Linux-libre 4.9.46-gnu
[librecmc/linux-libre.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         trace_xen_mmu_flush_tlb_all(0);
1321
1322         preempt_disable();
1323
1324         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1325
1326         op = mcs.args;
1327         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_ALL;
1328         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1329
1330         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1331
1332         preempt_enable();
1333 }
1334 static void xen_flush_tlb(void)
1335 {
1336         struct mmuext_op *op;
1337         struct multicall_space mcs;
1338
1339         trace_xen_mmu_flush_tlb(0);
1340
1341         preempt_disable();
1342
1343         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1344
1345         op = mcs.args;
1346         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1347         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1348
1349         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1350
1351         preempt_enable();
1352 }
1353
1354 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1355 {
1356         struct mmuext_op *op;
1357         struct multicall_space mcs;
1358
1359         trace_xen_mmu_flush_tlb_single(addr);
1360
1361         preempt_disable();
1362
1363         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1364         op = mcs.args;
1365         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1366         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1367         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1368
1369         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1370
1371         preempt_enable();
1372 }
1373
1374 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1375                                  struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1376                                  unsigned long end)
1377 {
1378         struct {
1379                 struct mmuext_op op;
1380 #ifdef CONFIG_SMP
1381                 DECLARE_BITMAP(mask, num_processors);
1382 #else
1383                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1384 #endif
1385         } *args;
1386         struct multicall_space mcs;
1387
1388         trace_xen_mmu_flush_tlb_others(cpus, mm, start, end);
1389
1390         if (cpumask_empty(cpus))
1391                 return;         /* nothing to do */
1392
1393         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1394         args = mcs.args;
1395         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1396
1397         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1398         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1399         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1400
1401         args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1402         if (end != TLB_FLUSH_ALL && (end - start) <= PAGE_SIZE) {
1403                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1404                 args->op.arg1.linear_addr = start;
1405         }
1406
1407         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1408
1409         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1410 }
1411
1412 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1413 {
1414         return this_cpu_read(xen_cr3);
1415 }
1416
1417 static void set_current_cr3(void *v)
1418 {
1419         this_cpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1420 }
1421
1422 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1423 {
1424         struct mmuext_op op;
1425         unsigned long mfn;
1426
1427         trace_xen_mmu_write_cr3(kernel, cr3);
1428
1429         if (cr3)
1430                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1431         else
1432                 mfn = 0;
1433
1434         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1435
1436         op.cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1437         op.arg1.mfn = mfn;
1438
1439         xen_extend_mmuext_op(&op);
1440
1441         if (kernel) {
1442                 this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1443
1444                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1445                    been submitted. */
1446                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1447         }
1448 }
1449 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1450 {
1451         BUG_ON(preemptible());
1452
1453         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1454
1455         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1456            respect to ipis */
1457         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1458
1459         __xen_write_cr3(true, cr3);
1460
1461 #ifdef CONFIG_X86_64
1462         {
1463                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1464                 if (user_pgd)
1465                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1466                 else
1467                         __xen_write_cr3(false, 0);
1468         }
1469 #endif
1470
1471         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1472 }
1473
1474 #ifdef CONFIG_X86_64
1475 /*
1476  * At the start of the day - when Xen launches a guest, it has already
1477  * built pagetables for the guest. We diligently look over them
1478  * in xen_setup_kernel_pagetable and graft as appropriate them in the
1479  * init_level4_pgt and its friends. Then when we are happy we load
1480  * the new init_level4_pgt - and continue on.
1481  *
1482  * The generic code starts (start_kernel) and 'init_mem_mapping' sets
1483  * up the rest of the pagetables. When it has completed it loads the cr3.
1484  * N.B. that baremetal would start at 'start_kernel' (and the early
1485  * #PF handler would create bootstrap pagetables) - so we are running
1486  * with the same assumptions as what to do when write_cr3 is executed
1487  * at this point.
1488  *
1489  * Since there are no user-page tables at all, we have two variants
1490  * of xen_write_cr3 - the early bootup (this one), and the late one
1491  * (xen_write_cr3). The reason we have to do that is that in 64-bit
1492  * the Linux kernel and user-space are both in ring 3 while the
1493  * hypervisor is in ring 0.
1494  */
1495 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1496 {
1497         BUG_ON(preemptible());
1498
1499         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1500
1501         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1502            respect to ipis */
1503         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1504
1505         __xen_write_cr3(true, cr3);
1506
1507         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1508 }
1509 #endif
1510
1511 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1512 {
1513         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1514         int ret = 0;
1515
1516         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1517
1518 #ifdef CONFIG_X86_64
1519         {
1520                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1521                 pgd_t *user_pgd;
1522
1523                 BUG_ON(page->private != 0);
1524
1525                 ret = -ENOMEM;
1526
1527                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1528                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1529
1530                 if (user_pgd != NULL) {
1531 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
1532                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_ADDR)] =
1533                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1534 #endif
1535                         ret = 0;
1536                 }
1537
1538                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1539         }
1540 #endif
1541
1542         return ret;
1543 }
1544
1545 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1546 {
1547 #ifdef CONFIG_X86_64
1548         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1549
1550         if (user_pgd)
1551                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1552 #endif
1553 }
1554
1555 /*
1556  * Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1557  * doesn't allow RO page table pages to be remapped RW.
1558  *
1559  * If there is no MFN for this PFN then this page is initially
1560  * ballooned out so clear the PTE (as in decrease_reservation() in
1561  * drivers/xen/balloon.c).
