Merge tag 'xtensa-20220416' of https://github.com/jcmvbkbc/linux-xtensa
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / arm64 / kvm / mmu.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Copyright (C) 2012 - Virtual Open Systems and Columbia University
4  * Author: Christoffer Dall <c.dall@virtualopensystems.com>
5  */
6
7 #include <linux/mman.h>
8 #include <linux/kvm_host.h>
9 #include <linux/io.h>
10 #include <linux/hugetlb.h>
11 #include <linux/sched/signal.h>
12 #include <trace/events/kvm.h>
13 #include <asm/pgalloc.h>
14 #include <asm/cacheflush.h>
15 #include <asm/kvm_arm.h>
16 #include <asm/kvm_mmu.h>
17 #include <asm/kvm_pgtable.h>
18 #include <asm/kvm_ras.h>
19 #include <asm/kvm_asm.h>
20 #include <asm/kvm_emulate.h>
21 #include <asm/virt.h>
22
23 #include "trace.h"
24
25 static struct kvm_pgtable *hyp_pgtable;
26 static DEFINE_MUTEX(kvm_hyp_pgd_mutex);
27
28 static unsigned long hyp_idmap_start;
29 static unsigned long hyp_idmap_end;
30 static phys_addr_t hyp_idmap_vector;
31
32 static unsigned long io_map_base;
33
34
35 /*
36  * Release kvm_mmu_lock periodically if the memory region is large. Otherwise,
37  * we may see kernel panics with CONFIG_DETECT_HUNG_TASK,
38  * CONFIG_LOCKUP_DETECTOR, CONFIG_LOCKDEP. Additionally, holding the lock too
39  * long will also starve other vCPUs. We have to also make sure that the page
40  * tables are not freed while we released the lock.
41  */
42 static int stage2_apply_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t addr,
43                               phys_addr_t end,
44                               int (*fn)(struct kvm_pgtable *, u64, u64),
45                               bool resched)
46 {
47         int ret;
48         u64 next;
49
50         do {
51                 struct kvm_pgtable *pgt = kvm->arch.mmu.pgt;
52                 if (!pgt)
53                         return -EINVAL;
54
55                 next = stage2_pgd_addr_end(kvm, addr, end);
56                 ret = fn(pgt, addr, next - addr);
57                 if (ret)
58                         break;
59
60                 if (resched && next != end)
61                         cond_resched_rwlock_write(&kvm->mmu_lock);
62         } while (addr = next, addr != end);
63
64         return ret;
65 }
66
67 #define stage2_apply_range_resched(kvm, addr, end, fn)                  \
68         stage2_apply_range(kvm, addr, end, fn, true)
69
70 static bool memslot_is_logging(struct kvm_memory_slot *memslot)
71 {
72         return memslot->dirty_bitmap && !(memslot->flags & KVM_MEM_READONLY);
73 }
74
75 /**
76  * kvm_flush_remote_tlbs() - flush all VM TLB entries for v7/8
77  * @kvm:        pointer to kvm structure.
78  *
79  * Interface to HYP function to flush all VM TLB entries
80  */
81 void kvm_flush_remote_tlbs(struct kvm *kvm)
82 {
83         ++kvm->stat.generic.remote_tlb_flush_requests;
84         kvm_call_hyp(__kvm_tlb_flush_vmid, &kvm->arch.mmu);
85 }
86
87 static bool kvm_is_device_pfn(unsigned long pfn)
88 {
89         return !pfn_is_map_memory(pfn);
90 }
91
92 static void *stage2_memcache_zalloc_page(void *arg)
93 {
94         struct kvm_mmu_memory_cache *mc = arg;
95
96         /* Allocated with __GFP_ZERO, so no need to zero */
97         return kvm_mmu_memory_cache_alloc(mc);
98 }
99
100 static void *kvm_host_zalloc_pages_exact(size_t size)
101 {
102         return alloc_pages_exact(size, GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO);
103 }
104
105 static void kvm_host_get_page(void *addr)
106 {
107         get_page(virt_to_page(addr));
108 }
109
110 static void kvm_host_put_page(void *addr)
111 {
112         put_page(virt_to_page(addr));
113 }
114
115 static int kvm_host_page_count(void *addr)
116 {
117         return page_count(virt_to_page(addr));
118 }
119
120 static phys_addr_t kvm_host_pa(void *addr)
121 {
122         return __pa(addr);
123 }
124
125 static void *kvm_host_va(phys_addr_t phys)
126 {
127         return __va(phys);
128 }
129
130 static void clean_dcache_guest_page(void *va, size_t size)
131 {
132         __clean_dcache_guest_page(va, size);
133 }
134
135 static void invalidate_icache_guest_page(void *va, size_t size)
136 {
137         __invalidate_icache_guest_page(va, size);
138 }
139
140 /*
141  * Unmapping vs dcache management:
142  *
143  * If a guest maps certain memory pages as uncached, all writes will
144  * bypass the data cache and go directly to RAM.  However, the CPUs
145  * can still speculate reads (not writes) and fill cache lines with
146  * data.
147  *
148  * Those cache lines will be *clean* cache lines though, so a
149  * clean+invalidate operation is equivalent to an invalidate
150  * operation, because no cache lines are marked dirty.
151  *
152  * Those clean cache lines could be filled prior to an uncached write
153  * by the guest, and the cache coherent IO subsystem would therefore
154  * end up writing old data to disk.
155  *
156  * This is why right after unmapping a page/section and invalidating
157  * the corresponding TLBs, we flush to make sure the IO subsystem will
158  * never hit in the cache.
159  *
160  * This is all avoided on systems that have ARM64_HAS_STAGE2_FWB, as
161  * we then fully enforce cacheability of RAM, no matter what the guest
162  * does.
163  */
164 /**
165  * unmap_stage2_range -- Clear stage2 page table entries to unmap a range
166  * @mmu:   The KVM stage-2 MMU pointer
167  * @start: The intermediate physical base address of the range to unmap
168  * @size:  The size of the area to unmap
169  * @may_block: Whether or not we are permitted to block
170  *
171  * Clear a range of stage-2 mappings, lowering the various ref-counts.  Must
172  * be called while holding mmu_lock (unless for freeing the stage2 pgd before
173  * destroying the VM), otherwise another faulting VCPU may come in and mess
174  * with things behind our backs.
175  */
176 static void __unmap_stage2_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t start, u64 size,
177                                  bool may_block)
178 {
179         struct kvm *kvm = kvm_s2_mmu_to_kvm(mmu);
180         phys_addr_t end = start + size;
181
182         lockdep_assert_held_write(&kvm->mmu_lock);
183         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
184         WARN_ON(stage2_apply_range(kvm, start, end, kvm_pgtable_stage2_unmap,
185                                    may_block));
186 }
187
188 static void unmap_stage2_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t start, u64 size)
189 {
190         __unmap_stage2_range(mmu, start, size, true);
191 }
192
193 static void stage2_flush_memslot(struct kvm *kvm,
194                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
195 {
196         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
197         phys_addr_t end = addr + PAGE_SIZE * memslot->npages;
198
199         stage2_apply_range_resched(kvm, addr, end, kvm_pgtable_stage2_flush);
200 }
201
202 /**
203  * stage2_flush_vm - Invalidate cache for pages mapped in stage 2
204  * @kvm: The struct kvm pointer
205  *
206  * Go through the stage 2 page tables and invalidate any cache lines
207  * backing memory already mapped to the VM.
208  */
209 static void stage2_flush_vm(struct kvm *kvm)
210 {
211         struct kvm_memslots *slots;
212         struct kvm_memory_slot *memslot;
213         int idx, bkt;
214
215         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
216         write_lock(&kvm->mmu_lock);
217
218         slots = kvm_memslots(kvm);
219         kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, slots)
220                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
221
222         write_unlock(&kvm->mmu_lock);
223         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
224 }
225
226 /**
227  * free_hyp_pgds - free Hyp-mode page tables
228  */
229 void free_hyp_pgds(void)
230 {
231         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
232         if (hyp_pgtable) {
233                 kvm_pgtable_hyp_destroy(hyp_pgtable);
234                 kfree(hyp_pgtable);
235                 hyp_pgtable = NULL;
236         }
237         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
238 }
239
240 static bool kvm_host_owns_hyp_mappings(void)
241 {
242         if (is_kernel_in_hyp_mode())
243                 return false;
244
245         if (static_branch_likely(&kvm_protected_mode_initialized))
246                 return false;
247
248         /*
249          * This can happen at boot time when __create_hyp_mappings() is called
250          * after the hyp protection has been enabled, but the static key has
251          * not been flipped yet.
