1391 }
1392
1393 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1394 {
1395         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1396         struct page *page = virt_to_page(pgd);
1397         pgd_t *user_pgd;
1398         int ret = -ENOMEM;
1399
1400         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1401         BUG_ON(page->private != 0);
1402
1403         user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1404         page->private = (unsigned long)user_pgd;
1405
1406         if (user_pgd != NULL) {
1407 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
1408                 user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_ADDR)] =
1409                         __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1410 #endif
1411                 ret = 0;
1412         }
1413
1414         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1415
1416         return ret;
1417 }
1418
1419 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1420 {
1421         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1422
1423         if (user_pgd)
1424                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1425 }
1426
1427 /*
1428  * Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1429  * doesn't allow RO page table pages to be remapped RW.
1430  *
1431  * If there is no MFN for this PFN then this page is initially
1432  * ballooned out so clear the PTE (as in decrease_reservation() in
1433  * drivers/xen/balloon.c).
1434  *
1435  * Many of these PTE updates are done on unpinned and writable pages
1436  * and doing a hypercall for these is unnecessary and expensive.  At
1437  * this point it is rarely possible to tell if a page is pinned, so
1438  * mostly write the PTE directly and rely on Xen trapping and
1439  * emulating any updates as necessary.
1440  */
1441 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1442 {
1443         if (unlikely(is_early_ioremap_ptep(ptep)))
1444                 __xen_set_pte(ptep, pte);
1445         else
1446                 native_set_pte(ptep, pte);
1447 }
1448
1449 __visible pte_t xen_make_pte_init(pteval_t pte)
1450 {
1451         unsigned long pfn;
1452
1453         /*
1454          * Pages belonging to the initial p2m list mapped outside the default
1455          * address range must be mapped read-only. This region contains the
1456          * page tables for mapping the p2m list, too, and page tables MUST be
1457          * mapped read-only.
1458          */
1459         pfn = (pte & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
1460         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map &&
1461             pfn >= xen_start_info->first_p2m_pfn &&
1462             pfn < xen_start_info->first_p2m_pfn + xen_start_info->nr_p2m_frames)
1463                 pte &= ~_PAGE_RW;
1464
1465         pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
1466         return native_make_pte(pte);
1467 }
1468 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte_init);
1469
1470 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1471    everything is pinned. */
1472 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1473 {
1474 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1475         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1476 #endif
1477         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1478         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1479 }
1480
1481 /* Used for pmd and pud */
1482 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1483 {
1484 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1485         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1486 #endif
1487         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1488 }
1489
1490 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1491    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1492 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1493 {
1494         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1495         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1496 }
1497
1498 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1499 {
1500         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1501 }
1502
1503 static inline void __pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1504 {
1505         struct multicall_space mcs;
1506         struct mmuext_op *op;
1507
1508         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1509         op = mcs.args;
1510         op->cmd = cmd;
1511         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1512
1513         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
1514 }
1515
1516 static inline void __set_pfn_prot(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1517 {
1518         struct multicall_space mcs;
1519         unsigned long addr = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
1520
1521         mcs = __xen_mc_entry(0);
1522         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)addr,
1523                                 pfn_pte(pfn, prot), 0);
1524 }
1525
1526 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1527    attached to a pinned pagetable. */
1528 static inline void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn,
1529                                     unsigned level)
1530 {
1531         bool pinned = xen_page_pinned(mm->pgd);
1532
1533         trace_xen_mmu_alloc_ptpage(mm, pfn, level, pinned);
1534
1535         if (pinned) {
1536                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1537
1538                 pinned = false;
1539                 if (static_branch_likely(&xen_struct_pages_ready)) {
1540                         pinned = PagePinned(page);
1541                         SetPagePinned(page);
1542                 }
1543
1544                 xen_mc_batch();
1545
1546                 __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
1547
1548                 if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS && !pinned)
1549                         __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1550
1551                 xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1552         }
1553 }
1554
1555 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1556 {
1557         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1558 }
1559
1560 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1561 {
1562         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1563 }
1564
1565 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1566 static inline void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1567 {
1568         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1569         bool pinned = PagePinned(page);
1570
1571         trace_xen_mmu_release_ptpage(pfn, level, pinned);
1572
1573         if (pinned) {
1574                 xen_mc_batch();
1575
1576                 if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS)
