arch/x86/xen/setup.c

   1 /*
   2  * Machine specific setup for xen
   3  *
   4  * Jeremy Fitzhardinge <[email protected]>, XenSource Inc, 2007
   5  */
   6
   7 #include <linux/module.h>
   8 #include <linux/sched.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/pm.h>
  11 #include <linux/memblock.h>
  12 #include <linux/cpuidle.h>
  13 #include <linux/cpufreq.h>
  14
  15 #include <asm/elf.h>
  16 #include <asm/vdso.h>
  17 #include <asm/e820.h>
  18 #include <asm/setup.h>
  19 #include <asm/acpi.h>
  20 #include <asm/numa.h>
  21 #include <asm/xen/hypervisor.h>
  22 #include <asm/xen/hypercall.h>
  23
  24 #include <xen/xen.h>
  25 #include <xen/page.h>
  26 #include <xen/interface/callback.h>
  27 #include <xen/interface/memory.h>
  28 #include <xen/interface/physdev.h>
  29 #include <xen/features.h>
  30 #include "xen-ops.h"
  31 #include "vdso.h"
  32
  33 /* These are code, but not functions.  Defined in entry.S */
  34 extern const char xen_hypervisor_callback[];
  35 extern const char xen_failsafe_callback[];
  36 #ifdef CONFIG_X86_64
  37 extern const char nmi[];
  38 #endif
  39 extern void xen_sysenter_target(void);
  40 extern void xen_syscall_target(void);
  41 extern void xen_syscall32_target(void);
  42
  43 /* Amount of extra memory space we add to the e820 ranges */
  44 struct xen_memory_region xen_extra_mem[XEN_EXTRA_MEM_MAX_REGIONS] __initdata;
  45
  46 /* Number of pages released from the initial allocation. */
  47 unsigned long xen_released_pages;
  48
  49 /*
  50  * The maximum amount of extra memory compared to the base size.  The
  51  * main scaling factor is the size of struct page.  At extreme ratios
  52  * of base:extra, all the base memory can be filled with page
  53  * structures for the extra memory, leaving no space for anything
  54  * else.
  55  *
  56  * 10x seems like a reasonable balance between scaling flexibility and
  57  * leaving a practically usable system.
  58  */
  59 #define EXTRA_MEM_RATIO         (10)
  60
  61 static void __init xen_add_extra_mem(u64 start, u64 size)
  62 {
  63         unsigned long pfn;
  64         int i;
  65
  66         for (i = 0; i < XEN_EXTRA_MEM_MAX_REGIONS; i++) {
  67                 /* Add new region. */
  68                 if (xen_extra_mem[i].size == 0) {
  69                         xen_extra_mem[i].start = start;
  70                         xen_extra_mem[i].size  = size;
  71                         break;
  72                 }
  73                 /* Append to existing region. */
  74                 if (xen_extra_mem[i].start + xen_extra_mem[i].size == start) {
  75                         xen_extra_mem[i].size += size;
  76                         break;
  77                 }
  78         }
  79         if (i == XEN_EXTRA_MEM_MAX_REGIONS)
  80                 printk(KERN_WARNING "Warning: not enough extra memory regions\n");
  81
  82         memblock_reserve(start, size);
  83
  84         xen_max_p2m_pfn = PFN_DOWN(start + size);
  85         for (pfn = PFN_DOWN(start); pfn < xen_max_p2m_pfn; pfn++) {
  86                 unsigned long mfn = pfn_to_mfn(pfn);
  87
  88                 if (WARN(mfn == pfn, "Trying to over-write 1-1 mapping (pfn: %lx)\n", pfn))
  89                         continue;
  90                 WARN(mfn != INVALID_P2M_ENTRY, "Trying to remove %lx which has %lx mfn!\n",
  91                         pfn, mfn);
  92
  93                 __set_phys_to_machine(pfn, INVALID_P2M_ENTRY);
  94         }
  95 }
  96
  97 static unsigned long __init xen_do_chunk(unsigned long start,
  98                                          unsigned long end, bool release)
  99 {
 100         struct xen_memory_reservation reservation = {
 101                 .address_bits = 0,
 102                 .extent_order = 0,
 103                 .domid        = DOMID_SELF
 104         };
 105         unsigned long len = 0;
 106         unsigned long pfn;
 107         int ret;
 108
 109         for (pfn = start; pfn < end; pfn++) {
 110                 unsigned long frame;
 111                 unsigned long mfn = pfn_to_mfn(pfn);
 112
 113                 if (release) {
 114                         /* Make sure pfn exists to start with */
 115                         if (mfn == INVALID_P2M_ENTRY || mfn_to_pfn(mfn) != pfn)
 116                                 continue;
 117                         frame = mfn;
 118                 } else {
 119                         if (mfn != INVALID_P2M_ENTRY)
 120                                 continue;
 121                         frame = pfn;
 122                 }
 123                 set_xen_guest_handle(reservation.extent_start, &frame);
 124                 reservation.nr_extents = 1;
 125
 126                 ret = HYPERVISOR_memory_op(release ? XENMEM_decrease_reservation : XENMEM_populate_physmap,
 127                                            &reservation);
 128                 WARN(ret != 1, "Failed to %s pfn %lx err=%d\n",