1562  *
1563  * Many of these PTE updates are done on unpinned and writable pages
1564  * and doing a hypercall for these is unnecessary and expensive.  At
1565  * this point it is not possible to tell if a page is pinned or not,
1566  * so always write the PTE directly and rely on Xen trapping and
1567  * emulating any updates as necessary.
1568  */
1569 __visible pte_t xen_make_pte_init(pteval_t pte)
1570 {
1571 #ifdef CONFIG_X86_64
1572         unsigned long pfn;
1573
1574         /*
1575          * Pages belonging to the initial p2m list mapped outside the default
1576          * address range must be mapped read-only. This region contains the
1577          * page tables for mapping the p2m list, too, and page tables MUST be
1578          * mapped read-only.
1579          */
1580         pfn = (pte & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
1581         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map &&
1582             pfn >= xen_start_info->first_p2m_pfn &&
1583             pfn < xen_start_info->first_p2m_pfn + xen_start_info->nr_p2m_frames)
1584                 pte &= ~_PAGE_RW;
1585 #endif
1586         pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
1587         return native_make_pte(pte);
1588 }
1589 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte_init);
1590
1591 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1592 {
1593 #ifdef CONFIG_X86_32
1594         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1595         if (pte_mfn(pte) != INVALID_P2M_ENTRY
1596             && pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1597                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1598                                pte_val_ma(pte));
1599 #endif
1600         native_set_pte(ptep, pte);
1601 }
1602
1603 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1604    everything is pinned. */
1605 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1606 {
1607 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1608         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1609 #endif
1610         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1611         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1612 }
1613
1614 /* Used for pmd and pud */
1615 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1616 {
1617 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1618         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1619 #endif
1620         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1621 }
1622
1623 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1624    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1625 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1626 {
1627         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1628         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1629 }
1630
1631 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1632 {
1633         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1634 }
1635
1636 static inline void __pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1637 {
1638         struct multicall_space mcs;
1639         struct mmuext_op *op;
1640
1641         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1642         op = mcs.args;
1643         op->cmd = cmd;
1644         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1645
1646         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
1647 }
1648
1649 static inline void __set_pfn_prot(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1650 {
1651         struct multicall_space mcs;
1652         unsigned long addr = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
1653
1654         mcs = __xen_mc_entry(0);
1655         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)addr,
1656                                 pfn_pte(pfn, prot), 0);
1657 }
1658
1659 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1660    attached to a pinned pagetable. */
1661 static inline void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn,
1662                                     unsigned level)
1663 {
1664         bool pinned = PagePinned(virt_to_page(mm->pgd));
1665
1666         trace_xen_mmu_alloc_ptpage(mm, pfn, level, pinned);
1667
1668         if (pinned) {
1669                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1670
1671                 SetPagePinned(page);
1672
1673                 if (!PageHighMem(page)) {
1674                         xen_mc_batch();
1675
1676                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
1677
1678                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS)
1679                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1680
1681                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1682                 } else {
1683                         /* make sure there are no stray mappings of
1684                            this page */
1685                         kmap_flush_unused();
1686                 }
1687         }
1688 }
1689
1690 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1691 {
1692         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1693 }
1694
1695 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1696 {
1697         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1698 }
1699
1700 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1701 static inline void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1702 {
1703         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1704         bool pinned = PagePinned(page);
1705
1706         trace_xen_mmu_release_ptpage(pfn, level, pinned);
1707
1708         if (pinned) {
1709                 if (!PageHighMem(page)) {
1710                         xen_mc_batch();
1711
1712                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS)
1713                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1714
1715                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL);
1716
1717                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1718                 }
1719                 ClearPagePinned(page);
1720         }
1721 }
1722
1723 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1724 {
1725         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1726 }
1727
1728 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1729 {
1730         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1731 }
1732
1733 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4
1734 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1735 {
1736         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1737 }
1738
1739 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1740 {
1741         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1742 }
1743 #endif
1744
1745 void __init xen_reserve_top(void)
1746 {
1747 #ifdef CONFIG_X86_32
1748         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1749         struct xen_platform_parameters pp;
1750
1751         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1752                 top = pp.virt_start;
1753
1754         reserve_top_address(-top);
1755 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1756 }
1757
1758 /*
1759  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1760  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1761  */
1762 static void * __init __ka(phys_addr_t paddr)
1763 {
1764 #ifdef CONFIG_X86_64
1765         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1766 #else
1767         return __va(paddr);
1768 #endif
1769 }
1770
1771 /* Convert a machine address to physical address */
1772 static unsigned long __init m2p(phys_addr_t maddr)
1773 {
1774         phys_addr_t paddr;
1775
1776         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1777         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1778
1779         return paddr;
1780 }
1781
1782 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1783 static void * __init m2v(phys_addr_t maddr)
1784 {
1785         return __ka(m2p(maddr));
1786 }
1787
1788 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1789 static void __init set_page_prot_flags(void *addr, pgprot_t prot,
1790                                        unsigned long flags)
1791 {
1792         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1793         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1794
1795         /* For PVH no need to set R/O or R/W to pin them or unpin them. */
1796         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
1797                 return;
1798
1799         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, flags))
1800                 BUG();