252          */
253         if (!hyp_pgtable && is_protected_kvm_enabled())
254                 return false;
255
256         WARN_ON(!hyp_pgtable);
257
258         return true;
259 }
260
261 static int __create_hyp_mappings(unsigned long start, unsigned long size,
262                                  unsigned long phys, enum kvm_pgtable_prot prot)
263 {
264         int err;
265
266         if (WARN_ON(!kvm_host_owns_hyp_mappings()))
267                 return -EINVAL;
268
269         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
270         err = kvm_pgtable_hyp_map(hyp_pgtable, start, size, phys, prot);
271         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
272
273         return err;
274 }
275
276 static phys_addr_t kvm_kaddr_to_phys(void *kaddr)
277 {
278         if (!is_vmalloc_addr(kaddr)) {
279                 BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr));
280                 return __pa(kaddr);
281         } else {
282                 return page_to_phys(vmalloc_to_page(kaddr)) +
283                        offset_in_page(kaddr);
284         }
285 }
286
287 struct hyp_shared_pfn {
288         u64 pfn;
289         int count;
290         struct rb_node node;
291 };
292
293 static DEFINE_MUTEX(hyp_shared_pfns_lock);
294 static struct rb_root hyp_shared_pfns = RB_ROOT;
295
296 static struct hyp_shared_pfn *find_shared_pfn(u64 pfn, struct rb_node ***node,
297                                               struct rb_node **parent)
298 {
299         struct hyp_shared_pfn *this;
300
301         *node = &hyp_shared_pfns.rb_node;
302         *parent = NULL;
303         while (**node) {
304                 this = container_of(**node, struct hyp_shared_pfn, node);
305                 *parent = **node;
306                 if (this->pfn < pfn)
307                         *node = &((**node)->rb_left);
308                 else if (this->pfn > pfn)
309                         *node = &((**node)->rb_right);
310                 else
311                         return this;
312         }
313
314         return NULL;
315 }
316
317 static int share_pfn_hyp(u64 pfn)
318 {
319         struct rb_node **node, *parent;
320         struct hyp_shared_pfn *this;
321         int ret = 0;
322
323         mutex_lock(&hyp_shared_pfns_lock);
324         this = find_shared_pfn(pfn, &node, &parent);
325         if (this) {
326                 this->count++;
327                 goto unlock;
328         }
329
330         this = kzalloc(sizeof(*this), GFP_KERNEL);
331         if (!this) {
332                 ret = -ENOMEM;
333                 goto unlock;
334         }
335
336         this->pfn = pfn;
337         this->count = 1;
338         rb_link_node(&this->node, parent, node);
339         rb_insert_color(&this->node, &hyp_shared_pfns);
340         ret = kvm_call_hyp_nvhe(__pkvm_host_share_hyp, pfn, 1);
341 unlock:
342         mutex_unlock(&hyp_shared_pfns_lock);
343
344         return ret;
345 }
346
347 static int unshare_pfn_hyp(u64 pfn)
348 {
349         struct rb_node **node, *parent;
350         struct hyp_shared_pfn *this;
351         int ret = 0;
352
353         mutex_lock(&hyp_shared_pfns_lock);
354         this = find_shared_pfn(pfn, &node, &parent);
355         if (WARN_ON(!this)) {
356                 ret = -ENOENT;
357                 goto unlock;
358         }
359
360         this->count--;
361         if (this->count)
362                 goto unlock;
363
364         rb_erase(&this->node, &hyp_shared_pfns);
365         kfree(this);
366         ret = kvm_call_hyp_nvhe(__pkvm_host_unshare_hyp, pfn, 1);
367 unlock:
368         mutex_unlock(&hyp_shared_pfns_lock);
369
370         return ret;
371 }
372
373 int kvm_share_hyp(void *from, void *to)
374 {
375         phys_addr_t start, end, cur;
376         u64 pfn;
377         int ret;
378
379         if (is_kernel_in_hyp_mode())
380                 return 0;
381
382         /*
383          * The share hcall maps things in the 'fixed-offset' region of the hyp
384          * VA space, so we can only share physically contiguous data-structures
385          * for now.
386          */
387         if (is_vmalloc_or_module_addr(from) || is_vmalloc_or_module_addr(to))
388                 return -EINVAL;
389
390         if (kvm_host_owns_hyp_mappings())
391                 return create_hyp_mappings(from, to, PAGE_HYP);
392
393         start = ALIGN_DOWN(__pa(from), PAGE_SIZE);
394         end = PAGE_ALIGN(__pa(to));
395         for (cur = start; cur < end; cur += PAGE_SIZE) {
396                 pfn = __phys_to_pfn(cur);
397                 ret = share_pfn_hyp(pfn);
398                 if (ret)
399                         return ret;
400         }
401
402         return 0;
403 }
404
405 void kvm_unshare_hyp(void *from, void *to)
406 {
407         phys_addr_t start, end, cur;
408         u64 pfn;
409
410         if (is_kernel_in_hyp_mode() || kvm_host_owns_hyp_mappings() || !from)
411                 return;
412
413         start = ALIGN_DOWN(__pa(from), PAGE_SIZE);
414         end = PAGE_ALIGN(__pa(to));
415         for (cur = start; cur < end; cur += PAGE_SIZE) {
416                 pfn = __phys_to_pfn(cur);
417                 WARN_ON(unshare_pfn_hyp(pfn));
418         }
419 }
420
421 /**
422  * create_hyp_mappings - duplicate a kernel virtual address range in Hyp mode
423  * @from:       The virtual kernel start address of the range
424  * @to:         The virtual kernel end address of the range (exclusive)
425  * @prot:       The protection to be applied to this range
426  *
427  * The same virtual address as the kernel virtual address is also used
428  * in Hyp-mode mapping (modulo HYP_PAGE_OFFSET) to the same underlying
429  * physical pages.
430  */
431 int create_hyp_mappings(void *from, void *to, enum kvm_pgtable_prot prot)
432 {
433         phys_addr_t phys_addr;
434         unsigned long virt_addr;
435         unsigned long start = kern_hyp_va((unsigned long)from);
436         unsigned long end = kern_hyp_va((unsigned long)to);
437
438         if (is_kernel_in_hyp_mode())
439                 return 0;
440
441         if (!kvm_host_owns_hyp_mappings())
442                 return -EPERM;
443
444         start = start & PAGE_MASK;
445         end = PAGE_ALIGN(end);
446
447         for (virt_addr = start; virt_addr < end; virt_addr += PAGE_SIZE) {
448                 int err;
449
450                 phys_addr = kvm_kaddr_to_phys(from + virt_addr - start);
451                 err = __create_hyp_mappings(virt_addr, PAGE_SIZE, phys_addr,
452                                             prot);
453                 if (err)
454                         return err;
455         }
456
457         return 0;
458 }
459
460 static int __create_hyp_private_mapping(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
461                                         unsigned long *haddr,
462                                         enum kvm_pgtable_prot prot)
463 {
464         unsigned long base;
465         int ret = 0;
466
467         if (!kvm_host_owns_hyp_mappings()) {
468                 base = kvm_call_hyp_nvhe(__pkvm_create_private_mapping,
469                                          phys_addr, size, prot);
470                 if (IS_ERR_OR_NULL((void *)base))
471                         return PTR_ERR((void *)base);
472                 *haddr = base;
473
474                 return 0;
475         }
476
477         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
478
479         /*
480          * This assumes that we have enough space below the idmap
481          * page to allocate our VAs. If not, the check below will
482          * kick. A potential alternative would be to detect that
483          * overflow and switch to an allocation above the idmap.
484          *
485          * The allocated size is always a multiple of PAGE_SIZE.
