arch/x86/xen/enlighten.c

   1 /*
   2  * Core of Xen paravirt_ops implementation.
   3  *
   4  * This file contains the xen_paravirt_ops structure itself, and the
   5  * implementations for:
   6  * - privileged instructions
   7  * - interrupt flags
   8  * - segment operations
   9  * - booting and setup
  10  *
  11  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
  12  */
  13
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/smp.h>
  17 #include <linux/preempt.h>
  18 #include <linux/hardirq.h>
  19 #include <linux/percpu.h>
  20 #include <linux/delay.h>
  21 #include <linux/start_kernel.h>
  22 #include <linux/sched.h>
  23 #include <linux/bootmem.h>
  24 #include <linux/module.h>
  25 #include <linux/mm.h>
  26 #include <linux/page-flags.h>
  27 #include <linux/highmem.h>
  28
  29 #include <xen/interface/xen.h>
  30 #include <xen/interface/physdev.h>
  31 #include <xen/interface/vcpu.h>
  32 #include <xen/interface/sched.h>
  33 #include <xen/features.h>
  34 #include <xen/page.h>
  35
  36 #include <asm/paravirt.h>
  37 #include <asm/page.h>
  38 #include <asm/xen/hypercall.h>
  39 #include <asm/xen/hypervisor.h>
  40 #include <asm/fixmap.h>
  41 #include <asm/processor.h>
  42 #include <asm/setup.h>
  43 #include <asm/desc.h>
  44 #include <asm/pgtable.h>
  45 #include <asm/tlbflush.h>
  46 #include <asm/reboot.h>
  47
  48 #include "xen-ops.h"
  49 #include "mmu.h"
  50 #include "multicalls.h"
  51
  52 EXPORT_SYMBOL_GPL(hypercall_page);
  53
  54 DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_info *, xen_vcpu);
  55 DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_info, xen_vcpu_info);
  56
  57 /*
  58  * Note about cr3 (pagetable base) values:
  59  *
  60  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
  61  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
  62  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
  63  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
  64  * be self-consistent.
  65  *
  66  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
  67  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
  68  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
  69  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
  70  */
  71 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
  72 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
  73
  74 struct start_info *xen_start_info;
  75 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_start_info);
  76
  77 static /* __initdata */ struct shared_info dummy_shared_info;
  78
  79 /*
  80  * Point at some empty memory to start with. We map the real shared_info
  81  * page as soon as fixmap is up and running.
  82  */
  83 struct shared_info *HYPERVISOR_shared_info = (void *)&dummy_shared_info;
  84
  85 /*
  86  * Flag to determine whether vcpu info placement is available on all
  87  * VCPUs.  We assume it is to start with, and then set it to zero on
  88  * the first failure.  This is because it can succeed on some VCPUs
  89  * and not others, since it can involve hypervisor memory allocation,
  90  * or because the guest failed to guarantee all the appropriate
  91  * constraints on all VCPUs (ie buffer can't cross a page boundary).
  92  *
  93  * Note that any particular CPU may be using a placed vcpu structure,
  94  * but we can only optimise if the all are.
  95  *
  96  * 0: not available, 1: available
  97  */
  98 static int have_vcpu_info_placement = 1;
  99
 100 static void __init xen_vcpu_setup(int cpu)
 101 {
 102         struct vcpu_register_vcpu_info info;
 103         int err;
 104         struct vcpu_info *vcpup;
 105
 106         BUG_ON(HYPERVISOR_shared_info == &dummy_shared_info);
 107         per_cpu(xen_vcpu, cpu) = &HYPERVISOR_shared_info->vcpu_info[cpu];
 108
 109         if (!have_vcpu_info_placement)
 110                 return;         /* already tested, not available */
 111
 112         vcpup = &per_cpu(xen_vcpu_info, cpu);
 113
 114         info.mfn = virt_to_mfn(vcpup);
 115         info.offset = offset_in_page(vcpup);
 116
 117         printk(KERN_DEBUG "trying to map vcpu_info %d at %p, mfn %llx, offset %d\n",
 118                cpu, vcpup, info.mfn, info.offset);
 119
 120         /* Check to see if the hypervisor will put the vcpu_info
 121            structure where we want it, which allows direct access via
 122            a percpu-variable. */
 123         err = HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_register_vcpu_info, cpu, &info);
 124
 125         if (err) {
 126                 printk(KERN_DEBUG "register_vcpu_info failed: err=%d\n", err);
 127                 have_vcpu_info_placement = 0;
 128         } else {
 129                 /* This cpu is using the registered vcpu info, even if
 130                    later ones fail to. */
 131                 per_cpu(xen_vcpu, cpu) = vcpup;
 132
 133                 printk(KERN_DEBUG "cpu %d using vcpu_info at %p\n",
 134                        cpu, vcpup);
 135         }
 136 }
 137
 138 static void __init xen_banner(void)
 139 {
 140         printk(KERN_INFO "Booting paravirtualized kernel on %s\n",
 141                pv_info.name);
 142         printk(KERN_INFO "Hypervisor signature: %s\n", xen_start_info->magic);
 143 }
 144
 145 static void xen_cpuid(unsigned int *ax, unsigned int *bx,
 146                       unsigned int *cx, unsigned int *dx)
 147 {
 148         unsigned maskedx = ~0;
 149
 150         /*
 151          * Mask out inconvenient features, to try and disable as many
 152          * unsupported kernel subsystems as possible.
