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  68  * out of date, but it will never be set early).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