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/kprobes.h>
  24 #include <linux/bootmem.h>
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/page-flags.h>
  28 #include <linux/highmem.h>
  29 #include <linux/console.h>
  30
  31 #include <xen/interface/xen.h>
  32 #include <xen/interface/version.h>
  33 #include <xen/interface/physdev.h>
  34 #include <xen/interface/vcpu.h>
  35 #include <xen/features.h>
  36 #include <xen/page.h>
  37 #include <xen/hvc-console.h>
  38
  39 #include <asm/paravirt.h>
  40 #include <asm/apic.h>
  41 #include <asm/page.h>
  42 #include <asm/xen/hypercall.h>
  43 #include <asm/xen/hypervisor.h>
  44 #include <asm/fixmap.h>
  45 #include <asm/processor.h>
  46 #include <asm/proto.h>
  47 #include <asm/msr-index.h>
  48 #include <asm/traps.h>
  49 #include <asm/setup.h>
  50 #include <asm/desc.h>
  51 #include <asm/pgtable.h>
  52 #include <asm/tlbflush.h>
  53 #include <asm/reboot.h>
  54 #include <asm/stackprotector.h>
  55
  56 #include "xen-ops.h"
  57 #include "mmu.h"
  58 #include "multicalls.h"
  59
  60 EXPORT_SYMBOL_GPL(hypercall_page);
  61
  62 DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_info *, xen_vcpu);
  63 DEFINE_PER_CPU(struct vcpu_info, xen_vcpu_info);
  64
  65 enum xen_domain_type xen_domain_type = XEN_NATIVE;
  66 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_domain_type);
  67
  68 struct start_info *xen_start_info;
  69 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_start_info);
  70
  71 struct shared_info xen_dummy_shared_info;
  72
  73 void *xen_initial_gdt;
  74
  75 /*
  76  * Point at some empty memory to start with. We map the real shared_info
  77  * page as soon as fixmap is up and running.
  78  */
  79 struct shared_info *HYPERVISOR_shared_info = (void *)&xen_dummy_shared_info;
  80
  81 /*
  82  * Flag to determine whether vcpu info placement is available on all
  83  * VCPUs.  We assume it is to start with, and then set it to zero on
  84  * the first failure.  This is because it can succeed on some VCPUs
  85  * and not others, since it can involve hypervisor memory allocation,
  86  * or because the guest failed to guarantee all the appropriate
  87  * constraints on all VCPUs (ie buffer can't cross a page boundary).
  88  *
  89  * Note that any particular CPU may be using a placed vcpu structure,
  90  * but we can only optimise if the all are.
  91  *
  92  * 0: not available, 1: available
  93  */
  94 static int have_vcpu_info_placement = 1;
  95
  96 static void xen_vcpu_setup(int cpu)
  97 {
  98         struct vcpu_register_vcpu_info info;
  99         int err;
 100         struct vcpu_info *vcpup;
 101
 102         BUG_ON(HYPERVISOR_shared_info == &xen_dummy_shared_info);
 103         per_cpu(xen_vcpu, cpu) = &HYPERVISOR_shared_info->vcpu_info[cpu];
 104
 105         if (!have_vcpu_info_placement)
 106                 return;         /* already tested, not available */
 107
 108         vcpup = &per_cpu(xen_vcpu_info, cpu);
 109
 110         info.mfn = arbitrary_virt_to_mfn(vcpup);
 111         info.offset = offset_in_page(vcpup);
 112
 113         printk(KERN_DEBUG "trying to map vcpu_info %d at %p, mfn %llx, offset %d\n",
 114                cpu, vcpup, info.mfn, info.offset);
 115
 116         /* Check to see if the hypervisor will put the vcpu_info
 117            structure where we want it, which allows direct access via
 118            a percpu-variable. */
 119         err = HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_register_vcpu_info, cpu, &info);
 120
 121         if (err) {
 122                 printk(KERN_DEBUG "register_vcpu_info failed: err=%d\n", err);
 123                 have_vcpu_info_placement = 0;
 124         } else {
 125                 /* This cpu is using the registered vcpu info, even if
 126                    later ones fail to. */
 127                 per_cpu(xen_vcpu, cpu) = vcpup;
 128
 129                 printk(KERN_DEBUG "cpu %d using vcpu_info at %p\n",
 130                        cpu, vcpup);
 131         }
 132 }
 133
 134 /*
 135  * On restore, set the vcpu placement up again.
 136  * If it fails, then we're in a bad state, since
 137  * we can't back out from using it...
