mtd: nand: don't walk past end of oobfree[]
[safe/jmp/linux-2.6] / drivers / lguest / page_tables.c
index 2a45f06..a059cf9 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
  * previous encounters.  It's functional, and as neat as it can be in the
  * circumstances, but be wary, for these things are subtle and break easily.
  * The Guest provides a virtual to physical mapping, but we can neither trust
- * it nor use it: we verify and convert it here to point the hardware to the
- * actual Guest pages when running the Guest. :*/
+ * it nor use it: we verify and convert it here then point the CPU to the
+ * converted Guest pages when running the Guest. :*/
 
 /* Copyright (C) Rusty Russell IBM Corporation 2006.
  * GPL v2 and any later version */
@@ -14,6 +14,7 @@
 #include <linux/percpu.h>
 #include <asm/tlbflush.h>
 #include <asm/uaccess.h>
+#include <asm/bootparam.h>
 #include "lg.h"
 
 /*M:008 We hold reference to pages, which prevents them from being swapped.
@@ -26,7 +27,8 @@
  *
  * We use two-level page tables for the Guest.  If you're not entirely
  * comfortable with virtual addresses, physical addresses and page tables then
- * I recommend you review lguest.c's "Page Table Handling" (with diagrams!).
+ * I recommend you review arch/x86/lguest/boot.c's "Page Table Handling" (with
+ * diagrams!).
  *
  * The Guest keeps page tables, but we maintain the actual ones here: these are
  * called "shadow" page tables.  Which is a very Guest-centric name: these are
  *
  * Anyway, this is the most complicated part of the Host code.  There are seven
  * parts to this:
- *  (i) Setting up a page table entry for the Guest when it faults,
- *  (ii) Setting up the page table entry for the Guest stack,
- *  (iii) Setting up a page table entry when the Guest tells us it has changed,
+ *  (i) Looking up a page table entry when the Guest faults,
+ *  (ii) Making sure the Guest stack is mapped,
+ *  (iii) Setting up a page table entry when the Guest tells us one has changed,
  *  (iv) Switching page tables,
- *  (v) Flushing (thowing away) page tables,
+ *  (v) Flushing (throwing away) page tables,
  *  (vi) Mapping the Switcher when the Guest is about to run,
  *  (vii) Setting up the page tables initially.
  :*/
 static DEFINE_PER_CPU(pte_t *, switcher_pte_pages);
 #define switcher_pte_page(cpu) per_cpu(switcher_pte_pages, cpu)
 
-/*H:320 With our shadow and Guest types established, we need to deal with
- * them: the page table code is curly enough to need helper functions to keep
- * it clear and clean.
+/*H:320 The page table code is curly enough to need helper functions to keep it
+ * clear and clean.
  *
  * There are two functions which return pointers to the shadow (aka "real")
  * page tables.
  *
  * spgd_addr() takes the virtual address and returns a pointer to the top-level
- * page directory entry for that address.  Since we keep track of several page
- * tables, the "i" argument tells us which one we're interested in (it's
+ * page directory entry (PGD) for that address.  Since we keep track of several
+ * page tables, the "i" argument tells us which one we're interested in (it's
  * usually the current one). */
-static pgd_t *spgd_addr(struct lguest *lg, u32 i, unsigned long vaddr)
+static pgd_t *spgd_addr(struct lg_cpu *cpu, u32 i, unsigned long vaddr)
 {
        unsigned int index = pgd_index(vaddr);
 
        /* We kill any Guest trying to touch the Switcher addresses. */
        if (index >= SWITCHER_PGD_INDEX) {
-               kill_guest(lg, "attempt to access switcher pages");
+               kill_guest(cpu, "attempt to access switcher pages");
                index = 0;
        }
        /* Return a pointer index'th pgd entry for the i'th page table. */
-       return &lg->pgdirs[i].pgdir[index];
+       return &cpu->lg->pgdirs[i].pgdir[index];
 }
 
-/* This routine then takes the PGD entry given above, which contains the
- * address of the PTE page.  It then returns a pointer to the PTE entry for the
- * given address. */
-static pte_t *spte_addr(struct lguest *lg, pgd_t spgd, unsigned long vaddr)
+/* This routine then takes the page directory entry returned above, which
+ * contains the address of the page table entry (PTE) page.  It then returns a
+ * pointer to the PTE entry for the given address. */
+static pte_t *spte_addr(pgd_t spgd, unsigned long vaddr)
 {
        pte_t *page = __va(pgd_pfn(spgd) << PAGE_SHIFT);
        /* You should never call this if the PGD entry wasn't valid */
@@ -94,19 +95,22 @@ static pte_t *spte_addr(struct lguest *lg, pgd_t spgd, unsigned long vaddr)
 
 /* These two functions just like the above two, except they access the Guest
  * page tables.  Hence they return a Guest address. */
-static unsigned long gpgd_addr(struct lguest *lg, unsigned long vaddr)
+static unsigned long gpgd_addr(struct lg_cpu *cpu, unsigned long vaddr)
 {
        unsigned int index = vaddr >> (PGDIR_SHIFT);
-       return lg->pgdirs[lg->pgdidx].gpgdir + index * sizeof(pgd_t);
+       return cpu->lg->pgdirs[cpu->cpu_pgd].gpgdir + index * sizeof(pgd_t);
 }
 
