lguest: fix comment style
[linux-2.6] / arch / x86 / lguest / boot.c
1 /*P:010
2  * A hypervisor allows multiple Operating Systems to run on a single machine.
3  * To quote David Wheeler: "Any problem in computer science can be solved with
4  * another layer of indirection."
5  *
6  * We keep things simple in two ways.  First, we start with a normal Linux
7  * kernel and insert a module (lg.ko) which allows us to run other Linux
8  * kernels the same way we'd run processes.  We call the first kernel the Host,
9  * and the others the Guests.  The program which sets up and configures Guests
10  * (such as the example in Documentation/lguest/lguest.c) is called the
11  * Launcher.
12  *
13  * Secondly, we only run specially modified Guests, not normal kernels: setting
14  * CONFIG_LGUEST_GUEST to "y" compiles this file into the kernel so it knows
15  * how to be a Guest at boot time.  This means that you can use the same kernel
16  * you boot normally (ie. as a Host) as a Guest.
17  *
18  * These Guests know that they cannot do privileged operations, such as disable
19  * interrupts, and that they have to ask the Host to do such things explicitly.
20  * This file consists of all the replacements for such low-level native
21  * hardware operations: these special Guest versions call the Host.
22  *
23  * So how does the kernel know it's a Guest?  We'll see that later, but let's
24  * just say that we end up here where we replace the native functions various
25  * "paravirt" structures with our Guest versions, then boot like normal.
26 :*/
27
28 /*
29  * Copyright (C) 2006, Rusty Russell <rusty@rustcorp.com.au> IBM Corporation.
30  *
31  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
32  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
33  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
34  * (at your option) any later version.
35  *
36  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
37  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
38  * MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, GOOD TITLE or
39  * NON INFRINGEMENT.  See the GNU General Public License for more
40  * details.
41  *
42  * You should have received a copy of the GNU General Public License
43  * along with this program; if not, write to the Free Software
44  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
45  */
46 #include <linux/kernel.h>
47 #include <linux/start_kernel.h>
48 #include <linux/string.h>
49 #include <linux/console.h>
50 #include <linux/screen_info.h>
51 #include <linux/irq.h>
52 #include <linux/interrupt.h>
53 #include <linux/clocksource.h>
54 #include <linux/clockchips.h>
55 #include <linux/lguest.h>
56 #include <linux/lguest_launcher.h>
57 #include <linux/virtio_console.h>
58 #include <linux/pm.h>
59 #include <asm/apic.h>
60 #include <asm/lguest.h>
61 #include <asm/paravirt.h>
62 #include <asm/param.h>
63 #include <asm/page.h>
64 #include <asm/pgtable.h>
65 #include <asm/desc.h>
66 #include <asm/setup.h>
67 #include <asm/e820.h>
68 #include <asm/mce.h>
69 #include <asm/io.h>
70 #include <asm/i387.h>
71 #include <asm/stackprotector.h>
72 #include <asm/reboot.h>         /* for struct machine_ops */
73
74 /*G:010 Welcome to the Guest!
75  *
76  * The Guest in our tale is a simple creature: identical to the Host but
77  * behaving in simplified but equivalent ways.  In particular, the Guest is the
78  * same kernel as the Host (or at least, built from the same source code).
79 :*/
80
81 struct lguest_data lguest_data = {
82         .hcall_status = { [0 ... LHCALL_RING_SIZE-1] = 0xFF },
83         .noirq_start = (u32)lguest_noirq_start,
84         .noirq_end = (u32)lguest_noirq_end,
85         .kernel_address = PAGE_OFFSET,
86         .blocked_interrupts = { 1 }, /* Block timer interrupts */
87         .syscall_vec = SYSCALL_VECTOR,
88 };
89
90 /*G:037
91  * async_hcall() is pretty simple: I'm quite proud of it really.  We have a
92  * ring buffer of stored hypercalls which the Host will run though next time we
93  * do a normal hypercall.  Each entry in the ring has 5 slots for the hypercall
94  * arguments, and a "hcall_status" word which is 0 if the call is ready to go,
95  * and 255 once the Host has finished with it.
96  *
97  * If we come around to a slot which hasn't been finished, then the table is
98  * full and we just make the hypercall directly.  This has the nice side
99  * effect of causing the Host to run all the stored calls in the ring buffer
100  * which empties it for next time!
101  */
102 static void async_hcall(unsigned long call, unsigned long arg1,
103                         unsigned long arg2, unsigned long arg3,
104                         unsigned long arg4)
105 {
106         /* Note: This code assumes we're uniprocessor. */
107         static unsigned int next_call;
108         unsigned long flags;
109
110         /*
111          * Disable interrupts if not already disabled: we don't want an
112          * interrupt handler making a hypercall while we're already doing
113          * one!
114          */
115         local_irq_save(flags);
116         if (lguest_data.hcall_status[next_call] != 0xFF) {
117                 /* Table full, so do normal hcall which will flush table. */
118                 kvm_hypercall4(call, arg1, arg2, arg3, arg4);
119         } else {
120                 lguest_data.hcalls[next_call].arg0 = call;
121                 lguest_data.hcalls[next_call].arg1 = arg1;
122                 lguest_data.hcalls[next_call].arg2 = arg2;
123                 lguest_data.hcalls[next_call].arg3 = arg3;
124                 lguest_data.hcalls[next_call].arg4 = arg4;
125                 /* Arguments must all be written before we mark it to go */
126                 wmb();
127                 lguest_data.hcall_status[next_call] = 0;
128                 if (++next_call == LHCALL_RING_SIZE)
129                         next_call = 0;
130         }
131         local_irq_restore(flags);
132 }
133
134 /*G:035
135  * Notice the lazy_hcall() above, rather than hcall().  This is our first real
136  * optimization trick!
137  *
138  * When lazy_mode is set, it means we're allowed to defer all hypercalls and do
139  * them as a batch when lazy_mode is eventually turned off.  Because hypercalls
140  * are reasonably expensive, batching them up makes sense.  For example, a
141  * large munmap might update dozens of page table entries: that code calls
142  * paravirt_enter_lazy_mmu(), does the dozen updates, then calls
143  * lguest_leave_lazy_mode().