486          */
487         size = PAGE_ALIGN(size + offset_in_page(phys_addr));
488         base = io_map_base - size;
489
490         /*
491          * Verify that BIT(VA_BITS - 1) hasn't been flipped by
492          * allocating the new area, as it would indicate we've
493          * overflowed the idmap/IO address range.
494          */
495         if ((base ^ io_map_base) & BIT(VA_BITS - 1))
496                 ret = -ENOMEM;
497         else
498                 io_map_base = base;
499
500         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
501
502         if (ret)
503                 goto out;
504
505         ret = __create_hyp_mappings(base, size, phys_addr, prot);
506         if (ret)
507                 goto out;
508
509         *haddr = base + offset_in_page(phys_addr);
510 out:
511         return ret;
512 }
513
514 /**
515  * create_hyp_io_mappings - Map IO into both kernel and HYP
516  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
517  * @size:       Size of the region being mapped
518  * @kaddr:      Kernel VA for this mapping
519  * @haddr:      HYP VA for this mapping
520  */
521 int create_hyp_io_mappings(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
522                            void __iomem **kaddr,
523                            void __iomem **haddr)
524 {
525         unsigned long addr;
526         int ret;
527
528         if (is_protected_kvm_enabled())
529                 return -EPERM;
530
531         *kaddr = ioremap(phys_addr, size);
532         if (!*kaddr)
533                 return -ENOMEM;
534
535         if (is_kernel_in_hyp_mode()) {
536                 *haddr = *kaddr;
537                 return 0;
538         }
539
540         ret = __create_hyp_private_mapping(phys_addr, size,
541                                            &addr, PAGE_HYP_DEVICE);
542         if (ret) {
543                 iounmap(*kaddr);
544                 *kaddr = NULL;
545                 *haddr = NULL;
546                 return ret;
547         }
548
549         *haddr = (void __iomem *)addr;
550         return 0;
551 }
552
553 /**
554  * create_hyp_exec_mappings - Map an executable range into HYP
555  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
556  * @size:       Size of the region being mapped
557  * @haddr:      HYP VA for this mapping
558  */
559 int create_hyp_exec_mappings(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
560                              void **haddr)
561 {
562         unsigned long addr;
563         int ret;
564
565         BUG_ON(is_kernel_in_hyp_mode());
566
567         ret = __create_hyp_private_mapping(phys_addr, size,
568                                            &addr, PAGE_HYP_EXEC);
569         if (ret) {
570                 *haddr = NULL;
571                 return ret;
572         }
573
574         *haddr = (void *)addr;
575         return 0;
576 }
577
578 static struct kvm_pgtable_mm_ops kvm_user_mm_ops = {
579         /* We shouldn't need any other callback to walk the PT */
580         .phys_to_virt           = kvm_host_va,
581 };
582
583 static int get_user_mapping_size(struct kvm *kvm, u64 addr)
584 {
585         struct kvm_pgtable pgt = {
586                 .pgd            = (kvm_pte_t *)kvm->mm->pgd,
587                 .ia_bits        = VA_BITS,
588                 .start_level    = (KVM_PGTABLE_MAX_LEVELS -
589                                    CONFIG_PGTABLE_LEVELS),
590                 .mm_ops         = &kvm_user_mm_ops,
591         };
592         kvm_pte_t pte = 0;      /* Keep GCC quiet... */
593         u32 level = ~0;
594         int ret;
595
596         ret = kvm_pgtable_get_leaf(&pgt, addr, &pte, &level);
597         VM_BUG_ON(ret);
598         VM_BUG_ON(level >= KVM_PGTABLE_MAX_LEVELS);
599         VM_BUG_ON(!(pte & PTE_VALID));
600
601         return BIT(ARM64_HW_PGTABLE_LEVEL_SHIFT(level));
602 }
603
604 static struct kvm_pgtable_mm_ops kvm_s2_mm_ops = {
605         .zalloc_page            = stage2_memcache_zalloc_page,
606         .zalloc_pages_exact     = kvm_host_zalloc_pages_exact,
607         .free_pages_exact       = free_pages_exact,
608         .get_page               = kvm_host_get_page,
609         .put_page               = kvm_host_put_page,
610         .page_count             = kvm_host_page_count,
611         .phys_to_virt           = kvm_host_va,
612         .virt_to_phys           = kvm_host_pa,
613         .dcache_clean_inval_poc = clean_dcache_guest_page,
614         .icache_inval_pou       = invalidate_icache_guest_page,
615 };
616
617 /**
618  * kvm_init_stage2_mmu - Initialise a S2 MMU structure
619  * @kvm:        The pointer to the KVM structure
620  * @mmu:        The pointer to the s2 MMU structure
621  *
622  * Allocates only the stage-2 HW PGD level table(s).
623  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
624  * created, which can only be done once.
625  */
626 int kvm_init_stage2_mmu(struct kvm *kvm, struct kvm_s2_mmu *mmu)
627 {
628         int cpu, err;
629         struct kvm_pgtable *pgt;
630
631         if (mmu->pgt != NULL) {
632                 kvm_err("kvm_arch already initialized?\n");
633                 return -EINVAL;
634         }
635
636         pgt = kzalloc(sizeof(*pgt), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
637         if (!pgt)
638                 return -ENOMEM;
639
640         mmu->arch = &kvm->arch;
641         err = kvm_pgtable_stage2_init(pgt, mmu, &kvm_s2_mm_ops);
642         if (err)
643                 goto out_free_pgtable;
644
645         mmu->last_vcpu_ran = alloc_percpu(typeof(*mmu->last_vcpu_ran));
646         if (!mmu->last_vcpu_ran) {
647                 err = -ENOMEM;
648                 goto out_destroy_pgtable;
649         }
650
651         for_each_possible_cpu(cpu)
652                 *per_cpu_ptr(mmu->last_vcpu_ran, cpu) = -1;
653
654         mmu->pgt = pgt;
655         mmu->pgd_phys = __pa(pgt->pgd);
656         return 0;
657
658 out_destroy_pgtable:
659         kvm_pgtable_stage2_destroy(pgt);
660 out_free_pgtable:
661         kfree(pgt);
662         return err;
663 }
664
665 static void stage2_unmap_memslot(struct kvm *kvm,
666                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
667 {
668         hva_t hva = memslot->userspace_addr;
669         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
670         phys_addr_t size = PAGE_SIZE * memslot->npages;
671         hva_t reg_end = hva + size;
672
673         /*
674          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
675          * between them, so iterate over all of them to find out if we should
676          * unmap any of them.
677          *
678          *     +--------------------------------------------+
679          * +---------------+----------------+   +----------------+
680          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
681          * +---------------+----------------+   +----------------+
682          *     |               memory region                |
683          *     +--------------------------------------------+
684          */
685         do {
686                 struct vm_area_struct *vma;
687                 hva_t vm_start, vm_end;
688
689                 vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, reg_end);
690                 if (!vma)
691                         break;
692
693                 /*
694                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
695                  */
696                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
697                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
698
699                 if (!(vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
700                         gpa_t gpa = addr + (vm_start - memslot->userspace_addr);
701                         unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, gpa, vm_end - vm_start);
702                 }
703                 hva = vm_end;
704         } while (hva < reg_end);
705 }
706
707 /**
708  * stage2_unmap_vm - Unmap Stage-2 RAM mappings
709  * @kvm: The struct kvm pointer
710  *
711  * Go through the memregions and unmap any regular RAM
712  * backing memory already mapped to the VM.