 138  */
 139 void xen_vcpu_restore(void)
 140 {
 141         int cpu;
 142
 143         for_each_online_cpu(cpu) {
 144                 bool other_cpu = (cpu != smp_processor_id());
 145
 146                 if (other_cpu &&
 147                     HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_down, cpu, NULL))
 148                         BUG();
 149
 150                 xen_setup_runstate_info(cpu);
 151
 152                 if (have_vcpu_info_placement)
 153                         xen_vcpu_setup(cpu);
 154
 155                 if (other_cpu &&
 156                     HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_up, cpu, NULL))
 157                         BUG();
 158         }
 159 }
 160
 161 static void __init xen_banner(void)
 162 {
 163         unsigned version = HYPERVISOR_xen_version(XENVER_version, NULL);
 164         struct xen_extraversion extra;
 165         HYPERVISOR_xen_version(XENVER_extraversion, &extra);
 166
 167         printk(KERN_INFO "Booting paravirtualized kernel on %s\n",
 168                pv_info.name);
 169         printk(KERN_INFO "Xen version: %d.%d%s%s\n",
 170                version >> 16, version & 0xffff, extra.extraversion,
 171                xen_feature(XENFEAT_mmu_pt_update_preserve_ad) ? " (preserve-AD)" : "");
 172 }
 173
 174 static __read_mostly unsigned int cpuid_leaf1_edx_mask = ~0;
 175 static __read_mostly unsigned int cpuid_leaf1_ecx_mask = ~0;
 176
 177 static void xen_cpuid(unsigned int *ax, unsigned int *bx,
 178                       unsigned int *cx, unsigned int *dx)
 179 {
 180         unsigned maskebx = ~0;
 181         unsigned maskecx = ~0;
 182         unsigned maskedx = ~0;
 183
 184         /*
 185          * Mask out inconvenient features, to try and disable as many
 186          * unsupported kernel subsystems as possible.
 187          */
 188         switch (*ax) {
 189         case 1:
 190                 maskecx = cpuid_leaf1_ecx_mask;
 191                 maskedx = cpuid_leaf1_edx_mask;
 192                 break;
 193
 194         case 0xb:
 195                 /* Suppress extended topology stuff */
 196                 maskebx = 0;
 197                 break;
 198         }
 199
 200         asm(XEN_EMULATE_PREFIX "cpuid"
 201                 : "=a" (*ax),
 202                   "=b" (*bx),
 203                   "=c" (*cx),
 204                   "=d" (*dx)
 205                 : "0" (*ax), "2" (*cx));
 206
 207         *bx &= maskebx;
 208         *cx &= maskecx;
 209         *dx &= maskedx;
 210 }
 211
 212 static __init void xen_init_cpuid_mask(void)
 213 {
 214         unsigned int ax, bx, cx, dx;
 215
 216         cpuid_leaf1_edx_mask =
 217                 ~((1 << X86_FEATURE_MCE)  |  /* disable MCE */
 218                   (1 << X86_FEATURE_MCA)  |  /* disable MCA */
 219                   (1 << X86_FEATURE_ACC));   /* thermal monitoring */
 220
 221         if (!xen_initial_domain())
 222                 cpuid_leaf1_edx_mask &=
 223                         ~((1 << X86_FEATURE_APIC) |  /* disable local APIC */
 224                           (1 << X86_FEATURE_ACPI));  /* disable ACPI */
 225
 226         ax = 1;
 227         cx = 0;
 228         xen_cpuid(&ax, &bx, &cx, &dx);
 229
 230         /* cpuid claims we support xsave; try enabling it to see what happens */
 231         if (cx & (1 << (X86_FEATURE_XSAVE % 32))) {
 232                 unsigned long cr4;
 233
 234                 set_in_cr4(X86_CR4_OSXSAVE);
 235
 236                 cr4 = read_cr4();
 237
 238                 if ((cr4 & X86_CR4_OSXSAVE) == 0)
 239                         cpuid_leaf1_ecx_mask &= ~(1 << (X86_FEATURE_XSAVE % 32));
 240
 241                 clear_in_cr4(X86_CR4_OSXSAVE);
 242         }
 243 }
 244
 245 static void xen_set_debugreg(int reg, unsigned long val)
 246 {
 247         HYPERVISOR_set_debugreg(reg, val);
 248 }
 249
 250 static unsigned long xen_get_debugreg(int reg)
 251 {
 252         return HYPERVISOR_get_debugreg(reg);
 253 }
 254
 255 static void xen_end_context_switch(struct task_struct *next)
 256 {
 257         xen_mc_flush();
 258         paravirt_end_context_switch(next);
 259 }
 260
 261 static unsigned long xen_store_tr(void)
 262 {
 263         return 0;
 264 }
 265
 266 /*
 267  * Set the page permissions for a particular virtual address.  If the
 268  * address is a vmalloc mapping (or other non-linear mapping), then
 269  * find the linear mapping of the page and also set its protections to
 270  * match.