 129                      release ? "release" : "populate", pfn, ret);
 130
 131                 if (ret == 1) {
 132                         if (!early_set_phys_to_machine(pfn, release ? INVALID_P2M_ENTRY : frame)) {
 133                                 if (release)
 134                                         break;
 135                                 set_xen_guest_handle(reservation.extent_start, &frame);
 136                                 reservation.nr_extents = 1;
 137                                 ret = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_decrease_reservation,
 138                                                            &reservation);
 139                                 break;
 140                         }
 141                         len++;
 142                 } else
 143                         break;
 144         }
 145         if (len)
 146                 printk(KERN_INFO "%s %lx-%lx pfn range: %lu pages %s\n",
 147                        release ? "Freeing" : "Populating",
 148                        start, end, len,
 149                        release ? "freed" : "added");
 150
 151         return len;
 152 }
 153
 154 static unsigned long __init xen_release_chunk(unsigned long start,
 155                                               unsigned long end)
 156 {
 157         return xen_do_chunk(start, end, true);
 158 }
 159
 160 static unsigned long __init xen_populate_chunk(
 161         const struct e820entry *list, size_t map_size,
 162         unsigned long max_pfn, unsigned long *last_pfn,
 163         unsigned long credits_left)
 164 {
 165         const struct e820entry *entry;
 166         unsigned int i;
 167         unsigned long done = 0;
 168         unsigned long dest_pfn;
 169
 170         for (i = 0, entry = list; i < map_size; i++, entry++) {
 171                 unsigned long s_pfn;
 172                 unsigned long e_pfn;
 173                 unsigned long pfns;
 174                 long capacity;
 175
 176                 if (credits_left <= 0)
 177                         break;
 178
 179                 if (entry->type != E820_RAM)
 180                         continue;
 181
 182                 e_pfn = PFN_DOWN(entry->addr + entry->size);
 183
 184                 /* We only care about E820 after the xen_start_info->nr_pages */
 185                 if (e_pfn <= max_pfn)
 186                         continue;
 187
 188                 s_pfn = PFN_UP(entry->addr);
 189                 /* If the E820 falls within the nr_pages, we want to start
 190                  * at the nr_pages PFN.
 191                  * If that would mean going past the E820 entry, skip it
 192                  */
 193                 if (s_pfn <= max_pfn) {
 194                         capacity = e_pfn - max_pfn;
 195                         dest_pfn = max_pfn;
 196                 } else {
 197                         capacity = e_pfn - s_pfn;
 198                         dest_pfn = s_pfn;
 199                 }
 200
 201                 if (credits_left < capacity)
 202                         capacity = credits_left;
 203
 204                 pfns = xen_do_chunk(dest_pfn, dest_pfn + capacity, false);
 205                 done += pfns;
 206                 *last_pfn = (dest_pfn + pfns);
 207                 if (pfns < capacity)
 208                         break;
 209                 credits_left -= pfns;
 210         }
 211         return done;
 212 }
 213
 214 static void __init xen_set_identity_and_release_chunk(
 215         unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn, unsigned long nr_pages,
 216         unsigned long *released, unsigned long *identity)
 217 {
 218         unsigned long pfn;
 219
 220         /*
 221          * If the PFNs are currently mapped, the VA mapping also needs
 222          * to be updated to be 1:1.
 223          */
 224         for (pfn = start_pfn; pfn <= max_pfn_mapped && pfn < end_pfn; pfn++)
 225                 (void)HYPERVISOR_update_va_mapping(
 226                         (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT),
 227                         mfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_IO), 0);
 228
 229         if (start_pfn < nr_pages)
 230                 *released += xen_release_chunk(
 231                         start_pfn, min(end_pfn, nr_pages));
 232
 233         *identity += set_phys_range_identity(start_pfn, end_pfn);
 234 }
 235
 236 static unsigned long __init xen_set_identity_and_release(
 237         const struct e820entry *list, size_t map_size, unsigned long nr_pages)
 238 {
 239         phys_addr_t start = 0;
 240         unsigned long released = 0;
 241         unsigned long identity = 0;
 242         const struct e820entry *entry;
 243         int i;
 244
 245         /*
 246          * Combine non-RAM regions and gaps until a RAM region (or the
 247          * end of the map) is reached, then set the 1:1 map and
 248          * release the pages (if available) in those non-RAM regions.
