]> www.pilppa.org Git - linux-2.6-omap-h63xx.git/blob - arch/x86/xen/mmu.c
xen: clarify locking used when pinning a pagetable.
[linux-2.6-omap-h63xx.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/bug.h>
44
45 #include <asm/pgtable.h>
46 #include <asm/tlbflush.h>
47 #include <asm/fixmap.h>
48 #include <asm/mmu_context.h>
49 #include <asm/paravirt.h>
50 #include <asm/linkage.h>
51
52 #include <asm/xen/hypercall.h>
53 #include <asm/xen/hypervisor.h>
54
55 #include <xen/page.h>
56 #include <xen/interface/xen.h>
57
58 #include "multicalls.h"
59 #include "mmu.h"
60
61 /*
62  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
63  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
64  */
65 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
66
67
68 #define P2M_ENTRIES_PER_PAGE    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
69 #define TOP_ENTRIES             (MAX_DOMAIN_PAGES / P2M_ENTRIES_PER_PAGE)
70
71 /* Placeholder for holes in the address space */
72 static unsigned long p2m_missing[P2M_ENTRIES_PER_PAGE] __page_aligned_data =
73                 { [ 0 ... P2M_ENTRIES_PER_PAGE-1 ] = ~0UL };
74
75  /* Array of pointers to pages containing p2m entries */
76 static unsigned long *p2m_top[TOP_ENTRIES] __page_aligned_data =
77                 { [ 0 ... TOP_ENTRIES - 1] = &p2m_missing[0] };
78
79 /* Arrays of p2m arrays expressed in mfns used for save/restore */
80 static unsigned long p2m_top_mfn[TOP_ENTRIES] __page_aligned_bss;
81
82 static unsigned long p2m_top_mfn_list[TOP_ENTRIES / P2M_ENTRIES_PER_PAGE]
83         __page_aligned_bss;
84
85 static inline unsigned p2m_top_index(unsigned long pfn)
86 {
87         BUG_ON(pfn >= MAX_DOMAIN_PAGES);
88         return pfn / P2M_ENTRIES_PER_PAGE;
89 }
90
91 static inline unsigned p2m_index(unsigned long pfn)
92 {
93         return pfn % P2M_ENTRIES_PER_PAGE;
94 }
95
96 /* Build the parallel p2m_top_mfn structures */
97 void xen_setup_mfn_list_list(void)
98 {
99         unsigned pfn, idx;
100
101         for(pfn = 0; pfn < MAX_DOMAIN_PAGES; pfn += P2M_ENTRIES_PER_PAGE) {
102                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
103
104                 p2m_top_mfn[topidx] = virt_to_mfn(p2m_top[topidx]);
105         }
106
107         for(idx = 0; idx < ARRAY_SIZE(p2m_top_mfn_list); idx++) {
108                 unsigned topidx = idx * P2M_ENTRIES_PER_PAGE;
109                 p2m_top_mfn_list[idx] = virt_to_mfn(&p2m_top_mfn[topidx]);
110         }
111
112         BUG_ON(HYPERVISOR_shared_info == &xen_dummy_shared_info);
113
114         HYPERVISOR_shared_info->arch.pfn_to_mfn_frame_list_list =
115                 virt_to_mfn(p2m_top_mfn_list);
116         HYPERVISOR_shared_info->arch.max_pfn = xen_start_info->nr_pages;
117 }
118
119 /* Set up p2m_top to point to the domain-builder provided p2m pages */
120 void __init xen_build_dynamic_phys_to_machine(void)
121 {
122         unsigned long *mfn_list = (unsigned long *)xen_start_info->mfn_list;
123         unsigned long max_pfn = min(MAX_DOMAIN_PAGES, xen_start_info->nr_pages);
124         unsigned pfn;
125
126         for(pfn = 0; pfn < max_pfn; pfn += P2M_ENTRIES_PER_PAGE) {
127                 unsigned topidx = p2m_top_index(pfn);
128
129                 p2m_top[topidx] = &mfn_list[pfn];
130         }
131 }
132
133 unsigned long get_phys_to_machine(unsigned long pfn)
134 {
135         unsigned topidx, idx;
136
137         if (unlikely(pfn >= MAX_DOMAIN_PAGES))
138                 return INVALID_P2M_ENTRY;
139
140         topidx = p2m_top_index(pfn);
141         idx = p2m_index(pfn);
142         return p2m_top[topidx][idx];
143 }
144 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_phys_to_machine);
145
146 static void alloc_p2m(unsigned long **pp, unsigned long *mfnp)
147 {
148         unsigned long *p;
149         unsigned i;
150
151         p = (void *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_NOFAIL);
152         BUG_ON(p == NULL);
153
154         for(i = 0; i < P2M_ENTRIES_PER_PAGE; i++)
155                 p[i] = INVALID_P2M_ENTRY;