144  *
145  * So, when we're in lazy mode, we call async_hcall() to store the call for
146  * future processing:
147  */
148 static void lazy_hcall1(unsigned long call,
149                        unsigned long arg1)
150 {
151         if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_NONE)
152                 kvm_hypercall1(call, arg1);
153         else
154                 async_hcall(call, arg1, 0, 0, 0);
155 }
156
157 static void lazy_hcall2(unsigned long call,
158                        unsigned long arg1,
159                        unsigned long arg2)
160 {
161         if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_NONE)
162                 kvm_hypercall2(call, arg1, arg2);
163         else
164                 async_hcall(call, arg1, arg2, 0, 0);
165 }
166
167 static void lazy_hcall3(unsigned long call,
168                        unsigned long arg1,
169                        unsigned long arg2,
170                        unsigned long arg3)
171 {
172         if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_NONE)
173                 kvm_hypercall3(call, arg1, arg2, arg3);
174         else
175                 async_hcall(call, arg1, arg2, arg3, 0);
176 }
177
178 #ifdef CONFIG_X86_PAE
179 static void lazy_hcall4(unsigned long call,
180                        unsigned long arg1,
181                        unsigned long arg2,
182                        unsigned long arg3,
183                        unsigned long arg4)
184 {
185         if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_NONE)
186                 kvm_hypercall4(call, arg1, arg2, arg3, arg4);
187         else
188                 async_hcall(call, arg1, arg2, arg3, arg4);
189 }
190 #endif
191
192 /* When lazy mode is turned off reset the per-cpu lazy mode variable and then
193  * issue the do-nothing hypercall to flush any stored calls. */
194 static void lguest_leave_lazy_mmu_mode(void)
195 {
196         kvm_hypercall0(LHCALL_FLUSH_ASYNC);
197         paravirt_leave_lazy_mmu();
198 }
199
200 static void lguest_end_context_switch(struct task_struct *next)
201 {
202         kvm_hypercall0(LHCALL_FLUSH_ASYNC);
203         paravirt_end_context_switch(next);
204 }
205
206 /*G:032
207  * After that diversion we return to our first native-instruction
208  * replacements: four functions for interrupt control.
209  *
210  * The simplest way of implementing these would be to have "turn interrupts
211  * off" and "turn interrupts on" hypercalls.  Unfortunately, this is too slow:
212  * these are by far the most commonly called functions of those we override.
213  *
214  * So instead we keep an "irq_enabled" field inside our "struct lguest_data",
215  * which the Guest can update with a single instruction.  The Host knows to
216  * check there before it tries to deliver an interrupt.
217  */
218
219 /*
220  * save_flags() is expected to return the processor state (ie. "flags").  The
221  * flags word contains all kind of stuff, but in practice Linux only cares
222  * about the interrupt flag.  Our "save_flags()" just returns that.
223  */
224 static unsigned long save_fl(void)
225 {
226         return lguest_data.irq_enabled;
227 }
228
229 /* Interrupts go off... */
230 static void irq_disable(void)
231 {
232         lguest_data.irq_enabled = 0;
233 }
234
235 /*
236  * Let's pause a moment.  Remember how I said these are called so often?
237  * Jeremy Fitzhardinge optimized them so hard early in 2009 that he had to
238  * break some rules.  In particular, these functions are assumed to save their
239  * own registers if they need to: normal C functions assume they can trash the
240  * eax register.  To use normal C functions, we use
241  * PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(), which pushes %eax onto the stack, calls the
242  * C function, then restores it.
243  */
244 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(save_fl);
245 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(irq_disable);
246 /*:*/
247
248 /* These are in i386_head.S */
249 extern void lg_irq_enable(void);
250 extern void lg_restore_fl(unsigned long flags);
251
252 /*M:003
253  * Note that we don't check for outstanding interrupts when we re-enable them
254  * (or when we unmask an interrupt).  This seems to work for the moment, since
255  * interrupts are rare and we'll just get the interrupt on the next timer tick,
256  * but now we can run with CONFIG_NO_HZ, we should revisit this.  One way would
257  * be to put the "irq_enabled" field in a page by itself, and have the Host
258  * write-protect it when an interrupt comes in when irqs are disabled.  There
259  * will then be a page fault as soon as interrupts are re-enabled.
260  *
261  * A better method is to implement soft interrupt disable generally for x86:
262  * instead of disabling interrupts, we set a flag.  If an interrupt does come
263  * in, we then disable them for real.  This is uncommon, so we could simply use
264  * a hypercall for interrupt control and not worry about efficiency.
265 :*/
266
267 /*G:034
268  * The Interrupt Descriptor Table (IDT).
269  *
270  * The IDT tells the processor what to do when an interrupt comes in.  Each
271  * entry in the table is a 64-bit descriptor: this holds the privilege level,
272  * address of the handler, and... well, who cares?  The Guest just asks the
273  * Host to make the change anyway, because the Host controls the real IDT.
274  */
275 static void lguest_write_idt_entry(gate_desc *dt,
276                                    int entrynum, const gate_desc *g)
277 {
278         /*
279          * The gate_desc structure is 8 bytes long: we hand it to the Host in
280          * two 32-bit chunks.  The whole 32-bit kernel used to hand descriptors
281          * around like this; typesafety wasn't a big concern in Linux's early
282          * years.
283          */
284         u32 *desc = (u32 *)g;
285         /* Keep the local copy up to date. */
286         native_write_idt_entry(dt, entrynum, g);
287         /* Tell Host about this new entry. */
288         kvm_hypercall3(LHCALL_LOAD_IDT_ENTRY, entrynum, desc[0], desc[1]);
289 }
290
291 /*
292  * Changing to a different IDT is very rare: we keep the IDT up-to-date every
293  * time it is written, so we can simply loop through all entries and tell the
294  * Host about them.
295  */
296 static void lguest_load_idt(const struct desc_ptr *desc)
297 {
298         unsigned int i;
299         struct desc_struct *idt = (void *)desc->address;
300
301         for (i = 0; i < (desc->size+1)/8; i++)
302                 kvm_hypercall3(LHCALL_LOAD_IDT_ENTRY, i, idt[i].a, idt[i].b);
303 }
304
305 /*
306  * The Global Descriptor Table.
307  *
308  * The Intel architecture defines another table, called the Global Descriptor
309  * Table (GDT).  You tell the CPU where it is (and its size) using the "lgdt"
310  * instruction, and then several other instructions refer to entries in the
311  * table.  There are three entries which the Switcher needs, so the Host simply
312  * controls the entire thing and the Guest asks it to make changes using the
313  * LOAD_GDT hypercall.
314  *
315  * This is the exactly like the IDT code.
316  */
317 static void lguest_load_gdt(const struct desc_ptr *desc)
318 {
319         unsigned int i;
320         struct desc_struct *gdt = (void *)desc->address;
321
322         for (i = 0; i < (desc->size+1)/8; i++)
323                 kvm_hypercall3(LHCALL_LOAD_GDT_ENTRY, i, gdt[i].a, gdt[i].b);
324 }
325
326 /*
327  * For a single GDT entry which changes, we do the lazy thing: alter our GDT,
328  * then tell the Host to reload the entire thing.  This operation is so rare
329  * that this naive implementation is reasonable.
330  */
331 static void lguest_write_gdt_entry(struct desc_struct *dt, int entrynum,
332                                    const void *desc, int type)
333 {
334         native_write_gdt_entry(dt, entrynum, desc, type);
335         /* Tell Host about this new entry. */
336         kvm_hypercall3(LHCALL_LOAD_GDT_ENTRY, entrynum,
337                        dt[entrynum].a, dt[entrynum].b);
338 }
339
340 /*
341  * OK, I lied.  There are three "thread local storage" GDT entries which change
342  * on every context switch (these three entries are how glibc implements
343  * __thread variables).  So we have a hypercall specifically for this case.
