Merge tag 'drm-misc-fixes-2022-03-24' of git://anongit.freedesktop.org/drm/drm-misc...
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / powerpc / kvm / book3s_hv_uvmem.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Secure pages management: Migration of pages between normal and secure
4  * memory of KVM guests.
5  *
6  * Copyright 2018 Bharata B Rao, IBM Corp. <bharata@linux.ibm.com>
7  */
8
9 /*
10  * A pseries guest can be run as secure guest on Ultravisor-enabled
11  * POWER platforms. On such platforms, this driver will be used to manage
12  * the movement of guest pages between the normal memory managed by
13  * hypervisor (HV) and secure memory managed by Ultravisor (UV).
14  *
15  * The page-in or page-out requests from UV will come to HV as hcalls and
16  * HV will call back into UV via ultracalls to satisfy these page requests.
17  *
18  * Private ZONE_DEVICE memory equal to the amount of secure memory
19  * available in the platform for running secure guests is hotplugged.
20  * Whenever a page belonging to the guest becomes secure, a page from this
21  * private device memory is used to represent and track that secure page
22  * on the HV side. Some pages (like virtio buffers, VPA pages etc) are
23  * shared between UV and HV. However such pages aren't represented by
24  * device private memory and mappings to shared memory exist in both
25  * UV and HV page tables.
26  */
27
28 /*
29  * Notes on locking
30  *
31  * kvm->arch.uvmem_lock is a per-guest lock that prevents concurrent
32  * page-in and page-out requests for the same GPA. Concurrent accesses
33  * can either come via UV (guest vCPUs requesting for same page)
34  * or when HV and guest simultaneously access the same page.
35  * This mutex serializes the migration of page from HV(normal) to
36  * UV(secure) and vice versa. So the serialization points are around
37  * migrate_vma routines and page-in/out routines.
38  *
39  * Per-guest mutex comes with a cost though. Mainly it serializes the
40  * fault path as page-out can occur when HV faults on accessing secure
41  * guest pages. Currently UV issues page-in requests for all the guest
42  * PFNs one at a time during early boot (UV_ESM uvcall), so this is
43  * not a cause for concern. Also currently the number of page-outs caused
44  * by HV touching secure pages is very very low. If an when UV supports
45  * overcommitting, then we might see concurrent guest driven page-outs.
46  *
47  * Locking order
48  *
49  * 1. kvm->srcu - Protects KVM memslots
50  * 2. kvm->mm->mmap_lock - find_vma, migrate_vma_pages and helpers, ksm_madvise
51  * 3. kvm->arch.uvmem_lock - protects read/writes to uvmem slots thus acting
52  *                           as sync-points for page-in/out
53  */
54
55 /*
56  * Notes on page size
57  *
58  * Currently UV uses 2MB mappings internally, but will issue H_SVM_PAGE_IN
59  * and H_SVM_PAGE_OUT hcalls in PAGE_SIZE(64K) granularity. HV tracks
60  * secure GPAs at 64K page size and maintains one device PFN for each
61  * 64K secure GPA. UV_PAGE_IN and UV_PAGE_OUT calls by HV are also issued
62  * for 64K page at a time.
63  *
64  * HV faulting on secure pages: When HV touches any secure page, it
65  * faults and issues a UV_PAGE_OUT request with 64K page size. Currently
66  * UV splits and remaps the 2MB page if necessary and copies out the
67  * required 64K page contents.
68  *
69  * Shared pages: Whenever guest shares a secure page, UV will split and
70  * remap the 2MB page if required and issue H_SVM_PAGE_IN with 64K page size.
71  *
72  * HV invalidating a page: When a regular page belonging to secure
73  * guest gets unmapped, HV informs UV with UV_PAGE_INVAL of 64K
74  * page size. Using 64K page size is correct here because any non-secure
75  * page will essentially be of 64K page size. Splitting by UV during sharing
76  * and page-out ensures this.
77  *
78  * Page fault handling: When HV handles page fault of a page belonging
79  * to secure guest, it sends that to UV with a 64K UV_PAGE_IN request.
80  * Using 64K size is correct here too as UV would have split the 2MB page
81  * into 64k mappings and would have done page-outs earlier.
82  *
83  * In summary, the current secure pages handling code in HV assumes
84  * 64K page size and in fact fails any page-in/page-out requests of
85  * non-64K size upfront. If and when UV starts supporting multiple
86  * page-sizes, we need to break this assumption.
87  */
88
89 #include <linux/pagemap.h>
90 #include <linux/migrate.h>
91 #include <linux/kvm_host.h>
92 #include <linux/ksm.h>
93 #include <linux/of.h>
94 #include <linux/memremap.h>
95 #include <asm/ultravisor.h>
96 #include <asm/mman.h>
97 #include <asm/kvm_ppc.h>
98 #include <asm/kvm_book3s_uvmem.h>
99
100 static struct dev_pagemap kvmppc_uvmem_pgmap;
101 static unsigned long *kvmppc_uvmem_bitmap;
102 static DEFINE_SPINLOCK(kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
103
104 /*
105  * States of a GFN
106  * ---------------
107  * The GFN can be in one of the following states.
108  *
109  * (a) Secure - The GFN is secure. The GFN is associated with
110  *      a Secure VM, the contents of the GFN is not accessible
111  *      to the Hypervisor.  This GFN can be backed by a secure-PFN,
112  *      or can be backed by a normal-PFN with contents encrypted.