1577                         __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1578
1579                 __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL);
1580
1581                 xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1582
1583                 ClearPagePinned(page);
1584         }
1585 }
1586
1587 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1588 {
1589         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1590 }
1591
1592 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1593 {
1594         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1595 }
1596
1597 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1598 {
1599         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1600 }
1601
1602 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1603 {
1604         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1605 }
1606
1607 /*
1608  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1609  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1610  */
1611 static void * __init __ka(phys_addr_t paddr)
1612 {
1613         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1614 }
1615
1616 /* Convert a machine address to physical address */
1617 static unsigned long __init m2p(phys_addr_t maddr)
1618 {
1619         phys_addr_t paddr;
1620
1621         maddr &= XEN_PTE_MFN_MASK;
1622         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1623
1624         return paddr;
1625 }
1626
1627 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1628 static void * __init m2v(phys_addr_t maddr)
1629 {
1630         return __ka(m2p(maddr));
1631 }
1632
1633 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1634 static void __init set_page_prot_flags(void *addr, pgprot_t prot,
1635                                        unsigned long flags)
1636 {
1637         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1638         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1639
1640         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, flags))
1641                 BUG();
1642 }
1643 static void __init set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1644 {
1645         return set_page_prot_flags(addr, prot, UVMF_NONE);
1646 }
1647
1648 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1649 {
1650         struct xen_machphys_mapping mapping;
1651
1652         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1653                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1654                 machine_to_phys_nr = mapping.max_mfn + 1;
1655         } else {
1656                 machine_to_phys_nr = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1657         }
1658 }
1659
1660 static void __init convert_pfn_mfn(void *v)
1661 {
1662         pte_t *pte = v;
1663         int i;
1664
1665         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1666            as ptes. */
1667         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1668                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1669 }
1670 static void __init check_pt_base(unsigned long *pt_base, unsigned long *pt_end,
1671                                  unsigned long addr)
1672 {
1673         if (*pt_base == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1674                 set_page_prot_flags((void *)addr, PAGE_KERNEL, UVMF_INVLPG);
1675                 clear_page((void *)addr);
1676                 (*pt_base)++;
1677         }
1678         if (*pt_end == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1679                 set_page_prot_flags((void *)addr, PAGE_KERNEL, UVMF_INVLPG);
1680                 clear_page((void *)addr);
1681                 (*pt_end)--;
1682         }
1683 }
1684 /*
1685  * Set up the initial kernel pagetable.
1686  *
1687  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1688  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1689  * level2_ident_pgt, and level2_kernel_pgt.  This means that only the
1690  * kernel has a physical mapping to start with - but that's enough to
1691  * get __va working.  We need to fill in the rest of the physical
1692  * mapping once some sort of allocator has been set up.
1693  */
1694 void __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd, unsigned long max_pfn)
1695 {
1696         pud_t *l3;
1697         pmd_t *l2;
1698         unsigned long addr[3];
1699         unsigned long pt_base, pt_end;
1700         unsigned i;
1701
1702         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1703          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1704          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1705          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1706         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map)
1707                 max_pfn_mapped = xen_start_info->first_p2m_pfn;
1708         else
1709                 max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1710
1711         pt_base = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base));
1712         pt_end = pt_base + xen_start_info->nr_pt_frames;
1713
1714         /* Zap identity mapping */
1715         init_top_pgt[0] = __pgd(0);
1716
1717         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1718         /* L4[273] -> level3_ident_pgt  */
1719         /* L4[511] -> level3_kernel_pgt */
1720         convert_pfn_mfn(init_top_pgt);
1721
1722         /* L3_i[0] -> level2_ident_pgt */
1723         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1724         /* L3_k[510] -> level2_kernel_pgt */
1725         /* L3_k[511] -> level2_fixmap_pgt */
1726         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1727
1728         /* L3_k[511][508-FIXMAP_PMD_NUM ... 507] -> level1_fixmap_pgt */
1729         convert_pfn_mfn(level2_fixmap_pgt);
1730
1731         /* We get [511][511] and have Xen's version of level2_kernel_pgt */
1732         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1733         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1734
1735         addr[0] = (unsigned long)pgd;
1736         addr[1] = (unsigned long)l3;
1737         addr[2] = (unsigned long)l2;
1738         /* Graft it onto L4[273][0]. Note that we creating an aliasing problem:
1739          * Both L4[273][0] and L4[511][510] have entries that point to the same
1740          * L2 (PMD) tables. Meaning that if you modify it in __va space
1741          * it will be also modified in the __ka space! (But if you just
1742          * modify the PMD table to point to other PTE's or none, then you
1743          * are OK - which is what cleanup_highmap does) */
1744         copy_page(level2_ident_pgt, l2);
1745         /* Graft it onto L4[511][510] */
1746         copy_page(level2_kernel_pgt, l2);
1747
1748         /*
1749          * Zap execute permission from the ident map. Due to the sharing of
1750          * L1 entries we need to do this in the L2.