713  */
714 void stage2_unmap_vm(struct kvm *kvm)
715 {
716         struct kvm_memslots *slots;
717         struct kvm_memory_slot *memslot;
718         int idx, bkt;
719
720         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
721         mmap_read_lock(current->mm);
722         write_lock(&kvm->mmu_lock);
723
724         slots = kvm_memslots(kvm);
725         kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, slots)
726                 stage2_unmap_memslot(kvm, memslot);
727
728         write_unlock(&kvm->mmu_lock);
729         mmap_read_unlock(current->mm);
730         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
731 }
732
733 void kvm_free_stage2_pgd(struct kvm_s2_mmu *mmu)
734 {
735         struct kvm *kvm = kvm_s2_mmu_to_kvm(mmu);
736         struct kvm_pgtable *pgt = NULL;
737
738         write_lock(&kvm->mmu_lock);
739         pgt = mmu->pgt;
740         if (pgt) {
741                 mmu->pgd_phys = 0;
742                 mmu->pgt = NULL;
743                 free_percpu(mmu->last_vcpu_ran);
744         }
745         write_unlock(&kvm->mmu_lock);
746
747         if (pgt) {
748                 kvm_pgtable_stage2_destroy(pgt);
749                 kfree(pgt);
750         }
751 }
752
753 /**
754  * kvm_phys_addr_ioremap - map a device range to guest IPA
755  *
756  * @kvm:        The KVM pointer
757  * @guest_ipa:  The IPA at which to insert the mapping
758  * @pa:         The physical address of the device
759  * @size:       The size of the mapping
760  * @writable:   Whether or not to create a writable mapping
761  */
762 int kvm_phys_addr_ioremap(struct kvm *kvm, phys_addr_t guest_ipa,
763                           phys_addr_t pa, unsigned long size, bool writable)
764 {
765         phys_addr_t addr;
766         int ret = 0;
767         struct kvm_mmu_memory_cache cache = { 0, __GFP_ZERO, NULL, };
768         struct kvm_pgtable *pgt = kvm->arch.mmu.pgt;
769         enum kvm_pgtable_prot prot = KVM_PGTABLE_PROT_DEVICE |
770                                      KVM_PGTABLE_PROT_R |
771                                      (writable ? KVM_PGTABLE_PROT_W : 0);
772
773         if (is_protected_kvm_enabled())
774                 return -EPERM;
775
776         size += offset_in_page(guest_ipa);
777         guest_ipa &= PAGE_MASK;
778
779         for (addr = guest_ipa; addr < guest_ipa + size; addr += PAGE_SIZE) {
780                 ret = kvm_mmu_topup_memory_cache(&cache,
781                                                  kvm_mmu_cache_min_pages(kvm));
782                 if (ret)
783                         break;
784
785                 write_lock(&kvm->mmu_lock);
786                 ret = kvm_pgtable_stage2_map(pgt, addr, PAGE_SIZE, pa, prot,
787                                              &cache);
788                 write_unlock(&kvm->mmu_lock);
789                 if (ret)
790                         break;
791
792                 pa += PAGE_SIZE;
793         }
794
795         kvm_mmu_free_memory_cache(&cache);
796         return ret;
797 }
798
799 /**
800  * stage2_wp_range() - write protect stage2 memory region range
801  * @mmu:        The KVM stage-2 MMU pointer
802  * @addr:       Start address of range
803  * @end:        End address of range
804  */
805 static void stage2_wp_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
806 {
807         struct kvm *kvm = kvm_s2_mmu_to_kvm(mmu);
808         stage2_apply_range_resched(kvm, addr, end, kvm_pgtable_stage2_wrprotect);
809 }
810
811 /**
812  * kvm_mmu_wp_memory_region() - write protect stage 2 entries for memory slot
813  * @kvm:        The KVM pointer
814  * @slot:       The memory slot to write protect
815  *
816  * Called to start logging dirty pages after memory region
817  * KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES operation is called. After this function returns
818  * all present PUD, PMD and PTEs are write protected in the memory region.
819  * Afterwards read of dirty page log can be called.
820  *
821  * Acquires kvm_mmu_lock. Called with kvm->slots_lock mutex acquired,
822  * serializing operations for VM memory regions.
823  */
824 static void kvm_mmu_wp_memory_region(struct kvm *kvm, int slot)
825 {
826         struct kvm_memslots *slots = kvm_memslots(kvm);
827         struct kvm_memory_slot *memslot = id_to_memslot(slots, slot);
828         phys_addr_t start, end;
829
830         if (WARN_ON_ONCE(!memslot))
831                 return;
832
833         start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
834         end = (memslot->base_gfn + memslot->npages) << PAGE_SHIFT;
835
836         write_lock(&kvm->mmu_lock);
837         stage2_wp_range(&kvm->arch.mmu, start, end);
838         write_unlock(&kvm->mmu_lock);
839         kvm_flush_remote_tlbs(kvm);
840 }
841
842 /**
843  * kvm_mmu_write_protect_pt_masked() - write protect dirty pages
844  * @kvm:        The KVM pointer
845  * @slot:       The memory slot associated with mask
846  * @gfn_offset: The gfn offset in memory slot
847  * @mask:       The mask of dirty pages at offset 'gfn_offset' in this memory
848  *              slot to be write protected
849  *
850  * Walks bits set in mask write protects the associated pte's. Caller must
851  * acquire kvm_mmu_lock.
852  */
853 static void kvm_mmu_write_protect_pt_masked(struct kvm *kvm,
854                 struct kvm_memory_slot *slot,
855                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
856 {
857         phys_addr_t base_gfn = slot->base_gfn + gfn_offset;
858         phys_addr_t start = (base_gfn +  __ffs(mask)) << PAGE_SHIFT;
859         phys_addr_t end = (base_gfn + __fls(mask) + 1) << PAGE_SHIFT;
860
861         stage2_wp_range(&kvm->arch.mmu, start, end);
862 }
863
864 /*
865  * kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked - enable dirty logging for selected
866  * dirty pages.
867  *
868  * It calls kvm_mmu_write_protect_pt_masked to write protect selected pages to
869  * enable dirty logging for them.
870  */
871 void kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked(struct kvm *kvm,
872                 struct kvm_memory_slot *slot,
873                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
874 {
875         kvm_mmu_write_protect_pt_masked(kvm, slot, gfn_offset, mask);
876 }
877
878 static void kvm_send_hwpoison_signal(unsigned long address, short lsb)
879 {
880         send_sig_mceerr(BUS_MCEERR_AR, (void __user *)address, lsb, current);
881 }
882
883 static bool fault_supports_stage2_huge_mapping(struct kvm_memory_slot *memslot,
884                                                unsigned long hva,
885                                                unsigned long map_size)
886 {
887         gpa_t gpa_start;
888         hva_t uaddr_start, uaddr_end;
889         size_t size;
890
891         /* The memslot and the VMA are guaranteed to be aligned to PAGE_SIZE */
892         if (map_size == PAGE_SIZE)
893                 return true;
894
895         size = memslot->npages * PAGE_SIZE;
896
897         gpa_start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
898
899         uaddr_start = memslot->userspace_addr;
900         uaddr_end = uaddr_start + size;
901
902         /*
903          * Pages belonging to memslots that don't have the same alignment
904          * within a PMD/PUD for userspace and IPA cannot be mapped with stage-2
905          * PMD/PUD entries, because we'll end up mapping the wrong pages.
906          *
907          * Consider a layout like the following:
908          *
909          *    memslot->userspace_addr:
910          *    +-----+--------------------+--------------------+---+
911          *    |abcde|fgh  Stage-1 block  |    Stage-1 block tv|xyz|
912          *    +-----+--------------------+--------------------+---+
913          *
914          *    memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT:
915          *      +---+--------------------+--------------------+-----+
916          *      |abc|def  Stage-2 block  |    Stage-2 block   |tvxyz|
917          *      +---+--------------------+--------------------+-----+
918          *
919          * If we create those stage-2 blocks, we'll end up with this incorrect
920          * mapping:
921          *   d -> f
922          *   e -> g
923          *   f -> h
924          */
925         if ((gpa_start & (map_size - 1)) != (uaddr_start & (map_size - 1)))
926                 return false;
927
928         /*
929          * Next, let's make sure we're not trying to map anything not covered
930          * by the memslot. This means we have to prohibit block size mappings
931          * for the beginning and end of a non-block aligned and non-block sized
932          * memory slot (illustrated by the head and tail parts of the
933          * userspace view above containing pages 'abcde' and 'xyz',
934          * respectively).
935          *
936          * Note that it doesn't matter if we do the check using the
937          * userspace_addr or the base_gfn, as both are equally aligned (per
938          * the check above) and equally sized.