344  */
345 static void lguest_load_tls(struct thread_struct *t, unsigned int cpu)
346 {
347         /*
348          * There's one problem which normal hardware doesn't have: the Host
349          * can't handle us removing entries we're currently using.  So we clear
350          * the GS register here: if it's needed it'll be reloaded anyway.
351          */
352         lazy_load_gs(0);
353         lazy_hcall2(LHCALL_LOAD_TLS, __pa(&t->tls_array), cpu);
354 }
355
356 /*G:038
357  * That's enough excitement for now, back to ploughing through each of the
358  * different pv_ops structures (we're about 1/3 of the way through).
359  *
360  * This is the Local Descriptor Table, another weird Intel thingy.  Linux only
361  * uses this for some strange applications like Wine.  We don't do anything
362  * here, so they'll get an informative and friendly Segmentation Fault.
363  */
364 static void lguest_set_ldt(const void *addr, unsigned entries)
365 {
366 }
367
368 /*
369  * This loads a GDT entry into the "Task Register": that entry points to a
370  * structure called the Task State Segment.  Some comments scattered though the
371  * kernel code indicate that this used for task switching in ages past, along
372  * with blood sacrifice and astrology.
373  *
374  * Now there's nothing interesting in here that we don't get told elsewhere.
375  * But the native version uses the "ltr" instruction, which makes the Host
376  * complain to the Guest about a Segmentation Fault and it'll oops.  So we
377  * override the native version with a do-nothing version.
378  */
379 static void lguest_load_tr_desc(void)
380 {
381 }
382
383 /*
384  * The "cpuid" instruction is a way of querying both the CPU identity
385  * (manufacturer, model, etc) and its features.  It was introduced before the
386  * Pentium in 1993 and keeps getting extended by both Intel, AMD and others.
387  * As you might imagine, after a decade and a half this treatment, it is now a
388  * giant ball of hair.  Its entry in the current Intel manual runs to 28 pages.
389  *
390  * This instruction even it has its own Wikipedia entry.  The Wikipedia entry
391  * has been translated into 5 languages.  I am not making this up!
392  *
393  * We could get funky here and identify ourselves as "GenuineLguest", but
394  * instead we just use the real "cpuid" instruction.  Then I pretty much turned
395  * off feature bits until the Guest booted.  (Don't say that: you'll damage
396  * lguest sales!)  Shut up, inner voice!  (Hey, just pointing out that this is
397  * hardly future proof.)  Noone's listening!  They don't like you anyway,
398  * parenthetic weirdo!
399  *
400  * Replacing the cpuid so we can turn features off is great for the kernel, but
401  * anyone (including userspace) can just use the raw "cpuid" instruction and
402  * the Host won't even notice since it isn't privileged.  So we try not to get
403  * too worked up about it.
404  */
405 static void lguest_cpuid(unsigned int *ax, unsigned int *bx,
406                          unsigned int *cx, unsigned int *dx)
407 {
408         int function = *ax;
409
410         native_cpuid(ax, bx, cx, dx);
411         switch (function) {
412         /*
413          * CPUID 0 gives the highest legal CPUID number (and the ID string).
414          * We futureproof our code a little by sticking to known CPUID values.
415          */
416         case 0:
417                 if (*ax > 5)
418                         *ax = 5;
419                 break;
420
421         /*
422          * CPUID 1 is a basic feature request.
423          *
424          * CX: we only allow kernel to see SSE3, CMPXCHG16B and SSSE3
425          * DX: SSE, SSE2, FXSR, MMX, CMOV, CMPXCHG8B, TSC, FPU and PAE.
426          */
427         case 1:
428                 *cx &= 0x00002201;
429                 *dx &= 0x07808151;
430                 /*
431                  * The Host can do a nice optimization if it knows that the
432                  * kernel mappings (addresses above 0xC0000000 or whatever
433                  * PAGE_OFFSET is set to) haven't changed.  But Linux calls
434                  * flush_tlb_user() for both user and kernel mappings unless
435                  * the Page Global Enable (PGE) feature bit is set.
436                  */
437                 *dx |= 0x00002000;
438                 /*
439                  * We also lie, and say we're family id 5.  6 or greater
440                  * leads to a rdmsr in early_init_intel which we can't handle.
441                  * Family ID is returned as bits 8-12 in ax.
442                  */
443                 *ax &= 0xFFFFF0FF;
444                 *ax |= 0x00000500;
445                 break;
446         /*
447          * 0x80000000 returns the highest Extended Function, so we futureproof
448          * like we do above by limiting it to known fields.
449          */
450         case 0x80000000:
451                 if (*ax > 0x80000008)
452                         *ax = 0x80000008;
453                 break;
454
455         /*
456          * PAE systems can mark pages as non-executable.  Linux calls this the
457          * NX bit.  Intel calls it XD (eXecute Disable), AMD EVP (Enhanced
458          * Virus Protection).  We just switch turn if off here, since we don't
459          * support it.
460          */
461         case 0x80000001:
462                 *dx &= ~(1 << 20);
463                 break;
464         }
465 }
466
467 /*
468  * Intel has four control registers, imaginatively named cr0, cr2, cr3 and cr4.
469  * I assume there's a cr1, but it hasn't bothered us yet, so we'll not bother
470  * it.  The Host needs to know when the Guest wants to change them, so we have
471  * a whole series of functions like read_cr0() and write_cr0().
472  *
473  * We start with cr0.  cr0 allows you to turn on and off all kinds of basic
474  * features, but Linux only really cares about one: the horrifically-named Task
475  * Switched (TS) bit at bit 3 (ie. 8)
476  *
477  * What does the TS bit do?  Well, it causes the CPU to trap (interrupt 7) if
478  * the floating point unit is used.  Which allows us to restore FPU state
479  * lazily after a task switch, and Linux uses that gratefully, but wouldn't a
480  * name like "FPUTRAP bit" be a little less cryptic?
481  *
482  * We store cr0 locally because the Host never changes it.  The Guest sometimes
483  * wants to read it and we'd prefer not to bother the Host unnecessarily.
484  */
485 static unsigned long current_cr0;
486 static void lguest_write_cr0(unsigned long val)
487 {
488         lazy_hcall1(LHCALL_TS, val & X86_CR0_TS);
489         current_cr0 = val;
490 }
491
492 static unsigned long lguest_read_cr0(void)
493 {
494         return current_cr0;
495 }
496
497 /*
498  * Intel provided a special instruction to clear the TS bit for people too cool
499  * to use write_cr0() to do it.  This "clts" instruction is faster, because all
500  * the vowels have been optimized out.
501  */
502 static void lguest_clts(void)
503 {
504         lazy_hcall1(LHCALL_TS, 0);
505         current_cr0 &= ~X86_CR0_TS;
506 }
507
508 /*
509  * cr2 is the virtual address of the last page fault, which the Guest only ever
510  * reads.  The Host kindly writes this into our "struct lguest_data", so we
511  * just read it out of there.