1751          */
1752         if (__supported_pte_mask & _PAGE_NX) {
1753                 for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; ++i) {
1754                         if (pmd_none(level2_ident_pgt[i]))
1755                                 continue;
1756                         level2_ident_pgt[i] = pmd_set_flags(level2_ident_pgt[i], _PAGE_NX);
1757                 }
1758         }
1759
1760         /* Copy the initial P->M table mappings if necessary. */
1761         i = pgd_index(xen_start_info->mfn_list);
1762         if (i && i < pgd_index(__START_KERNEL_map))
1763                 init_top_pgt[i] = ((pgd_t *)xen_start_info->pt_base)[i];
1764
1765         /* Make pagetable pieces RO */
1766         set_page_prot(init_top_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1767         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1768         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1769         set_page_prot(level2_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1770         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1771         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1772
1773         for (i = 0; i < FIXMAP_PMD_NUM; i++) {
1774                 set_page_prot(level1_fixmap_pgt + i * PTRS_PER_PTE,
1775                               PAGE_KERNEL_RO);
1776         }
1777
1778         /* Pin down new L4 */
1779         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1780                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_top_pgt)));
1781
1782         /* Unpin Xen-provided one */
1783         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1784
1785 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
1786         /* Pin user vsyscall L3 */
1787         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1788         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1789                           PFN_DOWN(__pa_symbol(level3_user_vsyscall)));
1790 #endif
1791
1792         /*
1793          * At this stage there can be no user pgd, and no page structure to
1794          * attach it to, so make sure we just set kernel pgd.
1795          */
1796         xen_mc_batch();
1797         __xen_write_cr3(true, __pa(init_top_pgt));
1798         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1799
1800         /* We can't that easily rip out L3 and L2, as the Xen pagetables are
1801          * set out this way: [L4], [L1], [L2], [L3], [L1], [L1] ...  for
1802          * the initial domain. For guests using the toolstack, they are in:
1803          * [L4], [L3], [L2], [L1], [L1], order .. So for dom0 we can only
1804          * rip out the [L4] (pgd), but for guests we shave off three pages.
1805          */
1806         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(addr); i++)
1807                 check_pt_base(&pt_base, &pt_end, addr[i]);
1808
1809         /* Our (by three pages) smaller Xen pagetable that we are using */
1810         xen_pt_base = PFN_PHYS(pt_base);
1811         xen_pt_size = (pt_end - pt_base) * PAGE_SIZE;
1812         memblock_reserve(xen_pt_base, xen_pt_size);
1813
1814         /* Revector the xen_start_info */
1815         xen_start_info = (struct start_info *)__va(__pa(xen_start_info));
1816 }
1817
1818 /*
1819  * Read a value from a physical address.
1820  */
1821 static unsigned long __init xen_read_phys_ulong(phys_addr_t addr)
1822 {
1823         unsigned long *vaddr;
1824         unsigned long val;
1825
1826         vaddr = early_memremap_ro(addr, sizeof(val));
1827         val = *vaddr;
1828         early_memunmap(vaddr, sizeof(val));
1829         return val;
1830 }
1831
1832 /*
1833  * Translate a virtual address to a physical one without relying on mapped
1834  * page tables. Don't rely on big pages being aligned in (guest) physical
1835  * space!