939          */
940         return (hva & ~(map_size - 1)) >= uaddr_start &&
941                (hva & ~(map_size - 1)) + map_size <= uaddr_end;
942 }
943
944 /*
945  * Check if the given hva is backed by a transparent huge page (THP) and
946  * whether it can be mapped using block mapping in stage2. If so, adjust
947  * the stage2 PFN and IPA accordingly. Only PMD_SIZE THPs are currently
948  * supported. This will need to be updated to support other THP sizes.
949  *
950  * Returns the size of the mapping.
951  */
952 static unsigned long
953 transparent_hugepage_adjust(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
954                             unsigned long hva, kvm_pfn_t *pfnp,
955                             phys_addr_t *ipap)
956 {
957         kvm_pfn_t pfn = *pfnp;
958
959         /*
960          * Make sure the adjustment is done only for THP pages. Also make
961          * sure that the HVA and IPA are sufficiently aligned and that the
962          * block map is contained within the memslot.
963          */
964         if (fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PMD_SIZE) &&
965             get_user_mapping_size(kvm, hva) >= PMD_SIZE) {
966                 /*
967                  * The address we faulted on is backed by a transparent huge
968                  * page.  However, because we map the compound huge page and
969                  * not the individual tail page, we need to transfer the
970                  * refcount to the head page.  We have to be careful that the
971                  * THP doesn't start to split while we are adjusting the
972                  * refcounts.
973                  *
974                  * We are sure this doesn't happen, because mmu_notifier_retry
975                  * was successful and we are holding the mmu_lock, so if this
976                  * THP is trying to split, it will be blocked in the mmu
977                  * notifier before touching any of the pages, specifically
978                  * before being able to call __split_huge_page_refcount().
979                  *
980                  * We can therefore safely transfer the refcount from PG_tail
981                  * to PG_head and switch the pfn from a tail page to the head
982                  * page accordingly.
983                  */
984                 *ipap &= PMD_MASK;
985                 kvm_release_pfn_clean(pfn);
986                 pfn &= ~(PTRS_PER_PMD - 1);
987                 get_page(pfn_to_page(pfn));
988                 *pfnp = pfn;
989
990                 return PMD_SIZE;
991         }
992
993         /* Use page mapping if we cannot use block mapping. */
994         return PAGE_SIZE;
995 }
996
997 static int get_vma_page_shift(struct vm_area_struct *vma, unsigned long hva)
998 {
999         unsigned long pa;
1000
1001         if (is_vm_hugetlb_page(vma) && !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1002                 return huge_page_shift(hstate_vma(vma));
1003
1004         if (!(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1005                 return PAGE_SHIFT;
1006
1007         VM_BUG_ON(is_vm_hugetlb_page(vma));
1008
1009         pa = (vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT) + (hva - vma->vm_start);
1010
1011 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1012         if ((hva & (PUD_SIZE - 1)) == (pa & (PUD_SIZE - 1)) &&
1013             ALIGN_DOWN(hva, PUD_SIZE) >= vma->vm_start &&
1014             ALIGN(hva, PUD_SIZE) <= vma->vm_end)
1015                 return PUD_SHIFT;
1016 #endif
1017
1018         if ((hva & (PMD_SIZE - 1)) == (pa & (PMD_SIZE - 1)) &&
1019             ALIGN_DOWN(hva, PMD_SIZE) >= vma->vm_start &&
1020             ALIGN(hva, PMD_SIZE) <= vma->vm_end)
1021                 return PMD_SHIFT;
1022
1023         return PAGE_SHIFT;
1024 }
1025
1026 /*
1027  * The page will be mapped in stage 2 as Normal Cacheable, so the VM will be
1028  * able to see the page's tags and therefore they must be initialised first. If
1029  * PG_mte_tagged is set, tags have already been initialised.
1030  *
1031  * The race in the test/set of the PG_mte_tagged flag is handled by:
1032  * - preventing VM_SHARED mappings in a memslot with MTE preventing two VMs
1033  *   racing to santise the same page
1034  * - mmap_lock protects between a VM faulting a page in and the VMM performing
1035  *   an mprotect() to add VM_MTE
1036  */
1037 static int sanitise_mte_tags(struct kvm *kvm, kvm_pfn_t pfn,
1038                              unsigned long size)
1039 {
1040         unsigned long i, nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1041         struct page *page;
1042
1043         if (!kvm_has_mte(kvm))
1044                 return 0;
1045
1046         /*
1047          * pfn_to_online_page() is used to reject ZONE_DEVICE pages
1048          * that may not support tags.
1049          */
1050         page = pfn_to_online_page(pfn);
1051
1052         if (!page)
1053                 return -EFAULT;
1054
1055         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++) {
1056                 if (!test_bit(PG_mte_tagged, &page->flags)) {
1057                         mte_clear_page_tags(page_address(page));
1058                         set_bit(PG_mte_tagged, &page->flags);
1059                 }
1060         }
1061
1062         return 0;
1063 }
1064
1065 static int user_mem_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa,
1066                           struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long hva,
1067                           unsigned long fault_status)
1068 {
1069         int ret = 0;
1070         bool write_fault, writable, force_pte = false;
1071         bool exec_fault;
1072         bool device = false;
1073         bool shared;
1074         unsigned long mmu_seq;
1075         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
1076         struct kvm_mmu_memory_cache *memcache = &vcpu->arch.mmu_page_cache;
1077         struct vm_area_struct *vma;
1078         short vma_shift;
1079         gfn_t gfn;
1080         kvm_pfn_t pfn;
1081         bool logging_active = memslot_is_logging(memslot);
1082         bool use_read_lock = false;
1083         unsigned long fault_level = kvm_vcpu_trap_get_fault_level(vcpu);
1084         unsigned long vma_pagesize, fault_granule;
1085         enum kvm_pgtable_prot prot = KVM_PGTABLE_PROT_R;
1086         struct kvm_pgtable *pgt;
1087
1088         fault_granule = 1UL << ARM64_HW_PGTABLE_LEVEL_SHIFT(fault_level);
1089         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1090         exec_fault = kvm_vcpu_trap_is_exec_fault(vcpu);
1091         VM_BUG_ON(write_fault && exec_fault);
1092
1093         if (fault_status == FSC_PERM && !write_fault && !exec_fault) {
1094                 kvm_err("Unexpected L2 read permission error\n");
1095                 return -EFAULT;
1096         }
1097
1098         /*
1099          * Let's check if we will get back a huge page backed by hugetlbfs, or
1100          * get block mapping for device MMIO region.
1101          */
1102         mmap_read_lock(current->mm);
1103         vma = vma_lookup(current->mm, hva);
1104         if (unlikely(!vma)) {
1105                 kvm_err("Failed to find VMA for hva 0x%lx\n", hva);
1106                 mmap_read_unlock(current->mm);
1107                 return -EFAULT;
1108         }
1109
1110         /*
1111          * logging_active is guaranteed to never be true for VM_PFNMAP
1112          * memslots.
1113          */
1114         if (logging_active) {
1115                 force_pte = true;
1116                 vma_shift = PAGE_SHIFT;
1117                 use_read_lock = (fault_status == FSC_PERM && write_fault &&
1118                                  fault_granule == PAGE_SIZE);
1119         } else {
1120                 vma_shift = get_vma_page_shift(vma, hva);
1121         }
1122
1123         shared = (vma->vm_flags & VM_SHARED);
1124
1125         switch (vma_shift) {
1126 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1127         case PUD_SHIFT:
1128                 if (fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PUD_SIZE))
1129                         break;
1130                 fallthrough;
1131 #endif
1132         case CONT_PMD_SHIFT:
1133                 vma_shift = PMD_SHIFT;
1134                 fallthrough;
1135         case PMD_SHIFT:
1136                 if (fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PMD_SIZE))
1137                         break;
1138                 fallthrough;
1139         case CONT_PTE_SHIFT:
1140                 vma_shift = PAGE_SHIFT;
1141                 force_pte = true;
1142                 fallthrough;
1143         case PAGE_SHIFT:
1144                 break;
1145         default:
1146                 WARN_ONCE(1, "Unknown vma_shift %d", vma_shift);
1147         }
1148
1149         vma_pagesize = 1UL << vma_shift;
1150         if (vma_pagesize == PMD_SIZE || vma_pagesize == PUD_SIZE)
1151                 fault_ipa &= ~(vma_pagesize - 1);
1152
1153         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1154         mmap_read_unlock(current->mm);
1155
1156         /*
1157          * Permission faults just need to update the existing leaf entry,
1158          * and so normally don't require allocations from the memcache. The
1159          * only exception to this is when dirty logging is enabled at runtime
1160          * and a write fault needs to collapse a block entry into a table.