113  *      The former is true when the GFN is paged-in into the
114  *      ultravisor. The latter is true when the GFN is paged-out
115  *      of the ultravisor.
116  *
117  * (b) Shared - The GFN is shared. The GFN is associated with a
118  *      a secure VM. The contents of the GFN is accessible to
119  *      Hypervisor. This GFN is backed by a normal-PFN and its
120  *      content is un-encrypted.
121  *
122  * (c) Normal - The GFN is a normal. The GFN is associated with
123  *      a normal VM. The contents of the GFN is accesible to
124  *      the Hypervisor. Its content is never encrypted.
125  *
126  * States of a VM.
127  * ---------------
128  *
129  * Normal VM:  A VM whose contents are always accessible to
130  *      the hypervisor.  All its GFNs are normal-GFNs.
131  *
132  * Secure VM: A VM whose contents are not accessible to the
133  *      hypervisor without the VM's consent.  Its GFNs are
134  *      either Shared-GFN or Secure-GFNs.
135  *
136  * Transient VM: A Normal VM that is transitioning to secure VM.
137  *      The transition starts on successful return of
138  *      H_SVM_INIT_START, and ends on successful return
139  *      of H_SVM_INIT_DONE. This transient VM, can have GFNs
140  *      in any of the three states; i.e Secure-GFN, Shared-GFN,
141  *      and Normal-GFN. The VM never executes in this state
142  *      in supervisor-mode.
143  *
144  * Memory slot State.
145  * -----------------------------
146  *      The state of a memory slot mirrors the state of the
147  *      VM the memory slot is associated with.
148  *
149  * VM State transition.
150  * --------------------
151  *
152  *  A VM always starts in Normal Mode.
153  *
154  *  H_SVM_INIT_START moves the VM into transient state. During this
155  *  time the Ultravisor may request some of its GFNs to be shared or
156  *  secured. So its GFNs can be in one of the three GFN states.
157  *
158  *  H_SVM_INIT_DONE moves the VM entirely from transient state to
159  *  secure-state. At this point any left-over normal-GFNs are
160  *  transitioned to Secure-GFN.
161  *
162  *  H_SVM_INIT_ABORT moves the transient VM back to normal VM.
163  *  All its GFNs are moved to Normal-GFNs.
164  *
165  *  UV_TERMINATE transitions the secure-VM back to normal-VM. All
166  *  the secure-GFN and shared-GFNs are tranistioned to normal-GFN
167  *  Note: The contents of the normal-GFN is undefined at this point.
168  *
169  * GFN state implementation:
170  * -------------------------
171  *
172  * Secure GFN is associated with a secure-PFN; also called uvmem_pfn,
173  * when the GFN is paged-in. Its pfn[] has KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN flag
174  * set, and contains the value of the secure-PFN.
175  * It is associated with a normal-PFN; also called mem_pfn, when
176  * the GFN is pagedout. Its pfn[] has KVMPPC_GFN_MEM_PFN flag set.
177  * The value of the normal-PFN is not tracked.
178  *
179  * Shared GFN is associated with a normal-PFN. Its pfn[] has
180  * KVMPPC_UVMEM_SHARED_PFN flag set. The value of the normal-PFN
181  * is not tracked.
182  *
183  * Normal GFN is associated with normal-PFN. Its pfn[] has
184  * no flag set. The value of the normal-PFN is not tracked.
185  *
186  * Life cycle of a GFN
187  * --------------------
188  *
189  * --------------------------------------------------------------
190  * |        |     Share  |  Unshare | SVM       |H_SVM_INIT_DONE|
191  * |        |operation   |operation | abort/    |               |
192  * |        |            |          | terminate |               |
193  * -------------------------------------------------------------
194  * |        |            |          |           |               |
195  * | Secure |     Shared | Secure   |Normal     |Secure         |
196  * |        |            |          |           |               |
197  * | Shared |     Shared | Secure   |Normal     |Shared         |
198  * |        |            |          |           |               |
199  * | Normal |     Shared | Secure   |Normal     |Secure         |
200  * --------------------------------------------------------------
201  *
202  * Life cycle of a VM
203  * --------------------
204  *
205  * --------------------------------------------------------------------
206  * |         |  start    |  H_SVM_  |H_SVM_   |H_SVM_     |UV_SVM_    |
207  * |         |  VM       |INIT_START|INIT_DONE|INIT_ABORT |TERMINATE  |
208  * |         |           |          |         |           |           |
209  * --------- ----------------------------------------------------------
210  * |         |           |          |         |           |           |
211  * | Normal  | Normal    | Transient|Error    |Error      |Normal     |
212  * |         |           |          |         |           |           |
213  * | Secure  |   Error   | Error    |Error    |Error      |Normal     |
214  * |         |           |          |         |           |           |
215  * |Transient|   N/A     | Error    |Secure   |Normal     |Normal     |
216  * --------------------------------------------------------------------
217  */
218
219 #define KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN    (1UL << 63)
220 #define KVMPPC_GFN_MEM_PFN      (1UL << 62)
221 #define KVMPPC_GFN_SHARED       (1UL << 61)
222 #define KVMPPC_GFN_SECURE       (KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN | KVMPPC_GFN_MEM_PFN)
223 #define KVMPPC_GFN_FLAG_MASK    (KVMPPC_GFN_SECURE | KVMPPC_GFN_SHARED)
224 #define KVMPPC_GFN_PFN_MASK     (~KVMPPC_GFN_FLAG_MASK)
225
226 struct kvmppc_uvmem_slot {
227         struct list_head list;
228         unsigned long nr_pfns;
229         unsigned long base_pfn;
230         unsigned long *pfns;
231 };
232 struct kvmppc_uvmem_page_pvt {
233         struct kvm *kvm;
234         unsigned long gpa;
235         bool skip_page_out;
236         bool remove_gfn;
237 };
238
239 bool kvmppc_uvmem_available(void)
240 {
241         /*
242          * If kvmppc_uvmem_bitmap != NULL, then there is an ultravisor
243          * and our data structures have been initialized successfully.