-static unsigned long gpte_addr(struct lguest *lg,
-                              pgd_t gpgd, unsigned long vaddr)
+static unsigned long gpte_addr(pgd_t gpgd, unsigned long vaddr)
 {
        unsigned long gpage = pgd_pfn(gpgd) << PAGE_SHIFT;
        BUG_ON(!(pgd_flags(gpgd) & _PAGE_PRESENT));
        return gpage + ((vaddr>>PAGE_SHIFT) % PTRS_PER_PTE) * sizeof(pte_t);
 }
+/*:*/
+
+/*M:014 get_pfn is slow: we could probably try to grab batches of pages here as
+ * an optimization (ie. pre-faulting). :*/
 
 /*H:350 This routine takes a page number given by the Guest and converts it to
  * an actual, physical page number.  It can fail for several reasons: the
@@ -114,31 +118,25 @@ static unsigned long gpte_addr(struct lguest *lg,
  * and the page is read-only, or the write flag was set and the page was
  * shared so had to be copied, but we ran out of memory.
  *
- * This holds a reference to the page, so release_pte() is careful to
- * put that back. */
+ * This holds a reference to the page, so release_pte() is careful to put that
+ * back. */
 static unsigned long get_pfn(unsigned long virtpfn, int write)
 {
        struct page *page;
-       /* This value indicates failure. */
-       unsigned long ret = -1UL;
 
-       /* get_user_pages() is a complex interface: it gets the "struct
-        * vm_area_struct" and "struct page" assocated with a range of pages.
-        * It also needs the task's mmap_sem held, and is not very quick.
-        * It returns the number of pages it got. */
-       down_read(&current->mm->mmap_sem);
-       if (get_user_pages(current, current->mm, virtpfn << PAGE_SHIFT,
-                          1, write, 1, &page, NULL) == 1)
-               ret = page_to_pfn(page);
-       up_read(&current->mm->mmap_sem);
-       return ret;
+       /* gup me one page at this address please! */
+       if (get_user_pages_fast(virtpfn << PAGE_SHIFT, 1, write, &page) == 1)
+               return page_to_pfn(page);
+
+       /* This value indicates failure. */
+       return -1UL;
 }
 
 /*H:340 Converting a Guest page table entry to a shadow (ie. real) page table
  * entry can be a little tricky.  The flags are (almost) the same, but the
  * Guest PTE contains a virtual page number: the CPU needs the real page
  * number. */
-static pte_t gpte_to_spte(struct lguest *lg, pte_t gpte, int write)
+static pte_t gpte_to_spte(struct lg_cpu *cpu, pte_t gpte, int write)
 {
        unsigned long pfn, base, flags;
 
@@ -149,7 +147,7 @@ static pte_t gpte_to_spte(struct lguest *lg, pte_t gpte, int write)
        flags = (pte_flags(gpte) & ~_PAGE_GLOBAL);
 
        /* The Guest's pages are offset inside the Launcher. */
-       base = (unsigned long)lg->mem_base / PAGE_SIZE;
+       base = (unsigned long)cpu->lg->mem_base / PAGE_SIZE;
 
        /* We need a temporary "unsigned long" variable to hold the answer from
         * get_pfn(), because it returns 0xFFFFFFFF on failure, which wouldn't
@@ -157,7 +155,7 @@ static pte_t gpte_to_spte(struct lguest *lg, pte_t gpte, int write)
         * page, given the virtual number. */
        pfn = get_pfn(base + pte_pfn(gpte), write);
        if (pfn == -1UL) {
-               kill_guest(lg, "failed to get page %lu", pte_pfn(gpte));
+               kill_guest(cpu, "failed to get page %lu", pte_pfn(gpte));
                /* When we destroy the Guest, we'll go through the shadow page
                 * tables and release_pte() them.  Make sure we don't think
                 * this one is valid! */
@@ -170,28 +168,29 @@ static pte_t gpte_to_spte(struct lguest *lg, pte_t gpte, int write)
 /*H:460 And to complete the chain, release_pte() looks like this: */
 static void release_pte(pte_t pte)
 {
-       /* Remember that get_user_pages() took a reference to the page, in
+       /* Remember that get_user_pages_fast() took a reference to the page, in
         * get_pfn()?  We have to put it back now. */
        if (pte_flags(pte) & _PAGE_PRESENT)
                put_page(pfn_to_page(pte_pfn(pte)));
 }
 /*:*/
 
-static void check_gpte(struct lguest *lg, pte_t gpte)
+static void check_gpte(struct lg_cpu *cpu, pte_t gpte)
 {
-       if ((pte_flags(gpte) & (_PAGE_PWT|_PAGE_PSE))
-           || pte_pfn(gpte) >= lg->pfn_limit)
-               kill_guest(lg, "bad page table entry");
+       if ((pte_flags(gpte) & _PAGE_PSE) ||
+           pte_pfn(gpte) >= cpu->lg->pfn_limit)
+               kill_guest(cpu, "bad page table entry");
 }
 