 271  */
 272 static void set_aliased_prot(void *v, pgprot_t prot)
 273 {
 274         int level;
 275         pte_t *ptep;
 276         pte_t pte;
 277         unsigned long pfn;
 278         struct page *page;
 279
 280         ptep = lookup_address((unsigned long)v, &level);
 281         BUG_ON(ptep == NULL);
 282
 283         pfn = pte_pfn(*ptep);
 284         page = pfn_to_page(pfn);
 285
 286         pte = pfn_pte(pfn, prot);
 287
 288         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)v, pte, 0))
 289                 BUG();
 290
 291         if (!PageHighMem(page)) {
 292                 void *av = __va(PFN_PHYS(pfn));
 293
 294                 if (av != v)
 295                         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)av, pte, 0))
 296                                 BUG();
 297         } else
 298                 kmap_flush_unused();
 299 }
 300
 301 static void xen_alloc_ldt(struct desc_struct *ldt, unsigned entries)
 302 {
 303         const unsigned entries_per_page = PAGE_SIZE / LDT_ENTRY_SIZE;
 304         int i;
 305
 306         for(i = 0; i < entries; i += entries_per_page)
 307                 set_aliased_prot(ldt + i, PAGE_KERNEL_RO);
 308 }
 309
 310 static void xen_free_ldt(struct desc_struct *ldt, unsigned entries)
 311 {
 312         const unsigned entries_per_page = PAGE_SIZE / LDT_ENTRY_SIZE;
 313         int i;
 314
 315         for(i = 0; i < entries; i += entries_per_page)
 316                 set_aliased_prot(ldt + i, PAGE_KERNEL);
 317 }
 318
 319 static void xen_set_ldt(const void *addr, unsigned entries)
 320 {
 321         struct mmuext_op *op;
 322         struct multicall_space mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
 323
 324         op = mcs.args;
 325         op->cmd = MMUEXT_SET_LDT;
 326         op->arg1.linear_addr = (unsigned long)addr;
 327         op->arg2.nr_ents = entries;
 328
 329         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
 330
 331         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 332 }
 333
 334 static void xen_load_gdt(const struct desc_ptr *dtr)
 335 {
 336         unsigned long va = dtr->address;
 337         unsigned int size = dtr->size + 1;
 338         unsigned pages = (size + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
 339         unsigned long frames[pages];
 340         int f;
 341
 342         /*
 343          * A GDT can be up to 64k in size, which corresponds to 8192
 344          * 8-byte entries, or 16 4k pages..
 345          */
 346
 347         BUG_ON(size > 65536);
 348         BUG_ON(va & ~PAGE_MASK);
 349
 350         for (f = 0; va < dtr->address + size; va += PAGE_SIZE, f++) {
 351                 int level;
 352                 pte_t *ptep;
 353                 unsigned long pfn, mfn;
 354                 void *virt;
 355
 356                 /*
 357                  * The GDT is per-cpu and is in the percpu data area.
 358                  * That can be virtually mapped, so we need to do a
 359                  * page-walk to get the underlying MFN for the
 360                  * hypercall.  The page can also be in the kernel's
 361                  * linear range, so we need to RO that mapping too.
 362                  */
 363                 ptep = lookup_address(va, &level);
 364                 BUG_ON(ptep == NULL);
 365
 366                 pfn = pte_pfn(*ptep);
 367                 mfn = pfn_to_mfn(pfn);
 368                 virt = __va(PFN_PHYS(pfn));
 369
 370                 frames[f] = mfn;
 371
 372                 make_lowmem_page_readonly((void *)va);
 373                 make_lowmem_page_readonly(virt);
 374         }
 375
 376         if (HYPERVISOR_set_gdt(frames, size / sizeof(struct desc_struct)))
 377                 BUG();
 378 }
 379
 380 /*
 381  * load_gdt for early boot, when the gdt is only mapped once
 382  */
 383 static __init void xen_load_gdt_boot(const struct desc_ptr *dtr)
 384 {
 385         unsigned long va = dtr->address;
 386         unsigned int size = dtr->size + 1;
 387         unsigned pages = (size + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
 388         unsigned long frames[pages];
 389         int f;
 390
 391         /*
 392          * A GDT can be up to 64k in size, which corresponds to 8192
 393          * 8-byte entries, or 16 4k pages..
 394          */
 395
 396         BUG_ON(size > 65536);
 397         BUG_ON(va & ~PAGE_MASK);
 398
 399         for (f = 0; va < dtr->address + size; va += PAGE_SIZE, f++) {
 400                 pte_t pte;
 401                 unsigned long pfn, mfn;
 402
 403                 pfn = virt_to_pfn(va);
 404                 mfn = pfn_to_mfn(pfn);
 405
 406                 pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
 407
 408                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)va, pte, 0))
 409                         BUG();
 410
 411                 frames[f] = mfn;
 412         }
 413
 414         if (HYPERVISOR_set_gdt(frames, size / sizeof(struct desc_struct)))
 415                 BUG();
 416 }
 417
 418 static void load_TLS_descriptor(struct thread_struct *t,
 419                                 unsigned int cpu, unsigned int i)
 420 {
 421         struct desc_struct *gdt = get_cpu_gdt_table(cpu);
 422         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(&gdt[GDT_ENTRY_TLS_MIN+i]);
 423         struct multicall_space mc = __xen_mc_entry(0);
 424
 425         MULTI_update_descriptor(mc.mc, maddr.maddr, t->tls_array[i]);
 426 }
 427
 428 static void xen_load_tls(struct thread_struct *t, unsigned int cpu)
 429 {
 430         /*
 431          * XXX sleazy hack: If we're being called in a lazy-cpu zone
 432          * and lazy gs handling is enabled, it means we're in a
 433          * context switch, and %gs has just been saved.  This means we
 434          * can zero it out to prevent faults on exit from the
 435          * hypervisor if the next process has no %gs.  Either way, it
 436          * has been saved, and the new value will get loaded properly.
 437          * This will go away as soon as Xen has been modified to not
 438          * save/restore %gs for normal hypercalls.
 439          *
 440          * On x86_64, this hack is not used for %gs, because gs points
 441          * to KERNEL_GS_BASE (and uses it for PDA references), so we
 442          * must not zero %gs on x86_64
 443          *
 444          * For x86_64, we need to zero %fs, otherwise we may get an
 445          * exception between the new %fs descriptor being loaded and
 446          * %fs being effectively cleared at __switch_to().