244          */
245         return !!kvmppc_uvmem_bitmap;
246 }
247
248 int kvmppc_uvmem_slot_init(struct kvm *kvm, const struct kvm_memory_slot *slot)
249 {
250         struct kvmppc_uvmem_slot *p;
251
252         p = kzalloc(sizeof(*p), GFP_KERNEL);
253         if (!p)
254                 return -ENOMEM;
255         p->pfns = vcalloc(slot->npages, sizeof(*p->pfns));
256         if (!p->pfns) {
257                 kfree(p);
258                 return -ENOMEM;
259         }
260         p->nr_pfns = slot->npages;
261         p->base_pfn = slot->base_gfn;
262
263         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
264         list_add(&p->list, &kvm->arch.uvmem_pfns);
265         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
266
267         return 0;
268 }
269
270 /*
271  * All device PFNs are already released by the time we come here.
272  */
273 void kvmppc_uvmem_slot_free(struct kvm *kvm, const struct kvm_memory_slot *slot)
274 {
275         struct kvmppc_uvmem_slot *p, *next;
276
277         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
278         list_for_each_entry_safe(p, next, &kvm->arch.uvmem_pfns, list) {
279                 if (p->base_pfn == slot->base_gfn) {
280                         vfree(p->pfns);
281                         list_del(&p->list);
282                         kfree(p);
283                         break;
284                 }
285         }
286         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
287 }
288
289 static void kvmppc_mark_gfn(unsigned long gfn, struct kvm *kvm,
290                         unsigned long flag, unsigned long uvmem_pfn)
291 {
292         struct kvmppc_uvmem_slot *p;
293
294         list_for_each_entry(p, &kvm->arch.uvmem_pfns, list) {
295                 if (gfn >= p->base_pfn && gfn < p->base_pfn + p->nr_pfns) {
296                         unsigned long index = gfn - p->base_pfn;
297
298                         if (flag == KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN)
299                                 p->pfns[index] = uvmem_pfn | flag;
300                         else
301                                 p->pfns[index] = flag;
302                         return;
303                 }
304         }
305 }
306
307 /* mark the GFN as secure-GFN associated with @uvmem pfn device-PFN. */
308 static void kvmppc_gfn_secure_uvmem_pfn(unsigned long gfn,
309                         unsigned long uvmem_pfn, struct kvm *kvm)
310 {
311         kvmppc_mark_gfn(gfn, kvm, KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN, uvmem_pfn);
312 }
313
314 /* mark the GFN as secure-GFN associated with a memory-PFN. */
315 static void kvmppc_gfn_secure_mem_pfn(unsigned long gfn, struct kvm *kvm)
316 {
317         kvmppc_mark_gfn(gfn, kvm, KVMPPC_GFN_MEM_PFN, 0);
318 }
319
320 /* mark the GFN as a shared GFN. */
321 static void kvmppc_gfn_shared(unsigned long gfn, struct kvm *kvm)
322 {
323         kvmppc_mark_gfn(gfn, kvm, KVMPPC_GFN_SHARED, 0);
324 }
325
326 /* mark the GFN as a non-existent GFN. */
327 static void kvmppc_gfn_remove(unsigned long gfn, struct kvm *kvm)
328 {
329         kvmppc_mark_gfn(gfn, kvm, 0, 0);
330 }
331
332 /* return true, if the GFN is a secure-GFN backed by a secure-PFN */
333 static bool kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(unsigned long gfn, struct kvm *kvm,
334                                     unsigned long *uvmem_pfn)
335 {
336         struct kvmppc_uvmem_slot *p;
337
338         list_for_each_entry(p, &kvm->arch.uvmem_pfns, list) {
339                 if (gfn >= p->base_pfn && gfn < p->base_pfn + p->nr_pfns) {
340                         unsigned long index = gfn - p->base_pfn;
341
342                         if (p->pfns[index] & KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN) {
343                                 if (uvmem_pfn)
344                                         *uvmem_pfn = p->pfns[index] &
345                                                      KVMPPC_GFN_PFN_MASK;
346                                 return true;
347                         } else
348                                 return false;
349                 }
350         }
351         return false;
352 }
353
354 /*
355  * starting from *gfn search for the next available GFN that is not yet
356  * transitioned to a secure GFN.  return the value of that GFN in *gfn.  If a
357  * GFN is found, return true, else return false
358  *
359  * Must be called with kvm->arch.uvmem_lock  held.