 249          *
 250          * The combined non-RAM regions are rounded to a whole number
 251          * of pages so any partial pages are accessible via the 1:1
 252          * mapping.  This is needed for some BIOSes that put (for
 253          * example) the DMI tables in a reserved region that begins on
 254          * a non-page boundary.
 255          */
 256         for (i = 0, entry = list; i < map_size; i++, entry++) {
 257                 phys_addr_t end = entry->addr + entry->size;
 258                 if (entry->type == E820_RAM || i == map_size - 1) {
 259                         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
 260                         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
 261
 262                         if (entry->type == E820_RAM)
 263                                 end_pfn = PFN_UP(entry->addr);
 264
 265                         if (start_pfn < end_pfn)
 266                                 xen_set_identity_and_release_chunk(
 267                                         start_pfn, end_pfn, nr_pages,
 268                                         &released, &identity);
 269
 270                         start = end;
 271                 }
 272         }
 273
 274         if (released)
 275                 printk(KERN_INFO "Released %lu pages of unused memory\n", released);
 276         if (identity)
 277                 printk(KERN_INFO "Set %ld page(s) to 1-1 mapping\n", identity);
 278
 279         return released;
 280 }
 281
 282 static unsigned long __init xen_get_max_pages(void)
 283 {
 284         unsigned long max_pages = MAX_DOMAIN_PAGES;
 285         domid_t domid = DOMID_SELF;
 286         int ret;
 287
 288         /*
 289          * For the initial domain we use the maximum reservation as
 290          * the maximum page.
 291          *
 292          * For guest domains the current maximum reservation reflects
 293          * the current maximum rather than the static maximum. In this
 294          * case the e820 map provided to us will cover the static
 295          * maximum region.
 296          */
 297         if (xen_initial_domain()) {
 298                 ret = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_maximum_reservation, &domid);
 299                 if (ret > 0)
 300                         max_pages = ret;
 301         }
 302
 303         return min(max_pages, MAX_DOMAIN_PAGES);
 304 }
 305
 306 static void xen_align_and_add_e820_region(u64 start, u64 size, int type)
 307 {
 308         u64 end = start + size;
 309
 310         /* Align RAM regions to page boundaries. */
 311         if (type == E820_RAM) {
 312                 start = PAGE_ALIGN(start);
 313                 end &= ~((u64)PAGE_SIZE - 1);
 314         }
 315
 316         e820_add_region(start, end - start, type);
 317 }
 318
 319 /**
 320  * machine_specific_memory_setup - Hook for machine specific memory setup.
 321  **/
 322 char * __init xen_memory_setup(void)
 323 {
 324         static struct e820entry map[E820MAX] __initdata;
 325
 326         unsigned long max_pfn = xen_start_info->nr_pages;
 327         unsigned long long mem_end;
 328         int rc;
 329         struct xen_memory_map memmap;
 330         unsigned long max_pages;
 331         unsigned long last_pfn = 0;
 332         unsigned long extra_pages = 0;
 333         unsigned long populated;
 334         int i;
 335         int op;
 336
 337         max_pfn = min(MAX_DOMAIN_PAGES, max_pfn);
 338         mem_end = PFN_PHYS(max_pfn);
 339
 340         memmap.nr_entries = E820MAX;
 341         set_xen_guest_handle(memmap.buffer, map);
 342
 343         op = xen_initial_domain() ?
 344                 XENMEM_machine_memory_map :
 345                 XENMEM_memory_map;
 346         rc = HYPERVISOR_memory_op(op, &memmap);
 347         if (rc == -ENOSYS) {
 348                 BUG_ON(xen_initial_domain());
 349                 memmap.nr_entries = 1;
 350                 map[0].addr = 0ULL;
 351                 map[0].size = mem_end;
 352                 /* 8MB slack (to balance backend allocations). */
 353                 map[0].size += 8ULL << 20;
 354                 map[0].type = E820_RAM;
 355                 rc = 0;
 356         }
 357         BUG_ON(rc);
 358
 359         /* Make sure the Xen-supplied memory map is well-ordered. */
 360         sanitize_e820_map(map, memmap.nr_entries, &memmap.nr_entries);
 361
 362         max_pages = xen_get_max_pages();
 363         if (max_pages > max_pfn)
 364                 extra_pages += max_pages - max_pfn;
 365
 366         /*
 367          * Set P2M for all non-RAM pages and E820 gaps to be identity
 368          * type PFNs.  Any RAM pages that would be made inaccesible by
 369          * this are first released.