-static void check_gpgd(struct lguest *lg, pgd_t gpgd)
+static void check_gpgd(struct lg_cpu *cpu, pgd_t gpgd)
 {
-       if ((pgd_flags(gpgd) & ~_PAGE_TABLE) || pgd_pfn(gpgd) >= lg->pfn_limit)
-               kill_guest(lg, "bad page directory entry");
+       if ((pgd_flags(gpgd) & ~_PAGE_TABLE) ||
+          (pgd_pfn(gpgd) >= cpu->lg->pfn_limit))
+               kill_guest(cpu, "bad page directory entry");
 }
 
 /*H:330
- * (i) Setting up a page table entry for the Guest when it faults
+ * (i) Looking up a page table entry when the Guest faults.
  *
  * We saw this call in run_guest(): when we see a page fault in the Guest, we
  * come here.  That's because we only set up the shadow page tables lazily as
@@ -199,8 +198,8 @@ static void check_gpgd(struct lguest *lg, pgd_t gpgd)
  * and return to the Guest without it knowing.
  *
  * If we fixed up the fault (ie. we mapped the address), this routine returns
- * true. */
-int demand_page(struct lguest *lg, unsigned long vaddr, int errcode)
+ * true.  Otherwise, it was a real fault and we need to tell the Guest. */
+bool demand_page(struct lg_cpu *cpu, unsigned long vaddr, int errcode)
 {
        pgd_t gpgd;
        pgd_t *spgd;
@@ -209,24 +208,24 @@ int demand_page(struct lguest *lg, unsigned long vaddr, int errcode)
        pte_t *spte;
 
        /* First step: get the top-level Guest page table entry. */
-       gpgd = lgread(lg, gpgd_addr(lg, vaddr), pgd_t);
+       gpgd = lgread(cpu, gpgd_addr(cpu, vaddr), pgd_t);
        /* Toplevel not present?  We can't map it in. */
        if (!(pgd_flags(gpgd) & _PAGE_PRESENT))
-               return 0;
+               return false;
 
        /* Now look at the matching shadow entry. */
-       spgd = spgd_addr(lg, lg->pgdidx, vaddr);
+       spgd = spgd_addr(cpu, cpu->cpu_pgd, vaddr);
        if (!(pgd_flags(*spgd) & _PAGE_PRESENT)) {
                /* No shadow entry: allocate a new shadow PTE page. */
                unsigned long ptepage = get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
                /* This is not really the Guest's fault, but killing it is
                 * simple for this corner case. */
                if (!ptepage) {
-                       kill_guest(lg, "out of memory allocating pte page");
-                       return 0;
+                       kill_guest(cpu, "out of memory allocating pte page");
+                       return false;
                }
                /* We check that the Guest pgd is OK. */
-               check_gpgd(lg, gpgd);
+               check_gpgd(cpu, gpgd);
                /* And we copy the flags to the shadow PGD entry.  The page
                 * number in the shadow PGD is the page we just allocated. */
                *spgd = __pgd(__pa(ptepage) | pgd_flags(gpgd));
@@ -234,33 +233,33 @@ int demand_page(struct lguest *lg, unsigned long vaddr, int errcode)
 
        /* OK, now we look at the lower level in the Guest page table: keep its
         * address, because we might update it later. */
-       gpte_ptr = gpte_addr(lg, gpgd, vaddr);
-       gpte = lgread(lg, gpte_ptr, pte_t);
+       gpte_ptr = gpte_addr(gpgd, vaddr);
+       gpte = lgread(cpu, gpte_ptr, pte_t);
 
        /* If this page isn't in the Guest page tables, we can't page it in. */
        if (!(pte_flags(gpte) & _PAGE_PRESENT))
-               return 0;
+               return false;
 
        /* Check they're not trying to write to a page the Guest wants
         * read-only (bit 2 of errcode == write). */
        if ((errcode & 2) && !(pte_flags(gpte) & _PAGE_RW))
-               return 0;
+               return false;
 
-       /* User access to a kernel page? (bit 3 == user access) */
+       /* User access to a kernel-only page? (bit 3 == user access) */
        if ((errcode & 4) && !(pte_flags(gpte) & _PAGE_USER))
-               return 0;
+               return false;
 
        /* Check that the Guest PTE flags are OK, and the page number is below
         * the pfn_limit (ie. not mapping the Launcher binary). */
-       check_gpte(lg, gpte);
+       check_gpte(cpu, gpte);
+
        /* Add the _PAGE_ACCESSED and (for a write) _PAGE_DIRTY flag */
        gpte = pte_mkyoung(gpte);
-
        if (errcode & 2)
                gpte = pte_mkdirty(gpte);
 
        /* Get the pointer to the shadow PTE entry we're going to set. */
-       spte = spte_addr(lg, *spgd, vaddr);
+       spte = spte_addr(*spgd, vaddr);
        /* If there was a valid shadow PTE entry here before, we release it.
         * This can happen with a write to a previously read-only entry. */
        release_pte(*spte);
@@ -268,43 +267,48 @@ int demand_page(struct lguest *lg, unsigned long vaddr, int errcode)
        /* If this is a write, we insist that the Guest page is writable (the
         * final arg to gpte_to_spte()). */
        if (pte_dirty(gpte))
-               *spte = gpte_to_spte(lg, gpte, 1);
+               *spte = gpte_to_spte(cpu, gpte, 1);
        else
                /* If this is a read, don't set the "writable" bit in the page
                 * table entry, even if the Guest says it's writable.  That way
-                * we come back here when a write does actually ocur, so we can
-                * update the Guest's _PAGE_DIRTY flag. */
-               *spte = gpte_to_spte(lg, pte_wrprotect(gpte), 0);
+                * we will come back here when a write does actually occur, so
+                * we can update the Guest's _PAGE_DIRTY flag. */
+               *spte = gpte_to_spte(cpu, pte_wrprotect(gpte), 0);
 