 153          */
 154         if (*ax == 1)
 155                 maskedx = ~((1 << X86_FEATURE_APIC) |  /* disable APIC */
 156                             (1 << X86_FEATURE_ACPI) |  /* disable ACPI */
 157                             (1 << X86_FEATURE_SEP)  |  /* disable SEP */
 158                             (1 << X86_FEATURE_ACC));   /* thermal monitoring */
 159
 160         asm(XEN_EMULATE_PREFIX "cpuid"
 161                 : "=a" (*ax),
 162                   "=b" (*bx),
 163                   "=c" (*cx),
 164                   "=d" (*dx)
 165                 : "0" (*ax), "2" (*cx));
 166         *dx &= maskedx;
 167 }
 168
 169 static void xen_set_debugreg(int reg, unsigned long val)
 170 {
 171         HYPERVISOR_set_debugreg(reg, val);
 172 }
 173
 174 static unsigned long xen_get_debugreg(int reg)
 175 {
 176         return HYPERVISOR_get_debugreg(reg);
 177 }
 178
 179 static unsigned long xen_save_fl(void)
 180 {
 181         struct vcpu_info *vcpu;
 182         unsigned long flags;
 183
 184         vcpu = x86_read_percpu(xen_vcpu);
 185
 186         /* flag has opposite sense of mask */
 187         flags = !vcpu->evtchn_upcall_mask;
 188
 189         /* convert to IF type flag
 190            -0 -> 0x00000000
 191            -1 -> 0xffffffff
 192         */
 193         return (-flags) & X86_EFLAGS_IF;
 194 }
 195
 196 static void xen_restore_fl(unsigned long flags)
 197 {
 198         struct vcpu_info *vcpu;
 199
 200         /* convert from IF type flag */
 201         flags = !(flags & X86_EFLAGS_IF);
 202
 203         /* There's a one instruction preempt window here.  We need to
 204            make sure we're don't switch CPUs between getting the vcpu
 205            pointer and updating the mask. */
 206         preempt_disable();
 207         vcpu = x86_read_percpu(xen_vcpu);
 208         vcpu->evtchn_upcall_mask = flags;
 209         preempt_enable_no_resched();
 210
 211         /* Doesn't matter if we get preempted here, because any
 212            pending event will get dealt with anyway. */
 213
 214         if (flags == 0) {
 215                 preempt_check_resched();
 216                 barrier(); /* unmask then check (avoid races) */
 217                 if (unlikely(vcpu->evtchn_upcall_pending))
 218                         force_evtchn_callback();
 219         }
 220 }
 221
 222 static void xen_irq_disable(void)
 223 {
 224         /* There's a one instruction preempt window here.  We need to
 225            make sure we're don't switch CPUs between getting the vcpu
 226            pointer and updating the mask. */
 227         preempt_disable();
 228         x86_read_percpu(xen_vcpu)->evtchn_upcall_mask = 1;
 229         preempt_enable_no_resched();
 230 }
 231
 232 static void xen_irq_enable(void)
 233 {
 234         struct vcpu_info *vcpu;
 235
 236         /* There's a one instruction preempt window here.  We need to
 237            make sure we're don't switch CPUs between getting the vcpu
 238            pointer and updating the mask. */
 239         preempt_disable();
 240         vcpu = x86_read_percpu(xen_vcpu);
 241         vcpu->evtchn_upcall_mask = 0;
 242         preempt_enable_no_resched();
 243
 244         /* Doesn't matter if we get preempted here, because any
 245            pending event will get dealt with anyway. */
 246
 247         barrier(); /* unmask then check (avoid races) */
 248         if (unlikely(vcpu->evtchn_upcall_pending))
 249                 force_evtchn_callback();
 250 }
 251
 252 static void xen_safe_halt(void)
 253 {
 254         /* Blocking includes an implicit local_irq_enable(). */
 255         if (HYPERVISOR_sched_op(SCHEDOP_block, 0) != 0)
 256                 BUG();
 257 }
 258
 259 static void xen_halt(void)
 260 {
 261         if (irqs_disabled())
 262                 HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_down, smp_processor_id(), NULL);
 263         else
 264                 xen_safe_halt();
 265 }
 266
 267 static void xen_leave_lazy(void)
 268 {
 269         paravirt_leave_lazy(paravirt_get_lazy_mode());
 270         xen_mc_flush();
 271 }
 272
 273 static unsigned long xen_store_tr(void)
 274 {
 275         return 0;
 276 }
 277
 278 static void xen_set_ldt(const void *addr, unsigned entries)
 279 {
 280         struct mmuext_op *op;
 281         struct multicall_space mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
 282
 283         op = mcs.args;
 284         op->cmd = MMUEXT_SET_LDT;
 285         op->arg1.linear_addr = (unsigned long)addr;
 286         op->arg2.nr_ents = entries;
 287
 288         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
 289
 290         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 291 }
 292
 293 static void xen_load_gdt(const struct desc_ptr *dtr)
 294 {
 295         unsigned long *frames;
 296         unsigned long va = dtr->address;
 297         unsigned int size = dtr->size + 1;
 298         unsigned pages = (size + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
 299         int f;
 300         struct multicall_space mcs;
 301
 302         /* A GDT can be up to 64k in size, which corresponds to 8192
 303            8-byte entries, or 16 4k pages.. */
 304
 305         BUG_ON(size > 65536);
 306         BUG_ON(va & ~PAGE_MASK);
 307
 308         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*frames) * pages);
 309         frames = mcs.args;
 310
 311         for (f = 0; va < dtr->address + size; va += PAGE_SIZE, f++) {
 312                 frames[f] = virt_to_mfn(va);
 313                 make_lowmem_page_readonly((void *)va);
 314         }
 315
 316         MULTI_set_gdt(mcs.mc, frames, size / sizeof(struct desc_struct));