1801 }
1802 static void __init set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1803 {
1804         return set_page_prot_flags(addr, prot, UVMF_NONE);
1805 }
1806 #ifdef CONFIG_X86_32
1807 static void __init xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1808 {
1809         unsigned pmdidx, pteidx;
1810         unsigned ident_pte;
1811         unsigned long pfn;
1812
1813         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1814                                       PAGE_SIZE);
1815
1816         ident_pte = 0;
1817         pfn = 0;
1818         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1819                 pte_t *pte_page;
1820
1821                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1822                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1823                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1824                 else {
1825                         /* Check for free pte pages */
1826                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1827                                 break;
1828
1829                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1830                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1831
1832                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1833                 }
1834
1835                 /* Install mappings */
1836                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1837                         pte_t pte;
1838
1839                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1840                                 max_pfn_mapped = pfn;
1841
1842                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1843                                 continue;
1844
1845                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1846                         pte_page[pteidx] = pte;
1847                 }
1848         }
1849
1850         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1851                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1852
1853         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1854 }
1855 #endif
1856 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1857 {
1858         struct xen_machphys_mapping mapping;
1859
1860         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1861                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1862                 machine_to_phys_nr = mapping.max_mfn + 1;
1863         } else {
1864                 machine_to_phys_nr = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1865         }
1866 #ifdef CONFIG_X86_32
1867         WARN_ON((machine_to_phys_mapping + (machine_to_phys_nr - 1))
1868                 < machine_to_phys_mapping);
1869 #endif
1870 }
1871
1872 #ifdef CONFIG_X86_64
1873 static void __init convert_pfn_mfn(void *v)
1874 {
1875         pte_t *pte = v;
1876         int i;
1877
1878         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1879            as ptes. */
1880         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1881                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1882 }
1883 static void __init check_pt_base(unsigned long *pt_base, unsigned long *pt_end,
1884                                  unsigned long addr)
1885 {
1886         if (*pt_base == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1887                 set_page_prot_flags((void *)addr, PAGE_KERNEL, UVMF_INVLPG);
1888                 clear_page((void *)addr);
1889                 (*pt_base)++;
1890         }
1891         if (*pt_end == PFN_DOWN(__pa(addr))) {
1892                 set_page_prot_flags((void *)addr, PAGE_KERNEL, UVMF_INVLPG);
1893                 clear_page((void *)addr);
1894                 (*pt_end)--;
1895         }
1896 }
1897 /*
1898  * Set up the initial kernel pagetable.
1899  *
1900  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1901  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1902  * level2_ident_pgt, and level2_kernel_pgt.  This means that only the
1903  * kernel has a physical mapping to start with - but that's enough to
1904  * get __va working.  We need to fill in the rest of the physical
1905  * mapping once some sort of allocator has been set up.  NOTE: for
1906  * PVH, the page tables are native.
1907  */
1908 void __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd, unsigned long max_pfn)
1909 {
1910         pud_t *l3;
1911         pmd_t *l2;
1912         unsigned long addr[3];
1913         unsigned long pt_base, pt_end;
1914         unsigned i;
1915
1916         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1917          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1918          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1919          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1920         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map)
1921                 max_pfn_mapped = xen_start_info->first_p2m_pfn;
1922         else
1923                 max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1924
1925         pt_base = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base));
1926         pt_end = pt_base + xen_start_info->nr_pt_frames;
1927
1928         /* Zap identity mapping */
1929         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1930
1931         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)) {
1932                 /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1933                 /* L4[272] -> level3_ident_pgt
1934                  * L4[511] -> level3_kernel_pgt */
1935                 convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1936
1937                 /* L3_i[0] -> level2_ident_pgt */
1938                 convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1939                 /* L3_k[510] -> level2_kernel_pgt
1940                  * L3_k[511] -> level2_fixmap_pgt */
1941                 convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1942
1943                 /* L3_k[511][506] -> level1_fixmap_pgt */
1944                 convert_pfn_mfn(level2_fixmap_pgt);
1945         }
1946         /* We get [511][511] and have Xen's version of level2_kernel_pgt */
1947         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1948         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1949
1950         addr[0] = (unsigned long)pgd;
1951         addr[1] = (unsigned long)l3;
1952         addr[2] = (unsigned long)l2;
1953         /* Graft it onto L4[272][0]. Note that we creating an aliasing problem:
1954          * Both L4[272][0] and L4[511][510] have entries that point to the same
1955          * L2 (PMD) tables. Meaning that if you modify it in __va space
1956          * it will be also modified in the __ka space! (But if you just
1957          * modify the PMD table to point to other PTE's or none, then you
1958          * are OK - which is what cleanup_highmap does) */
1959         copy_page(level2_ident_pgt, l2);
1960         /* Graft it onto L4[511][510] */
1961         copy_page(level2_kernel_pgt, l2);
1962
1963         /* Copy the initial P->M table mappings if necessary. */
1964         i = pgd_index(xen_start_info->mfn_list);
1965         if (i && i < pgd_index(__START_KERNEL_map))
1966                 init_level4_pgt[i] = ((pgd_t *)xen_start_info->pt_base)[i];
1967
1968         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)) {
1969                 /* Make pagetable pieces RO */
1970                 set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1971                 set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1972                 set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1973                 set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1974                 set_page_prot(level2_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1975                 set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1976                 set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1977                 set_page_prot(level1_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1978
1979                 /* Pin down new L4 */
1980                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1981                                   PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1982
1983                 /* Unpin Xen-provided one */
1984                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1985
1986                 /*
1987                  * At this stage there can be no user pgd, and no page
1988                  * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1989                  * pgd.