 447          */
 448         if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_CPU) {
 449 #ifdef CONFIG_X86_32
 450                 lazy_load_gs(0);
 451 #else
 452                 loadsegment(fs, 0);
 453 #endif
 454         }
 455
 456         xen_mc_batch();
 457
 458         load_TLS_descriptor(t, cpu, 0);
 459         load_TLS_descriptor(t, cpu, 1);
 460         load_TLS_descriptor(t, cpu, 2);
 461
 462         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 463 }
 464
 465 #ifdef CONFIG_X86_64
 466 static void xen_load_gs_index(unsigned int idx)
 467 {
 468         if (HYPERVISOR_set_segment_base(SEGBASE_GS_USER_SEL, idx))
 469                 BUG();
 470 }
 471 #endif
 472
 473 static void xen_write_ldt_entry(struct desc_struct *dt, int entrynum,
 474                                 const void *ptr)
 475 {
 476         xmaddr_t mach_lp = arbitrary_virt_to_machine(&dt[entrynum]);
 477         u64 entry = *(u64 *)ptr;
 478
 479         preempt_disable();
 480
 481         xen_mc_flush();
 482         if (HYPERVISOR_update_descriptor(mach_lp.maddr, entry))
 483                 BUG();
 484
 485         preempt_enable();
 486 }
 487
 488 static int cvt_gate_to_trap(int vector, const gate_desc *val,
 489                             struct trap_info *info)
 490 {
 491         unsigned long addr;
 492
 493         if (val->type != GATE_TRAP && val->type != GATE_INTERRUPT)
 494                 return 0;
 495
 496         info->vector = vector;
 497
 498         addr = gate_offset(*val);
 499 #ifdef CONFIG_X86_64
 500         /*
 501          * Look for known traps using IST, and substitute them
 502          * appropriately.  The debugger ones are the only ones we care
 503          * about.  Xen will handle faults like double_fault and
 504          * machine_check, so we should never see them.  Warn if
 505          * there's an unexpected IST-using fault handler.
 506          */
 507         if (addr == (unsigned long)debug)
 508                 addr = (unsigned long)xen_debug;
 509         else if (addr == (unsigned long)int3)
 510                 addr = (unsigned long)xen_int3;
 511         else if (addr == (unsigned long)stack_segment)
 512                 addr = (unsigned long)xen_stack_segment;
 513         else if (addr == (unsigned long)double_fault ||
 514                  addr == (unsigned long)nmi) {
 515                 /* Don't need to handle these */
 516                 return 0;
 517 #ifdef CONFIG_X86_MCE
 518         } else if (addr == (unsigned long)machine_check) {
 519                 return 0;
 520 #endif
 521         } else {
 522                 /* Some other trap using IST? */
 523                 if (WARN_ON(val->ist != 0))
 524                         return 0;
 525         }
 526 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
 527         info->address = addr;
 528
 529         info->cs = gate_segment(*val);
 530         info->flags = val->dpl;
 531         /* interrupt gates clear IF */
 532         if (val->type == GATE_INTERRUPT)
 533                 info->flags |= 1 << 2;
 534
 535         return 1;
 536 }
 537
 538 /* Locations of each CPU's IDT */
 539 static DEFINE_PER_CPU(struct desc_ptr, idt_desc);
 540
 541 /* Set an IDT entry.  If the entry is part of the current IDT, then
 542    also update Xen. */
 543 static void xen_write_idt_entry(gate_desc *dt, int entrynum, const gate_desc *g)
 544 {
 545         unsigned long p = (unsigned long)&dt[entrynum];
 546         unsigned long start, end;
 547
 548         preempt_disable();
 549
 550         start = __get_cpu_var(idt_desc).address;
 551         end = start + __get_cpu_var(idt_desc).size + 1;
 552
 553         xen_mc_flush();
 554
 555         native_write_idt_entry(dt, entrynum, g);
 556
 557         if (p >= start && (p + 8) <= end) {
 558                 struct trap_info info[2];
 559
 560                 info[1].address = 0;
 561
 562                 if (cvt_gate_to_trap(entrynum, g, &info[0]))
 563                         if (HYPERVISOR_set_trap_table(info))
 564                                 BUG();
 565         }
 566
 567         preempt_enable();
 568 }
 569
 570 static void xen_convert_trap_info(const struct desc_ptr *desc,
 571                                   struct trap_info *traps)
 572 {
 573         unsigned in, out, count;
 574
 575         count = (desc->size+1) / sizeof(gate_desc);
 576         BUG_ON(count > 256);
 577
 578         for (in = out = 0; in < count; in++) {
 579                 gate_desc *entry = (gate_desc*)(desc->address) + in;
 580
 581                 if (cvt_gate_to_trap(in, entry, &traps[out]))
 582                         out++;
 583         }
 584         traps[out].address = 0;
 585 }
 586
 587 void xen_copy_trap_info(struct trap_info *traps)
 588 {
 589         const struct desc_ptr *desc = &__get_cpu_var(idt_desc);
 590
 591         xen_convert_trap_info(desc, traps);
 592 }
 593
 594 /* Load a new IDT into Xen.  In principle this can be per-CPU, so we
 595    hold a spinlock to protect the static traps[] array (static because
 596    it avoids allocation, and saves stack space). */
 597 static void xen_load_idt(const struct desc_ptr *desc)
 598 {
 599         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
 600         static struct trap_info traps[257];
 601
 602         spin_lock(&lock);
 603
 604         __get_cpu_var(idt_desc) = *desc;
 605
 606         xen_convert_trap_info(desc, traps);
 607
 608         xen_mc_flush();
 609         if (HYPERVISOR_set_trap_table(traps))
 610                 BUG();
 611
 612         spin_unlock(&lock);
 613 }
 614
 615 /* Write a GDT descriptor entry.  Ignore LDT descriptors, since
 616    they're handled differently. */
 617 static void xen_write_gdt_entry(struct desc_struct *dt, int entry,
 618                                 const void *desc, int type)
 619 {
 620         preempt_disable();
 621
 622         switch (type) {
 623         case DESC_LDT:
 624         case DESC_TSS:
 625                 /* ignore */
 626                 break;
 627
 628         default: {
 629                 xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(&dt[entry]);
 630
 631                 xen_mc_flush();
 632                 if (HYPERVISOR_update_descriptor(maddr.maddr, *(u64 *)desc))
 633                         BUG();
 634         }
 635
 636         }
 637
 638         preempt_enable();
 639 }
 640
 641 /*
 642  * Version of write_gdt_entry for use at early boot-time needed to
 643  * update an entry as simply as possible.