360  */
361 static bool kvmppc_next_nontransitioned_gfn(const struct kvm_memory_slot *memslot,
362                 struct kvm *kvm, unsigned long *gfn)
363 {
364         struct kvmppc_uvmem_slot *p;
365         bool ret = false;
366         unsigned long i;
367
368         list_for_each_entry(p, &kvm->arch.uvmem_pfns, list)
369                 if (*gfn >= p->base_pfn && *gfn < p->base_pfn + p->nr_pfns)
370                         break;
371         if (!p)
372                 return ret;
373         /*
374          * The code below assumes, one to one correspondence between
375          * kvmppc_uvmem_slot and memslot.
376          */
377         for (i = *gfn; i < p->base_pfn + p->nr_pfns; i++) {
378                 unsigned long index = i - p->base_pfn;
379
380                 if (!(p->pfns[index] & KVMPPC_GFN_FLAG_MASK)) {
381                         *gfn = i;
382                         ret = true;
383                         break;
384                 }
385         }
386         return ret;
387 }
388
389 static int kvmppc_memslot_page_merge(struct kvm *kvm,
390                 const struct kvm_memory_slot *memslot, bool merge)
391 {
392         unsigned long gfn = memslot->base_gfn;
393         unsigned long end, start = gfn_to_hva(kvm, gfn);
394         int ret = 0;
395         struct vm_area_struct *vma;
396         int merge_flag = (merge) ? MADV_MERGEABLE : MADV_UNMERGEABLE;
397
398         if (kvm_is_error_hva(start))
399                 return H_STATE;
400
401         end = start + (memslot->npages << PAGE_SHIFT);
402
403         mmap_write_lock(kvm->mm);
404         do {
405                 vma = find_vma_intersection(kvm->mm, start, end);
406                 if (!vma) {
407                         ret = H_STATE;
408                         break;
409                 }
410                 ret = ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
411                           merge_flag, &vma->vm_flags);
412                 if (ret) {
413                         ret = H_STATE;
414                         break;
415                 }
416                 start = vma->vm_end;
417         } while (end > vma->vm_end);
418
419         mmap_write_unlock(kvm->mm);
420         return ret;
421 }
422
423 static void __kvmppc_uvmem_memslot_delete(struct kvm *kvm,
424                 const struct kvm_memory_slot *memslot)
425 {
426         uv_unregister_mem_slot(kvm->arch.lpid, memslot->id);
427         kvmppc_uvmem_slot_free(kvm, memslot);
428         kvmppc_memslot_page_merge(kvm, memslot, true);
429 }
430
431 static int __kvmppc_uvmem_memslot_create(struct kvm *kvm,
432                 const struct kvm_memory_slot *memslot)
433 {
434         int ret = H_PARAMETER;
435
436         if (kvmppc_memslot_page_merge(kvm, memslot, false))
437                 return ret;
438
439         if (kvmppc_uvmem_slot_init(kvm, memslot))
440                 goto out1;
441
442         ret = uv_register_mem_slot(kvm->arch.lpid,
443                                    memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT,
444                                    memslot->npages * PAGE_SIZE,
445                                    0, memslot->id);
446         if (ret < 0) {
447                 ret = H_PARAMETER;
448                 goto out;
449         }
450         return 0;
451 out:
452         kvmppc_uvmem_slot_free(kvm, memslot);
453 out1:
454         kvmppc_memslot_page_merge(kvm, memslot, true);
455         return ret;
456 }
457
458 unsigned long kvmppc_h_svm_init_start(struct kvm *kvm)
459 {
460         struct kvm_memslots *slots;
461         struct kvm_memory_slot *memslot, *m;
462         int ret = H_SUCCESS;
463         int srcu_idx, bkt;
464
465         kvm->arch.secure_guest = KVMPPC_SECURE_INIT_START;
466
467         if (!kvmppc_uvmem_bitmap)
468                 return H_UNSUPPORTED;
469
470         /* Only radix guests can be secure guests */
471         if (!kvm_is_radix(kvm))
472                 return H_UNSUPPORTED;
473
474         /* NAK the transition to secure if not enabled */
475         if (!kvm->arch.svm_enabled)
476                 return H_AUTHORITY;
477
478         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
479
480         /* register the memslot */
481         slots = kvm_memslots(kvm);
482         kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, slots) {
483                 ret = __kvmppc_uvmem_memslot_create(kvm, memslot);
484                 if (ret)
485                         break;
486         }
487
488         if (ret) {
489                 slots = kvm_memslots(kvm);
490                 kvm_for_each_memslot(m, bkt, slots) {
491                         if (m == memslot)
492                                 break;
493                         __kvmppc_uvmem_memslot_delete(kvm, memslot);
494                 }
495         }
496
497         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
498         return ret;
499 }
500
501 /*
502  * Provision a new page on HV side and copy over the contents
503  * from secure memory using UV_PAGE_OUT uvcall.
504  * Caller must held kvm->arch.uvmem_lock.