1990                  */
1991                 xen_mc_batch();
1992                 __xen_write_cr3(true, __pa(init_level4_pgt));
1993                 xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1994         } else
1995                 native_write_cr3(__pa(init_level4_pgt));
1996
1997         /* We can't that easily rip out L3 and L2, as the Xen pagetables are
1998          * set out this way: [L4], [L1], [L2], [L3], [L1], [L1] ...  for
1999          * the initial domain. For guests using the toolstack, they are in:
2000          * [L4], [L3], [L2], [L1], [L1], order .. So for dom0 we can only
2001          * rip out the [L4] (pgd), but for guests we shave off three pages.
2002          */
2003         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(addr); i++)
2004                 check_pt_base(&pt_base, &pt_end, addr[i]);
2005
2006         /* Our (by three pages) smaller Xen pagetable that we are using */
2007         xen_pt_base = PFN_PHYS(pt_base);
2008         xen_pt_size = (pt_end - pt_base) * PAGE_SIZE;
2009         memblock_reserve(xen_pt_base, xen_pt_size);
2010
2011         /* Revector the xen_start_info */
2012         xen_start_info = (struct start_info *)__va(__pa(xen_start_info));
2013 }
2014
2015 /*
2016  * Read a value from a physical address.
2017  */
2018 static unsigned long __init xen_read_phys_ulong(phys_addr_t addr)
2019 {
2020         unsigned long *vaddr;
2021         unsigned long val;
2022
2023         vaddr = early_memremap_ro(addr, sizeof(val));
2024         val = *vaddr;
2025         early_memunmap(vaddr, sizeof(val));
2026         return val;
2027 }
2028
2029 /*
2030  * Translate a virtual address to a physical one without relying on mapped
2031  * page tables. Don't rely on big pages being aligned in (guest) physical
2032  * space!
2033  */
2034 static phys_addr_t __init xen_early_virt_to_phys(unsigned long vaddr)
2035 {
2036         phys_addr_t pa;
2037         pgd_t pgd;
2038         pud_t pud;
2039         pmd_t pmd;
2040         pte_t pte;
2041
2042         pa = read_cr3();
2043         pgd = native_make_pgd(xen_read_phys_ulong(pa + pgd_index(vaddr) *
2044                                                        sizeof(pgd)));
2045         if (!pgd_present(pgd))
2046                 return 0;
2047
2048         pa = pgd_val(pgd) & PTE_PFN_MASK;
2049         pud = native_make_pud(xen_read_phys_ulong(pa + pud_index(vaddr) *
2050                                                        sizeof(pud)));
2051         if (!pud_present(pud))
2052                 return 0;
2053         pa = pud_val(pud) & PTE_PFN_MASK;
2054         if (pud_large(pud))
2055                 return pa + (vaddr & ~PUD_MASK);
2056
2057         pmd = native_make_pmd(xen_read_phys_ulong(pa + pmd_index(vaddr) *
2058                                                        sizeof(pmd)));
2059         if (!pmd_present(pmd))
2060                 return 0;
2061         pa = pmd_val(pmd) & PTE_PFN_MASK;
2062         if (pmd_large(pmd))
2063                 return pa + (vaddr & ~PMD_MASK);
2064
2065         pte = native_make_pte(xen_read_phys_ulong(pa + pte_index(vaddr) *
2066                                                        sizeof(pte)));
2067         if (!pte_present(pte))
2068                 return 0;
2069         pa = pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
2070
2071         return pa | (vaddr & ~PAGE_MASK);
2072 }
2073
2074 /*
2075  * Find a new area for the hypervisor supplied p2m list and relocate the p2m to
2076  * this area.
2077  */
2078 void __init xen_relocate_p2m(void)
2079 {
2080         phys_addr_t size, new_area, pt_phys, pmd_phys, pud_phys;
2081         unsigned long p2m_pfn, p2m_pfn_end, n_frames, pfn, pfn_end;
2082         int n_pte, n_pt, n_pmd, n_pud, idx_pte, idx_pt, idx_pmd, idx_pud;
2083         pte_t *pt;
2084         pmd_t *pmd;
2085         pud_t *pud;
2086         pgd_t *pgd;
2087         unsigned long *new_p2m;
2088
2089         size = PAGE_ALIGN(xen_start_info->nr_pages * sizeof(unsigned long));
2090         n_pte = roundup(size, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
2091         n_pt = roundup(size, PMD_SIZE) >> PMD_SHIFT;
2092         n_pmd = roundup(size, PUD_SIZE) >> PUD_SHIFT;
2093         n_pud = roundup(size, PGDIR_SIZE) >> PGDIR_SHIFT;
2094         n_frames = n_pte + n_pt + n_pmd + n_pud;
2095
2096         new_area = xen_find_free_area(PFN_PHYS(n_frames));
2097         if (!new_area) {
2098                 xen_raw_console_write("Can't find new memory area for p2m needed due to E820 map conflict\n");
2099                 BUG();
2100         }
2101
2102         /*
2103          * Setup the page tables for addressing the new p2m list.
2104          * We have asked the hypervisor to map the p2m list at the user address
2105          * PUD_SIZE. It may have done so, or it may have used a kernel space
2106          * address depending on the Xen version.
2107          * To avoid any possible virtual address collision, just use
2108          * 2 * PUD_SIZE for the new area.