1836  */
1837 static phys_addr_t __init xen_early_virt_to_phys(unsigned long vaddr)
1838 {
1839         phys_addr_t pa;
1840         pgd_t pgd;
1841         pud_t pud;
1842         pmd_t pmd;
1843         pte_t pte;
1844
1845         pa = read_cr3_pa();
1846         pgd = native_make_pgd(xen_read_phys_ulong(pa + pgd_index(vaddr) *
1847                                                        sizeof(pgd)));
1848         if (!pgd_present(pgd))
1849                 return 0;
1850
1851         pa = pgd_val(pgd) & PTE_PFN_MASK;
1852         pud = native_make_pud(xen_read_phys_ulong(pa + pud_index(vaddr) *
1853                                                        sizeof(pud)));
1854         if (!pud_present(pud))
1855                 return 0;
1856         pa = pud_val(pud) & PTE_PFN_MASK;
1857         if (pud_large(pud))
1858                 return pa + (vaddr & ~PUD_MASK);
1859
1860         pmd = native_make_pmd(xen_read_phys_ulong(pa + pmd_index(vaddr) *
1861                                                        sizeof(pmd)));
1862         if (!pmd_present(pmd))
1863                 return 0;
1864         pa = pmd_val(pmd) & PTE_PFN_MASK;
1865         if (pmd_large(pmd))
1866                 return pa + (vaddr & ~PMD_MASK);
1867
1868         pte = native_make_pte(xen_read_phys_ulong(pa + pte_index(vaddr) *
1869                                                        sizeof(pte)));
1870         if (!pte_present(pte))
1871                 return 0;
1872         pa = pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
1873
1874         return pa | (vaddr & ~PAGE_MASK);
1875 }
1876
1877 /*
1878  * Find a new area for the hypervisor supplied p2m list and relocate the p2m to
1879  * this area.
1880  */
1881 void __init xen_relocate_p2m(void)
1882 {
1883         phys_addr_t size, new_area, pt_phys, pmd_phys, pud_phys;
1884         unsigned long p2m_pfn, p2m_pfn_end, n_frames, pfn, pfn_end;
1885         int n_pte, n_pt, n_pmd, n_pud, idx_pte, idx_pt, idx_pmd, idx_pud;
1886         pte_t *pt;
1887         pmd_t *pmd;
1888         pud_t *pud;
1889         pgd_t *pgd;
1890         unsigned long *new_p2m;
1891
1892         size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages * sizeof(unsigned long));
1893         n_pte = roundup(size, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1894         n_pt = roundup(size, PMD_SIZE) >> PMD_SHIFT;
1895         n_pmd = roundup(size, PUD_SIZE) >> PUD_SHIFT;
1896         n_pud = roundup(size, P4D_SIZE) >> P4D_SHIFT;
1897         n_frames = n_pte + n_pt + n_pmd + n_pud;
1898
1899         new_area = xen_find_free_area(PFN_PHYS(n_frames));
1900         if (!new_area) {
1901                 xen_raw_console_write("Can't find new memory area for p2m needed due to E820 map conflict\n");
1902                 BUG();
1903         }
1904
1905         /*
1906          * Setup the page tables for addressing the new p2m list.
1907          * We have asked the hypervisor to map the p2m list at the user address
1908          * PUD_SIZE. It may have done so, or it may have used a kernel space
1909          * address depending on the Xen version.
1910          * To avoid any possible virtual address collision, just use
1911          * 2 * PUD_SIZE for the new area.