156
157         if (cmpxchg(pp, p2m_missing, p) != p2m_missing)
158                 free_page((unsigned long)p);
159         else
160                 *mfnp = virt_to_mfn(p);
161 }
162
163 void set_phys_to_machine(unsigned long pfn, unsigned long mfn)
164 {
165         unsigned topidx, idx;
166
167         if (unlikely(xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))) {
168                 BUG_ON(pfn != mfn && mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
169                 return;
170         }
171
172         if (unlikely(pfn >= MAX_DOMAIN_PAGES)) {
173                 BUG_ON(mfn != INVALID_P2M_ENTRY);
174                 return;
175         }
176
177         topidx = p2m_top_index(pfn);
178         if (p2m_top[topidx] == p2m_missing) {
179                 /* no need to allocate a page to store an invalid entry */
180                 if (mfn == INVALID_P2M_ENTRY)
181                         return;
182                 alloc_p2m(&p2m_top[topidx], &p2m_top_mfn[topidx]);
183         }
184
185         idx = p2m_index(pfn);
186         p2m_top[topidx][idx] = mfn;
187 }
188
189 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
190 {
191         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
192         unsigned int level;
193         pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
194         unsigned offset = address & ~PAGE_MASK;
195
196         BUG_ON(pte == NULL);
197
198         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
199 }
200
201 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
202 {
203         pte_t *pte, ptev;
204         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
205         unsigned int level;
206
207         pte = lookup_address(address, &level);
208         BUG_ON(pte == NULL);
209
210         ptev = pte_wrprotect(*pte);
211
212         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
213                 BUG();
214 }
215
216 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
217 {
218         pte_t *pte, ptev;
219         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
220         unsigned int level;
221
222         pte = lookup_address(address, &level);
223         BUG_ON(pte == NULL);
224
225         ptev = pte_mkwrite(*pte);
226
227         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
228                 BUG();
229 }
230
231
232 static bool page_pinned(void *ptr)
233 {
234         struct page *page = virt_to_page(ptr);
235
236         return PagePinned(page);
237 }
238
239 static void extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
240 {
241         struct multicall_space mcs;
242         struct mmu_update *u;
243
244         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
245
246         if (mcs.mc != NULL)
247                 mcs.mc->args[1]++;
248         else {
249                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
250                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
251         }
252
253         u = mcs.args;
254         *u = *update;
255 }
256
257 void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
258 {
259         struct mmu_update u;
260
261         preempt_disable();
262
263         xen_mc_batch();
264
265         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
266         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
267         u.val = pmd_val_ma(val);
268         extend_mmu_update(&u);
269
270         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
271
272         preempt_enable();
273 }
274
275 void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
276 {
277         /* If page is not pinned, we can just update the entry
278            directly */
279         if (!page_pinned(ptr)) {
280                 *ptr = val;
281                 return;
282         }
283
284         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
285 }
286
287 /*
288  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
289  * and protection flags for that frame.