2109          */
2110         pud_phys = new_area;
2111         pmd_phys = pud_phys + PFN_PHYS(n_pud);
2112         pt_phys = pmd_phys + PFN_PHYS(n_pmd);
2113         p2m_pfn = PFN_DOWN(pt_phys) + n_pt;
2114
2115         pgd = __va(read_cr3());
2116         new_p2m = (unsigned long *)(2 * PGDIR_SIZE);
2117         for (idx_pud = 0; idx_pud < n_pud; idx_pud++) {
2118                 pud = early_memremap(pud_phys, PAGE_SIZE);
2119                 clear_page(pud);
2120                 for (idx_pmd = 0; idx_pmd < min(n_pmd, PTRS_PER_PUD);
2121                      idx_pmd++) {
2122                         pmd = early_memremap(pmd_phys, PAGE_SIZE);
2123                         clear_page(pmd);
2124                         for (idx_pt = 0; idx_pt < min(n_pt, PTRS_PER_PMD);
2125                              idx_pt++) {
2126                                 pt = early_memremap(pt_phys, PAGE_SIZE);
2127                                 clear_page(pt);
2128                                 for (idx_pte = 0;
2129                                      idx_pte < min(n_pte, PTRS_PER_PTE);
2130                                      idx_pte++) {
2131                                         set_pte(pt + idx_pte,
2132                                                 pfn_pte(p2m_pfn, PAGE_KERNEL));
2133                                         p2m_pfn++;
2134                                 }
2135                                 n_pte -= PTRS_PER_PTE;
2136                                 early_memunmap(pt, PAGE_SIZE);
2137                                 make_lowmem_page_readonly(__va(pt_phys));
2138                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE,
2139                                                   PFN_DOWN(pt_phys));
2140                                 set_pmd(pmd + idx_pt,
2141                                         __pmd(_PAGE_TABLE | pt_phys));
2142                                 pt_phys += PAGE_SIZE;
2143                         }
2144                         n_pt -= PTRS_PER_PMD;
2145                         early_memunmap(pmd, PAGE_SIZE);
2146                         make_lowmem_page_readonly(__va(pmd_phys));
2147                         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L2_TABLE,
2148                                           PFN_DOWN(pmd_phys));
2149                         set_pud(pud + idx_pmd, __pud(_PAGE_TABLE | pmd_phys));
2150                         pmd_phys += PAGE_SIZE;
2151                 }
2152                 n_pmd -= PTRS_PER_PUD;
2153                 early_memunmap(pud, PAGE_SIZE);
2154                 make_lowmem_page_readonly(__va(pud_phys));
2155                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(pud_phys));
2156                 set_pgd(pgd + 2 + idx_pud, __pgd(_PAGE_TABLE | pud_phys));
2157                 pud_phys += PAGE_SIZE;
2158         }
2159
2160         /* Now copy the old p2m info to the new area. */
2161         memcpy(new_p2m, xen_p2m_addr, size);
2162         xen_p2m_addr = new_p2m;
2163
2164         /* Release the old p2m list and set new list info. */
2165         p2m_pfn = PFN_DOWN(xen_early_virt_to_phys(xen_start_info->mfn_list));
2166         BUG_ON(!p2m_pfn);
2167         p2m_pfn_end = p2m_pfn + PFN_DOWN(size);
2168
2169         if (xen_start_info->mfn_list < __START_KERNEL_map) {
2170                 pfn = xen_start_info->first_p2m_pfn;
2171                 pfn_end = xen_start_info->first_p2m_pfn +
2172                           xen_start_info->nr_p2m_frames;
2173                 set_pgd(pgd + 1, __pgd(0));
2174         } else {
2175                 pfn = p2m_pfn;
2176                 pfn_end = p2m_pfn_end;
2177         }
2178
2179         memblock_free(PFN_PHYS(pfn), PAGE_SIZE * (pfn_end - pfn));
2180         while (pfn < pfn_end) {
2181                 if (pfn == p2m_pfn) {
2182                         pfn = p2m_pfn_end;
2183                         continue;
2184                 }
2185                 make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
2186                 pfn++;
2187         }
2188
2189         xen_start_info->mfn_list = (unsigned long)xen_p2m_addr;
2190         xen_start_info->first_p2m_pfn =  PFN_DOWN(new_area);
2191         xen_start_info->nr_p2m_frames = n_frames;
2192 }
2193
2194 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
2195 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
2196 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
2197
2198 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
2199 {
2200         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
2201
2202         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
2203         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
2204
2205         /*
2206          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
2207          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
2208          * read-only and then pin it.
2209          *
2210          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
2211          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
2212          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
2213          * swapper_pg_dir.
2214          */
2215         swapper_kernel_pmd =
2216                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
2217         copy_page(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd);
2218         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
2219                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
2220         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
2221
2222         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
2223         xen_write_cr3(cr3);
2224         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
2225
2226         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
2227                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
2228         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
2229         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
2230
2231         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
2232 }
2233
2234 /*
2235  * For 32 bit domains xen_start_info->pt_base is the pgd address which might be
2236  * not the first page table in the page table pool.
2237  * Iterate through the initial page tables to find the real page table base.