512  */
513 static unsigned long lguest_read_cr2(void)
514 {
515         return lguest_data.cr2;
516 }
517
518 /* See lguest_set_pte() below. */
519 static bool cr3_changed = false;
520
521 /*
522  * cr3 is the current toplevel pagetable page: the principle is the same as
523  * cr0.  Keep a local copy, and tell the Host when it changes.  The only
524  * difference is that our local copy is in lguest_data because the Host needs
525  * to set it upon our initial hypercall.
526  */
527 static void lguest_write_cr3(unsigned long cr3)
528 {
529         lguest_data.pgdir = cr3;
530         lazy_hcall1(LHCALL_NEW_PGTABLE, cr3);
531         cr3_changed = true;
532 }
533
534 static unsigned long lguest_read_cr3(void)
535 {
536         return lguest_data.pgdir;
537 }
538
539 /* cr4 is used to enable and disable PGE, but we don't care. */
540 static unsigned long lguest_read_cr4(void)
541 {
542         return 0;
543 }
544
545 static void lguest_write_cr4(unsigned long val)
546 {
547 }
548
549 /*
550  * Page Table Handling.
551  *
552  * Now would be a good time to take a rest and grab a coffee or similarly
553  * relaxing stimulant.  The easy parts are behind us, and the trek gradually
554  * winds uphill from here.
555  *
556  * Quick refresher: memory is divided into "pages" of 4096 bytes each.  The CPU
557  * maps virtual addresses to physical addresses using "page tables".  We could
558  * use one huge index of 1 million entries: each address is 4 bytes, so that's
559  * 1024 pages just to hold the page tables.   But since most virtual addresses
560  * are unused, we use a two level index which saves space.  The cr3 register
561  * contains the physical address of the top level "page directory" page, which
562  * contains physical addresses of up to 1024 second-level pages.  Each of these
563  * second level pages contains up to 1024 physical addresses of actual pages,
564  * or Page Table Entries (PTEs).
565  *
566  * Here's a diagram, where arrows indicate physical addresses:
567  *
568  * cr3 ---> +---------+
569  *          |      --------->+---------+
570  *          |         |      | PADDR1  |
571  *        Top-level   |      | PADDR2  |
572  *        (PMD) page  |      |         |
573  *          |         |    Lower-level |
574  *          |         |    (PTE) page  |
575  *          |         |      |         |
576  *            ....               ....
577  *
578  * So to convert a virtual address to a physical address, we look up the top
579  * level, which points us to the second level, which gives us the physical
580  * address of that page.  If the top level entry was not present, or the second
581  * level entry was not present, then the virtual address is invalid (we
582  * say "the page was not mapped").
583  *
584  * Put another way, a 32-bit virtual address is divided up like so:
585  *
586  *  1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
587  * |<---- 10 bits ---->|<---- 10 bits ---->|<------ 12 bits ------>|
588  *    Index into top     Index into second      Offset within page
589  *  page directory page    pagetable page
590  *
591  * The kernel spends a lot of time changing both the top-level page directory
592  * and lower-level pagetable pages.  The Guest doesn't know physical addresses,
593  * so while it maintains these page tables exactly like normal, it also needs
594  * to keep the Host informed whenever it makes a change: the Host will create
595  * the real page tables based on the Guests'.
596  */
597
598 /*
599  * The Guest calls this to set a second-level entry (pte), ie. to map a page
600  * into a process' address space.  We set the entry then tell the Host the
601  * toplevel and address this corresponds to.  The Guest uses one pagetable per
602  * process, so we need to tell the Host which one we're changing (mm->pgd).
603  */
604 static void lguest_pte_update(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
605                                pte_t *ptep)
606 {
607 #ifdef CONFIG_X86_PAE
608         lazy_hcall4(LHCALL_SET_PTE, __pa(mm->pgd), addr,
609                     ptep->pte_low, ptep->pte_high);
610 #else
611         lazy_hcall3(LHCALL_SET_PTE, __pa(mm->pgd), addr, ptep->pte_low);
612 #endif
613 }
614
615 static void lguest_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
616                               pte_t *ptep, pte_t pteval)
617 {
618         native_set_pte(ptep, pteval);
619         lguest_pte_update(mm, addr, ptep);
620 }
621
622 /*
623  * The Guest calls lguest_set_pud to set a top-level entry and lguest_set_pmd
624  * to set a middle-level entry when PAE is activated.
625  *
626  * Again, we set the entry then tell the Host which page we changed,
627  * and the index of the entry we changed.
628  */
629 #ifdef CONFIG_X86_PAE
630 static void lguest_set_pud(pud_t *pudp, pud_t pudval)
631 {
632         native_set_pud(pudp, pudval);
633
634         /* 32 bytes aligned pdpt address and the index. */
635         lazy_hcall2(LHCALL_SET_PGD, __pa(pudp) & 0xFFFFFFE0,
636                    (__pa(pudp) & 0x1F) / sizeof(pud_t));
637 }
638
639 static void lguest_set_pmd(pmd_t *pmdp, pmd_t pmdval)
640 {
641         native_set_pmd(pmdp, pmdval);
642         lazy_hcall2(LHCALL_SET_PMD, __pa(pmdp) & PAGE_MASK,
643                    (__pa(pmdp) & (PAGE_SIZE - 1)) / sizeof(pmd_t));
644 }
645 #else
646
647 /* The Guest calls lguest_set_pmd to set a top-level entry when !PAE. */
648 static void lguest_set_pmd(pmd_t *pmdp, pmd_t pmdval)
649 {
650         native_set_pmd(pmdp, pmdval);
651         lazy_hcall2(LHCALL_SET_PGD, __pa(pmdp) & PAGE_MASK,
652                    (__pa(pmdp) & (PAGE_SIZE - 1)) / sizeof(pmd_t));
653 }
654 #endif
655
656 /*
657  * There are a couple of legacy places where the kernel sets a PTE, but we
658  * don't know the top level any more.  This is useless for us, since we don't
659  * know which pagetable is changing or what address, so we just tell the Host
660  * to forget all of them.  Fortunately, this is very rare.
661  *
662  * ... except in early boot when the kernel sets up the initial pagetables,
663  * which makes booting astonishingly slow: 1.83 seconds!  So we don't even tell
664  * the Host anything changed until we've done the first page table switch,
665  * which brings boot back to 0.25 seconds.
666  */
667 static void lguest_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
668 {
669         native_set_pte(ptep, pteval);
670         if (cr3_changed)
671                 lazy_hcall1(LHCALL_FLUSH_TLB, 1);
672 }
673
674 #ifdef CONFIG_X86_PAE
675 static void lguest_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
676 {
677         native_set_pte_atomic(ptep, pte);
678         if (cr3_changed)
679                 lazy_hcall1(LHCALL_FLUSH_TLB, 1);
680 }
681
682 void lguest_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
683 {
684         native_pte_clear(mm, addr, ptep);
685         lguest_pte_update(mm, addr, ptep);
686 }
687
688 void lguest_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
689 {
690         lguest_set_pmd(pmdp, __pmd(0));
691 }
692 #endif
693
694 /*
695  * Unfortunately for Lguest, the pv_mmu_ops for page tables were based on
696  * native page table operations.  On native hardware you can set a new page
697  * table entry whenever you want, but if you want to remove one you have to do
698  * a TLB flush (a TLB is a little cache of page table entries kept by the CPU).