1912          */
1913         pud_phys = new_area;
1914         pmd_phys = pud_phys + PFN_PHYS(n_pud);
1915         pt_phys = pmd_phys + PFN_PHYS(n_pmd);
1916         p2m_pfn = PFN_DOWN(pt_phys) + n_pt;
1917
1918         pgd = __va(read_cr3_pa());
1919         new_p2m = (unsigned long *)(2 * PGDIR_SIZE);
1920         for (idx_pud = 0; idx_pud < n_pud; idx_pud++) {
1921                 pud = early_memremap(pud_phys, PAGE_SIZE);
1922                 clear_page(pud);
1923                 for (idx_pmd = 0; idx_pmd < min(n_pmd, PTRS_PER_PUD);
1924                                 idx_pmd++) {
1925                         pmd = early_memremap(pmd_phys, PAGE_SIZE);
1926                         clear_page(pmd);
1927                         for (idx_pt = 0; idx_pt < min(n_pt, PTRS_PER_PMD);
1928                                         idx_pt++) {
1929                                 pt = early_memremap(pt_phys, PAGE_SIZE);
1930                                 clear_page(pt);
1931                                 for (idx_pte = 0;
1932                                      idx_pte < min(n_pte, PTRS_PER_PTE);
1933                                      idx_pte++) {
1934                                         pt[idx_pte] = pfn_pte(p2m_pfn,
1935                                                               PAGE_KERNEL);
1936                                         p2m_pfn++;
1937                                 }
1938                                 n_pte -= PTRS_PER_PTE;
1939                                 early_memunmap(pt, PAGE_SIZE);
1940                                 make_lowmem_page_readonly(__va(pt_phys));
1941                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE,
1942                                                 PFN_DOWN(pt_phys));
1943                                 pmd[idx_pt] = __pmd(_PAGE_TABLE | pt_phys);
1944                                 pt_phys += PAGE_SIZE;
1945                         }
1946                         n_pt -= PTRS_PER_PMD;
1947                         early_memunmap(pmd, PAGE_SIZE);
1948                         make_lowmem_page_readonly(__va(pmd_phys));
1949                         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L2_TABLE,
1950                                         PFN_DOWN(pmd_phys));
1951                         pud[idx_pmd] = __pud(_PAGE_TABLE | pmd_phys);
1952                         pmd_phys += PAGE_SIZE;
1953                 }
1954                 n_pmd -= PTRS_PER_PUD;
1955                 early_memunmap(pud, PAGE_SIZE);
1956                 make_lowmem_page_readonly(__va(pud_phys));
1957                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(pud_phys));
1958                 set_pgd(pgd + 2 + idx_pud, __pgd(_PAGE_TABLE | pud_phys));
1959                 pud_phys += PAGE_SIZE;
1960         }
1961
1962         /* Now copy the old p2m info to the new area. */
1963         memcpy(new_p2m, xen_p2m_addr, size);
1964         xen_p2m_addr = new_p2m;
1965
1966         /* Release the old p2m list and set new list info. */
1967         p2m_pfn = PFN_DOWN(xen_early_virt_to_phys(xen_start_info->mfn_list));
1968         BUG_ON(!p2m_pfn);
1969         p2m_pfn_end = p2m_pfn + PFN_DOWN(size);
1970
1971         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map) {
1972                 pfn = xen_start_info->first_p2m_pfn;
1973                 pfn_end = xen_start_info->first_p2m_pfn +
1974                           xen_start_info->nr_p2m_frames;
1975                 set_pgd(pgd + 1, __pgd(0));
1976         } else {
1977                 pfn = p2m_pfn;
1978                 pfn_end = p2m_pfn_end;
1979         }
1980
1981         memblock_phys_free(PFN_PHYS(pfn), PAGE_SIZE * (pfn_end - pfn));
1982         while (pfn < pfn_end) {
1983                 if (pfn == p2m_pfn) {
1984                         pfn = p2m_pfn_end;
1985                         continue;
1986                 }
1987                 make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1988                 pfn++;
1989         }
1990
1991         xen_start_info->mfn_list = (unsigned long)xen_p2m_addr;
1992         xen_start_info->first_p2m_pfn =  PFN_DOWN(new_area);
1993         xen_start_info->nr_p2m_frames = n_frames;
1994 }
1995
1996 void __init xen_reserve_special_pages(void)
1997 {
1998         phys_addr_t paddr;
1999
2000         memblock_reserve(__pa(xen_start_info), PAGE_SIZE);
2001         if (xen_start_info->store_mfn) {
2002                 paddr = PFN_PHYS(mfn_to_pfn(xen_start_info->store_mfn));
2003                 memblock_reserve(paddr, PAGE_SIZE);
2004         }
2005         if (!xen_initial_domain()) {
2006                 paddr = PFN_PHYS(mfn_to_pfn(xen_start_info->console.domU.mfn));
2007                 memblock_reserve(paddr, PAGE_SIZE);
2008         }
2009 }
2010
2011 void __init xen_pt_check_e820(void)
2012 {
2013         if (xen_is_e820_reserved(xen_pt_base, xen_pt_size)) {
2014                 xen_raw_console_write("Xen hypervisor allocated page table memory conflicts with E820 map\n");
2015                 BUG();
2016         }
2017 }
2018
2019 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
2020
2021 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
2022 {
2023         pte_t pte;
2024         unsigned long vaddr;
2025
2026         phys >>= PAGE_SHIFT;
2027
2028         switch (idx) {
2029         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
2030 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
2031         case VSYSCALL_PAGE:
2032 #endif
2033                 /* All local page mappings */
2034                 pte = pfn_pte(phys, prot);
2035                 break;
2036
2037 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
2038         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
2039                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2040                 break;
2041 #endif
2042
2043 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
2044         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
2045                 /*
2046                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
2047                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
2048                  */
2049                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2050                 break;
2051 #endif
2052
2053         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
2054                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
2055                    IO domain */