        /* Finally, we write the Guest PTE entry back: we've set the
         * _PAGE_ACCESSED and maybe the _PAGE_DIRTY flags. */
-       lgwrite(lg, gpte_ptr, pte_t, gpte);
+       lgwrite(cpu, gpte_ptr, pte_t, gpte);
 
-       /* We succeeded in mapping the page! */
-       return 1;
+       /* The fault is fixed, the page table is populated, the mapping
+        * manipulated, the result returned and the code complete.  A small
+        * delay and a trace of alliteration are the only indications the Guest
+        * has that a page fault occurred at all. */
+       return true;
 }
 
-/*H:360 (ii) Setting up the page table entry for the Guest stack.
+/*H:360
+ * (ii) Making sure the Guest stack is mapped.
  *
- * Remember pin_stack_pages() which makes sure the stack is mapped?  It could
- * simply call demand_page(), but as we've seen that logic is quite long, and
- * usually the stack pages are already mapped anyway, so it's not required.
+ * Remember that direct traps into the Guest need a mapped Guest kernel stack.
+ * pin_stack_pages() calls us here: we could simply call demand_page(), but as
+ * we've seen that logic is quite long, and usually the stack pages are already
+ * mapped, so it's overkill.
  *
  * This is a quick version which answers the question: is this virtual address
  * mapped by the shadow page tables, and is it writable? */
-static int page_writable(struct lguest *lg, unsigned long vaddr)
+static bool page_writable(struct lg_cpu *cpu, unsigned long vaddr)
 {
        pgd_t *spgd;
        unsigned long flags;
 
-       /* Look at the top level entry: is it present? */
-       spgd = spgd_addr(lg, lg->pgdidx, vaddr);
+       /* Look at the current top level entry: is it present? */
+       spgd = spgd_addr(cpu, cpu->cpu_pgd, vaddr);
        if (!(pgd_flags(*spgd) & _PAGE_PRESENT))
-               return 0;
+               return false;
 
        /* Check the flags on the pte entry itself: it must be present and
         * writable. */
-       flags = pte_flags(*(spte_addr(lg, *spgd, vaddr)));
+       flags = pte_flags(*(spte_addr(*spgd, vaddr)));
 
        return (flags & (_PAGE_PRESENT|_PAGE_RW)) == (_PAGE_PRESENT|_PAGE_RW);
 }
@@ -312,10 +316,10 @@ static int page_writable(struct lguest *lg, unsigned long vaddr)
 /* So, when pin_stack_pages() asks us to pin a page, we check if it's already
  * in the page tables, and if not, we call demand_page() with error code 2
  * (meaning "write"). */
-void pin_page(struct lguest *lg, unsigned long vaddr)
+void pin_page(struct lg_cpu *cpu, unsigned long vaddr)
 {
-       if (!page_writable(lg, vaddr) && !demand_page(lg, vaddr, 2))
-               kill_guest(lg, "bad stack page %#lx", vaddr);
+       if (!page_writable(cpu, vaddr) && !demand_page(cpu, vaddr, 2))
+               kill_guest(cpu, "bad stack page %#lx", vaddr);
 }
 
 /*H:450 If we chase down the release_pgd() code, it looks like this: */
@@ -333,15 +337,14 @@ static void release_pgd(struct lguest *lg, pgd_t *spgd)
                        release_pte(ptepage[i]);
                /* Now we can free the page of PTEs */
                free_page((long)ptepage);
-               /* And zero out the PGD entry we we never release it twice. */
+               /* And zero out the PGD entry so we never release it twice. */
                *spgd = __pgd(0);
        }
 }
 
-/*H:440 (v) Flushing (thowing away) page tables,
- *
- * We saw flush_user_mappings() called when we re-used a top-level pgdir page.
- * It simply releases every PTE page from 0 up to the kernel address. */
+/*H:445 We saw flush_user_mappings() twice: once from the flush_user_mappings()
+ * hypercall and once in new_pgdir() when we re-used a top-level pgdir page.
+ * It simply releases every PTE page from 0 up to the Guest's kernel address. */
 static void flush_user_mappings(struct lguest *lg, int idx)
 {
        unsigned int i;
@@ -350,30 +353,34 @@ static void flush_user_mappings(struct lguest *lg, int idx)
                release_pgd(lg, lg->pgdirs[idx].pgdir + i);
 }
 