699  *
700  * So the lguest_set_pte_at() and lguest_set_pmd() functions above are only
701  * called when a valid entry is written, not when it's removed (ie. marked not
702  * present).  Instead, this is where we come when the Guest wants to remove a
703  * page table entry: we tell the Host to set that entry to 0 (ie. the present
704  * bit is zero).
705  */
706 static void lguest_flush_tlb_single(unsigned long addr)
707 {
708         /* Simply set it to zero: if it was not, it will fault back in. */
709         lazy_hcall3(LHCALL_SET_PTE, lguest_data.pgdir, addr, 0);
710 }
711
712 /*
713  * This is what happens after the Guest has removed a large number of entries.
714  * This tells the Host that any of the page table entries for userspace might
715  * have changed, ie. virtual addresses below PAGE_OFFSET.
716  */
717 static void lguest_flush_tlb_user(void)
718 {
719         lazy_hcall1(LHCALL_FLUSH_TLB, 0);
720 }
721
722 /*
723  * This is called when the kernel page tables have changed.  That's not very
724  * common (unless the Guest is using highmem, which makes the Guest extremely
725  * slow), so it's worth separating this from the user flushing above.
726  */
727 static void lguest_flush_tlb_kernel(void)
728 {
729         lazy_hcall1(LHCALL_FLUSH_TLB, 1);
730 }
731
732 /*
733  * The Unadvanced Programmable Interrupt Controller.
734  *
735  * This is an attempt to implement the simplest possible interrupt controller.
736  * I spent some time looking though routines like set_irq_chip_and_handler,
737  * set_irq_chip_and_handler_name, set_irq_chip_data and set_phasers_to_stun and
738  * I *think* this is as simple as it gets.
739  *
740  * We can tell the Host what interrupts we want blocked ready for using the
741  * lguest_data.interrupts bitmap, so disabling (aka "masking") them is as
742  * simple as setting a bit.  We don't actually "ack" interrupts as such, we
743  * just mask and unmask them.  I wonder if we should be cleverer?
744  */
745 static void disable_lguest_irq(unsigned int irq)
746 {
747         set_bit(irq, lguest_data.blocked_interrupts);
748 }
749
750 static void enable_lguest_irq(unsigned int irq)
751 {
752         clear_bit(irq, lguest_data.blocked_interrupts);
753 }
754
755 /* This structure describes the lguest IRQ controller. */
756 static struct irq_chip lguest_irq_controller = {
757         .name           = "lguest",
758         .mask           = disable_lguest_irq,
759         .mask_ack       = disable_lguest_irq,
760         .unmask         = enable_lguest_irq,
761 };
762
763 /*
764  * This sets up the Interrupt Descriptor Table (IDT) entry for each hardware
765  * interrupt (except 128, which is used for system calls), and then tells the
766  * Linux infrastructure that each interrupt is controlled by our level-based
767  * lguest interrupt controller.
768  */
769 static void __init lguest_init_IRQ(void)
770 {
771         unsigned int i;
772
773         for (i = FIRST_EXTERNAL_VECTOR; i < NR_VECTORS; i++) {
774                 /* Some systems map "vectors" to interrupts weirdly.  Not us! */
775                 __get_cpu_var(vector_irq)[i] = i - FIRST_EXTERNAL_VECTOR;
776                 if (i != SYSCALL_VECTOR)
777                         set_intr_gate(i, interrupt[i - FIRST_EXTERNAL_VECTOR]);
778         }
779
780         /*
781          * This call is required to set up for 4k stacks, where we have
782          * separate stacks for hard and soft interrupts.
783          */
784         irq_ctx_init(smp_processor_id());
785 }
786
787 void lguest_setup_irq(unsigned int irq)
788 {
789         irq_to_desc_alloc_node(irq, 0);
790         set_irq_chip_and_handler_name(irq, &lguest_irq_controller,
791                                       handle_level_irq, "level");
792 }
793
794 /*
795  * Time.
796  *
797  * It would be far better for everyone if the Guest had its own clock, but
798  * until then the Host gives us the time on every interrupt.
799  */
800 static unsigned long lguest_get_wallclock(void)
801 {
802         return lguest_data.time.tv_sec;
803 }
804
805 /*
806  * The TSC is an Intel thing called the Time Stamp Counter.  The Host tells us
807  * what speed it runs at, or 0 if it's unusable as a reliable clock source.
808  * This matches what we want here: if we return 0 from this function, the x86
809  * TSC clock will give up and not register itself.
810  */
811 static unsigned long lguest_tsc_khz(void)
812 {
813         return lguest_data.tsc_khz;
814 }
815
816 /*
817  * If we can't use the TSC, the kernel falls back to our lower-priority
818  * "lguest_clock", where we read the time value given to us by the Host.
819  */
820 static cycle_t lguest_clock_read(struct clocksource *cs)
821 {
822         unsigned long sec, nsec;
823
824         /*
825          * Since the time is in two parts (seconds and nanoseconds), we risk
826          * reading it just as it's changing from 99 & 0.999999999 to 100 and 0,
827          * and getting 99 and 0.  As Linux tends to come apart under the stress
828          * of time travel, we must be careful:
829          */
830         do {
831                 /* First we read the seconds part. */
832                 sec = lguest_data.time.tv_sec;
833                 /*
834                  * This read memory barrier tells the compiler and the CPU that
835                  * this can't be reordered: we have to complete the above
836                  * before going on.
837                  */
838                 rmb();
839                 /* Now we read the nanoseconds part. */
840                 nsec = lguest_data.time.tv_nsec;
841                 /* Make sure we've done that. */
842                 rmb();
843                 /* Now if the seconds part has changed, try again. */
844         } while (unlikely(lguest_data.time.tv_sec != sec));
845
846         /* Our lguest clock is in real nanoseconds. */
847         return sec*1000000000ULL + nsec;
848 }
849
850 /* This is the fallback clocksource: lower priority than the TSC clocksource. */
851 static struct clocksource lguest_clock = {
852         .name           = "lguest",
853         .rating         = 200,
854         .read           = lguest_clock_read,
855         .mask           = CLOCKSOURCE_MASK(64),
856         .mult           = 1 << 22,
857         .shift          = 22,
858         .flags          = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
859 };
860
861 /*
862  * We also need a "struct clock_event_device": Linux asks us to set it to go
863  * off some time in the future.  Actually, James Morris figured all this out, I
864  * just applied the patch.