1161          */
1162         if (fault_status != FSC_PERM || (logging_active && write_fault)) {
1163                 ret = kvm_mmu_topup_memory_cache(memcache,
1164                                                  kvm_mmu_cache_min_pages(kvm));
1165                 if (ret)
1166                         return ret;
1167         }
1168
1169         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
1170         /*
1171          * Ensure the read of mmu_notifier_seq happens before we call
1172          * gfn_to_pfn_prot (which calls get_user_pages), so that we don't risk
1173          * the page we just got a reference to gets unmapped before we have a
1174          * chance to grab the mmu_lock, which ensure that if the page gets
1175          * unmapped afterwards, the call to kvm_unmap_gfn will take it away
1176          * from us again properly. This smp_rmb() interacts with the smp_wmb()
1177          * in kvm_mmu_notifier_invalidate_<page|range_end>.
1178          *
1179          * Besides, __gfn_to_pfn_memslot() instead of gfn_to_pfn_prot() is
1180          * used to avoid unnecessary overhead introduced to locate the memory
1181          * slot because it's always fixed even @gfn is adjusted for huge pages.
1182          */
1183         smp_rmb();
1184
1185         pfn = __gfn_to_pfn_memslot(memslot, gfn, false, NULL,
1186                                    write_fault, &writable, NULL);
1187         if (pfn == KVM_PFN_ERR_HWPOISON) {
1188                 kvm_send_hwpoison_signal(hva, vma_shift);
1189                 return 0;
1190         }
1191         if (is_error_noslot_pfn(pfn))
1192                 return -EFAULT;
1193
1194         if (kvm_is_device_pfn(pfn)) {
1195                 /*
1196                  * If the page was identified as device early by looking at
1197                  * the VMA flags, vma_pagesize is already representing the
1198                  * largest quantity we can map.  If instead it was mapped
1199                  * via gfn_to_pfn_prot(), vma_pagesize is set to PAGE_SIZE
1200                  * and must not be upgraded.
1201                  *
1202                  * In both cases, we don't let transparent_hugepage_adjust()
1203                  * change things at the last minute.
1204                  */
1205                 device = true;
1206         } else if (logging_active && !write_fault) {
1207                 /*
1208                  * Only actually map the page as writable if this was a write
1209                  * fault.
1210                  */
1211                 writable = false;
1212         }
1213
1214         if (exec_fault && device)
1215                 return -ENOEXEC;
1216
1217         /*
1218          * To reduce MMU contentions and enhance concurrency during dirty
1219          * logging dirty logging, only acquire read lock for permission
1220          * relaxation.
1221          */
1222         if (use_read_lock)
1223                 read_lock(&kvm->mmu_lock);
1224         else
1225                 write_lock(&kvm->mmu_lock);
1226         pgt = vcpu->arch.hw_mmu->pgt;
1227         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
1228                 goto out_unlock;
1229
1230         /*
1231          * If we are not forced to use page mapping, check if we are
1232          * backed by a THP and thus use block mapping if possible.
1233          */
1234         if (vma_pagesize == PAGE_SIZE && !(force_pte || device)) {
1235                 if (fault_status == FSC_PERM && fault_granule > PAGE_SIZE)
1236                         vma_pagesize = fault_granule;
1237                 else
1238                         vma_pagesize = transparent_hugepage_adjust(kvm, memslot,
1239                                                                    hva, &pfn,
1240                                                                    &fault_ipa);
1241         }
1242
1243         if (fault_status != FSC_PERM && !device && kvm_has_mte(kvm)) {
1244                 /* Check the VMM hasn't introduced a new VM_SHARED VMA */
1245                 if (!shared)
1246                         ret = sanitise_mte_tags(kvm, pfn, vma_pagesize);
1247                 else
1248                         ret = -EFAULT;
1249                 if (ret)
1250                         goto out_unlock;
1251         }
1252
1253         if (writable)
1254                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_W;
1255
1256         if (exec_fault)
1257                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_X;
1258
1259         if (device)
1260                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_DEVICE;
1261         else if (cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_CACHE_DIC))
1262                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_X;
1263
1264         /*
1265          * Under the premise of getting a FSC_PERM fault, we just need to relax
1266          * permissions only if vma_pagesize equals fault_granule. Otherwise,
1267          * kvm_pgtable_stage2_map() should be called to change block size.
1268          */
1269         if (fault_status == FSC_PERM && vma_pagesize == fault_granule) {
1270                 ret = kvm_pgtable_stage2_relax_perms(pgt, fault_ipa, prot);
1271         } else {
1272                 WARN_ONCE(use_read_lock, "Attempted stage-2 map outside of write lock\n");
1273
1274                 ret = kvm_pgtable_stage2_map(pgt, fault_ipa, vma_pagesize,
1275                                              __pfn_to_phys(pfn), prot,
1276                                              memcache);
1277         }
1278
1279         /* Mark the page dirty only if the fault is handled successfully */
1280         if (writable && !ret) {
1281                 kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1282                 mark_page_dirty_in_slot(kvm, memslot, gfn);
1283         }
1284
1285 out_unlock:
1286         if (use_read_lock)
1287                 read_unlock(&kvm->mmu_lock);
1288         else
1289                 write_unlock(&kvm->mmu_lock);
1290         kvm_set_pfn_accessed(pfn);
1291         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1292         return ret != -EAGAIN ? ret : 0;
1293 }
1294
1295 /* Resolve the access fault by making the page young again. */
1296 static void handle_access_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa)
1297 {
1298         pte_t pte;
1299         kvm_pte_t kpte;
1300         struct kvm_s2_mmu *mmu;
1301
1302         trace_kvm_access_fault(fault_ipa);
1303
1304         write_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1305         mmu = vcpu->arch.hw_mmu;
1306         kpte = kvm_pgtable_stage2_mkyoung(mmu->pgt, fault_ipa);
1307         write_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1308
1309         pte = __pte(kpte);
1310         if (pte_valid(pte))
1311                 kvm_set_pfn_accessed(pte_pfn(pte));
1312 }
1313
1314 /**
1315  * kvm_handle_guest_abort - handles all 2nd stage aborts
1316  * @vcpu:       the VCPU pointer
1317  *
1318  * Any abort that gets to the host is almost guaranteed to be caused by a
1319  * missing second stage translation table entry, which can mean that either the
1320  * guest simply needs more memory and we must allocate an appropriate page or it
1321  * can mean that the guest tried to access I/O memory, which is emulated by user
1322  * space. The distinction is based on the IPA causing the fault and whether this
1323  * memory region has been registered as standard RAM by user space.
1324  */
1325 int kvm_handle_guest_abort(struct kvm_vcpu *vcpu)
1326 {
1327         unsigned long fault_status;
1328         phys_addr_t fault_ipa;
1329         struct kvm_memory_slot *memslot;
1330         unsigned long hva;
1331         bool is_iabt, write_fault, writable;
1332         gfn_t gfn;
1333         int ret, idx;
1334
1335         fault_status = kvm_vcpu_trap_get_fault_type(vcpu);
1336
1337         fault_ipa = kvm_vcpu_get_fault_ipa(vcpu);
1338         is_iabt = kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu);
1339
1340         /* Synchronous External Abort? */
1341         if (kvm_vcpu_abt_issea(vcpu)) {
1342                 /*
1343                  * For RAS the host kernel may handle this abort.
1344                  * There is no need to pass the error into the guest.