 644  */
 645 static __init void xen_write_gdt_entry_boot(struct desc_struct *dt, int entry,
 646                                             const void *desc, int type)
 647 {
 648         switch (type) {
 649         case DESC_LDT:
 650         case DESC_TSS:
 651                 /* ignore */
 652                 break;
 653
 654         default: {
 655                 xmaddr_t maddr = virt_to_machine(&dt[entry]);
 656
 657                 if (HYPERVISOR_update_descriptor(maddr.maddr, *(u64 *)desc))
 658                         dt[entry] = *(struct desc_struct *)desc;
 659         }
 660
 661         }
 662 }
 663
 664 static void xen_load_sp0(struct tss_struct *tss,
 665                          struct thread_struct *thread)
 666 {
 667         struct multicall_space mcs = xen_mc_entry(0);
 668         MULTI_stack_switch(mcs.mc, __KERNEL_DS, thread->sp0);
 669         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 670 }
 671
 672 static void xen_set_iopl_mask(unsigned mask)
 673 {
 674         struct physdev_set_iopl set_iopl;
 675
 676         /* Force the change at ring 0. */
 677         set_iopl.iopl = (mask == 0) ? 1 : (mask >> 12) & 3;
 678         HYPERVISOR_physdev_op(PHYSDEVOP_set_iopl, &set_iopl);
 679 }
 680
 681 static void xen_io_delay(void)
 682 {
 683 }
 684
 685 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
 686 static u32 xen_apic_read(u32 reg)
 687 {
 688         return 0;
 689 }
 690
 691 static void xen_apic_write(u32 reg, u32 val)
 692 {
 693         /* Warn to see if there's any stray references */
 694         WARN_ON(1);
 695 }
 696
 697 static u64 xen_apic_icr_read(void)
 698 {
 699         return 0;
 700 }
 701
 702 static void xen_apic_icr_write(u32 low, u32 id)
 703 {
 704         /* Warn to see if there's any stray references */
 705         WARN_ON(1);
 706 }
 707
 708 static void xen_apic_wait_icr_idle(void)
 709 {
 710         return;
 711 }
 712
 713 static u32 xen_safe_apic_wait_icr_idle(void)
 714 {
 715         return 0;
 716 }
 717
 718 static void set_xen_basic_apic_ops(void)
 719 {
 720         apic->read = xen_apic_read;
 721         apic->write = xen_apic_write;
 722         apic->icr_read = xen_apic_icr_read;
 723         apic->icr_write = xen_apic_icr_write;
 724         apic->wait_icr_idle = xen_apic_wait_icr_idle;
 725         apic->safe_wait_icr_idle = xen_safe_apic_wait_icr_idle;
 726 }
 727
 728 #endif
 729
 730
 731 static void xen_clts(void)
 732 {
 733         struct multicall_space mcs;
 734
 735         mcs = xen_mc_entry(0);
 736
 737         MULTI_fpu_taskswitch(mcs.mc, 0);
 738
 739         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 740 }
 741
 742 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr0_value);
 743
 744 static unsigned long xen_read_cr0(void)
 745 {
 746         unsigned long cr0 = percpu_read(xen_cr0_value);
 747
 748         if (unlikely(cr0 == 0)) {
 749                 cr0 = native_read_cr0();
 750                 percpu_write(xen_cr0_value, cr0);
 751         }
 752
 753         return cr0;
 754 }
 755
 756 static void xen_write_cr0(unsigned long cr0)
 757 {
 758         struct multicall_space mcs;
 759
 760         percpu_write(xen_cr0_value, cr0);
 761
 762         /* Only pay attention to cr0.TS; everything else is
 763            ignored. */
 764         mcs = xen_mc_entry(0);
 765
 766         MULTI_fpu_taskswitch(mcs.mc, (cr0 & X86_CR0_TS) != 0);
 767
 768         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
 769 }
 770
 771 static void xen_write_cr4(unsigned long cr4)
 772 {
 773         cr4 &= ~X86_CR4_PGE;
 774         cr4 &= ~X86_CR4_PSE;
 775
 776         native_write_cr4(cr4);
 777 }
 778
 779 static int xen_write_msr_safe(unsigned int msr, unsigned low, unsigned high)
 780 {
 781         int ret;
 782
 783         ret = 0;
 784
 785         switch (msr) {
 786 #ifdef CONFIG_X86_64
 787                 unsigned which;
 788                 u64 base;
 789
 790         case MSR_FS_BASE:               which = SEGBASE_FS; goto set;
 791         case MSR_KERNEL_GS_BASE:        which = SEGBASE_GS_USER; goto set;
 792         case MSR_GS_BASE:               which = SEGBASE_GS_KERNEL; goto set;
 793
 794         set:
 795                 base = ((u64)high << 32) | low;