 370          */
 371         xen_released_pages = xen_set_identity_and_release(
 372                 map, memmap.nr_entries, max_pfn);
 373
 374         /*
 375          * Populate back the non-RAM pages and E820 gaps that had been
 376          * released. */
 377         populated = xen_populate_chunk(map, memmap.nr_entries,
 378                         max_pfn, &last_pfn, xen_released_pages);
 379
 380         xen_released_pages -= populated;
 381         extra_pages += xen_released_pages;
 382
 383         if (last_pfn > max_pfn) {
 384                 max_pfn = min(MAX_DOMAIN_PAGES, last_pfn);
 385                 mem_end = PFN_PHYS(max_pfn);
 386         }
 387         /*
 388          * Clamp the amount of extra memory to a EXTRA_MEM_RATIO
 389          * factor the base size.  On non-highmem systems, the base
 390          * size is the full initial memory allocation; on highmem it
 391          * is limited to the max size of lowmem, so that it doesn't
 392          * get completely filled.
 393          *
 394          * In principle there could be a problem in lowmem systems if
 395          * the initial memory is also very large with respect to
 396          * lowmem, but we won't try to deal with that here.
 397          */
 398         extra_pages = min(EXTRA_MEM_RATIO * min(max_pfn, PFN_DOWN(MAXMEM)),
 399                           extra_pages);
 400         i = 0;
 401         while (i < memmap.nr_entries) {
 402                 u64 addr = map[i].addr;
 403                 u64 size = map[i].size;
 404                 u32 type = map[i].type;
 405
 406                 if (type == E820_RAM) {
 407                         if (addr < mem_end) {
 408                                 size = min(size, mem_end - addr);
 409                         } else if (extra_pages) {
 410                                 size = min(size, (u64)extra_pages * PAGE_SIZE);
 411                                 extra_pages -= size / PAGE_SIZE;
 412                                 xen_add_extra_mem(addr, size);
 413                         } else
 414                                 type = E820_UNUSABLE;
 415                 }
 416
 417                 xen_align_and_add_e820_region(addr, size, type);
 418
 419                 map[i].addr += size;
 420                 map[i].size -= size;
 421                 if (map[i].size == 0)
 422                         i++;
 423         }
 424
 425         /*
 426          * In domU, the ISA region is normal, usable memory, but we
 427          * reserve ISA memory anyway because too many things poke
 428          * about in there.
 429          */
 430         e820_add_region(ISA_START_ADDRESS, ISA_END_ADDRESS - ISA_START_ADDRESS,
 431                         E820_RESERVED);
 432
 433         /*
 434          * Reserve Xen bits:
 435          *  - mfn_list
 436          *  - xen_start_info
 437          * See comment above "struct start_info" in <xen/interface/xen.h>
 438          * We tried to make the the memblock_reserve more selective so
 439          * that it would be clear what region is reserved. Sadly we ran
 440          * in the problem wherein on a 64-bit hypervisor with a 32-bit
 441          * initial domain, the pt_base has the cr3 value which is not
 442          * neccessarily where the pagetable starts! As Jan put it: "
 443          * Actually, the adjustment turns out to be correct: The page
 444          * tables for a 32-on-64 dom0 get allocated in the order "first L1",
 445          * "first L2", "first L3", so the offset to the page table base is
 446          * indeed 2. When reading xen/include/public/xen.h's comment
 447          * very strictly, this is not a violation (since there nothing is said
 448          * that the first thing in the page table space is pointed to by
 449          * pt_base; I admit that this seems to be implied though, namely
 450          * do I think that it is implied that the page table space is the
 451          * range [pt_base, pt_base + nt_pt_frames), whereas that
 452          * range here indeed is [pt_base - 2, pt_base - 2 + nt_pt_frames),
 453          * which - without a priori knowledge - the kernel would have
 454          * difficulty to figure out)." - so lets just fall back to the
 455          * easy way and reserve the whole region.
 456          */
 457         memblock_reserve(__pa(xen_start_info->mfn_list),
 458                          xen_start_info->pt_base - xen_start_info->mfn_list);
 459
 460         sanitize_e820_map(e820.map, ARRAY_SIZE(e820.map), &e820.nr_map);
 461
 462         return "Xen";
 463 }
 464
 465 /*
 466  * Set the bit indicating "nosegneg" library variants should be used.