 317
 318         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 319 }
 320
 321 static void load_TLS_descriptor(struct thread_struct *t,
 322                                 unsigned int cpu, unsigned int i)
 323 {
 324         struct desc_struct *gdt = get_cpu_gdt_table(cpu);
 325         xmaddr_t maddr = virt_to_machine(&gdt[GDT_ENTRY_TLS_MIN+i]);
 326         struct multicall_space mc = __xen_mc_entry(0);
 327
 328         MULTI_update_descriptor(mc.mc, maddr.maddr, t->tls_array[i]);
 329 }
 330
 331 static void xen_load_tls(struct thread_struct *t, unsigned int cpu)
 332 {
 333         xen_mc_batch();
 334
 335         load_TLS_descriptor(t, cpu, 0);
 336         load_TLS_descriptor(t, cpu, 1);
 337         load_TLS_descriptor(t, cpu, 2);
 338
 339         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 340
 341         /*
 342          * XXX sleazy hack: If we're being called in a lazy-cpu zone,
 343          * it means we're in a context switch, and %gs has just been
 344          * saved.  This means we can zero it out to prevent faults on
 345          * exit from the hypervisor if the next process has no %gs.
 346          * Either way, it has been saved, and the new value will get
 347          * loaded properly.  This will go away as soon as Xen has been
 348          * modified to not save/restore %gs for normal hypercalls.
 349          */
 350         if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_CPU)
 351                 loadsegment(gs, 0);
 352 }
 353
 354 static void xen_write_ldt_entry(struct desc_struct *dt, int entrynum,
 355                                 const void *ptr)
 356 {
 357         unsigned long lp = (unsigned long)&dt[entrynum];
 358         xmaddr_t mach_lp = virt_to_machine(lp);
 359         u64 entry = *(u64 *)ptr;
 360
 361         preempt_disable();
 362
 363         xen_mc_flush();
 364         if (HYPERVISOR_update_descriptor(mach_lp.maddr, entry))
 365                 BUG();
 366
 367         preempt_enable();
 368 }
 369
 370 static int cvt_gate_to_trap(int vector, u32 low, u32 high,
 371                             struct trap_info *info)
 372 {
 373         u8 type, dpl;
 374
 375         type = (high >> 8) & 0x1f;
 376         dpl = (high >> 13) & 3;
 377
 378         if (type != 0xf && type != 0xe)
 379                 return 0;
 380
 381         info->vector = vector;
 382         info->address = (high & 0xffff0000) | (low & 0x0000ffff);
 383         info->cs = low >> 16;
 384         info->flags = dpl;
 385         /* interrupt gates clear IF */
 386         if (type == 0xe)
 387                 info->flags |= 4;
 388
 389         return 1;
 390 }
 391
 392 /* Locations of each CPU's IDT */
 393 static DEFINE_PER_CPU(struct desc_ptr, idt_desc);
 394
 395 /* Set an IDT entry.  If the entry is part of the current IDT, then
 396    also update Xen. */
 397 static void xen_write_idt_entry(gate_desc *dt, int entrynum, const gate_desc *g)
 398 {
 399         unsigned long p = (unsigned long)&dt[entrynum];
 400         unsigned long start, end;
 401
 402         preempt_disable();
 403
 404         start = __get_cpu_var(idt_desc).address;
 405         end = start + __get_cpu_var(idt_desc).size + 1;
 406
 407         xen_mc_flush();
 408
 409         native_write_idt_entry(dt, entrynum, g);
 410
 411         if (p >= start && (p + 8) <= end) {
 412                 struct trap_info info[2];
 413                 u32 *desc = (u32 *)g;
 414
 415                 info[1].address = 0;
 416
 417                 if (cvt_gate_to_trap(entrynum, desc[0], desc[1], &info[0]))
 418                         if (HYPERVISOR_set_trap_table(info))
 419                                 BUG();
 420         }
 421
 422         preempt_enable();
 423 }
 424
 425 static void xen_convert_trap_info(const struct desc_ptr *desc,
 426                                   struct trap_info *traps)
 427 {
 428         unsigned in, out, count;
 429
 430         count = (desc->size+1) / 8;
 431         BUG_ON(count > 256);
 432
 433         for (in = out = 0; in < count; in++) {
 434                 const u32 *entry = (u32 *)(desc->address + in * 8);
 435
 436                 if (cvt_gate_to_trap(in, entry[0], entry[1], &traps[out]))
 437                         out++;
 438         }
 439         traps[out].address = 0;
 440 }
 441
 442 void xen_copy_trap_info(struct trap_info *traps)
 443 {
 444         const struct desc_ptr *desc = &__get_cpu_var(idt_desc);
 445
 446         xen_convert_trap_info(desc, traps);
 447 }
 448
 449 /* Load a new IDT into Xen.  In principle this can be per-CPU, so we
 450    hold a spinlock to protect the static traps[] array (static because
 451    it avoids allocation, and saves stack space). */
 452 static void xen_load_idt(const struct desc_ptr *desc)
 453 {
 454         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
 455         static struct trap_info traps[257];
 456
 457         spin_lock(&lock);
 458
 459         __get_cpu_var(idt_desc) = *desc;
 460
 461         xen_convert_trap_info(desc, traps);
 462
 463         xen_mc_flush();
 464         if (HYPERVISOR_set_trap_table(traps))
 465                 BUG();
 466
 467         spin_unlock(&lock);
 468 }
 469
 470 /* Write a GDT descriptor entry.  Ignore LDT descriptors, since
 471    they're handled differently. */
 472 static void xen_write_gdt_entry(struct desc_struct *dt, int entry,
 473                                 const void *desc, int type)
 474 {
 475         preempt_disable();
 476
 477         switch (type) {
 478         case DESC_LDT:
 479         case DESC_TSS:
 480                 /* ignore */
 481                 break;
 482
 483         default: {