2056                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2057                 break;
2058
2059         default:
2060                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
2061                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2062                 break;
2063         }
2064
2065         vaddr = __fix_to_virt(idx);
2066         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(vaddr, pte, UVMF_INVLPG))
2067                 BUG();
2068
2069 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
2070         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
2071            pagetable vsyscall mapping. */
2072         if (idx == VSYSCALL_PAGE)
2073                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
2074 #endif
2075 }
2076
2077 static void __init xen_post_allocator_init(void)
2078 {
2079         pv_ops.mmu.set_pte = xen_set_pte;
2080         pv_ops.mmu.set_pmd = xen_set_pmd;
2081         pv_ops.mmu.set_pud = xen_set_pud;
2082         pv_ops.mmu.set_p4d = xen_set_p4d;
2083
2084         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2085            (which it hasn't) */
2086         pv_ops.mmu.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2087         pv_ops.mmu.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2088         pv_ops.mmu.release_pte = xen_release_pte;
2089         pv_ops.mmu.release_pmd = xen_release_pmd;
2090         pv_ops.mmu.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2091         pv_ops.mmu.release_pud = xen_release_pud;
2092         pv_ops.mmu.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte);
2093
2094         pv_ops.mmu.write_cr3 = &xen_write_cr3;
2095 }
2096
2097 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2098 {
2099         preempt_disable();
2100         xen_mc_flush();
2101         paravirt_leave_lazy_mmu();
2102         preempt_enable();
2103 }
2104
2105 static const typeof(pv_ops) xen_mmu_ops __initconst = {
2106         .mmu = {
2107                 .read_cr2 = __PV_IS_CALLEE_SAVE(xen_read_cr2),
2108                 .write_cr2 = xen_write_cr2,
2109
2110                 .read_cr3 = xen_read_cr3,
2111                 .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2112
2113                 .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2114                 .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2115                 .flush_tlb_one_user = xen_flush_tlb_one_user,
2116                 .flush_tlb_multi = xen_flush_tlb_multi,
2117                 .tlb_remove_table = tlb_remove_table,
2118
2119                 .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2120                 .pgd_free = xen_pgd_free,
2121
2122                 .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2123                 .release_pte = xen_release_pte_init,
2124                 .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2125                 .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2126
2127                 .set_pte = xen_set_pte_init,
2128                 .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2129
2130                 .ptep_modify_prot_start = xen_ptep_modify_prot_start,
2131                 .ptep_modify_prot_commit = xen_ptep_modify_prot_commit,
2132
2133                 .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2134                 .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2135
2136                 .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_init),
2137                 .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2138
2139                 .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2140
2141                 .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2142                 .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2143
2144                 .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2145                 .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2146                 .set_p4d = xen_set_p4d_hyper,
2147
2148                 .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2149                 .release_pud = xen_release_pmd_init,
2150
2151 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 5
2152                 .p4d_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_p4d_val),
2153                 .make_p4d = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_p4d),
2154 #endif
2155
2156                 .activate_mm = xen_activate_mm,
2157                 .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2158                 .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2159
2160                 .lazy_mode = {
2161                         .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2162                         .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2163                         .flush = paravirt_flush_lazy_mmu,
2164                 },
2165
2166                 .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2167         },
2168 };
2169
2170 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2171 {
2172         x86_init.paging.pagetable_init = xen_pagetable_init;
2173         x86_init.hyper.init_after_bootmem = xen_after_bootmem;
2174
2175         pv_ops.mmu = xen_mmu_ops.mmu;
2176
2177         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2178 }
2179
2180 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2181 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2182 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2183
2184 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2185 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2186                                 unsigned long *in_frames,
2187                                 unsigned long *out_frames)
2188 {
2189         int i;
2190         struct multicall_space mcs;
2191
2192         xen_mc_batch();
2193         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2194                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2195
2196                 if (in_frames)
2197                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2198
2199                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2200                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2201
2202                 if (out_frames)
2203                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2204         }
2205         xen_mc_issue(0);
2206 }
2207
2208 /*
2209  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2210  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2211  * mfn.