-/* The Guest also has a hypercall to do this manually: it's used when a large
- * number of mappings have been changed. */
-void guest_pagetable_flush_user(struct lguest *lg)
+/*H:440 (v) Flushing (throwing away) page tables,
+ *
+ * The Guest has a hypercall to throw away the page tables: it's used when a
+ * large number of mappings have been changed. */
+void guest_pagetable_flush_user(struct lg_cpu *cpu)
 {
        /* Drop the userspace part of the current page table. */
-       flush_user_mappings(lg, lg->pgdidx);
+       flush_user_mappings(cpu->lg, cpu->cpu_pgd);
 }
 /*:*/
 
 /* We walk down the guest page tables to get a guest-physical address */
-unsigned long guest_pa(struct lguest *lg, unsigned long vaddr)
+unsigned long guest_pa(struct lg_cpu *cpu, unsigned long vaddr)
 {
        pgd_t gpgd;
        pte_t gpte;
 
        /* First step: get the top-level Guest page table entry. */
-       gpgd = lgread(lg, gpgd_addr(lg, vaddr), pgd_t);
+       gpgd = lgread(cpu, gpgd_addr(cpu, vaddr), pgd_t);
        /* Toplevel not present?  We can't map it in. */
-       if (!(pgd_flags(gpgd) & _PAGE_PRESENT))
-               kill_guest(lg, "Bad address %#lx", vaddr);
+       if (!(pgd_flags(gpgd) & _PAGE_PRESENT)) {
+               kill_guest(cpu, "Bad address %#lx", vaddr);
+               return -1UL;
+       }
 
-       gpte = lgread(lg, gpte_addr(lg, gpgd, vaddr), pte_t);
+       gpte = lgread(cpu, gpte_addr(gpgd, vaddr), pte_t);
        if (!(pte_flags(gpte) & _PAGE_PRESENT))
-               kill_guest(lg, "Bad address %#lx", vaddr);
+               kill_guest(cpu, "Bad address %#lx", vaddr);
 
        return pte_pfn(gpte) * PAGE_SIZE | (vaddr & ~PAGE_MASK);
 }
@@ -385,7 +392,7 @@ static unsigned int find_pgdir(struct lguest *lg, unsigned long pgtable)
 {
        unsigned int i;
        for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(lg->pgdirs); i++)
-               if (lg->pgdirs[i].gpgdir == pgtable)
+               if (lg->pgdirs[i].pgdir && lg->pgdirs[i].gpgdir == pgtable)
                        break;
        return i;
 }
@@ -393,7 +400,7 @@ static unsigned int find_pgdir(struct lguest *lg, unsigned long pgtable)
 /*H:435 And this is us, creating the new page directory.  If we really do
  * allocate a new one (and so the kernel parts are not there), we set
  * blank_pgdir. */
-static unsigned int new_pgdir(struct lguest *lg,
+static unsigned int new_pgdir(struct lg_cpu *cpu,
                              unsigned long gpgdir,
                              int *blank_pgdir)
 {
@@ -401,49 +408,52 @@ static unsigned int new_pgdir(struct lguest *lg,
 
        /* We pick one entry at random to throw out.  Choosing the Least
         * Recently Used might be better, but this is easy. */
-       next = random32() % ARRAY_SIZE(lg->pgdirs);
+       next = random32() % ARRAY_SIZE(cpu->lg->pgdirs);
        /* If it's never been allocated at all before, try now. */
-       if (!lg->pgdirs[next].pgdir) {
-               lg->pgdirs[next].pgdir = (pgd_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
+       if (!cpu->lg->pgdirs[next].pgdir) {
+               cpu->lg->pgdirs[next].pgdir =
+                                       (pgd_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
                /* If the allocation fails, just keep using the one we have */
-               if (!lg->pgdirs[next].pgdir)
-                       next = lg->pgdidx;
+               if (!cpu->lg->pgdirs[next].pgdir)
+                       next = cpu->cpu_pgd;
                else
                        /* This is a blank page, so there are no kernel
                         * mappings: caller must map the stack! */
                        *blank_pgdir = 1;
        }
        /* Record which Guest toplevel this shadows. */
-       lg->pgdirs[next].gpgdir = gpgdir;
+       cpu->lg->pgdirs[next].gpgdir = gpgdir;
        /* Release all the non-kernel mappings. */
-       flush_user_mappings(lg, next);
+       flush_user_mappings(cpu->lg, next);
 
        return next;
 }
 
 /*H:430 (iv) Switching page tables
  *
- * This is what happens when the Guest changes page tables (ie. changes the
- * top-level pgdir).  This happens on almost every context switch. */
-void guest_new_pagetable(struct lguest *lg, unsigned long pgtable)
+ * Now we've seen all the page table setting and manipulation, let's see what
+ * what happens when the Guest changes page tables (ie. changes the top-level
+ * pgdir).  This occurs on almost every context switch. */
+void guest_new_pagetable(struct lg_cpu *cpu, unsigned long pgtable)
 {
        int newpgdir, repin = 0;
 
        /* Look to see if we have this one already. */
-       newpgdir = find_pgdir(lg, pgtable);
+       newpgdir = find_pgdir(cpu->lg, pgtable);
        /* If not, we allocate or mug an existing one: if it's a fresh one,
         * repin gets set to 1. */
-       if (newpgdir == ARRAY_SIZE(lg->pgdirs))
-               newpgdir = new_pgdir(lg, pgtable, &repin);
+       if (newpgdir == ARRAY_SIZE(cpu->lg->pgdirs))
+               newpgdir = new_pgdir(cpu, pgtable, &repin);
        /* Change the current pgd index to the new one. */
-       lg->pgdidx = newpgdir;
+       cpu->cpu_pgd = newpgdir;
        /* If it was completely blank, we map in the Guest kernel stack */
        if (repin)
-               pin_stack_pages(lg);
+               pin_stack_pages(cpu);
 }
 