 484                 xmaddr_t maddr = virt_to_machine(&dt[entry]);
 485
 486                 xen_mc_flush();
 487                 if (HYPERVISOR_update_descriptor(maddr.maddr, *(u64 *)desc))
 488                         BUG();
 489         }
 490
 491         }
 492
 493         preempt_enable();
 494 }
 495
 496 static void xen_load_sp0(struct tss_struct *tss,
 497                           struct thread_struct *thread)
 498 {
 499         struct multicall_space mcs = xen_mc_entry(0);
 500         MULTI_stack_switch(mcs.mc, __KERNEL_DS, thread->sp0);
 501         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 502 }
 503
 504 static void xen_set_iopl_mask(unsigned mask)
 505 {
 506         struct physdev_set_iopl set_iopl;
 507
 508         /* Force the change at ring 0. */
 509         set_iopl.iopl = (mask == 0) ? 1 : (mask >> 12) & 3;
 510         HYPERVISOR_physdev_op(PHYSDEVOP_set_iopl, &set_iopl);
 511 }
 512
 513 static void xen_io_delay(void)
 514 {
 515 }
 516
 517 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
 518 static u32 xen_apic_read(unsigned long reg)
 519 {
 520         return 0;
 521 }
 522
 523 static void xen_apic_write(unsigned long reg, u32 val)
 524 {
 525         /* Warn to see if there's any stray references */
 526         WARN_ON(1);
 527 }
 528 #endif
 529
 530 static void xen_flush_tlb(void)
 531 {
 532         struct mmuext_op *op;
 533         struct multicall_space mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
 534
 535         op = mcs.args;
 536         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
 537         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
 538
 539         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
 540 }
 541
 542 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
 543 {
 544         struct mmuext_op *op;
 545         struct multicall_space mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
 546
 547         op = mcs.args;
 548         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
 549         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
 550         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
 551
 552         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
 553 }
 554
 555 static void xen_flush_tlb_others(const cpumask_t *cpus, struct mm_struct *mm,
 556                                  unsigned long va)
 557 {
 558         struct {
 559                 struct mmuext_op op;
 560                 cpumask_t mask;
 561         } *args;
 562         cpumask_t cpumask = *cpus;
 563         struct multicall_space mcs;
 564
 565         /*
 566          * A couple of (to be removed) sanity checks:
 567          *
 568          * - current CPU must not be in mask
 569          * - mask must exist :)
 570          */
 571         BUG_ON(cpus_empty(cpumask));
 572         BUG_ON(cpu_isset(smp_processor_id(), cpumask));
 573         BUG_ON(!mm);
 574
 575         /* If a CPU which we ran on has gone down, OK. */
 576         cpus_and(cpumask, cpumask, cpu_online_map);
 577         if (cpus_empty(cpumask))
 578                 return;
 579
 580         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
 581         args = mcs.args;
 582         args->mask = cpumask;
 583         args->op.arg2.vcpumask = &args->mask;
 584
 585         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
 586                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
 587         } else {
 588                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
 589                 args->op.arg1.linear_addr = va;
 590         }
 591
 592         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
 593
 594         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
 595 }
 596
 597 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
 598 {
 599         x86_read_percpu(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
 600 }
 601
 602 static unsigned long xen_read_cr2(void)
 603 {
 604         return x86_read_percpu(xen_vcpu)->arch.cr2;
 605 }
 606
 607 static unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
 608 {
 609         return x86_read_percpu(xen_vcpu_info.arch.cr2);
 610 }
 611
 612 static void xen_write_cr4(unsigned long cr4)
 613 {
 614         /* Just ignore cr4 changes; Xen doesn't allow us to do
 615            anything anyway. */
 616 }
 617
 618 static unsigned long xen_read_cr3(void)
 619 {
 620         return x86_read_percpu(xen_cr3);
 621 }
 622
 623 static void set_current_cr3(void *v)
 624 {
 625         x86_write_percpu(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
 626 }
 627
 628 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
 629 {
 630         struct mmuext_op *op;
 631         struct multicall_space mcs;
 632         unsigned long mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
 633
 634         BUG_ON(preemptible());
 635
 636         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));  /* disables interrupts */
 637
 638         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
 639            respect to ipis */
 640         x86_write_percpu(xen_cr3, cr3);
 641
 642         op = mcs.args;
 643         op->cmd = MMUEXT_NEW_BASEPTR;
 644         op->arg1.mfn = mfn;
 645
 646         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
 647
 648         /* Update xen_update_cr3 once the batch has actually
 649            been submitted. */
 650         xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
 651
 652         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
 653 }
 654
 655 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
 656    everything is pinned. */