 467  * We only need to bother in pure 32-bit mode; compat 32-bit processes
 468  * can have un-truncated segments, so wrapping around is allowed.
 469  */
 470 static void __init fiddle_vdso(void)
 471 {
 472 #ifdef CONFIG_X86_32
 473         u32 *mask;
 474         mask = VDSO32_SYMBOL(&vdso32_int80_start, NOTE_MASK);
 475         *mask |= 1 << VDSO_NOTE_NONEGSEG_BIT;
 476         mask = VDSO32_SYMBOL(&vdso32_sysenter_start, NOTE_MASK);
 477         *mask |= 1 << VDSO_NOTE_NONEGSEG_BIT;
 478 #endif
 479 }
 480
 481 static int register_callback(unsigned type, const void *func)
 482 {
 483         struct callback_register callback = {
 484                 .type = type,
 485                 .address = XEN_CALLBACK(__KERNEL_CS, func),
 486                 .flags = CALLBACKF_mask_events,
 487         };
 488
 489         return HYPERVISOR_callback_op(CALLBACKOP_register, &callback);
 490 }
 491
 492 void xen_enable_sysenter(void)
 493 {
 494         int ret;
 495         unsigned sysenter_feature;
 496
 497 #ifdef CONFIG_X86_32
 498         sysenter_feature = X86_FEATURE_SEP;
 499 #else
 500         sysenter_feature = X86_FEATURE_SYSENTER32;
 501 #endif
 502
 503         if (!boot_cpu_has(sysenter_feature))
 504                 return;
 505
 506         ret = register_callback(CALLBACKTYPE_sysenter, xen_sysenter_target);
 507         if(ret != 0)
 508                 setup_clear_cpu_cap(sysenter_feature);
 509 }
 510
 511 void xen_enable_syscall(void)
 512 {
 513 #ifdef CONFIG_X86_64
 514         int ret;
 515
 516         ret = register_callback(CALLBACKTYPE_syscall, xen_syscall_target);
 517         if (ret != 0) {
 518                 printk(KERN_ERR "Failed to set syscall callback: %d\n", ret);
 519                 /* Pretty fatal; 64-bit userspace has no other
 520                    mechanism for syscalls. */
 521         }
 522
 523         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_SYSCALL32)) {
 524                 ret = register_callback(CALLBACKTYPE_syscall32,
 525                                         xen_syscall32_target);
 526                 if (ret != 0)
 527                         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_SYSCALL32);
 528         }
 529 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 530 }
 531 void __cpuinit xen_enable_nmi(void)
 532 {
 533 #ifdef CONFIG_X86_64
 534         if (register_callback(CALLBACKTYPE_nmi, nmi))
 535                 BUG();
 536 #endif
 537 }
 538 void __init xen_arch_setup(void)
 539 {
 540         xen_panic_handler_init();
 541
 542         HYPERVISOR_vm_assist(VMASST_CMD_enable, VMASST_TYPE_4gb_segments);
 543         HYPERVISOR_vm_assist(VMASST_CMD_enable, VMASST_TYPE_writable_pagetables);
 544
 545         if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
 546                 HYPERVISOR_vm_assist(VMASST_CMD_enable,
 547                                      VMASST_TYPE_pae_extended_cr3);
 548
 549         if (register_callback(CALLBACKTYPE_event, xen_hypervisor_callback) ||
 550             register_callback(CALLBACKTYPE_failsafe, xen_failsafe_callback))
 551                 BUG();
 552
 553         xen_enable_sysenter();
 554         xen_enable_syscall();
 555         xen_enable_nmi();
 556 #ifdef CONFIG_ACPI
 557         if (!(xen_start_info->flags & SIF_INITDOMAIN)) {
 558                 printk(KERN_INFO "ACPI in unprivileged domain disabled\n");
 559                 disable_acpi();
 560         }
 561 #endif
 562
 563         memcpy(boot_command_line, xen_start_info->cmd_line,
 564                MAX_GUEST_CMDLINE > COMMAND_LINE_SIZE ?
 565                COMMAND_LINE_SIZE : MAX_GUEST_CMDLINE);
 566
 567         /* Set up idle, making sure it calls safe_halt() pvop */
 568         disable_cpuidle();
 569         disable_cpufreq();
 570         WARN_ON(xen_set_default_idle());
 571         fiddle_vdso();
 572 #ifdef CONFIG_NUMA
 573         numa_off = 1;
 574 #endif
 575 }