505  */
506 static int __kvmppc_svm_page_out(struct vm_area_struct *vma,
507                 unsigned long start,
508                 unsigned long end, unsigned long page_shift,
509                 struct kvm *kvm, unsigned long gpa)
510 {
511         unsigned long src_pfn, dst_pfn = 0;
512         struct migrate_vma mig;
513         struct page *dpage, *spage;
514         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
515         unsigned long pfn;
516         int ret = U_SUCCESS;
517
518         memset(&mig, 0, sizeof(mig));
519         mig.vma = vma;
520         mig.start = start;
521         mig.end = end;
522         mig.src = &src_pfn;
523         mig.dst = &dst_pfn;
524         mig.pgmap_owner = &kvmppc_uvmem_pgmap;
525         mig.flags = MIGRATE_VMA_SELECT_DEVICE_PRIVATE;
526
527         /* The requested page is already paged-out, nothing to do */
528         if (!kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gpa >> page_shift, kvm, NULL))
529                 return ret;
530
531         ret = migrate_vma_setup(&mig);
532         if (ret)
533                 return -1;
534
535         spage = migrate_pfn_to_page(*mig.src);
536         if (!spage || !(*mig.src & MIGRATE_PFN_MIGRATE))
537                 goto out_finalize;
538
539         if (!is_zone_device_page(spage))
540                 goto out_finalize;
541
542         dpage = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER, vma, start);
543         if (!dpage) {
544                 ret = -1;
545                 goto out_finalize;
546         }
547
548         lock_page(dpage);
549         pvt = spage->zone_device_data;
550         pfn = page_to_pfn(dpage);
551
552         /*
553          * This function is used in two cases:
554          * - When HV touches a secure page, for which we do UV_PAGE_OUT
555          * - When a secure page is converted to shared page, we *get*
556          *   the page to essentially unmap the device page. In this
557          *   case we skip page-out.
558          */
559         if (!pvt->skip_page_out)
560                 ret = uv_page_out(kvm->arch.lpid, pfn << page_shift,
561                                   gpa, 0, page_shift);
562
563         if (ret == U_SUCCESS)
564                 *mig.dst = migrate_pfn(pfn);
565         else {
566                 unlock_page(dpage);
567                 __free_page(dpage);
568                 goto out_finalize;
569         }
570
571         migrate_vma_pages(&mig);
572
573 out_finalize:
574         migrate_vma_finalize(&mig);
575         return ret;
576 }
577
578 static inline int kvmppc_svm_page_out(struct vm_area_struct *vma,
579                                       unsigned long start, unsigned long end,
580                                       unsigned long page_shift,
581                                       struct kvm *kvm, unsigned long gpa)
582 {
583         int ret;
584
585         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
586         ret = __kvmppc_svm_page_out(vma, start, end, page_shift, kvm, gpa);
587         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
588
589         return ret;
590 }
591
592 /*
593  * Drop device pages that we maintain for the secure guest
594  *
595  * We first mark the pages to be skipped from UV_PAGE_OUT when there
596  * is HV side fault on these pages. Next we *get* these pages, forcing
597  * fault on them, do fault time migration to replace the device PTEs in
598  * QEMU page table with normal PTEs from newly allocated pages.
599  */
600 void kvmppc_uvmem_drop_pages(const struct kvm_memory_slot *slot,
601                              struct kvm *kvm, bool skip_page_out)
602 {
603         int i;
604         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
605         struct page *uvmem_page;
606         struct vm_area_struct *vma = NULL;
607         unsigned long uvmem_pfn, gfn;
608         unsigned long addr;
609
610         mmap_read_lock(kvm->mm);
611
612         addr = slot->userspace_addr;
613
614         gfn = slot->base_gfn;
615         for (i = slot->npages; i; --i, ++gfn, addr += PAGE_SIZE) {
616
617                 /* Fetch the VMA if addr is not in the latest fetched one */
618                 if (!vma || addr >= vma->vm_end) {
619                         vma = vma_lookup(kvm->mm, addr);
620                         if (!vma) {
621                                 pr_err("Can't find VMA for gfn:0x%lx\n", gfn);
622                                 break;
623                         }
624                 }
625
626                 mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
627
628                 if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, &uvmem_pfn)) {
629                         uvmem_page = pfn_to_page(uvmem_pfn);
630                         pvt = uvmem_page->zone_device_data;
631                         pvt->skip_page_out = skip_page_out;
632                         pvt->remove_gfn = true;
633
634                         if (__kvmppc_svm_page_out(vma, addr, addr + PAGE_SIZE,
635                                                   PAGE_SHIFT, kvm, pvt->gpa))
636                                 pr_err("Can't page out gpa:0x%lx addr:0x%lx\n",
637                                        pvt->gpa, addr);
638                 } else {
639                         /* Remove the shared flag if any */
640                         kvmppc_gfn_remove(gfn, kvm);
641                 }
642
643                 mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
644         }
645
646         mmap_read_unlock(kvm->mm);
647 }
648
649 unsigned long kvmppc_h_svm_init_abort(struct kvm *kvm)
650 {
651         int srcu_idx, bkt;
652         struct kvm_memory_slot *memslot;
653
654         /*
655          * Expect to be called only after INIT_START and before INIT_DONE.
656          * If INIT_DONE was completed, use normal VM termination sequence.
657          */
658         if (!(kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START))
659                 return H_UNSUPPORTED;
660
661         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
662                 return H_STATE;
663
664         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
665
666         kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, kvm_memslots(kvm))
667                 kvmppc_uvmem_drop_pages(memslot, kvm, false);
668
669         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
670
671         kvm->arch.secure_guest = 0;
672         uv_svm_terminate(kvm->arch.lpid);
673
674         return H_PARAMETER;
675 }
676
677 /*
678  * Get a free device PFN from the pool
679  *
680  * Called when a normal page is moved to secure memory (UV_PAGE_IN). Device
681  * PFN will be used to keep track of the secure page on HV side.