 657 static __init void xen_alloc_pt_init(struct mm_struct *mm, u32 pfn)
 658 {
 659         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
 660         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
 661 }
 662
 663 /* Early release_pt assumes that all pts are pinned, since there's
 664    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
 665 static void xen_release_pt_init(u32 pfn)
 666 {
 667         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
 668 }
 669
 670 static void pin_pagetable_pfn(unsigned level, unsigned long pfn)
 671 {
 672         struct mmuext_op op;
 673         op.cmd = level;
 674         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
 675         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
 676                 BUG();
 677 }
 678
 679 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
 680    attached to a pinned pagetable. */
 681 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, u32 pfn, unsigned level)
 682 {
 683         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 684
 685         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
 686                 SetPagePinned(page);
 687
 688                 if (!PageHighMem(page)) {
 689                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
 690                         pin_pagetable_pfn(level, pfn);
 691                 } else
 692                         /* make sure there are no stray mappings of
 693                            this page */
 694                         kmap_flush_unused();
 695         }
 696 }
 697
 698 static void xen_alloc_pt(struct mm_struct *mm, u32 pfn)
 699 {
 700         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, MMUEXT_PIN_L1_TABLE);
 701 }
 702
 703 static void xen_alloc_pd(struct mm_struct *mm, u32 pfn)
 704 {
 705         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, MMUEXT_PIN_L2_TABLE);
 706 }
 707
 708 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
 709 static void xen_release_pt(u32 pfn)
 710 {
 711         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 712
 713         if (PagePinned(page)) {
 714                 if (!PageHighMem(page)) {
 715                         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
 716                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
 717                 }
 718         }
 719 }
 720
 721 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
 722 static void *xen_kmap_atomic_pte(struct page *page, enum km_type type)
 723 {
 724         pgprot_t prot = PAGE_KERNEL;
 725
 726         if (PagePinned(page))
 727                 prot = PAGE_KERNEL_RO;
 728
 729         if (0 && PageHighMem(page))
 730                 printk("mapping highpte %lx type %d prot %s\n",
 731                        page_to_pfn(page), type,
 732                        (unsigned long)pgprot_val(prot) & _PAGE_RW ? "WRITE" : "READ");
 733
 734         return kmap_atomic_prot(page, type, prot);
 735 }
 736 #endif
 737
 738 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
 739 {
 740         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
 741         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
 742                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
 743                                pte_val_ma(pte));
 744
 745         return pte;
 746 }
 747
 748 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
 749    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
 750 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
 751 {
 752         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
 753
 754         xen_set_pte(ptep, pte);
 755 }
 756
 757 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
 758 {
 759         pgd_t *xen_pgd = (pgd_t *)xen_start_info->pt_base;
 760
 761         /* special set_pte for pagetable initialization */
 762         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte_init;
 763
 764         init_mm.pgd = base;
 765         /*
 766          * copy top-level of Xen-supplied pagetable into place.  For
 767          * !PAE we can use this as-is, but for PAE it is a stand-in
 768          * while we copy the pmd pages.
 769          */
 770         memcpy(base, xen_pgd, PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t));
 771
 772         if (PTRS_PER_PMD > 1) {
 773                 int i;
 774                 /*
 775                  * For PAE, need to allocate new pmds, rather than
 776                  * share Xen's, since Xen doesn't like pmd's being
 777                  * shared between address spaces.
 778                  */
 779                 for (i = 0; i < PTRS_PER_PGD; i++) {
 780                         if (pgd_val_ma(xen_pgd[i]) & _PAGE_PRESENT) {
 781                                 pmd_t *pmd = (pmd_t *)alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
 782
 783                                 memcpy(pmd, (void *)pgd_page_vaddr(xen_pgd[i]),
 784                                        PAGE_SIZE);
 785
 786                                 make_lowmem_page_readonly(pmd);
 787
 788                                 set_pgd(&base[i], __pgd(1 + __pa(pmd)));
 789                         } else
 790                                 pgd_clear(&base[i]);
 791                 }
 792         }
 793
 794         /* make sure zero_page is mapped RO so we can use it in pagetables */
 795         make_lowmem_page_readonly(empty_zero_page);
 796         make_lowmem_page_readonly(base);
 797         /*
 798          * Switch to new pagetable.  This is done before
 799          * pagetable_init has done anything so that the new pages
 800          * added to the table can be prepared properly for Xen.