 /*H:470 Finally, a routine which throws away everything: all PGD entries in all
- * the shadow page tables.  This is used when we destroy the Guest. */
+ * the shadow page tables, including the Guest's kernel mappings.  This is used
+ * when we destroy the Guest. */
 static void release_all_pagetables(struct lguest *lg)
 {
        unsigned int i, j;
@@ -458,13 +468,22 @@ static void release_all_pagetables(struct lguest *lg)
 
 /* We also throw away everything when a Guest tells us it's changed a kernel
  * mapping.  Since kernel mappings are in every page table, it's easiest to
- * throw them all away.  This is amazingly slow, but thankfully rare. */
-void guest_pagetable_clear_all(struct lguest *lg)
+ * throw them all away.  This traps the Guest in amber for a while as
+ * everything faults back in, but it's rare. */
+void guest_pagetable_clear_all(struct lg_cpu *cpu)
 {
-       release_all_pagetables(lg);
+       release_all_pagetables(cpu->lg);
        /* We need the Guest kernel stack mapped again. */
-       pin_stack_pages(lg);
+       pin_stack_pages(cpu);
 }
+/*:*/
+/*M:009 Since we throw away all mappings when a kernel mapping changes, our
+ * performance sucks for guests using highmem.  In fact, a guest with
+ * PAGE_OFFSET 0xc0000000 (the default) and more than about 700MB of RAM is
+ * usually slower than a Guest with less memory.
+ *
+ * This, of course, cannot be fixed.  It would take some kind of... well, I
+ * don't know, but the term "puissant code-fu" comes to mind. :*/
 
 /*H:420 This is the routine which actually sets the page table entry for then
  * "idx"'th shadow page table.
@@ -480,27 +499,28 @@ void guest_pagetable_clear_all(struct lguest *lg)
  * _PAGE_ACCESSED then we can put a read-only PTE entry in immediately, and if
  * they set _PAGE_DIRTY then we can put a writable PTE entry in immediately.
  */
-static void do_set_pte(struct lguest *lg, int idx,
+static void do_set_pte(struct lg_cpu *cpu, int idx,
                       unsigned long vaddr, pte_t gpte)
 {
-       /* Look up the matching shadow page directot entry. */
-       pgd_t *spgd = spgd_addr(lg, idx, vaddr);
+       /* Look up the matching shadow page directory entry. */
+       pgd_t *spgd = spgd_addr(cpu, idx, vaddr);
 
        /* If the top level isn't present, there's no entry to update. */
        if (pgd_flags(*spgd) & _PAGE_PRESENT) {
                /* Otherwise, we start by releasing the existing entry. */
-               pte_t *spte = spte_addr(lg, *spgd, vaddr);
+               pte_t *spte = spte_addr(*spgd, vaddr);
                release_pte(*spte);
 
                /* If they're setting this entry as dirty or accessed, we might
                 * as well put that entry they've given us in now.  This shaves
                 * 10% off a copy-on-write micro-benchmark. */
                if (pte_flags(gpte) & (_PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED)) {
-                       check_gpte(lg, gpte);
-                       *spte = gpte_to_spte(lg, gpte,
+                       check_gpte(cpu, gpte);
+                       *spte = gpte_to_spte(cpu, gpte,
                                             pte_flags(gpte) & _PAGE_DIRTY);
                } else
-                       /* Otherwise we can demand_page() it in later. */
+                       /* Otherwise kill it and we can demand_page() it in
+                        * later. */
                        *spte = __pte(0);
        }
 }
@@ -513,29 +533,29 @@ static void do_set_pte(struct lguest *lg, int idx,
  * all processes.  So when the page table above that address changes, we update
  * all the page tables, not just the current one.  This is rare.
  *
- * The benefit is that when we have to track a new page table, we can copy keep
- * all the kernel mappings.  This speeds up context switch immensely. */
-void guest_set_pte(struct lguest *lg,
+ * The benefit is that when we have to track a new page table, we can keep all
+ * the kernel mappings.  This speeds up context switch immensely. */
+void guest_set_pte(struct lg_cpu *cpu,
                   unsigned long gpgdir, unsigned long vaddr, pte_t gpte)
 {
-       /* Kernel mappings must be changed on all top levels.  Slow, but
-        * doesn't happen often. */
-       if (vaddr >= lg->kernel_address) {
+       /* Kernel mappings must be changed on all top levels.  Slow, but doesn't
+        * happen often. */
+       if (vaddr >= cpu->lg->kernel_address) {
                unsigned int i;
-               for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(lg->pgdirs); i++)
-                       if (lg->pgdirs[i].pgdir)
-                               do_set_pte(lg, i, vaddr, gpte);
+               for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cpu->lg->pgdirs); i++)
+                       if (cpu->lg->pgdirs[i].pgdir)
+                               do_set_pte(cpu, i, vaddr, gpte);
        } else {
                /* Is this page table one we have a shadow for? */
-               int pgdir = find_pgdir(lg, gpgdir);
-               if (pgdir != ARRAY_SIZE(lg->pgdirs))
+               int pgdir = find_pgdir(cpu->lg, gpgdir);
+               if (pgdir != ARRAY_SIZE(cpu->lg->pgdirs))
                        /* If so, do the update. */
-                       do_set_pte(lg, pgdir, vaddr, gpte);
+                       do_set_pte(cpu, pgdir, vaddr, gpte);
        }
 }
 