2238  */
2239 static phys_addr_t xen_find_pt_base(pmd_t *pmd)
2240 {
2241         phys_addr_t pt_base, paddr;
2242         unsigned pmdidx;
2243
2244         pt_base = min(__pa(xen_start_info->pt_base), __pa(pmd));
2245
2246         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++)
2247                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]) && !pmd_large(pmd[pmdidx])) {
2248                         paddr = m2p(pmd[pmdidx].pmd);
2249                         pt_base = min(pt_base, paddr);
2250                 }
2251
2252         return pt_base;
2253 }
2254
2255 void __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd, unsigned long max_pfn)
2256 {
2257         pmd_t *kernel_pmd;
2258
2259         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
2260
2261         xen_pt_base = xen_find_pt_base(kernel_pmd);
2262         xen_pt_size = xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE;
2263
2264         initial_kernel_pmd =
2265                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
2266
2267         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(xen_pt_base + xen_pt_size + 512 * 1024);
2268
2269         copy_page(initial_kernel_pmd, kernel_pmd);
2270
2271         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
2272
2273         copy_page(initial_page_table, pgd);
2274         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
2275                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
2276
2277         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
2278         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
2279         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
2280
2281         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
2282
2283         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
2284                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
2285         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
2286
2287         memblock_reserve(xen_pt_base, xen_pt_size);
2288 }
2289 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
2290
2291 void __init xen_reserve_special_pages(void)
2292 {
2293         phys_addr_t paddr;
2294
2295         memblock_reserve(__pa(xen_start_info), PAGE_SIZE);
2296         if (xen_start_info->store_mfn) {
2297                 paddr = PFN_PHYS(mfn_to_pfn(xen_start_info->store_mfn));
2298                 memblock_reserve(paddr, PAGE_SIZE);
2299         }
2300         if (!xen_initial_domain()) {
2301                 paddr = PFN_PHYS(mfn_to_pfn(xen_start_info->console.domU.mfn));
2302                 memblock_reserve(paddr, PAGE_SIZE);
2303         }
2304 }
2305
2306 void __init xen_pt_check_e820(void)
2307 {
2308         if (xen_is_e820_reserved(xen_pt_base, xen_pt_size)) {
2309                 xen_raw_console_write("Xen hypervisor allocated page table memory conflicts with E820 map\n");
2310                 BUG();
2311         }
2312 }
2313
2314 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
2315
2316 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
2317 {
2318         pte_t pte;
2319
2320         phys >>= PAGE_SHIFT;
2321
2322         switch (idx) {
2323         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
2324         case FIX_RO_IDT:
2325 #ifdef CONFIG_X86_32
2326         case FIX_WP_TEST:
2327 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
2328         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
2329 # endif
2330 #elif defined(CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION)
2331         case VSYSCALL_PAGE:
2332 #endif
2333         case FIX_TEXT_POKE0:
2334         case FIX_TEXT_POKE1:
2335                 /* All local page mappings */
2336                 pte = pfn_pte(phys, prot);
2337                 break;
2338
2339 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
2340         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
2341                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2342                 break;
2343 #endif
2344
2345 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
2346         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
2347                 /*
2348                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
2349                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
2350                  */
2351                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
2352                 break;
2353 #endif
2354
2355         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
2356                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
2357                    IO domain */
2358                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2359                 break;
2360
2361         default:
2362                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
2363                 pte = mfn_pte(phys, prot);
2364                 break;
2365         }
2366
2367         __native_set_fixmap(idx, pte);
2368
2369 #ifdef CONFIG_X86_VSYSCALL_EMULATION
2370         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
2371            pagetable vsyscall mapping. */
2372         if (idx == VSYSCALL_PAGE) {
2373                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
2374                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
2375         }
2376 #endif
2377 }
2378
2379 static void __init xen_post_allocator_init(void)
2380 {
2381         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2382                 return;
2383
2384         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
2385         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
2386         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
2387 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4
2388         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
2389 #endif
2390
2391         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2392            (which it hasn't) */
2393         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2394         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2395         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
2396         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
2397 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4
2398         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2399         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
2400 #endif
2401         pv_mmu_ops.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte);
2402
2403 #ifdef CONFIG_X86_64
2404         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
2405         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
2406 #endif
2407         xen_mark_init_mm_pinned();
2408 }
2409
2410 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2411 {
2412         preempt_disable();
2413         xen_mc_flush();
2414         paravirt_leave_lazy_mmu();
2415         preempt_enable();
2416 }
2417
2418 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initconst = {
2419         .read_cr2 = xen_read_cr2,
2420         .write_cr2 = xen_write_cr2,
2421
2422         .read_cr3 = xen_read_cr3,
2423         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2424
2425         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2426         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2427         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2428         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2429
2430         .pte_update = paravirt_nop,
2431
2432         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2433         .pgd_free = xen_pgd_free,
2434
2435         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2436         .release_pte = xen_release_pte_init,
2437         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2438         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2439
2440         .set_pte = xen_set_pte_init,
2441         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2442         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2443
2444         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2445         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2446
2447         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2448         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2449
2450         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_init),
2451         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2452
2453 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2454         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2455         .pte_clear = xen_pte_clear,
2456         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2457 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2458         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2459
2460         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2461         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2462
2463 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4
2464         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2465         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2466         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2467
2468         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2469         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2470 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_LEVELS == 4 */
2471
2472         .activate_mm = xen_activate_mm,
2473         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2474         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2475
2476         .lazy_mode = {
2477                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2478                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2479                 .flush = paravirt_flush_lazy_mmu,
2480         },
2481
2482         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2483 };
2484
2485 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2486 {
2487         x86_init.paging.pagetable_init = xen_pagetable_init;
2488
2489         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2490                 return;
2491
2492         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2493
2494         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2495 }
2496
2497 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2498 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2499 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2500
2501 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2502 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2503                                 unsigned long *in_frames,
2504                                 unsigned long *out_frames)
2505 {
2506         int i;
2507         struct multicall_space mcs;
2508
2509         xen_mc_batch();
2510         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2511                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2512
2513                 if (in_frames)
2514                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2515
2516                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2517                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2518
2519                 if (out_frames)
2520                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2521         }
2522         xen_mc_issue(0);
2523 }
2524
2525 /*
2526  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2527  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2528  * mfn.