 801          */
 802         xen_write_cr3(__pa(base));
 803
 804         /* Unpin initial Xen pagetable */
 805         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
 806                           PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base)));
 807 }
 808
 809 static __init void setup_shared_info(void)
 810 {
 811         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)) {
 812                 unsigned long addr = fix_to_virt(FIX_PARAVIRT_BOOTMAP);
 813
 814                 /*
 815                  * Create a mapping for the shared info page.
 816                  * Should be set_fixmap(), but shared_info is a machine
 817                  * address with no corresponding pseudo-phys address.
 818                  */
 819                 set_pte_mfn(addr,
 820                             PFN_DOWN(xen_start_info->shared_info),
 821                             PAGE_KERNEL);
 822
 823                 HYPERVISOR_shared_info = (struct shared_info *)addr;
 824         } else
 825                 HYPERVISOR_shared_info =
 826                         (struct shared_info *)__va(xen_start_info->shared_info);
 827
 828 #ifndef CONFIG_SMP
 829         /* In UP this is as good a place as any to set up shared info */
 830         xen_setup_vcpu_info_placement();
 831 #endif
 832 }
 833
 834 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
 835 {
 836         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
 837            (which it hasn't) */
 838         pv_mmu_ops.alloc_pt = xen_alloc_pt;
 839         pv_mmu_ops.alloc_pd = xen_alloc_pd;
 840         pv_mmu_ops.release_pt = xen_release_pt;
 841         pv_mmu_ops.release_pd = xen_release_pt;
 842         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
 843
 844         setup_shared_info();
 845
 846         /* Actually pin the pagetable down, but we can't set PG_pinned
 847            yet because the page structures don't exist yet. */
 848         {
 849                 unsigned level;
 850
 851 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 852                 level = MMUEXT_PIN_L3_TABLE;
 853 #else
 854                 level = MMUEXT_PIN_L2_TABLE;
 855 #endif
 856
 857                 pin_pagetable_pfn(level, PFN_DOWN(__pa(base)));
 858         }
 859 }
 860
 861 /* This is called once we have the cpu_possible_map */
 862 void __init xen_setup_vcpu_info_placement(void)
 863 {
 864         int cpu;
 865
 866         for_each_possible_cpu(cpu)
 867                 xen_vcpu_setup(cpu);
 868
 869         /* xen_vcpu_setup managed to place the vcpu_info within the
 870            percpu area for all cpus, so make use of it */
 871         if (have_vcpu_info_placement) {
 872                 printk(KERN_INFO "Xen: using vcpu_info placement\n");
 873
 874                 pv_irq_ops.save_fl = xen_save_fl_direct;
 875                 pv_irq_ops.restore_fl = xen_restore_fl_direct;
 876                 pv_irq_ops.irq_disable = xen_irq_disable_direct;
 877                 pv_irq_ops.irq_enable = xen_irq_enable_direct;
 878                 pv_mmu_ops.read_cr2 = xen_read_cr2_direct;
 879                 pv_cpu_ops.iret = xen_iret_direct;
 880         }
 881 }
 882
 883 static unsigned xen_patch(u8 type, u16 clobbers, void *insnbuf,
 884                           unsigned long addr, unsigned len)
 885 {
 886         char *start, *end, *reloc;
 887         unsigned ret;
 888
 889         start = end = reloc = NULL;
 890
 891 #define SITE(op, x)                                                     \
 892         case PARAVIRT_PATCH(op.x):                                      \
 893         if (have_vcpu_info_placement) {                                 \
 894                 start = (char *)xen_##x##_direct;                       \
 895                 end = xen_##x##_direct_end;                             \
 896                 reloc = xen_##x##_direct_reloc;                         \
 897         }                                                               \
 898         goto patch_site
 899
 900         switch (type) {
 901                 SITE(pv_irq_ops, irq_enable);
 902                 SITE(pv_irq_ops, irq_disable);
 903                 SITE(pv_irq_ops, save_fl);
 904                 SITE(pv_irq_ops, restore_fl);
 905 #undef SITE
 906
 907         patch_site:
 908                 if (start == NULL || (end-start) > len)
 909                         goto default_patch;
 910
 911                 ret = paravirt_patch_insns(insnbuf, len, start, end);
 912
 913                 /* Note: because reloc is assigned from something that
 914                    appears to be an array, gcc assumes it's non-null,
 915                    but doesn't know its relationship with start and
 916                    end. */
 917                 if (reloc > start && reloc < end) {
 918                         int reloc_off = reloc - start;
 919                         long *relocp = (long *)(insnbuf + reloc_off);
 920                         long delta = start - (char *)addr;
 921
 922                         *relocp += delta;