865  */
866 static int lguest_clockevent_set_next_event(unsigned long delta,
867                                            struct clock_event_device *evt)
868 {
869         /* FIXME: I don't think this can ever happen, but James tells me he had
870          * to put this code in.  Maybe we should remove it now.  Anyone? */
871         if (delta < LG_CLOCK_MIN_DELTA) {
872                 if (printk_ratelimit())
873                         printk(KERN_DEBUG "%s: small delta %lu ns\n",
874                                __func__, delta);
875                 return -ETIME;
876         }
877
878         /* Please wake us this far in the future. */
879         kvm_hypercall1(LHCALL_SET_CLOCKEVENT, delta);
880         return 0;
881 }
882
883 static void lguest_clockevent_set_mode(enum clock_event_mode mode,
884                                       struct clock_event_device *evt)
885 {
886         switch (mode) {
887         case CLOCK_EVT_MODE_UNUSED:
888         case CLOCK_EVT_MODE_SHUTDOWN:
889                 /* A 0 argument shuts the clock down. */
890                 kvm_hypercall0(LHCALL_SET_CLOCKEVENT);
891                 break;
892         case CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT:
893                 /* This is what we expect. */
894                 break;
895         case CLOCK_EVT_MODE_PERIODIC:
896                 BUG();
897         case CLOCK_EVT_MODE_RESUME:
898                 break;
899         }
900 }
901
902 /* This describes our primitive timer chip. */
903 static struct clock_event_device lguest_clockevent = {
904         .name                   = "lguest",
905         .features               = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
906         .set_next_event         = lguest_clockevent_set_next_event,
907         .set_mode               = lguest_clockevent_set_mode,
908         .rating                 = INT_MAX,
909         .mult                   = 1,
910         .shift                  = 0,
911         .min_delta_ns           = LG_CLOCK_MIN_DELTA,
912         .max_delta_ns           = LG_CLOCK_MAX_DELTA,
913 };
914
915 /*
916  * This is the Guest timer interrupt handler (hardware interrupt 0).  We just
917  * call the clockevent infrastructure and it does whatever needs doing.
918  */
919 static void lguest_time_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc)
920 {
921         unsigned long flags;
922
923         /* Don't interrupt us while this is running. */
924         local_irq_save(flags);
925         lguest_clockevent.event_handler(&lguest_clockevent);
926         local_irq_restore(flags);
927 }
928
929 /*
930  * At some point in the boot process, we get asked to set up our timing
931  * infrastructure.  The kernel doesn't expect timer interrupts before this, but
932  * we cleverly initialized the "blocked_interrupts" field of "struct
933  * lguest_data" so that timer interrupts were blocked until now.
934  */
935 static void lguest_time_init(void)
936 {
937         /* Set up the timer interrupt (0) to go to our simple timer routine */
938         set_irq_handler(0, lguest_time_irq);
939
940         clocksource_register(&lguest_clock);
941
942         /* We can't set cpumask in the initializer: damn C limitations!  Set it
943          * here and register our timer device. */
944         lguest_clockevent.cpumask = cpumask_of(0);
945         clockevents_register_device(&lguest_clockevent);
946
947         /* Finally, we unblock the timer interrupt. */
948         enable_lguest_irq(0);
949 }
950
951 /*
952  * Miscellaneous bits and pieces.
953  *
954  * Here is an oddball collection of functions which the Guest needs for things
955  * to work.  They're pretty simple.
956  */
957
958 /*
959  * The Guest needs to tell the Host what stack it expects traps to use.  For
960  * native hardware, this is part of the Task State Segment mentioned above in
961  * lguest_load_tr_desc(), but to help hypervisors there's this special call.
962  *
963  * We tell the Host the segment we want to use (__KERNEL_DS is the kernel data
964  * segment), the privilege level (we're privilege level 1, the Host is 0 and
965  * will not tolerate us trying to use that), the stack pointer, and the number
966  * of pages in the stack.
967  */
968 static void lguest_load_sp0(struct tss_struct *tss,
969                             struct thread_struct *thread)
970 {
971         lazy_hcall3(LHCALL_SET_STACK, __KERNEL_DS | 0x1, thread->sp0,
972                    THREAD_SIZE / PAGE_SIZE);
973 }
974
975 /* Let's just say, I wouldn't do debugging under a Guest. */
976 static void lguest_set_debugreg(int regno, unsigned long value)
977 {
978         /* FIXME: Implement */
979 }
980
981 /*
982  * There are times when the kernel wants to make sure that no memory writes are
983  * caught in the cache (that they've all reached real hardware devices).  This
984  * doesn't matter for the Guest which has virtual hardware.
985  *
986  * On the Pentium 4 and above, cpuid() indicates that the Cache Line Flush
987  * (clflush) instruction is available and the kernel uses that.  Otherwise, it
988  * uses the older "Write Back and Invalidate Cache" (wbinvd) instruction.
989  * Unlike clflush, wbinvd can only be run at privilege level 0.  So we can
990  * ignore clflush, but replace wbinvd.
991  */
992 static void lguest_wbinvd(void)
993 {
994 }
995
996 /*
997  * If the Guest expects to have an Advanced Programmable Interrupt Controller,
998  * we play dumb by ignoring writes and returning 0 for reads.  So it's no
999  * longer Programmable nor Controlling anything, and I don't think 8 lines of
1000  * code qualifies for Advanced.  It will also never interrupt anything.  It
1001  * does, however, allow us to get through the Linux boot code.
1002  */
1003 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1004 static void lguest_apic_write(u32 reg, u32 v)
1005 {
1006 }
1007
1008 static u32 lguest_apic_read(u32 reg)
1009 {
1010         return 0;
1011 }
1012
1013 static u64 lguest_apic_icr_read(void)
1014 {
1015         return 0;
1016 }
1017
1018 static void lguest_apic_icr_write(u32 low, u32 id)
1019 {
1020         /* Warn to see if there's any stray references */
1021         WARN_ON(1);
1022 }
1023
1024 static void lguest_apic_wait_icr_idle(void)
1025 {
1026         return;
1027 }
1028
1029 static u32 lguest_apic_safe_wait_icr_idle(void)
1030 {
1031         return 0;
1032 }
1033
1034 static void set_lguest_basic_apic_ops(void)
1035 {
1036         apic->read = lguest_apic_read;
1037         apic->write = lguest_apic_write;
1038         apic->icr_read = lguest_apic_icr_read;
1039         apic->icr_write = lguest_apic_icr_write;
1040         apic->wait_icr_idle = lguest_apic_wait_icr_idle;
1041         apic->safe_wait_icr_idle = lguest_apic_safe_wait_icr_idle;
1042 };
1043 #endif
1044
1045 /* STOP!  Until an interrupt comes in. */
1046 static void lguest_safe_halt(void)
1047 {
1048         kvm_hypercall0(LHCALL_HALT);
1049 }
1050
1051 /*
1052  * The SHUTDOWN hypercall takes a string to describe what's happening, and
1053  * an argument which says whether this to restart (reboot) the Guest or not.
1054  *
1055  * Note that the Host always prefers that the Guest speak in physical addresses
1056  * rather than virtual addresses, so we use __pa() here.
1057  */
1058 static void lguest_power_off(void)
1059 {
1060         kvm_hypercall2(LHCALL_SHUTDOWN, __pa("Power down"),
1061                                         LGUEST_SHUTDOWN_POWEROFF);
1062 }
1063
1064 /*
1065  * Panicing.