1345                  */
1346                 if (kvm_handle_guest_sea(fault_ipa, kvm_vcpu_get_esr(vcpu)))
1347                         kvm_inject_vabt(vcpu);
1348
1349                 return 1;
1350         }
1351
1352         trace_kvm_guest_fault(*vcpu_pc(vcpu), kvm_vcpu_get_esr(vcpu),
1353                               kvm_vcpu_get_hfar(vcpu), fault_ipa);
1354
1355         /* Check the stage-2 fault is trans. fault or write fault */
1356         if (fault_status != FSC_FAULT && fault_status != FSC_PERM &&
1357             fault_status != FSC_ACCESS) {
1358                 kvm_err("Unsupported FSC: EC=%#x xFSC=%#lx ESR_EL2=%#lx\n",
1359                         kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu),
1360                         (unsigned long)kvm_vcpu_trap_get_fault(vcpu),
1361                         (unsigned long)kvm_vcpu_get_esr(vcpu));
1362                 return -EFAULT;
1363         }
1364
1365         idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
1366
1367         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1368         memslot = gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gfn);
1369         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(memslot, gfn, &writable);
1370         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1371         if (kvm_is_error_hva(hva) || (write_fault && !writable)) {
1372                 /*
1373                  * The guest has put either its instructions or its page-tables
1374                  * somewhere it shouldn't have. Userspace won't be able to do
1375                  * anything about this (there's no syndrome for a start), so
1376                  * re-inject the abort back into the guest.
1377                  */
1378                 if (is_iabt) {
1379                         ret = -ENOEXEC;
1380                         goto out;
1381                 }
1382
1383                 if (kvm_vcpu_abt_iss1tw(vcpu)) {
1384                         kvm_inject_dabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1385                         ret = 1;
1386                         goto out_unlock;
1387                 }
1388
1389                 /*
1390                  * Check for a cache maintenance operation. Since we
1391                  * ended-up here, we know it is outside of any memory
1392                  * slot. But we can't find out if that is for a device,
1393                  * or if the guest is just being stupid. The only thing
1394                  * we know for sure is that this range cannot be cached.
1395                  *
1396                  * So let's assume that the guest is just being
1397                  * cautious, and skip the instruction.
1398                  */
1399                 if (kvm_is_error_hva(hva) && kvm_vcpu_dabt_is_cm(vcpu)) {
1400                         kvm_incr_pc(vcpu);
1401                         ret = 1;
1402                         goto out_unlock;
1403                 }
1404
1405                 /*
1406                  * The IPA is reported as [MAX:12], so we need to
1407                  * complement it with the bottom 12 bits from the
1408                  * faulting VA. This is always 12 bits, irrespective
1409                  * of the page size.
1410                  */
1411                 fault_ipa |= kvm_vcpu_get_hfar(vcpu) & ((1 << 12) - 1);
1412                 ret = io_mem_abort(vcpu, fault_ipa);
1413                 goto out_unlock;
1414         }
1415
1416         /* Userspace should not be able to register out-of-bounds IPAs */
1417         VM_BUG_ON(fault_ipa >= kvm_phys_size(vcpu->kvm));
1418
1419         if (fault_status == FSC_ACCESS) {
1420                 handle_access_fault(vcpu, fault_ipa);
1421                 ret = 1;
1422                 goto out_unlock;
1423         }
1424
1425         ret = user_mem_abort(vcpu, fault_ipa, memslot, hva, fault_status);
1426         if (ret == 0)
1427                 ret = 1;
1428 out:
1429         if (ret == -ENOEXEC) {
1430                 kvm_inject_pabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1431                 ret = 1;
1432         }
1433 out_unlock:
1434         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, idx);
1435         return ret;
1436 }
1437
1438 bool kvm_unmap_gfn_range(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1439 {
1440         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1441                 return false;
1442
1443         __unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, range->start << PAGE_SHIFT,
1444                              (range->end - range->start) << PAGE_SHIFT,
1445                              range->may_block);
1446
1447         return false;
1448 }
1449
1450 bool kvm_set_spte_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1451 {
1452         kvm_pfn_t pfn = pte_pfn(range->pte);
1453         int ret;
1454
1455         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1456                 return false;
1457
1458         WARN_ON(range->end - range->start != 1);
1459
1460         ret = sanitise_mte_tags(kvm, pfn, PAGE_SIZE);
1461         if (ret)
1462                 return false;
1463
1464         /*
1465          * We've moved a page around, probably through CoW, so let's treat
1466          * it just like a translation fault and the map handler will clean
1467          * the cache to the PoC.
1468          *
1469          * The MMU notifiers will have unmapped a huge PMD before calling
1470          * ->change_pte() (which in turn calls kvm_set_spte_gfn()) and
1471          * therefore we never need to clear out a huge PMD through this
1472          * calling path and a memcache is not required.
1473          */
1474         kvm_pgtable_stage2_map(kvm->arch.mmu.pgt, range->start << PAGE_SHIFT,
1475                                PAGE_SIZE, __pfn_to_phys(pfn),
1476                                KVM_PGTABLE_PROT_R, NULL);
1477
1478         return false;
1479 }
1480
1481 bool kvm_age_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1482 {
1483         u64 size = (range->end - range->start) << PAGE_SHIFT;
1484         kvm_pte_t kpte;
1485         pte_t pte;
1486
1487         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1488                 return false;
1489
1490         WARN_ON(size != PAGE_SIZE && size != PMD_SIZE && size != PUD_SIZE);
1491
1492         kpte = kvm_pgtable_stage2_mkold(kvm->arch.mmu.pgt,
1493                                         range->start << PAGE_SHIFT);
1494         pte = __pte(kpte);
1495         return pte_valid(pte) && pte_young(pte);
1496 }
1497
1498 bool kvm_test_age_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1499 {
1500         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1501                 return false;
1502
1503         return kvm_pgtable_stage2_is_young(kvm->arch.mmu.pgt,
1504                                            range->start << PAGE_SHIFT);
1505 }
1506
1507 phys_addr_t kvm_mmu_get_httbr(void)
1508 {
1509         return __pa(hyp_pgtable->pgd);
1510 }
1511
1512 phys_addr_t kvm_get_idmap_vector(void)
1513 {
1514         return hyp_idmap_vector;
1515 }
1516
1517 static int kvm_map_idmap_text(void)
1518 {
1519         unsigned long size = hyp_idmap_end - hyp_idmap_start;
1520         int err = __create_hyp_mappings(hyp_idmap_start, size, hyp_idmap_start,
1521                                         PAGE_HYP_EXEC);
1522         if (err)
1523                 kvm_err("Failed to idmap %lx-%lx\n",
1524                         hyp_idmap_start, hyp_idmap_end);
1525
1526         return err;
1527 }
1528
1529 static void *kvm_hyp_zalloc_page(void *arg)
1530 {
1531         return (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1532 }
1533
1534 static struct kvm_pgtable_mm_ops kvm_hyp_mm_ops = {
1535         .zalloc_page            = kvm_hyp_zalloc_page,
1536         .get_page               = kvm_host_get_page,
1537         .put_page               = kvm_host_put_page,
1538         .phys_to_virt           = kvm_host_va,
1539         .virt_to_phys           = kvm_host_pa,
1540 };
1541
1542 int kvm_mmu_init(u32 *hyp_va_bits)
1543 {
1544         int err;
1545
1546         hyp_idmap_start = __pa_symbol(__hyp_idmap_text_start);
1547         hyp_idmap_start = ALIGN_DOWN(hyp_idmap_start, PAGE_SIZE);
1548         hyp_idmap_end = __pa_symbol(__hyp_idmap_text_end);
1549         hyp_idmap_end = ALIGN(hyp_idmap_end, PAGE_SIZE);
1550         hyp_idmap_vector = __pa_symbol(__kvm_hyp_init);
1551
1552         /*
1553          * We rely on the linker script to ensure at build time that the HYP
1554          * init code does not cross a page boundary.
1555          */
1556         BUG_ON((hyp_idmap_start ^ (hyp_idmap_end - 1)) & PAGE_MASK);
1557
1558         *hyp_va_bits = 64 - ((idmap_t0sz & TCR_T0SZ_MASK) >> TCR_T0SZ_OFFSET);
1559         kvm_debug("Using %u-bit virtual addresses at EL2\n", *hyp_va_bits);
1560         kvm_debug("IDMAP page: %lx\n", hyp_idmap_start);
1561         kvm_debug("HYP VA range: %lx:%lx\n",
1562                   kern_hyp_va(PAGE_OFFSET),
1563                   kern_hyp_va((unsigned long)high_memory - 1));
1564
1565         if (hyp_idmap_start >= kern_hyp_va(PAGE_OFFSET) &&
1566             hyp_idmap_start <  kern_hyp_va((unsigned long)high_memory - 1) &&
1567             hyp_idmap_start != (unsigned long)__hyp_idmap_text_start) {
1568                 /*
1569                  * The idmap page is intersecting with the VA space,
1570                  * it is not safe to continue further.