 923                 }
 924                 break;
 925
 926         default_patch:
 927         default:
 928                 ret = paravirt_patch_default(type, clobbers, insnbuf,
 929                                              addr, len);
 930                 break;
 931         }
 932
 933         return ret;
 934 }
 935
 936 static const struct pv_info xen_info __initdata = {
 937         .paravirt_enabled = 1,
 938         .shared_kernel_pmd = 0,
 939
 940         .name = "Xen",
 941 };
 942
 943 static const struct pv_init_ops xen_init_ops __initdata = {
 944         .patch = xen_patch,
 945
 946         .banner = xen_banner,
 947         .memory_setup = xen_memory_setup,
 948         .arch_setup = xen_arch_setup,
 949         .post_allocator_init = xen_mark_init_mm_pinned,
 950 };
 951
 952 static const struct pv_time_ops xen_time_ops __initdata = {
 953         .time_init = xen_time_init,
 954
 955         .set_wallclock = xen_set_wallclock,
 956         .get_wallclock = xen_get_wallclock,
 957         .get_cpu_khz = xen_cpu_khz,
 958         .sched_clock = xen_sched_clock,
 959 };
 960
 961 static const struct pv_cpu_ops xen_cpu_ops __initdata = {
 962         .cpuid = xen_cpuid,
 963
 964         .set_debugreg = xen_set_debugreg,
 965         .get_debugreg = xen_get_debugreg,
 966
 967         .clts = native_clts,
 968
 969         .read_cr0 = native_read_cr0,
 970         .write_cr0 = native_write_cr0,
 971
 972         .read_cr4 = native_read_cr4,
 973         .read_cr4_safe = native_read_cr4_safe,
 974         .write_cr4 = xen_write_cr4,
 975
 976         .wbinvd = native_wbinvd,
 977
 978         .read_msr = native_read_msr_safe,
 979         .write_msr = native_write_msr_safe,
 980         .read_tsc = native_read_tsc,
 981         .read_pmc = native_read_pmc,
 982
 983         .iret = (void *)&hypercall_page[__HYPERVISOR_iret],
 984         .irq_enable_syscall_ret = NULL,  /* never called */
 985
 986         .load_tr_desc = paravirt_nop,
 987         .set_ldt = xen_set_ldt,
 988         .load_gdt = xen_load_gdt,
 989         .load_idt = xen_load_idt,
 990         .load_tls = xen_load_tls,
 991
 992         .store_gdt = native_store_gdt,
 993         .store_idt = native_store_idt,
 994         .store_tr = xen_store_tr,
 995
 996         .write_ldt_entry = xen_write_ldt_entry,
 997         .write_gdt_entry = xen_write_gdt_entry,
 998         .write_idt_entry = xen_write_idt_entry,
 999         .load_sp0 = xen_load_sp0,
1000
1001         .set_iopl_mask = xen_set_iopl_mask,
1002         .io_delay = xen_io_delay,
1003
1004         .lazy_mode = {
1005                 .enter = paravirt_enter_lazy_cpu,
1006                 .leave = xen_leave_lazy,
1007         },
1008 };
1009
1010 static const struct pv_irq_ops xen_irq_ops __initdata = {
1011         .init_IRQ = xen_init_IRQ,
1012         .save_fl = xen_save_fl,
1013         .restore_fl = xen_restore_fl,
1014         .irq_disable = xen_irq_disable,
1015         .irq_enable = xen_irq_enable,
1016         .safe_halt = xen_safe_halt,
1017         .halt = xen_halt,
1018 };
1019
1020 static const struct pv_apic_ops xen_apic_ops __initdata = {
1021 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1022         .apic_write = xen_apic_write,
1023         .apic_write_atomic = xen_apic_write,
1024         .apic_read = xen_apic_read,
1025         .setup_boot_clock = paravirt_nop,
1026         .setup_secondary_clock = paravirt_nop,
1027         .startup_ipi_hook = paravirt_nop,
1028 #endif
1029 };
1030
1031 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
1032         .pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start,
1033         .pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done,
1034
1035         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1036         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1037
1038         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1039         .write_cr3 = xen_write_cr3,
1040
1041         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
1042         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
1043         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
1044         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
1045
1046         .pte_update = paravirt_nop,
1047         .pte_update_defer = paravirt_nop,
1048
1049         .alloc_pt = xen_alloc_pt_init,
1050         .release_pt = xen_release_pt_init,
1051         .alloc_pd = xen_alloc_pt_init,
1052         .alloc_pd_clone = paravirt_nop,
1053         .release_pd = xen_release_pt_init,
1054
1055 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
1056         .kmap_atomic_pte = xen_kmap_atomic_pte,
1057 #endif
1058
1059         .set_pte = NULL,        /* see xen_pagetable_setup_* */
1060         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
1061         .set_pmd = xen_set_pmd,
1062
1063         .pte_val = xen_pte_val,
1064         .pgd_val = xen_pgd_val,
1065
1066         .make_pte = xen_make_pte,
1067         .make_pgd = xen_make_pgd,
1068