290  */
291 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
292 {
293         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
294 }
295
296 void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
297                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
298 {
299         /* updates to init_mm may be done without lock */
300         if (mm == &init_mm)
301                 preempt_disable();
302
303         if (mm == current->mm || mm == &init_mm) {
304                 if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU) {
305                         struct multicall_space mcs;
306                         mcs = xen_mc_entry(0);
307
308                         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, addr, pteval, 0);
309                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
310                         goto out;
311                 } else
312                         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(addr, pteval, 0) == 0)
313                                 goto out;
314         }
315         xen_set_pte(ptep, pteval);
316
317 out:
318         if (mm == &init_mm)
319                 preempt_enable();
320 }
321
322 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
323 {
324         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
325         return *ptep;
326 }
327
328 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
329                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
330 {
331         struct mmu_update u;
332
333         xen_mc_batch();
334
335         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
336         u.val = pte_val_ma(pte);
337         extend_mmu_update(&u);
338
339         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
340 }
341
342 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
343 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
344 {
345         if (val & _PAGE_PRESENT) {
346                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
347                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
348                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
349         }
350
351         return val;
352 }
353
354 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
355 {
356         if (val & _PAGE_PRESENT) {
357                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
358                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
359                 val = ((pteval_t)pfn_to_mfn(pfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
360         }
361
362         return val;
363 }
364
365 pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
366 {
367         return pte_mfn_to_pfn(pte.pte);
368 }
369
370 pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
371 {
372         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
373 }
374
375 pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
376 {
377         pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
378         return native_make_pte(pte);
379 }
380
381 pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
382 {
383         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
384         return native_make_pgd(pgd);
385 }
386
387 pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
388 {
389         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
390 }
391
392 void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
393 {
394         struct mmu_update u;
395
396         preempt_disable();
397
398         xen_mc_batch();
399
400         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
401         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
402         u.val = pud_val_ma(val);
403         extend_mmu_update(&u);
404
405         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
406
407         preempt_enable();
408 }
409
410 void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
411 {
412         /* If page is not pinned, we can just update the entry
413            directly */
414         if (!page_pinned(ptr)) {
415                 *ptr = val;
416                 return;
417         }
418
419         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
420 }
421
422 void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
423 {
424 #ifdef CONFIG_X86_PAE
425         ptep->pte_high = pte.pte_high;
426         smp_wmb();
427         ptep->pte_low = pte.pte_low;
428 #else
429         *ptep = pte;
430 #endif
431 }
432
433 #ifdef CONFIG_X86_PAE
434 void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
435 {
436         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
437 }
438
439 void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
440 {
441         ptep->pte_low = 0;
442         smp_wmb();              /* make sure low gets written first */
443         ptep->pte_high = 0;
444 }
445
446 void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
447 {
448         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
449 }
450 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
451
452 pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
453 {
454         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
455         return native_make_pmd(pmd);
456 }
457
458 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
459 pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
460 {
461         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
462 }
463
464 pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
465 {
466         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
467
468         return native_make_pud(pud);
469 }
470
471 pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
472 {
473         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
474         unsigned offset = pgd - pgd_page;
475         pgd_t *user_ptr = NULL;
476
477         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
478                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
479                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
480                 if (user_ptr)
481                         user_ptr += offset;
482         }
483
484         return user_ptr;
485 }
486
487 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
488 {
489         struct mmu_update u;
490
491         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
492         u.val = pgd_val_ma(val);
493         extend_mmu_update(&u);
494 }
495
496 /*
497  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
498  * there's a page structure.  This implies:
499  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
500  *  2. It is always pinned
501  *  3. It has no user pagetable attached to it
502  */
503 void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
504 {
505         preempt_disable();
506
507         xen_mc_batch();
508
509         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
510
511         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
512
513         preempt_enable();
514 }
515
516 void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
517 {
518         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
519
520         /* If page is not pinned, we can just update the entry
521            directly */
522         if (!page_pinned(ptr)) {
523                 *ptr = val;
524                 if (user_ptr) {
525                         WARN_ON(page_pinned(user_ptr));
526                         *user_ptr = val;
527                 }
528                 return;
529         }
530
531         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
532            user updates together. */
533         xen_mc_batch();
534
535         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
536         if (user_ptr)
537                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
538
539         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
540 }
541 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
542
543 /*
544  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
545  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
546  * callback function on each page it finds making up the page table,
547  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
548  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
549  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
550  * FIXADDR_TOP.
551  *
552  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
553  * because then we start getting into Xen's ptes.