682  *
683  * Called with kvm->arch.uvmem_lock held
684  */
685 static struct page *kvmppc_uvmem_get_page(unsigned long gpa, struct kvm *kvm)
686 {
687         struct page *dpage = NULL;
688         unsigned long bit, uvmem_pfn;
689         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
690         unsigned long pfn_last, pfn_first;
691
692         pfn_first = kvmppc_uvmem_pgmap.range.start >> PAGE_SHIFT;
693         pfn_last = pfn_first +
694                    (range_len(&kvmppc_uvmem_pgmap.range) >> PAGE_SHIFT);
695
696         spin_lock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
697         bit = find_first_zero_bit(kvmppc_uvmem_bitmap,
698                                   pfn_last - pfn_first);
699         if (bit >= (pfn_last - pfn_first))
700                 goto out;
701         bitmap_set(kvmppc_uvmem_bitmap, bit, 1);
702         spin_unlock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
703
704         pvt = kzalloc(sizeof(*pvt), GFP_KERNEL);
705         if (!pvt)
706                 goto out_clear;
707
708         uvmem_pfn = bit + pfn_first;
709         kvmppc_gfn_secure_uvmem_pfn(gpa >> PAGE_SHIFT, uvmem_pfn, kvm);
710
711         pvt->gpa = gpa;
712         pvt->kvm = kvm;
713
714         dpage = pfn_to_page(uvmem_pfn);
715         dpage->zone_device_data = pvt;
716         lock_page(dpage);
717         return dpage;
718 out_clear:
719         spin_lock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
720         bitmap_clear(kvmppc_uvmem_bitmap, bit, 1);
721 out:
722         spin_unlock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
723         return NULL;
724 }
725
726 /*
727  * Alloc a PFN from private device memory pool. If @pagein is true,
728  * copy page from normal memory to secure memory using UV_PAGE_IN uvcall.
729  */
730 static int kvmppc_svm_page_in(struct vm_area_struct *vma,
731                 unsigned long start,
732                 unsigned long end, unsigned long gpa, struct kvm *kvm,
733                 unsigned long page_shift,
734                 bool pagein)
735 {
736         unsigned long src_pfn, dst_pfn = 0;
737         struct migrate_vma mig;
738         struct page *spage;
739         unsigned long pfn;
740         struct page *dpage;
741         int ret = 0;
742
743         memset(&mig, 0, sizeof(mig));
744         mig.vma = vma;
745         mig.start = start;
746         mig.end = end;
747         mig.src = &src_pfn;
748         mig.dst = &dst_pfn;
749         mig.flags = MIGRATE_VMA_SELECT_SYSTEM;
750
751         ret = migrate_vma_setup(&mig);
752         if (ret)
753                 return ret;
754
755         if (!(*mig.src & MIGRATE_PFN_MIGRATE)) {
756                 ret = -1;
757                 goto out_finalize;
758         }
759
760         dpage = kvmppc_uvmem_get_page(gpa, kvm);
761         if (!dpage) {
762                 ret = -1;
763                 goto out_finalize;
764         }
765
766         if (pagein) {
767                 pfn = *mig.src >> MIGRATE_PFN_SHIFT;
768                 spage = migrate_pfn_to_page(*mig.src);
769                 if (spage) {
770                         ret = uv_page_in(kvm->arch.lpid, pfn << page_shift,
771                                         gpa, 0, page_shift);
772                         if (ret)
773                                 goto out_finalize;
774                 }
775         }
776
777         *mig.dst = migrate_pfn(page_to_pfn(dpage));
778         migrate_vma_pages(&mig);
779 out_finalize:
780         migrate_vma_finalize(&mig);
781         return ret;
782 }
783
784 static int kvmppc_uv_migrate_mem_slot(struct kvm *kvm,
785                 const struct kvm_memory_slot *memslot)
786 {
787         unsigned long gfn = memslot->base_gfn;
788         struct vm_area_struct *vma;
789         unsigned long start, end;
790         int ret = 0;
791
792         mmap_read_lock(kvm->mm);
793         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
794         while (kvmppc_next_nontransitioned_gfn(memslot, kvm, &gfn)) {
795                 ret = H_STATE;
796                 start = gfn_to_hva(kvm, gfn);
797                 if (kvm_is_error_hva(start))
798                         break;
799
800                 end = start + (1UL << PAGE_SHIFT);
801                 vma = find_vma_intersection(kvm->mm, start, end);
802                 if (!vma || vma->vm_start > start || vma->vm_end < end)
803                         break;
804
805                 ret = kvmppc_svm_page_in(vma, start, end,
806                                 (gfn << PAGE_SHIFT), kvm, PAGE_SHIFT, false);
807                 if (ret) {
808                         ret = H_STATE;
809                         break;
810                 }
811
812                 /* relinquish the cpu if needed */
813                 cond_resched();
814         }
815         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
816         mmap_read_unlock(kvm->mm);
817         return ret;
818 }
819
820 unsigned long kvmppc_h_svm_init_done(struct kvm *kvm)
821 {
822         struct kvm_memslots *slots;
823         struct kvm_memory_slot *memslot;
824         int srcu_idx, bkt;
825         long ret = H_SUCCESS;
826
827         if (!(kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START))
828                 return H_UNSUPPORTED;
829
830         /* migrate any unmoved normal pfn to device pfns*/
831         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
832         slots = kvm_memslots(kvm);
833         kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, slots) {
834                 ret = kvmppc_uv_migrate_mem_slot(kvm, memslot);
835                 if (ret) {
836                         /*
837                          * The pages will remain transitioned.