 /*H:400
- * (iii) Setting up a page table entry when the Guest tells us it has changed.
+ * (iii) Setting up a page table entry when the Guest tells us one has changed.
  *
  * Just like we did in interrupts_and_traps.c, it makes sense for us to deal
  * with the other side of page tables while we're here: what happens when the
@@ -564,38 +584,107 @@ void guest_set_pmd(struct lguest *lg, unsigned long gpgdir, u32 idx)
                release_pgd(lg, lg->pgdirs[pgdir].pgdir + idx);
 }
 
+/* Once we know how much memory we have we can construct simple identity
+ * (which set virtual == physical) and linear mappings
+ * which will get the Guest far enough into the boot to create its own.
+ *
+ * We lay them out of the way, just below the initrd (which is why we need to
+ * know its size here). */
+static unsigned long setup_pagetables(struct lguest *lg,
+                                     unsigned long mem,
+                                     unsigned long initrd_size)
+{
+       pgd_t __user *pgdir;
+       pte_t __user *linear;
+       unsigned int mapped_pages, i, linear_pages, phys_linear;
+       unsigned long mem_base = (unsigned long)lg->mem_base;
+
+       /* We have mapped_pages frames to map, so we need
+        * linear_pages page tables to map them. */
+       mapped_pages = mem / PAGE_SIZE;
+       linear_pages = (mapped_pages + PTRS_PER_PTE - 1) / PTRS_PER_PTE;
+
+       /* We put the toplevel page directory page at the top of memory. */
+       pgdir = (pgd_t *)(mem + mem_base - initrd_size - PAGE_SIZE);
+
+       /* Now we use the next linear_pages pages as pte pages */
+       linear = (void *)pgdir - linear_pages * PAGE_SIZE;
+
+       /* Linear mapping is easy: put every page's address into the
+        * mapping in order. */
+       for (i = 0; i < mapped_pages; i++) {
+               pte_t pte;
+               pte = pfn_pte(i, __pgprot(_PAGE_PRESENT|_PAGE_RW|_PAGE_USER));
+               if (copy_to_user(&linear[i], &pte, sizeof(pte)) != 0)
+                       return -EFAULT;
+       }
+
+       /* The top level points to the linear page table pages above.
+        * We setup the identity and linear mappings here. */
+       phys_linear = (unsigned long)linear - mem_base;
+       for (i = 0; i < mapped_pages; i += PTRS_PER_PTE) {
+               pgd_t pgd;
+               pgd = __pgd((phys_linear + i * sizeof(pte_t)) |
+                           (_PAGE_PRESENT | _PAGE_RW | _PAGE_USER));
+
+               if (copy_to_user(&pgdir[i / PTRS_PER_PTE], &pgd, sizeof(pgd))
+                   || copy_to_user(&pgdir[pgd_index(PAGE_OFFSET)
+                                          + i / PTRS_PER_PTE],
+                                   &pgd, sizeof(pgd)))
+                       return -EFAULT;
+       }
+
+       /* We return the top level (guest-physical) address: remember where
+        * this is. */
+       return (unsigned long)pgdir - mem_base;
+}
+
 /*H:500 (vii) Setting up the page tables initially.
  *
  * When a Guest is first created, the Launcher tells us where the toplevel of
  * its first page table is.  We set some things up here: */
-int init_guest_pagetable(struct lguest *lg, unsigned long pgtable)
+int init_guest_pagetable(struct lguest *lg)
 {
+       u64 mem;
+       u32 initrd_size;
+       struct boot_params __user *boot = (struct boot_params *)lg->mem_base;
+
+       /* Get the Guest memory size and the ramdisk size from the boot header
+        * located at lg->mem_base (Guest address 0). */
+       if (copy_from_user(&mem, &boot->e820_map[0].size, sizeof(mem))
+           || get_user(initrd_size, &boot->hdr.ramdisk_size))
+               return -EFAULT;
+
        /* We start on the first shadow page table, and give it a blank PGD
         * page. */
-       lg->pgdidx = 0;
-       lg->pgdirs[lg->pgdidx].gpgdir = pgtable;
-       lg->pgdirs[lg->pgdidx].pgdir = (pgd_t*)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
-       if (!lg->pgdirs[lg->pgdidx].pgdir)
+       lg->pgdirs[0].gpgdir = setup_pagetables(lg, mem, initrd_size);
+       if (IS_ERR_VALUE(lg->pgdirs[0].gpgdir))
+               return lg->pgdirs[0].gpgdir;
+       lg->pgdirs[0].pgdir = (pgd_t *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
+       if (!lg->pgdirs[0].pgdir)
                return -ENOMEM;
+       lg->cpus[0].cpu_pgd = 0;
        return 0;
 }
 