2529  */
2530 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2531                                      unsigned long *mfns,
2532                                      unsigned long first_mfn)
2533 {
2534         unsigned i, limit;
2535         unsigned long mfn;
2536
2537         xen_mc_batch();
2538
2539         limit = 1u << order;
2540         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2541                 struct multicall_space mcs;
2542                 unsigned flags;
2543
2544                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2545                 if (mfns)
2546                         mfn = mfns[i];
2547                 else
2548                         mfn = first_mfn + i;
2549
2550                 if (i < (limit - 1))
2551                         flags = 0;
2552                 else {
2553                         if (order == 0)
2554                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2555                         else
2556                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2557                 }
2558
2559                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2560                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2561
2562                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2563         }
2564
2565         xen_mc_issue(0);
2566 }
2567
2568 /*
2569  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2570  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2571  * input, and populates mfns as output.
2572  *
2573  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2574  * satisfy the request or not.
2575  */
2576 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2577                                unsigned long *pfns_in,
2578                                unsigned long extents_out,
2579                                unsigned int order_out,
2580                                unsigned long *mfns_out,
2581                                unsigned int address_bits)
2582 {
2583         long rc;
2584         int success;
2585
2586         struct xen_memory_exchange exchange = {
2587                 .in = {
2588                         .nr_extents   = extents_in,
2589                         .extent_order = order_in,
2590                         .extent_start = pfns_in,
2591                         .domid        = DOMID_SELF
2592                 },
2593                 .out = {
2594                         .nr_extents   = extents_out,
2595                         .extent_order = order_out,
2596                         .extent_start = mfns_out,
2597                         .address_bits = address_bits,
2598                         .domid        = DOMID_SELF
2599                 }
2600         };
2601
2602         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2603
2604         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2605         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2606
2607         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2608         BUG_ON(success && (rc != 0));
2609
2610         return success;
2611 }
2612
2613 int xen_create_contiguous_region(phys_addr_t pstart, unsigned int order,
2614                                  unsigned int address_bits,
2615                                  dma_addr_t *dma_handle)
2616 {
2617         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2618         unsigned long  flags;
2619         int            success;
2620         unsigned long vstart = (unsigned long)phys_to_virt(pstart);
2621
2622         /*
2623          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2624          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2625          * this function are redundant and can be ignored.
2626          */
2627
2628         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2629                 return 0;
2630
2631         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2632                 return -ENOMEM;
2633
2634         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2635
2636         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2637
2638         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2639         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2640
2641         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2642         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2643         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2644                                       1, order, &out_frame,
2645                                       address_bits);
2646
2647         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2648         if (success)
2649                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2650         else
2651                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2652
2653         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2654
2655         *dma_handle = virt_to_machine(vstart).maddr;
2656         return success ? 0 : -ENOMEM;
2657 }
2658 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2659
2660 void xen_destroy_contiguous_region(phys_addr_t pstart, unsigned int order)
2661 {
2662         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2663         unsigned long  flags;
2664         int success;
2665         unsigned long vstart;
2666
2667         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2668                 return;
2669
2670         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2671                 return;
2672
2673         vstart = (unsigned long)phys_to_virt(pstart);
2674         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2675
2676         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2677
2678         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2679         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2680
2681         /* 2. Zap current PTEs. */
2682         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2683
2684         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2685         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2686                                         0, out_frames, 0);
2687
2688         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2689         if (success)
2690                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2691         else
2692                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2693
2694         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2695 }
2696 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2697
2698 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2699 #ifdef CONFIG_PROC_VMCORE
2700 /*
2701  * This function is used in two contexts:
2702  * - the kdump kernel has to check whether a pfn of the crashed kernel
2703  *   was a ballooned page. vmcore is using this function to decide
2704  *   whether to access a pfn of the crashed kernel.
2705  * - the kexec kernel has to check whether a pfn was ballooned by the
2706  *   previous kernel. If the pfn is ballooned, handle it properly.
2707  * Returns 0 if the pfn is not backed by a RAM page, the caller may
2708  * handle the pfn special in this case.