838                          * Its the callers responsibility to
839                          * terminate the VM, which will undo
840                          * all state of the VM. Till then
841                          * this VM is in a erroneous state.
842                          * Its KVMPPC_SECURE_INIT_DONE will
843                          * remain unset.
844                          */
845                         ret = H_STATE;
846                         goto out;
847                 }
848         }
849
850         kvm->arch.secure_guest |= KVMPPC_SECURE_INIT_DONE;
851         pr_info("LPID %d went secure\n", kvm->arch.lpid);
852
853 out:
854         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
855         return ret;
856 }
857
858 /*
859  * Shares the page with HV, thus making it a normal page.
860  *
861  * - If the page is already secure, then provision a new page and share
862  * - If the page is a normal page, share the existing page
863  *
864  * In the former case, uses dev_pagemap_ops.migrate_to_ram handler
865  * to unmap the device page from QEMU's page tables.
866  */
867 static unsigned long kvmppc_share_page(struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
868                 unsigned long page_shift)
869 {
870
871         int ret = H_PARAMETER;
872         struct page *uvmem_page;
873         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
874         unsigned long pfn;
875         unsigned long gfn = gpa >> page_shift;
876         int srcu_idx;
877         unsigned long uvmem_pfn;
878
879         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
880         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
881         if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, &uvmem_pfn)) {
882                 uvmem_page = pfn_to_page(uvmem_pfn);
883                 pvt = uvmem_page->zone_device_data;
884                 pvt->skip_page_out = true;
885                 /*
886                  * do not drop the GFN. It is a valid GFN
887                  * that is transitioned to a shared GFN.
888                  */
889                 pvt->remove_gfn = false;
890         }
891
892 retry:
893         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
894         pfn = gfn_to_pfn(kvm, gfn);
895         if (is_error_noslot_pfn(pfn))
896                 goto out;
897
898         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
899         if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, &uvmem_pfn)) {
900                 uvmem_page = pfn_to_page(uvmem_pfn);
901                 pvt = uvmem_page->zone_device_data;
902                 pvt->skip_page_out = true;
903                 pvt->remove_gfn = false; /* it continues to be a valid GFN */
904                 kvm_release_pfn_clean(pfn);
905                 goto retry;
906         }
907
908         if (!uv_page_in(kvm->arch.lpid, pfn << page_shift, gpa, 0,
909                                 page_shift)) {
910                 kvmppc_gfn_shared(gfn, kvm);
911                 ret = H_SUCCESS;
912         }
913         kvm_release_pfn_clean(pfn);
914         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
915 out:
916         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
917         return ret;
918 }
919
920 /*
921  * H_SVM_PAGE_IN: Move page from normal memory to secure memory.
922  *
923  * H_PAGE_IN_SHARED flag makes the page shared which means that the same
924  * memory in is visible from both UV and HV.
925  */
926 unsigned long kvmppc_h_svm_page_in(struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
927                 unsigned long flags,
928                 unsigned long page_shift)
929 {
930         unsigned long start, end;
931         struct vm_area_struct *vma;
932         int srcu_idx;
933         unsigned long gfn = gpa >> page_shift;
934         int ret;
935
936         if (!(kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START))
937                 return H_UNSUPPORTED;
938
939         if (page_shift != PAGE_SHIFT)
940                 return H_P3;
941
942         if (flags & ~H_PAGE_IN_SHARED)
943                 return H_P2;
944
945         if (flags & H_PAGE_IN_SHARED)
946                 return kvmppc_share_page(kvm, gpa, page_shift);
947
948         ret = H_PARAMETER;
949         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
950         mmap_read_lock(kvm->mm);
951
952         start = gfn_to_hva(kvm, gfn);
953         if (kvm_is_error_hva(start))
954                 goto out;
955
956         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
957         /* Fail the page-in request of an already paged-in page */
958         if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, NULL))
959                 goto out_unlock;
960
961         end = start + (1UL << page_shift);
962         vma = find_vma_intersection(kvm->mm, start, end);
963         if (!vma || vma->vm_start > start || vma->vm_end < end)
964                 goto out_unlock;
965
966         if (kvmppc_svm_page_in(vma, start, end, gpa, kvm, page_shift,
967                                 true))
968                 goto out_unlock;
969
970         ret = H_SUCCESS;
971
972 out_unlock:
973         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
974 out:
975         mmap_read_unlock(kvm->mm);
976         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
977         return ret;
978 }
979
980
981 /*
982  * Fault handler callback that gets called when HV touches any page that
983  * has been moved to secure memory, we ask UV to give back the page by
984  * issuing UV_PAGE_OUT uvcall.
985  *
986  * This eventually results in dropping of device PFN and the newly
987  * provisioned page/PFN gets populated in QEMU page tables.