2212  */
2213 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2214                                      unsigned long *mfns,
2215                                      unsigned long first_mfn)
2216 {
2217         unsigned i, limit;
2218         unsigned long mfn;
2219
2220         xen_mc_batch();
2221
2222         limit = 1u << order;
2223         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2224                 struct multicall_space mcs;
2225                 unsigned flags;
2226
2227                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2228                 if (mfns)
2229                         mfn = mfns[i];
2230                 else
2231                         mfn = first_mfn + i;
2232
2233                 if (i < (limit - 1))
2234                         flags = 0;
2235                 else {
2236                         if (order == 0)
2237                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2238                         else
2239                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2240                 }
2241
2242                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2243                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2244
2245                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2246         }
2247
2248         xen_mc_issue(0);
2249 }
2250
2251 /*
2252  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2253  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2254  * input, and populates mfns as output.
2255  *
2256  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2257  * satisfy the request or not.
2258  */
2259 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2260                                unsigned long *pfns_in,
2261                                unsigned long extents_out,
2262                                unsigned int order_out,
2263                                unsigned long *mfns_out,
2264                                unsigned int address_bits)
2265 {
2266         long rc;
2267         int success;
2268
2269         struct xen_memory_exchange exchange = {
2270                 .in = {
2271                         .nr_extents   = extents_in,
2272                         .extent_order = order_in,
2273                         .extent_start = pfns_in,
2274                         .domid        = DOMID_SELF
2275                 },
2276                 .out = {
2277                         .nr_extents   = extents_out,
2278                         .extent_order = order_out,
2279                         .extent_start = mfns_out,
2280                         .address_bits = address_bits,
2281                         .domid        = DOMID_SELF
2282                 }
2283         };
2284
2285         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2286
2287         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2288         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2289
2290         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2291         BUG_ON(success && (rc != 0));
2292
2293         return success;
2294 }
2295
2296 int xen_create_contiguous_region(phys_addr_t pstart, unsigned int order,
2297                                  unsigned int address_bits,
2298                                  dma_addr_t *dma_handle)
2299 {
2300         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2301         unsigned long  flags;
2302         int            success;
2303         unsigned long vstart = (unsigned long)phys_to_virt(pstart);
2304
2305         /*
2306          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2307          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2308          * this function are redundant and can be ignored.