554  *
555  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
556  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
557  */
558 static int pgd_walk(pgd_t *pgd, int (*func)(struct page *, enum pt_level),
559                     unsigned long limit)
560 {
561         int flush = 0;
562         unsigned hole_low, hole_high;
563         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
564         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
565
566         /* The limit is the last byte to be touched */
567         limit--;
568         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
569
570         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
571                 return 0;
572
573         /*
574          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
575          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
576          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
577          */
578         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
579         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
580
581         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
582 #if PTRS_PER_PUD > 1
583         pudidx_limit = pud_index(limit);
584 #else
585         pudidx_limit = 0;
586 #endif
587 #if PTRS_PER_PMD > 1
588         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
589 #else
590         pmdidx_limit = 0;
591 #endif
592
593         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
594                 pud_t *pud;
595
596                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
597                         continue;
598
599                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
600                         continue;
601
602                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
603
604                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
605                         flush |= (*func)(virt_to_page(pud), PT_PUD);
606
607                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
608                         pmd_t *pmd;
609
610                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
611                             pudidx > pudidx_limit)
612                                 goto out;
613
614                         if (pud_none(pud[pudidx]))
615                                 continue;
616
617                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
618
619                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
620                                 flush |= (*func)(virt_to_page(pmd), PT_PMD);
621
622                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
623                                 struct page *pte;
624
625                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
626                                     pudidx == pudidx_limit &&
627                                     pmdidx > pmdidx_limit)
628                                         goto out;
629
630                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
631                                         continue;
632
633                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
634                                 flush |= (*func)(pte, PT_PTE);
635                         }
636                 }
637         }
638
639 out:
640         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
641            a cue to do final things like tlb flushes. */
642         flush |= (*func)(virt_to_page(pgd), PT_PGD);
643
644         return flush;
645 }
646
647 static spinlock_t *lock_pte(struct page *page)
648 {
649         spinlock_t *ptl = NULL;
650
651 #if NR_CPUS >= CONFIG_SPLIT_PTLOCK_CPUS
652         ptl = __pte_lockptr(page);
653         spin_lock(ptl);
654 #endif
655
656         return ptl;
657 }
658
659 static void do_unlock(void *v)
660 {
661         spinlock_t *ptl = v;
662         spin_unlock(ptl);
663 }
664
665 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
666 {
667         struct mmuext_op *op;
668         struct multicall_space mcs;
669
670         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
671         op = mcs.args;
672         op->cmd = level;
673         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
674         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
675 }
676
677 static int pin_page(struct page *page, enum pt_level level)
678 {
679         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
680         int flush;
681
682         if (pgfl)
683                 flush = 0;              /* already pinned */
684         else if (PageHighMem(page))
685                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
686                    highpage */
687                 flush = 1;
688         else {
689                 void *pt = lowmem_page_address(page);
690                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
691                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
692                 spinlock_t *ptl;
693
694                 flush = 0;
695
696                 /*
697                  * We need to hold the pagetable lock between the time
698                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
699                  * it.  If we don't, then other users may come in and
700                  * attempt to update the pagetable by writing it,
701                  * which will fail because the memory is RO but not
702                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
703                  *
704                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
705                  * entire pagetable's worth of locks during the
706                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
707                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
708                  * page while holding the lock.  This means the number
709                  * of locks we end up holding is never more than a
710                  * batch size (~32 entries, at present).
711                  *
712                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
713                  * the PTE pages independently, because we're
714                  * protected by the overall pagetable lock.
715                  */
716                 ptl = NULL;
717                 if (level == PT_PTE)
718                         ptl = lock_pte(page);
719
720                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
721                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
722                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
723
724                 if (ptl) {
725                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
726
727                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
728                            is completed. */
729                         xen_mc_callback(do_unlock, ptl);
730                 }
731         }
732
733         return flush;
734 }
735
736 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
737    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
738    read-only, and can be pinned. */
739 void xen_pgd_pin(pgd_t *pgd)
740 {
741         xen_mc_batch();
742
743         if (pgd_walk(pgd, pin_page, USER_LIMIT)) {
744                 /* re-enable interrupts for kmap_flush_unused */
745                 xen_mc_issue(0);
746                 kmap_flush_unused();
747                 xen_mc_batch();
748         }
749
750 #ifdef CONFIG_X86_64
751         {
752                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
753
754                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
755
756                 if (user_pgd) {
757                         pin_page(virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
758                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
759                 }
760         }
761 #else /* CONFIG_X86_32 */
762 #ifdef CONFIG_X86_PAE
763         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
764         pin_page(virt_to_page(pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)])), PT_PMD);
765 #endif
766         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
767 #endif /* CONFIG_X86_64 */
768         xen_mc_issue(0);
769 }
770
771 /*
772  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
773  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
774  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
775  * process is under construction or destruction).
776  */
777 void xen_mm_pin_all(void)
778 {
779         unsigned long flags;
780         struct page *page;
781
782         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
783
784         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
785                 if (!PagePinned(page)) {
786                         xen_pgd_pin((pgd_t *)page_address(page));
787                         SetPageSavePinned(page);
788                 }
789         }
790
791         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
792 }
793
794 /*
795  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
796  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
797  * the book-keeping now.