1571                  */
1572                 kvm_err("IDMAP intersecting with HYP VA, unable to continue\n");
1573                 err = -EINVAL;
1574                 goto out;
1575         }
1576
1577         hyp_pgtable = kzalloc(sizeof(*hyp_pgtable), GFP_KERNEL);
1578         if (!hyp_pgtable) {
1579                 kvm_err("Hyp mode page-table not allocated\n");
1580                 err = -ENOMEM;
1581                 goto out;
1582         }
1583
1584         err = kvm_pgtable_hyp_init(hyp_pgtable, *hyp_va_bits, &kvm_hyp_mm_ops);
1585         if (err)
1586                 goto out_free_pgtable;
1587
1588         err = kvm_map_idmap_text();
1589         if (err)
1590                 goto out_destroy_pgtable;
1591
1592         io_map_base = hyp_idmap_start;
1593         return 0;
1594
1595 out_destroy_pgtable:
1596         kvm_pgtable_hyp_destroy(hyp_pgtable);
1597 out_free_pgtable:
1598         kfree(hyp_pgtable);
1599         hyp_pgtable = NULL;
1600 out:
1601         return err;
1602 }
1603
1604 void kvm_arch_commit_memory_region(struct kvm *kvm,
1605                                    struct kvm_memory_slot *old,
1606                                    const struct kvm_memory_slot *new,
1607                                    enum kvm_mr_change change)
1608 {
1609         /*
1610          * At this point memslot has been committed and there is an
1611          * allocated dirty_bitmap[], dirty pages will be tracked while the
1612          * memory slot is write protected.
1613          */
1614         if (change != KVM_MR_DELETE && new->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
1615                 /*
1616                  * If we're with initial-all-set, we don't need to write
1617                  * protect any pages because they're all reported as dirty.
1618                  * Huge pages and normal pages will be write protect gradually.
1619                  */
1620                 if (!kvm_dirty_log_manual_protect_and_init_set(kvm)) {
1621                         kvm_mmu_wp_memory_region(kvm, new->id);
1622                 }
1623         }
1624 }
1625
1626 int kvm_arch_prepare_memory_region(struct kvm *kvm,
1627                                    const struct kvm_memory_slot *old,
1628                                    struct kvm_memory_slot *new,
1629                                    enum kvm_mr_change change)
1630 {
1631         hva_t hva, reg_end;
1632         int ret = 0;
1633
1634         if (change != KVM_MR_CREATE && change != KVM_MR_MOVE &&
1635                         change != KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1636                 return 0;
1637
1638         /*
1639          * Prevent userspace from creating a memory region outside of the IPA
1640          * space addressable by the KVM guest IPA space.
1641          */
1642         if ((new->base_gfn + new->npages) > (kvm_phys_size(kvm) >> PAGE_SHIFT))
1643                 return -EFAULT;
1644
1645         hva = new->userspace_addr;
1646         reg_end = hva + (new->npages << PAGE_SHIFT);
1647
1648         mmap_read_lock(current->mm);
1649         /*
1650          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
1651          * between them, so iterate over all of them.
1652          *
1653          *     +--------------------------------------------+
1654          * +---------------+----------------+   +----------------+
1655          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
1656          * +---------------+----------------+   +----------------+
1657          *     |               memory region                |
1658          *     +--------------------------------------------+
1659          */
1660         do {
1661                 struct vm_area_struct *vma;
1662
1663                 vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, reg_end);
1664                 if (!vma)
1665                         break;
1666
1667                 /*
1668                  * VM_SHARED mappings are not allowed with MTE to avoid races
1669                  * when updating the PG_mte_tagged page flag, see
1670                  * sanitise_mte_tags for more details.
1671                  */
1672                 if (kvm_has_mte(kvm) && vma->vm_flags & VM_SHARED) {
1673                         ret = -EINVAL;
1674                         break;
1675                 }
1676
1677                 if (vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
1678                         /* IO region dirty page logging not allowed */
1679                         if (new->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
1680                                 ret = -EINVAL;
1681                                 break;
1682                         }
1683                 }
1684                 hva = min(reg_end, vma->vm_end);
1685         } while (hva < reg_end);
1686
1687         mmap_read_unlock(current->mm);
1688         return ret;
1689 }
1690
1691 void kvm_arch_free_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot)
1692 {
1693 }
1694
1695 void kvm_arch_memslots_updated(struct kvm *kvm, u64 gen)
1696 {
1697 }
1698
1699 void kvm_arch_flush_shadow_all(struct kvm *kvm)
1700 {
1701         kvm_free_stage2_pgd(&kvm->arch.mmu);
1702 }
1703
1704 void kvm_arch_flush_shadow_memslot(struct kvm *kvm,
1705                                    struct kvm_memory_slot *slot)
1706 {
1707         gpa_t gpa = slot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1708         phys_addr_t size = slot->npages << PAGE_SHIFT;
1709
1710         write_lock(&kvm->mmu_lock);
1711         unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, gpa, size);
1712         write_unlock(&kvm->mmu_lock);
1713 }
1714
1715 /*
1716  * See note at ARMv7 ARM B1.14.4 (TL;DR: S/W ops are not easily virtualized).
1717  *
1718  * Main problems:
1719  * - S/W ops are local to a CPU (not broadcast)
1720  * - We have line migration behind our back (speculation)
1721  * - System caches don't support S/W at all (damn!)
1722  *
1723  * In the face of the above, the best we can do is to try and convert
1724  * S/W ops to VA ops. Because the guest is not allowed to infer the
1725  * S/W to PA mapping, it can only use S/W to nuke the whole cache,
1726  * which is a rather good thing for us.
1727  *
1728  * Also, it is only used when turning caches on/off ("The expected
1729  * usage of the cache maintenance instructions that operate by set/way
1730  * is associated with the cache maintenance instructions associated
1731  * with the powerdown and powerup of caches, if this is required by
1732  * the implementation.").
1733  *
1734  * We use the following policy:
1735  *
1736  * - If we trap a S/W operation, we enable VM trapping to detect
1737  *   caches being turned on/off, and do a full clean.
1738  *
1739  * - We flush the caches on both caches being turned on and off.
1740  *
1741  * - Once the caches are enabled, we stop trapping VM ops.
1742  */
1743 void kvm_set_way_flush(struct kvm_vcpu *vcpu)
1744 {
1745         unsigned long hcr = *vcpu_hcr(vcpu);
1746
1747         /*
1748          * If this is the first time we do a S/W operation
1749          * (i.e. HCR_TVM not set) flush the whole memory, and set the
1750          * VM trapping.
1751          *
1752          * Otherwise, rely on the VM trapping to wait for the MMU +
1753          * Caches to be turned off. At that point, we'll be able to
1754          * clean the caches again.
1755          */
1756         if (!(hcr & HCR_TVM)) {
1757                 trace_kvm_set_way_flush(*vcpu_pc(vcpu),
1758                                         vcpu_has_cache_enabled(vcpu));
1759                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1760                 *vcpu_hcr(vcpu) = hcr | HCR_TVM;
1761         }
1762 }
1763
1764 void kvm_toggle_cache(struct kvm_vcpu *vcpu, bool was_enabled)
1765 {
1766         bool now_enabled = vcpu_has_cache_enabled(vcpu);
1767
1768         /*
1769          * If switching the MMU+caches on, need to invalidate the caches.
1770          * If switching it off, need to clean the caches.
1771          * Clean + invalidate does the trick always.
1772          */
1773         if (now_enabled != was_enabled)
1774                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1775
1776         /* Caches are now on, stop trapping VM ops (until a S/W op) */
1777         if (now_enabled)
1778                 *vcpu_hcr(vcpu) &= ~HCR_TVM;
1779
1780         trace_kvm_toggle_cache(*vcpu_pc(vcpu), was_enabled, now_enabled);
1781 }