1066  *
1067  * Don't.  But if you did, this is what happens.
1068  */
1069 static int lguest_panic(struct notifier_block *nb, unsigned long l, void *p)
1070 {
1071         kvm_hypercall2(LHCALL_SHUTDOWN, __pa(p), LGUEST_SHUTDOWN_POWEROFF);
1072         /* The hcall won't return, but to keep gcc happy, we're "done". */
1073         return NOTIFY_DONE;
1074 }
1075
1076 static struct notifier_block paniced = {
1077         .notifier_call = lguest_panic
1078 };
1079
1080 /* Setting up memory is fairly easy. */
1081 static __init char *lguest_memory_setup(void)
1082 {
1083         /* We do this here and not earlier because lockcheck used to barf if we
1084          * did it before start_kernel().  I think we fixed that, so it'd be
1085          * nice to move it back to lguest_init.  Patch welcome... */
1086         atomic_notifier_chain_register(&panic_notifier_list, &paniced);
1087
1088         /*
1089          *The Linux bootloader header contains an "e820" memory map: the
1090          * Launcher populated the first entry with our memory limit.
1091          */
1092         e820_add_region(boot_params.e820_map[0].addr,
1093                           boot_params.e820_map[0].size,
1094                           boot_params.e820_map[0].type);
1095
1096         /* This string is for the boot messages. */
1097         return "LGUEST";
1098 }
1099
1100 /*
1101  * We will eventually use the virtio console device to produce console output,
1102  * but before that is set up we use LHCALL_NOTIFY on normal memory to produce
1103  * console output.
1104  */
1105 static __init int early_put_chars(u32 vtermno, const char *buf, int count)
1106 {
1107         char scratch[17];
1108         unsigned int len = count;
1109
1110         /* We use a nul-terminated string, so we make a copy.  Icky, huh? */
1111         if (len > sizeof(scratch) - 1)
1112                 len = sizeof(scratch) - 1;
1113         scratch[len] = '\0';
1114         memcpy(scratch, buf, len);
1115         kvm_hypercall1(LHCALL_NOTIFY, __pa(scratch));
1116
1117         /* This routine returns the number of bytes actually written. */
1118         return len;
1119 }
1120
1121 /*
1122  * Rebooting also tells the Host we're finished, but the RESTART flag tells the
1123  * Launcher to reboot us.
1124  */
1125 static void lguest_restart(char *reason)
1126 {
1127         kvm_hypercall2(LHCALL_SHUTDOWN, __pa(reason), LGUEST_SHUTDOWN_RESTART);
1128 }
1129
1130 /*G:050
1131  * Patching (Powerfully Placating Performance Pedants)
1132  *
1133  * We have already seen that pv_ops structures let us replace simple native
1134  * instructions with calls to the appropriate back end all throughout the
1135  * kernel.  This allows the same kernel to run as a Guest and as a native
1136  * kernel, but it's slow because of all the indirect branches.
1137  *
1138  * Remember that David Wheeler quote about "Any problem in computer science can
1139  * be solved with another layer of indirection"?  The rest of that quote is
1140  * "... But that usually will create another problem."  This is the first of
1141  * those problems.
1142  *
1143  * Our current solution is to allow the paravirt back end to optionally patch
1144  * over the indirect calls to replace them with something more efficient.  We
1145  * patch two of the simplest of the most commonly called functions: disable
1146  * interrupts and save interrupts.  We usually have 6 or 10 bytes to patch
1147  * into: the Guest versions of these operations are small enough that we can
1148  * fit comfortably.
1149  *
1150  * First we need assembly templates of each of the patchable Guest operations,
1151  * and these are in i386_head.S.
1152  */
1153
1154 /*G:060 We construct a table from the assembler templates: */
1155 static const struct lguest_insns
1156 {
1157         const char *start, *end;
1158 } lguest_insns[] = {
1159         [PARAVIRT_PATCH(pv_irq_ops.irq_disable)] = { lgstart_cli, lgend_cli },
1160         [PARAVIRT_PATCH(pv_irq_ops.save_fl)] = { lgstart_pushf, lgend_pushf },
1161 };
1162
1163 /*
1164  * Now our patch routine is fairly simple (based on the native one in
1165  * paravirt.c).  If we have a replacement, we copy it in and return how much of
1166  * the available space we used.
1167  */
1168 static unsigned lguest_patch(u8 type, u16 clobber, void *ibuf,
1169                              unsigned long addr, unsigned len)
1170 {
1171         unsigned int insn_len;
1172
1173         /* Don't do anything special if we don't have a replacement */
1174         if (type >= ARRAY_SIZE(lguest_insns) || !lguest_insns[type].start)
1175                 return paravirt_patch_default(type, clobber, ibuf, addr, len);
1176
1177         insn_len = lguest_insns[type].end - lguest_insns[type].start;
1178
1179         /* Similarly if it can't fit (doesn't happen, but let's be thorough). */
1180         if (len < insn_len)
1181                 return paravirt_patch_default(type, clobber, ibuf, addr, len);
1182
1183         /* Copy in our instructions. */
1184         memcpy(ibuf, lguest_insns[type].start, insn_len);
1185         return insn_len;
1186 }
1187
1188 /*G:029
1189  * Once we get to lguest_init(), we know we're a Guest.  The various
1190  * pv_ops structures in the kernel provide points for (almost) every routine we
1191  * have to override to avoid privileged instructions.
1192  */
1193 __init void lguest_init(void)
1194 {
1195         /* We're under lguest. */
1196         pv_info.name = "lguest";
1197         /* Paravirt is enabled. */
1198         pv_info.paravirt_enabled = 1;
1199         /* We're running at privilege level 1, not 0 as normal. */
1200         pv_info.kernel_rpl = 1;
1201         /* Everyone except Xen runs with this set. */
1202         pv_info.shared_kernel_pmd = 1;
1203
1204         /*
1205          * We set up all the lguest overrides for sensitive operations.  These
1206          * are detailed with the operations themselves.