1069 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1070         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
1071         .set_pte_present = xen_set_pte_at,
1072         .set_pud = xen_set_pud,
1073         .pte_clear = xen_pte_clear,
1074         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
1075
1076         .make_pmd = xen_make_pmd,
1077         .pmd_val = xen_pmd_val,
1078 #endif  /* PAE */
1079
1080         .activate_mm = xen_activate_mm,
1081         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
1082         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
1083
1084         .lazy_mode = {
1085                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
1086                 .leave = xen_leave_lazy,
1087         },
1088 };
1089
1090 #ifdef CONFIG_SMP
1091 static const struct smp_ops xen_smp_ops __initdata = {
1092         .smp_prepare_boot_cpu = xen_smp_prepare_boot_cpu,
1093         .smp_prepare_cpus = xen_smp_prepare_cpus,
1094         .cpu_up = xen_cpu_up,
1095         .smp_cpus_done = xen_smp_cpus_done,
1096
1097         .smp_send_stop = xen_smp_send_stop,
1098         .smp_send_reschedule = xen_smp_send_reschedule,
1099         .smp_call_function_mask = xen_smp_call_function_mask,
1100 };
1101 #endif  /* CONFIG_SMP */
1102
1103 static void xen_reboot(int reason)
1104 {
1105 #ifdef CONFIG_SMP
1106         smp_send_stop();
1107 #endif
1108
1109         if (HYPERVISOR_sched_op(SCHEDOP_shutdown, reason))
1110                 BUG();
1111 }
1112
1113 static void xen_restart(char *msg)
1114 {
1115         xen_reboot(SHUTDOWN_reboot);
1116 }
1117
1118 static void xen_emergency_restart(void)
1119 {
1120         xen_reboot(SHUTDOWN_reboot);
1121 }
1122
1123 static void xen_machine_halt(void)
1124 {
1125         xen_reboot(SHUTDOWN_poweroff);
1126 }
1127
1128 static void xen_crash_shutdown(struct pt_regs *regs)
1129 {
1130         xen_reboot(SHUTDOWN_crash);
1131 }
1132
1133 static const struct machine_ops __initdata xen_machine_ops = {
1134         .restart = xen_restart,
1135         .halt = xen_machine_halt,
1136         .power_off = xen_machine_halt,
1137         .shutdown = xen_machine_halt,
1138         .crash_shutdown = xen_crash_shutdown,
1139         .emergency_restart = xen_emergency_restart,
1140 };
1141
1142
1143 static void __init xen_reserve_top(void)
1144 {
1145         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1146         struct xen_platform_parameters pp;
1147
1148         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1149                 top = pp.virt_start;
1150
1151         reserve_top_address(-top + 2 * PAGE_SIZE);
1152 }
1153
1154 /* First C function to be called on Xen boot */
1155 asmlinkage void __init xen_start_kernel(void)
1156 {
1157         pgd_t *pgd;
1158
1159         if (!xen_start_info)
1160                 return;
1161
1162         BUG_ON(memcmp(xen_start_info->magic, "xen-3", 5) != 0);
1163
1164         /* Install Xen paravirt ops */
1165         pv_info = xen_info;
1166         pv_init_ops = xen_init_ops;
1167         pv_time_ops = xen_time_ops;
1168         pv_cpu_ops = xen_cpu_ops;
1169         pv_irq_ops = xen_irq_ops;
1170         pv_apic_ops = xen_apic_ops;
1171         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
1172
1173         machine_ops = xen_machine_ops;
1174
1175 #ifdef CONFIG_SMP
1176         smp_ops = xen_smp_ops;
1177 #endif
1178
1179         xen_setup_features();
1180
1181         /* Get mfn list */
1182         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
1183                 phys_to_machine_mapping = (unsigned long *)xen_start_info->mfn_list;
1184
1185         pgd = (pgd_t *)xen_start_info->pt_base;
1186
1187         init_pg_tables_end = __pa(pgd) + xen_start_info->nr_pt_frames*PAGE_SIZE;
1188
1189         init_mm.pgd = pgd; /* use the Xen pagetables to start */
1190
1191         /* keep using Xen gdt for now; no urgent need to change it */
1192
1193         x86_write_percpu(xen_cr3, __pa(pgd));
1194         x86_write_percpu(xen_current_cr3, __pa(pgd));
1195
1196         /* Don't do the full vcpu_info placement stuff until we have a
1197            possible map and a non-dummy shared_info. */
1198         per_cpu(xen_vcpu, 0) = &HYPERVISOR_shared_info->vcpu_info[0];
1199
1200         pv_info.kernel_rpl = 1;
1201         if (xen_feature(XENFEAT_supervisor_mode_kernel))
1202                 pv_info.kernel_rpl = 0;
1203
1204         /* set the limit of our address space */
1205         xen_reserve_top();
1206
1207         /* set up basic CPUID stuff */
1208         cpu_detect(&new_cpu_data);
1209         new_cpu_data.hard_math = 1;
1210         new_cpu_data.x86_capability[0] = cpuid_edx(1);
1211
1212         /* Poke various useful things into boot_params */
1213         boot_params.hdr.type_of_loader = (9 << 4) | 0;
1214         boot_params.hdr.ramdisk_image = xen_start_info->mod_start
1215                 ? __pa(xen_start_info->mod_start) : 0;
1216         boot_params.hdr.ramdisk_size = xen_start_info->mod_len;
1217
1218         /* Start the world */
1219         start_kernel();
1220 }