 796                 if (HYPERVISOR_set_segment_base(which, base) != 0)
 797                         ret = -EIO;
 798                 break;
 799 #endif
 800
 801         case MSR_STAR:
 802         case MSR_CSTAR:
 803         case MSR_LSTAR:
 804         case MSR_SYSCALL_MASK:
 805         case MSR_IA32_SYSENTER_CS:
 806         case MSR_IA32_SYSENTER_ESP:
 807         case MSR_IA32_SYSENTER_EIP:
 808                 /* Fast syscall setup is all done in hypercalls, so
 809                    these are all ignored.  Stub them out here to stop
 810                    Xen console noise. */
 811                 break;
 812
 813         default:
 814                 ret = native_write_msr_safe(msr, low, high);
 815         }
 816
 817         return ret;
 818 }
 819
 820 void xen_setup_shared_info(void)
 821 {
 822         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap)) {
 823                 set_fixmap(FIX_PARAVIRT_BOOTMAP,
 824                            xen_start_info->shared_info);
 825
 826                 HYPERVISOR_shared_info =
 827                         (struct shared_info *)fix_to_virt(FIX_PARAVIRT_BOOTMAP);
 828         } else
 829                 HYPERVISOR_shared_info =
 830                         (struct shared_info *)__va(xen_start_info->shared_info);
 831
 832 #ifndef CONFIG_SMP
 833         /* In UP this is as good a place as any to set up shared info */
 834         xen_setup_vcpu_info_placement();
 835 #endif
 836
 837         xen_setup_mfn_list_list();
 838 }
 839
 840 /* This is called once we have the cpu_possible_map */
 841 void xen_setup_vcpu_info_placement(void)
 842 {
 843         int cpu;
 844
 845         for_each_possible_cpu(cpu)
 846                 xen_vcpu_setup(cpu);
 847
 848         /* xen_vcpu_setup managed to place the vcpu_info within the
 849            percpu area for all cpus, so make use of it */
 850         if (have_vcpu_info_placement) {
 851                 printk(KERN_INFO "Xen: using vcpu_info placement\n");
 852
 853                 pv_irq_ops.save_fl = __PV_IS_CALLEE_SAVE(xen_save_fl_direct);
 854                 pv_irq_ops.restore_fl = __PV_IS_CALLEE_SAVE(xen_restore_fl_direct);
 855                 pv_irq_ops.irq_disable = __PV_IS_CALLEE_SAVE(xen_irq_disable_direct);
 856                 pv_irq_ops.irq_enable = __PV_IS_CALLEE_SAVE(xen_irq_enable_direct);
 857                 pv_mmu_ops.read_cr2 = xen_read_cr2_direct;
 858         }
 859 }
 860
 861 static unsigned xen_patch(u8 type, u16 clobbers, void *insnbuf,
 862                           unsigned long addr, unsigned len)
 863 {
 864         char *start, *end, *reloc;
 865         unsigned ret;
 866
 867         start = end = reloc = NULL;
 868
 869 #define SITE(op, x)                                                     \
 870         case PARAVIRT_PATCH(op.x):                                      \
 871         if (have_vcpu_info_placement) {                                 \
 872                 start = (char *)xen_##x##_direct;                       \
 873                 end = xen_##x##_direct_end;                             \
 874                 reloc = xen_##x##_direct_reloc;                         \
 875         }                                                               \
 876         goto patch_site
 877
 878         switch (type) {
 879                 SITE(pv_irq_ops, irq_enable);
 880                 SITE(pv_irq_ops, irq_disable);
 881                 SITE(pv_irq_ops, save_fl);
 882                 SITE(pv_irq_ops, restore_fl);
 883 #undef SITE
 884
 885         patch_site:
 886                 if (start == NULL || (end-start) > len)
 887                         goto default_patch;
 888
 889                 ret = paravirt_patch_insns(insnbuf, len, start, end);
 890
 891                 /* Note: because reloc is assigned from something that
 892                    appears to be an array, gcc assumes it's non-null,
 893                    but doesn't know its relationship with start and
 894                    end. */
 895                 if (reloc > start && reloc < end) {
 896                         int reloc_off = reloc - start;
 897                         long *relocp = (long *)(insnbuf + reloc_off);