1207          */
1208
1209         /* Interrupt-related operations */
1210         pv_irq_ops.init_IRQ = lguest_init_IRQ;
1211         pv_irq_ops.save_fl = PV_CALLEE_SAVE(save_fl);
1212         pv_irq_ops.restore_fl = __PV_IS_CALLEE_SAVE(lg_restore_fl);
1213         pv_irq_ops.irq_disable = PV_CALLEE_SAVE(irq_disable);
1214         pv_irq_ops.irq_enable = __PV_IS_CALLEE_SAVE(lg_irq_enable);
1215         pv_irq_ops.safe_halt = lguest_safe_halt;
1216
1217         /* Setup operations */
1218         pv_init_ops.memory_setup = lguest_memory_setup;
1219         pv_init_ops.patch = lguest_patch;
1220
1221         /* Intercepts of various CPU instructions */
1222         pv_cpu_ops.load_gdt = lguest_load_gdt;
1223         pv_cpu_ops.cpuid = lguest_cpuid;
1224         pv_cpu_ops.load_idt = lguest_load_idt;
1225         pv_cpu_ops.iret = lguest_iret;
1226         pv_cpu_ops.load_sp0 = lguest_load_sp0;
1227         pv_cpu_ops.load_tr_desc = lguest_load_tr_desc;
1228         pv_cpu_ops.set_ldt = lguest_set_ldt;
1229         pv_cpu_ops.load_tls = lguest_load_tls;
1230         pv_cpu_ops.set_debugreg = lguest_set_debugreg;
1231         pv_cpu_ops.clts = lguest_clts;
1232         pv_cpu_ops.read_cr0 = lguest_read_cr0;
1233         pv_cpu_ops.write_cr0 = lguest_write_cr0;
1234         pv_cpu_ops.read_cr4 = lguest_read_cr4;
1235         pv_cpu_ops.write_cr4 = lguest_write_cr4;
1236         pv_cpu_ops.write_gdt_entry = lguest_write_gdt_entry;
1237         pv_cpu_ops.write_idt_entry = lguest_write_idt_entry;
1238         pv_cpu_ops.wbinvd = lguest_wbinvd;
1239         pv_cpu_ops.start_context_switch = paravirt_start_context_switch;
1240         pv_cpu_ops.end_context_switch = lguest_end_context_switch;
1241
1242         /* Pagetable management */
1243         pv_mmu_ops.write_cr3 = lguest_write_cr3;
1244         pv_mmu_ops.flush_tlb_user = lguest_flush_tlb_user;
1245         pv_mmu_ops.flush_tlb_single = lguest_flush_tlb_single;
1246         pv_mmu_ops.flush_tlb_kernel = lguest_flush_tlb_kernel;
1247         pv_mmu_ops.set_pte = lguest_set_pte;
1248         pv_mmu_ops.set_pte_at = lguest_set_pte_at;
1249         pv_mmu_ops.set_pmd = lguest_set_pmd;
1250 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1251         pv_mmu_ops.set_pte_atomic = lguest_set_pte_atomic;
1252         pv_mmu_ops.pte_clear = lguest_pte_clear;
1253         pv_mmu_ops.pmd_clear = lguest_pmd_clear;
1254         pv_mmu_ops.set_pud = lguest_set_pud;
1255 #endif
1256         pv_mmu_ops.read_cr2 = lguest_read_cr2;
1257         pv_mmu_ops.read_cr3 = lguest_read_cr3;
1258         pv_mmu_ops.lazy_mode.enter = paravirt_enter_lazy_mmu;
1259         pv_mmu_ops.lazy_mode.leave = lguest_leave_lazy_mmu_mode;
1260         pv_mmu_ops.pte_update = lguest_pte_update;
1261         pv_mmu_ops.pte_update_defer = lguest_pte_update;
1262
1263 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1264         /* APIC read/write intercepts */
1265         set_lguest_basic_apic_ops();
1266 #endif
1267
1268         /* Time operations */
1269         pv_time_ops.get_wallclock = lguest_get_wallclock;
1270         pv_time_ops.time_init = lguest_time_init;
1271         pv_time_ops.get_tsc_khz = lguest_tsc_khz;
1272
1273         /*
1274          * Now is a good time to look at the implementations of these functions
1275          * before returning to the rest of lguest_init().
1276          */
1277
1278         /*G:070
1279          * Now we've seen all the paravirt_ops, we return to
1280          * lguest_init() where the rest of the fairly chaotic boot setup
1281          * occurs.
1282          */
1283
1284         /*
1285          * The stack protector is a weird thing where gcc places a canary
1286          * value on the stack and then checks it on return.  This file is
1287          * compiled with -fno-stack-protector it, so we got this far without
1288          * problems.  The value of the canary is kept at offset 20 from the
1289          * %gs register, so we need to set that up before calling C functions
1290          * in other files.
1291          */
1292         setup_stack_canary_segment(0);
1293
1294         /*
1295          * We could just call load_stack_canary_segment(), but we might as well
1296          * call switch_to_new_gdt() which loads the whole table and sets up the
1297          * per-cpu segment descriptor register %fs as well.
1298          */
1299         switch_to_new_gdt(0);
1300
1301         /* As described in head_32.S, we map the first 128M of memory. */
1302         max_pfn_mapped = (128*1024*1024) >> PAGE_SHIFT;
1303
1304         /*
1305          * The Host<->Guest Switcher lives at the top of our address space, and
1306          * the Host told us how big it is when we made LGUEST_INIT hypercall:
1307          * it put the answer in lguest_data.reserve_mem
1308          */
1309         reserve_top_address(lguest_data.reserve_mem);
1310
1311         /*
1312          * If we don't initialize the lock dependency checker now, it crashes
1313          * paravirt_disable_iospace.
1314          */
1315         lockdep_init();
1316
1317         /*
1318          * The IDE code spends about 3 seconds probing for disks: if we reserve
1319          * all the I/O ports up front it can't get them and so doesn't probe.
1320          * Other device drivers are similar (but less severe).  This cuts the
1321          * kernel boot time on my machine from 4.1 seconds to 0.45 seconds.
1322          */
1323         paravirt_disable_iospace();
1324
1325         /*
1326          * This is messy CPU setup stuff which the native boot code does before
1327          * start_kernel, so we have to do, too:
1328          */
1329         cpu_detect(&new_cpu_data);
1330         /* head.S usually sets up the first capability word, so do it here. */
1331         new_cpu_data.x86_capability[0] = cpuid_edx(1);
1332
1333         /* Math is always hard! */
1334         new_cpu_data.hard_math = 1;
1335
1336         /* We don't have features.  We have puppies!  Puppies! */
1337 #ifdef CONFIG_X86_MCE
1338         mce_disabled = 1;
1339 #endif
1340 #ifdef CONFIG_ACPI
1341         acpi_disabled = 1;
1342         acpi_ht = 0;
1343 #endif
1344
1345         /*
1346          * We set the preferred console to "hvc".  This is the "hypervisor
1347          * virtual console" driver written by the PowerPC people, which we also
1348          * adapted for lguest's use.
1349          */
1350         add_preferred_console("hvc", 0, NULL);
1351
1352         /* Register our very early console. */
1353         virtio_cons_early_init(early_put_chars);
1354
1355         /*
1356          * Last of all, we set the power management poweroff hook to point to
1357          * the Guest routine to power off, and the reboot hook to our restart
1358          * routine.
1359          */
1360         pm_power_off = lguest_power_off;
1361         machine_ops.restart = lguest_restart;
1362
1363         /*
1364          * Now we're set up, call i386_start_kernel() in head32.c and we proceed
1365          * to boot as normal.  It never returns.
1366          */
1367         i386_start_kernel();
1368 }
1369 /*
1370  * This marks the end of stage II of our journey, The Guest.
1371  *
1372  * It is now time for us to explore the layer of virtual drivers and complete
1373  * our understanding of the Guest in "make Drivers".
1374  */