2709  */
2710 static int xen_oldmem_pfn_is_ram(unsigned long pfn)
2711 {
2712         struct xen_hvm_get_mem_type a = {
2713                 .domid = DOMID_SELF,
2714                 .pfn = pfn,
2715         };
2716         int ram;
2717
2718         if (HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_get_mem_type, &a))
2719                 return -ENXIO;
2720
2721         switch (a.mem_type) {
2722                 case HVMMEM_mmio_dm:
2723                         ram = 0;
2724                         break;
2725                 case HVMMEM_ram_rw:
2726                 case HVMMEM_ram_ro:
2727                 default:
2728                         ram = 1;
2729                         break;
2730         }
2731
2732         return ram;
2733 }
2734 #endif
2735
2736 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2737 {
2738         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2739         int rc;
2740
2741         a.domid = DOMID_SELF;
2742         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2743         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2744         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2745 }
2746
2747 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2748 {
2749         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2750         int rc = 0;
2751
2752         a.domid = DOMID_SELF;
2753         a.gpa = 0x00;
2754         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2755         if (rc < 0) {
2756                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2757                 return 0;
2758         }
2759         return 1;
2760 }
2761
2762 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2763 {
2764         if (is_pagetable_dying_supported())
2765                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2766 #ifdef CONFIG_PROC_VMCORE
2767         register_oldmem_pfn_is_ram(&xen_oldmem_pfn_is_ram);
2768 #endif
2769 }
2770 #endif
2771
2772 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2773
2774 struct remap_data {
2775         xen_pfn_t *mfn;
2776         bool contiguous;
2777         pgprot_t prot;
2778         struct mmu_update *mmu_update;
2779 };
2780
2781 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2782                                  unsigned long addr, void *data)
2783 {
2784         struct remap_data *rmd = data;
2785         pte_t pte = pte_mkspecial(mfn_pte(*rmd->mfn, rmd->prot));
2786
2787         /* If we have a contiguous range, just update the mfn itself,
2788            else update pointer to be "next mfn". */
2789         if (rmd->contiguous)
2790                 (*rmd->mfn)++;
2791         else
2792                 rmd->mfn++;
2793
2794         rmd->mmu_update->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
2795         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2796         rmd->mmu_update++;
2797
2798         return 0;
2799 }
2800
2801 static int do_remap_gfn(struct vm_area_struct *vma,
2802                         unsigned long addr,
2803                         xen_pfn_t *gfn, int nr,
2804                         int *err_ptr, pgprot_t prot,
2805                         unsigned domid,
2806                         struct page **pages)
2807 {
2808         int err = 0;
2809         struct remap_data rmd;
2810         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2811         unsigned long range;
2812         int mapped = 0;
2813
2814         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_IO)) == (VM_PFNMAP | VM_IO)));
2815
2816         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)) {
2817 #ifdef CONFIG_XEN_PVH
2818                 /* We need to update the local page tables and the xen HAP */
2819                 return xen_xlate_remap_gfn_array(vma, addr, gfn, nr, err_ptr,
2820                                                  prot, domid, pages);
2821 #else
2822                 return -EINVAL;
2823 #endif
2824         }
2825
2826         rmd.mfn = gfn;
2827         rmd.prot = prot;
2828         /* We use the err_ptr to indicate if there we are doing a contiguous
2829          * mapping or a discontigious mapping. */
2830         rmd.contiguous = !err_ptr;
2831
2832         while (nr) {
2833                 int index = 0;
2834                 int done = 0;
2835                 int batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2836                 int batch_left = batch;
2837                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2838
2839                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2840                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2841                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2842                 if (err)
2843                         goto out;
2844
2845                 /* We record the error for each page that gives an error, but
2846                  * continue mapping until the whole set is done */
2847                 do {
2848                         int i;
2849
2850                         err = HYPERVISOR_mmu_update(&mmu_update[index],
2851                                                     batch_left, &done, domid);
2852
2853                         /*
2854                          * @err_ptr may be the same buffer as @gfn, so
2855                          * only clear it after each chunk of @gfn is
2856                          * used.
2857                          */
2858                         if (err_ptr) {
2859                                 for (i = index; i < index + done; i++)
2860                                         err_ptr[i] = 0;
2861                         }
2862                         if (err < 0) {
2863                                 if (!err_ptr)
2864                                         goto out;
2865                                 err_ptr[i] = err;
2866                                 done++; /* Skip failed frame. */
2867                         } else
2868                                 mapped += done;
2869                         batch_left -= done;
2870                         index += done;
2871                 } while (batch_left);
2872
2873                 nr -= batch;
2874                 addr += range;
2875                 if (err_ptr)
2876                         err_ptr += batch;
2877                 cond_resched();
2878         }
2879 out:
2880
2881         xen_flush_tlb_all();
2882
2883         return err < 0 ? err : mapped;
2884 }
2885
2886 int xen_remap_domain_gfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2887                                unsigned long addr,
2888                                xen_pfn_t gfn, int nr,
2889                                pgprot_t prot, unsigned domid,
2890                                struct page **pages)
2891 {
2892         return do_remap_gfn(vma, addr, &gfn, nr, NULL, prot, domid, pages);
2893 }
2894 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_gfn_range);
2895
2896 int xen_remap_domain_gfn_array(struct vm_area_struct *vma,
2897                                unsigned long addr,
2898                                xen_pfn_t *gfn, int nr,
2899                                int *err_ptr, pgprot_t prot,
2900                                unsigned domid, struct page **pages)
2901 {
2902         /* We BUG_ON because it's a programmer error to pass a NULL err_ptr,
2903          * and the consequences later is quite hard to detect what the actual
2904          * cause of "wrong memory was mapped in".
2905          */
2906         BUG_ON(err_ptr == NULL);
2907         return do_remap_gfn(vma, addr, gfn, nr, err_ptr, prot, domid, pages);
2908 }
2909 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_gfn_array);
2910
2911
2912 /* Returns: 0 success */
2913 int xen_unmap_domain_gfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2914                                int numpgs, struct page **pages)
2915 {
2916         if (!pages || !xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2917                 return 0;
2918
2919 #ifdef CONFIG_XEN_PVH
2920         return xen_xlate_unmap_gfn_range(vma, numpgs, pages);
2921 #else
2922         return -EINVAL;
2923 #endif
2924 }
2925 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_unmap_domain_gfn_range);