 898                         long delta = start - (char *)addr;
 899
 900                         *relocp += delta;
 901                 }
 902                 break;
 903
 904         default_patch:
 905         default:
 906                 ret = paravirt_patch_default(type, clobbers, insnbuf,
 907                                              addr, len);
 908                 break;
 909         }
 910
 911         return ret;
 912 }
 913
 914 static const struct pv_info xen_info __initdata = {
 915         .paravirt_enabled = 1,
 916         .shared_kernel_pmd = 0,
 917
 918         .name = "Xen",
 919 };
 920
 921 static const struct pv_init_ops xen_init_ops __initdata = {
 922         .patch = xen_patch,
 923 };
 924
 925 static const struct pv_time_ops xen_time_ops __initdata = {
 926         .sched_clock = xen_sched_clock,
 927 };
 928
 929 static const struct pv_cpu_ops xen_cpu_ops __initdata = {
 930         .cpuid = xen_cpuid,
 931
 932         .set_debugreg = xen_set_debugreg,
 933         .get_debugreg = xen_get_debugreg,
 934
 935         .clts = xen_clts,
 936
 937         .read_cr0 = xen_read_cr0,
 938         .write_cr0 = xen_write_cr0,
 939
 940         .read_cr4 = native_read_cr4,
 941         .read_cr4_safe = native_read_cr4_safe,
 942         .write_cr4 = xen_write_cr4,
 943
 944         .wbinvd = native_wbinvd,
 945
 946         .read_msr = native_read_msr_safe,
 947         .write_msr = xen_write_msr_safe,
 948         .read_tsc = native_read_tsc,
 949         .read_pmc = native_read_pmc,
 950
 951         .iret = xen_iret,
 952         .irq_enable_sysexit = xen_sysexit,
 953 #ifdef CONFIG_X86_64
 954         .usergs_sysret32 = xen_sysret32,
 955         .usergs_sysret64 = xen_sysret64,
 956 #endif
 957
 958         .load_tr_desc = paravirt_nop,
 959         .set_ldt = xen_set_ldt,
 960         .load_gdt = xen_load_gdt,
 961         .load_idt = xen_load_idt,
 962         .load_tls = xen_load_tls,
 963 #ifdef CONFIG_X86_64
 964         .load_gs_index = xen_load_gs_index,
 965 #endif
 966
 967         .alloc_ldt = xen_alloc_ldt,
 968         .free_ldt = xen_free_ldt,
 969
 970         .store_gdt = native_store_gdt,
 971         .store_idt = native_store_idt,
 972         .store_tr = xen_store_tr,
 973
 974         .write_ldt_entry = xen_write_ldt_entry,
 975         .write_gdt_entry = xen_write_gdt_entry,
 976         .write_idt_entry = xen_write_idt_entry,
 977         .load_sp0 = xen_load_sp0,
 978
 979         .set_iopl_mask = xen_set_iopl_mask,
 980         .io_delay = xen_io_delay,
 981
 982         /* Xen takes care of %gs when switching to usermode for us */
 983         .swapgs = paravirt_nop,
 984
 985         .start_context_switch = paravirt_start_context_switch,
 986         .end_context_switch = xen_end_context_switch,
 987 };
 988
 989 static const struct pv_apic_ops xen_apic_ops __initdata = {
 990 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
 991         .startup_ipi_hook = paravirt_nop,
 992 #endif
 993 };
 994
 995 static void xen_reboot(int reason)
 996 {
 997         struct sched_shutdown r = { .reason = reason };
 998
 999 #ifdef CONFIG_SMP
1000         smp_send_stop();
1001 #endif
1002
1003         if (HYPERVISOR_sched_op(SCHEDOP_shutdown, &r))
1004                 BUG();
1005 }
1006
1007 static void xen_restart(char *msg)
1008 {
1009         xen_reboot(SHUTDOWN_reboot);
1010 }
1011
1012 static void xen_emergency_restart(void)
1013 {
1014         xen_reboot(SHUTDOWN_reboot);
1015 }
1016
1017 static void xen_machine_halt(void)
1018 {
1019         xen_reboot(SHUTDOWN_poweroff);
1020 }
1021
1022 static void xen_crash_shutdown(struct pt_regs *regs)
1023 {
1024         xen_reboot(SHUTDOWN_crash);
1025 }
1026
1027 static const struct machine_ops __initdata xen_machine_ops = {
1028         .restart = xen_restart,
1029         .halt = xen_machine_halt,
1030         .power_off = xen_machine_halt,
1031         .shutdown = xen_machine_halt,
1032         .crash_shutdown = xen_crash_shutdown,
1033         .emergency_restart = xen_emergency_restart,
1034 };
1035
1036 /*
1037  * Set up the GDT and segment registers for -fstack-protector.  Until
1038  * we do this, we have to be careful not to call any stack-protected
1039  * function, which is most of the kernel.