 /* When the Guest calls LHCALL_LGUEST_INIT we do more setup. */
-void page_table_guest_data_init(struct lguest *lg)
+void page_table_guest_data_init(struct lg_cpu *cpu)
 {
        /* We get the kernel address: above this is all kernel memory. */
-       if (get_user(lg->kernel_address, &lg->lguest_data->kernel_address)
+       if (get_user(cpu->lg->kernel_address,
+                    &cpu->lg->lguest_data->kernel_address)
            /* We tell the Guest that it can't use the top 4MB of virtual
             * addresses used by the Switcher. */
-           || put_user(4U*1024*1024, &lg->lguest_data->reserve_mem)
-           || put_user(lg->pgdirs[lg->pgdidx].gpgdir,&lg->lguest_data->pgdir))
-               kill_guest(lg, "bad guest page %p", lg->lguest_data);
+           || put_user(4U*1024*1024, &cpu->lg->lguest_data->reserve_mem)
+           || put_user(cpu->lg->pgdirs[0].gpgdir, &cpu->lg->lguest_data->pgdir))
+               kill_guest(cpu, "bad guest page %p", cpu->lg->lguest_data);
 
        /* In flush_user_mappings() we loop from 0 to
         * "pgd_index(lg->kernel_address)".  This assumes it won't hit the
         * Switcher mappings, so check that now. */
-       if (pgd_index(lg->kernel_address) >= SWITCHER_PGD_INDEX)
-               kill_guest(lg, "bad kernel address %#lx", lg->kernel_address);
+       if (pgd_index(cpu->lg->kernel_address) >= SWITCHER_PGD_INDEX)
+               kill_guest(cpu, "bad kernel address %#lx",
+                                cpu->lg->kernel_address);
 }
 
 /* When a Guest dies, our cleanup is fairly simple. */
@@ -612,20 +701,22 @@ void free_guest_pagetable(struct lguest *lg)
 
 /*H:480 (vi) Mapping the Switcher when the Guest is about to run.
  *
- * The Switcher and the two pages for this CPU need to be available to the
+ * The Switcher and the two pages for this CPU need to be visible in the
  * Guest (and not the pages for other CPUs).  We have the appropriate PTE pages
- * for each CPU already set up, we just need to hook them in. */
-void map_switcher_in_guest(struct lguest *lg, struct lguest_pages *pages)
+ * for each CPU already set up, we just need to hook them in now we know which
+ * Guest is about to run on this CPU. */
+void map_switcher_in_guest(struct lg_cpu *cpu, struct lguest_pages *pages)
 {
        pte_t *switcher_pte_page = __get_cpu_var(switcher_pte_pages);
        pgd_t switcher_pgd;
        pte_t regs_pte;
+       unsigned long pfn;
 
        /* Make the last PGD entry for this Guest point to the Switcher's PTE
         * page for this CPU (with appropriate flags). */
-       switcher_pgd = __pgd(__pa(switcher_pte_page) | _PAGE_KERNEL);
+       switcher_pgd = __pgd(__pa(switcher_pte_page) | __PAGE_KERNEL);
 
-       lg->pgdirs[lg->pgdidx].pgdir[SWITCHER_PGD_INDEX] = switcher_pgd;
+       cpu->lg->pgdirs[cpu->cpu_pgd].pgdir[SWITCHER_PGD_INDEX] = switcher_pgd;
 
        /* We also change the Switcher PTE page.  When we're running the Guest,
         * we want the Guest's "regs" page to appear where the first Switcher
@@ -634,7 +725,8 @@ void map_switcher_in_guest(struct lguest *lg, struct lguest_pages *pages)
         * CPU's "struct lguest_pages": if we make sure the Guest's register
         * page is already mapped there, we don't have to copy them out
         * again. */
-       regs_pte = pfn_pte (__pa(lg->regs_page) >> PAGE_SHIFT, __pgprot(_PAGE_KERNEL));
+       pfn = __pa(cpu->regs_page) >> PAGE_SHIFT;
+       regs_pte = pfn_pte(pfn, __pgprot(__PAGE_KERNEL));
        switcher_pte_page[(unsigned long)pages/PAGE_SIZE%PTRS_PER_PTE] = regs_pte;
 }
 /*:*/
@@ -677,6 +769,17 @@ static __init void populate_switcher_pte_page(unsigned int cpu,
                           __pgprot(_PAGE_PRESENT|_PAGE_ACCESSED));
 }
 
+/* We've made it through the page table code.  Perhaps our tired brains are
+ * still processing the details, or perhaps we're simply glad it's over.
+ *
+ * If nothing else, note that all this complexity in juggling shadow page tables
+ * in sync with the Guest's page tables is for one reason: for most Guests this
+ * page table dance determines how bad performance will be.  This is why Xen
+ * uses exotic direct Guest pagetable manipulation, and why both Intel and AMD
+ * have implemented shadow page table support directly into hardware.
+ *
+ * There is just one file remaining in the Host. */
+
 /*H:510 At boot or module load time, init_pagetables() allocates and populates
  * the Switcher PTE page for each CPU. */
 __init int init_pagetables(struct page **switcher_page, unsigned int pages)