2309          */
2310
2311         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2312                 return -ENOMEM;
2313
2314         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2315
2316         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2317
2318         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2319         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2320
2321         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2322         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2323         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2324                                       1, order, &out_frame,
2325                                       address_bits);
2326
2327         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2328         if (success)
2329                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2330         else
2331                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2332
2333         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2334
2335         *dma_handle = virt_to_machine(vstart).maddr;
2336         return success ? 0 : -ENOMEM;
2337 }
2338
2339 void xen_destroy_contiguous_region(phys_addr_t pstart, unsigned int order)
2340 {
2341         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2342         unsigned long  flags;
2343         int success;
2344         unsigned long vstart;
2345
2346         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2347                 return;
2348
2349         vstart = (unsigned long)phys_to_virt(pstart);
2350         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2351
2352         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2353
2354         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2355         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2356
2357         /* 2. Zap current PTEs. */
2358         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2359
2360         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2361         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2362                                         0, out_frames, 0);
2363
2364         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2365         if (success)
2366                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2367         else
2368                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2369
2370         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2371 }
2372
2373 static noinline void xen_flush_tlb_all(void)
2374 {
2375         struct mmuext_op *op;
2376         struct multicall_space mcs;
2377
2378         preempt_disable();
2379
2380         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
2381
2382         op = mcs.args;
2383         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_ALL;
2384         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
2385
2386         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
2387
2388         preempt_enable();
2389 }
2390
2391 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2392
2393 struct remap_data {
2394         xen_pfn_t *pfn;
2395         bool contiguous;
2396         bool no_translate;
2397         pgprot_t prot;
2398         struct mmu_update *mmu_update;
2399 };
2400
2401 static int remap_area_pfn_pte_fn(pte_t *ptep, unsigned long addr, void *data)
2402 {
2403         struct remap_data *rmd = data;
2404         pte_t pte = pte_mkspecial(mfn_pte(*rmd->pfn, rmd->prot));
2405
2406         /*
2407          * If we have a contiguous range, just update the pfn itself,
2408          * else update pointer to be "next pfn".
2409          */
2410         if (rmd->contiguous)
2411                 (*rmd->pfn)++;
2412         else
2413                 rmd->pfn++;
2414
2415         rmd->mmu_update->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
2416         rmd->mmu_update->ptr |= rmd->no_translate ?
2417                 MMU_PT_UPDATE_NO_TRANSLATE :
2418                 MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
2419         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2420         rmd->mmu_update++;
2421
2422         return 0;
2423 }
2424
2425 int xen_remap_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2426                   xen_pfn_t *pfn, int nr, int *err_ptr, pgprot_t prot,
2427                   unsigned int domid, bool no_translate)
2428 {
2429         int err = 0;
2430         struct remap_data rmd;
2431         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2432         unsigned long range;
2433         int mapped = 0;
2434
2435         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_IO)) == (VM_PFNMAP | VM_IO)));
2436
2437         rmd.pfn = pfn;
2438         rmd.prot = prot;
2439         /*
2440          * We use the err_ptr to indicate if there we are doing a contiguous
2441          * mapping or a discontiguous mapping.
2442          */
2443         rmd.contiguous = !err_ptr;
2444         rmd.no_translate = no_translate;
2445
2446         while (nr) {
2447                 int index = 0;
2448                 int done = 0;
2449                 int batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2450                 int batch_left = batch;
2451
2452                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2453
2454                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2455                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2456                                           remap_area_pfn_pte_fn, &rmd);
2457                 if (err)
2458                         goto out;
2459
2460                 /*
2461                  * We record the error for each page that gives an error, but
2462                  * continue mapping until the whole set is done
2463                  */
2464                 do {
2465                         int i;
2466
2467                         err = HYPERVISOR_mmu_update(&mmu_update[index],
2468                                                     batch_left, &done, domid);
2469
2470                         /*
2471                          * @err_ptr may be the same buffer as @gfn, so
2472                          * only clear it after each chunk of @gfn is
2473                          * used.
2474                          */
2475                         if (err_ptr) {
2476                                 for (i = index; i < index + done; i++)
2477                                         err_ptr[i] = 0;
2478                         }
2479                         if (err < 0) {
2480                                 if (!err_ptr)
2481                                         goto out;
2482                                 err_ptr[i] = err;
2483                                 done++; /* Skip failed frame. */
2484                         } else
2485                                 mapped += done;
2486                         batch_left -= done;
2487                         index += done;
2488                 } while (batch_left);
2489
2490                 nr -= batch;
2491                 addr += range;
2492                 if (err_ptr)
2493                         err_ptr += batch;
2494                 cond_resched();
2495         }
2496 out:
2497
2498         xen_flush_tlb_all();
2499
2500         return err < 0 ? err : mapped;
2501 }
2502 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_pfn);
2503
2504 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
2505 phys_addr_t paddr_vmcoreinfo_note(void)
2506 {
2507         if (xen_pv_domain())
2508                 return virt_to_machine(vmcoreinfo_note).maddr;
2509         else
2510                 return __pa(vmcoreinfo_note);
2511 }
2512 #endif /* CONFIG_KEXEC_CORE */