1040  */
1041 static void __init xen_setup_stackprotector(void)
1042 {
1043         pv_cpu_ops.write_gdt_entry = xen_write_gdt_entry_boot;
1044         pv_cpu_ops.load_gdt = xen_load_gdt_boot;
1045
1046         setup_stack_canary_segment(0);
1047         switch_to_new_gdt(0);
1048
1049         pv_cpu_ops.write_gdt_entry = xen_write_gdt_entry;
1050         pv_cpu_ops.load_gdt = xen_load_gdt;
1051 }
1052
1053 /* First C function to be called on Xen boot */
1054 asmlinkage void __init xen_start_kernel(void)
1055 {
1056         pgd_t *pgd;
1057
1058         if (!xen_start_info)
1059                 return;
1060
1061         xen_domain_type = XEN_PV_DOMAIN;
1062
1063         /* Install Xen paravirt ops */
1064         pv_info = xen_info;
1065         pv_init_ops = xen_init_ops;
1066         pv_time_ops = xen_time_ops;
1067         pv_cpu_ops = xen_cpu_ops;
1068         pv_apic_ops = xen_apic_ops;
1069
1070         x86_init.resources.memory_setup = xen_memory_setup;
1071         x86_init.oem.arch_setup = xen_arch_setup;
1072         x86_init.oem.banner = xen_banner;
1073
1074         x86_init.timers.timer_init = xen_time_init;
1075         x86_init.timers.setup_percpu_clockev = x86_init_noop;
1076         x86_cpuinit.setup_percpu_clockev = x86_init_noop;
1077
1078         x86_platform.calibrate_tsc = xen_tsc_khz;
1079         x86_platform.get_wallclock = xen_get_wallclock;
1080         x86_platform.set_wallclock = xen_set_wallclock;
1081
1082         /*
1083          * Set up some pagetable state before starting to set any ptes.
1084          */
1085
1086         xen_init_mmu_ops();
1087
1088         /* Prevent unwanted bits from being set in PTEs. */
1089         __supported_pte_mask &= ~_PAGE_GLOBAL;
1090         if (!xen_initial_domain())
1091                 __supported_pte_mask &= ~(_PAGE_PWT | _PAGE_PCD);
1092
1093         __supported_pte_mask |= _PAGE_IOMAP;
1094
1095 #ifdef CONFIG_X86_64
1096         /* Work out if we support NX */
1097         check_efer();
1098 #endif
1099
1100         xen_setup_features();
1101
1102         /* Get mfn list */
1103         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
1104                 xen_build_dynamic_phys_to_machine();
1105
1106         /*
1107          * Set up kernel GDT and segment registers, mainly so that
1108          * -fstack-protector code can be executed.
1109          */
1110         xen_setup_stackprotector();
1111
1112         xen_init_irq_ops();
1113         xen_init_cpuid_mask();
1114
1115 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1116         /*
1117          * set up the basic apic ops.
1118          */
1119         set_xen_basic_apic_ops();
1120 #endif
1121
1122         if (xen_feature(XENFEAT_mmu_pt_update_preserve_ad)) {
1123                 pv_mmu_ops.ptep_modify_prot_start = xen_ptep_modify_prot_start;
1124                 pv_mmu_ops.ptep_modify_prot_commit = xen_ptep_modify_prot_commit;
1125         }
1126
1127         machine_ops = xen_machine_ops;
1128
1129         /*
1130          * The only reliable way to retain the initial address of the
1131          * percpu gdt_page is to remember it here, so we can go and
1132          * mark it RW later, when the initial percpu area is freed.
1133          */
1134         xen_initial_gdt = &per_cpu(gdt_page, 0);
1135
1136         xen_smp_init();
1137
1138         pgd = (pgd_t *)xen_start_info->pt_base;
1139
1140         /* Don't do the full vcpu_info placement stuff until we have a
1141            possible map and a non-dummy shared_info. */
1142         per_cpu(xen_vcpu, 0) = &HYPERVISOR_shared_info->vcpu_info[0];
1143
1144         local_irq_disable();
1145         early_boot_irqs_off();
1146
1147         xen_raw_console_write("mapping kernel into physical memory\n");
1148         pgd = xen_setup_kernel_pagetable(pgd, xen_start_info->nr_pages);
1149
1150         init_mm.pgd = pgd;
1151
1152         /* keep using Xen gdt for now; no urgent need to change it */
1153
1154         pv_info.kernel_rpl = 1;
1155         if (xen_feature(XENFEAT_supervisor_mode_kernel))
1156                 pv_info.kernel_rpl = 0;
1157
1158         /* set the limit of our address space */
1159         xen_reserve_top();
1160
1161 #ifdef CONFIG_X86_32
1162         /* set up basic CPUID stuff */
1163         cpu_detect(&new_cpu_data);
1164         new_cpu_data.hard_math = 1;
1165         new_cpu_data.wp_works_ok = 1;
1166         new_cpu_data.x86_capability[0] = cpuid_edx(1);
1167 #endif
1168
1169         /* Poke various useful things into boot_params */
1170         boot_params.hdr.type_of_loader = (9 << 4) | 0;
1171         boot_params.hdr.ramdisk_image = xen_start_info->mod_start
1172                 ? __pa(xen_start_info->mod_start) : 0;
1173         boot_params.hdr.ramdisk_size = xen_start_info->mod_len;
1174         boot_params.hdr.cmd_line_ptr = __pa(xen_start_info->cmd_line);
1175
1176         if (!xen_initial_domain()) {
1177                 add_preferred_console("xenboot", 0, NULL);
1178                 add_preferred_console("tty", 0, NULL);
1179                 add_preferred_console("hvc", 0, NULL);
1180         }
1181
1182         xen_raw_console_write("about to get started...\n");
1183
1184         /* Start the world */
1185 #ifdef CONFIG_X86_32
1186         i386_start_kernel();
1187 #else
1188         x86_64_start_reservations((char *)__pa_symbol(&boot_params));
1189 #endif
1190 }