798  */
799 static __init int mark_pinned(struct page *page, enum pt_level level)
800 {
801         SetPagePinned(page);
802         return 0;
803 }
804
805 void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
806 {
807         pgd_walk(init_mm.pgd, mark_pinned, FIXADDR_TOP);
808 }
809
810 static int unpin_page(struct page *page, enum pt_level level)
811 {
812         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
813
814         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
815                 void *pt = lowmem_page_address(page);
816                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
817                 spinlock_t *ptl = NULL;
818                 struct multicall_space mcs;
819
820                 /*
821                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
822                  * pte locks, we must be holding the lock for while
823                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
824                  * concurrent updates from seeing it in this
825                  * partially-pinned state.
826                  */
827                 if (level == PT_PTE) {
828                         ptl = lock_pte(page);
829
830                         if (ptl)
831                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
832                 }
833
834                 mcs = __xen_mc_entry(0);
835
836                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
837                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
838                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
839
840                 if (ptl) {
841                         /* unlock when batch completed */
842                         xen_mc_callback(do_unlock, ptl);
843                 }
844         }
845
846         return 0;               /* never need to flush on unpin */
847 }
848
849 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
850 static void xen_pgd_unpin(pgd_t *pgd)
851 {
852         xen_mc_batch();
853
854         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
855
856 #ifdef CONFIG_X86_64
857         {
858                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
859
860                 if (user_pgd) {
861                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
862                         unpin_page(virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
863                 }
864         }
865 #endif
866
867 #ifdef CONFIG_X86_PAE
868         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
869         unpin_page(virt_to_page(pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)])), PT_PMD);
870 #endif
871
872         pgd_walk(pgd, unpin_page, USER_LIMIT);
873
874         xen_mc_issue(0);
875 }
876
877 /*
878  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
879  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
880  */
881 void xen_mm_unpin_all(void)
882 {
883         unsigned long flags;
884         struct page *page;
885
886         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
887
888         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
889                 if (PageSavePinned(page)) {
890                         BUG_ON(!PagePinned(page));
891                         xen_pgd_unpin((pgd_t *)page_address(page));
892                         ClearPageSavePinned(page);
893                 }
894         }
895
896         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
897 }
898
899 void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
900 {
901         spin_lock(&next->page_table_lock);
902         xen_pgd_pin(next->pgd);
903         spin_unlock(&next->page_table_lock);
904 }
905
906 void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
907 {
908         spin_lock(&mm->page_table_lock);
909         xen_pgd_pin(mm->pgd);
910         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
911 }
912
913
914 #ifdef CONFIG_SMP
915 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
916    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
917 static void drop_other_mm_ref(void *info)
918 {
919         struct mm_struct *mm = info;
920         struct mm_struct *active_mm;
921
922 #ifdef CONFIG_X86_64
923         active_mm = read_pda(active_mm);
924 #else
925         active_mm = __get_cpu_var(cpu_tlbstate).active_mm;
926 #endif
927
928         if (active_mm == mm)
929                 leave_mm(smp_processor_id());
930
931         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
932            it has been flushed. */
933         if (x86_read_percpu(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd)) {
934                 load_cr3(swapper_pg_dir);
935                 arch_flush_lazy_cpu_mode();
936         }
937 }
938
939 static void drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
940 {
941         cpumask_t mask;
942         unsigned cpu;
943
944         if (current->active_mm == mm) {
945                 if (current->mm == mm)
946                         load_cr3(swapper_pg_dir);
947                 else
948                         leave_mm(smp_processor_id());
949                 arch_flush_lazy_cpu_mode();
950         }
951
952         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
953         mask = mm->cpu_vm_mask;
954
955         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
956            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
957            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
958            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
959            if needed. */
960         for_each_online_cpu(cpu) {
961                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
962                         cpu_set(cpu, mask);
963         }
964
965         if (!cpus_empty(mask))
966                 smp_call_function_mask(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
967 }
968 #else
969 static void drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
970 {
971         if (current->active_mm == mm)
972                 load_cr3(swapper_pg_dir);
973 }
974 #endif
975
976 /*
977  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
978  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
979  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
980  * hypervisor, which is moderately expensive.
981  *
982  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
983  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
984  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
985  *
986  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
987  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
988  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
989  */
990 void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
991 {
992         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
993         drop_mm_ref(mm);
994         put_cpu();
995
996         spin_lock(&mm->page_table_lock);
997
998         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
999         if (page_pinned(mm->pgd))
1000                 xen_pgd_unpin(mm->pgd);
1001
1002         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1003 }