988  */
989 static vm_fault_t kvmppc_uvmem_migrate_to_ram(struct vm_fault *vmf)
990 {
991         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt = vmf->page->zone_device_data;
992
993         if (kvmppc_svm_page_out(vmf->vma, vmf->address,
994                                 vmf->address + PAGE_SIZE, PAGE_SHIFT,
995                                 pvt->kvm, pvt->gpa))
996                 return VM_FAULT_SIGBUS;
997         else
998                 return 0;
999 }
1000
1001 /*
1002  * Release the device PFN back to the pool
1003  *
1004  * Gets called when secure GFN tranistions from a secure-PFN
1005  * to a normal PFN during H_SVM_PAGE_OUT.
1006  * Gets called with kvm->arch.uvmem_lock held.
1007  */
1008 static void kvmppc_uvmem_page_free(struct page *page)
1009 {
1010         unsigned long pfn = page_to_pfn(page) -
1011                         (kvmppc_uvmem_pgmap.range.start >> PAGE_SHIFT);
1012         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
1013
1014         spin_lock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
1015         bitmap_clear(kvmppc_uvmem_bitmap, pfn, 1);
1016         spin_unlock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
1017
1018         pvt = page->zone_device_data;
1019         page->zone_device_data = NULL;
1020         if (pvt->remove_gfn)
1021                 kvmppc_gfn_remove(pvt->gpa >> PAGE_SHIFT, pvt->kvm);
1022         else
1023                 kvmppc_gfn_secure_mem_pfn(pvt->gpa >> PAGE_SHIFT, pvt->kvm);
1024         kfree(pvt);
1025 }
1026
1027 static const struct dev_pagemap_ops kvmppc_uvmem_ops = {
1028         .page_free = kvmppc_uvmem_page_free,
1029         .migrate_to_ram = kvmppc_uvmem_migrate_to_ram,
1030 };
1031
1032 /*
1033  * H_SVM_PAGE_OUT: Move page from secure memory to normal memory.
1034  */
1035 unsigned long
1036 kvmppc_h_svm_page_out(struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
1037                       unsigned long flags, unsigned long page_shift)
1038 {
1039         unsigned long gfn = gpa >> page_shift;
1040         unsigned long start, end;
1041         struct vm_area_struct *vma;
1042         int srcu_idx;
1043         int ret;
1044
1045         if (!(kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START))
1046                 return H_UNSUPPORTED;
1047
1048         if (page_shift != PAGE_SHIFT)
1049                 return H_P3;
1050
1051         if (flags)
1052                 return H_P2;
1053
1054         ret = H_PARAMETER;
1055         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
1056         mmap_read_lock(kvm->mm);
1057         start = gfn_to_hva(kvm, gfn);
1058         if (kvm_is_error_hva(start))
1059                 goto out;
1060
1061         end = start + (1UL << page_shift);
1062         vma = find_vma_intersection(kvm->mm, start, end);
1063         if (!vma || vma->vm_start > start || vma->vm_end < end)
1064                 goto out;
1065
1066         if (!kvmppc_svm_page_out(vma, start, end, page_shift, kvm, gpa))
1067                 ret = H_SUCCESS;
1068 out:
1069         mmap_read_unlock(kvm->mm);
1070         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
1071         return ret;
1072 }
1073
1074 int kvmppc_send_page_to_uv(struct kvm *kvm, unsigned long gfn)
1075 {
1076         unsigned long pfn;
1077         int ret = U_SUCCESS;
1078
1079         pfn = gfn_to_pfn(kvm, gfn);
1080         if (is_error_noslot_pfn(pfn))
1081                 return -EFAULT;
1082
1083         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
1084         if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, NULL))
1085                 goto out;
1086
1087         ret = uv_page_in(kvm->arch.lpid, pfn << PAGE_SHIFT, gfn << PAGE_SHIFT,
1088                          0, PAGE_SHIFT);
1089 out:
1090         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1091         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
1092         return (ret == U_SUCCESS) ? RESUME_GUEST : -EFAULT;
1093 }
1094
1095 int kvmppc_uvmem_memslot_create(struct kvm *kvm, const struct kvm_memory_slot *new)
1096 {
1097         int ret = __kvmppc_uvmem_memslot_create(kvm, new);
1098
1099         if (!ret)
1100                 ret = kvmppc_uv_migrate_mem_slot(kvm, new);
1101
1102         return ret;
1103 }
1104
1105 void kvmppc_uvmem_memslot_delete(struct kvm *kvm, const struct kvm_memory_slot *old)
1106 {
1107         __kvmppc_uvmem_memslot_delete(kvm, old);
1108 }
1109
1110 static u64 kvmppc_get_secmem_size(void)
1111 {
1112         struct device_node *np;
1113         int i, len;
1114         const __be32 *prop;
1115         u64 size = 0;
1116
1117         /*
1118          * First try the new ibm,secure-memory nodes which supersede the
1119          * secure-memory-ranges property.
1120          * If we found some, no need to read the deprecated ones.
1121          */
1122         for_each_compatible_node(np, NULL, "ibm,secure-memory") {
1123                 prop = of_get_property(np, "reg", &len);
1124                 if (!prop)
1125                         continue;
1126                 size += of_read_number(prop + 2, 2);
1127         }
1128         if (size)
1129                 return size;
1130
1131         np = of_find_compatible_node(NULL, NULL, "ibm,uv-firmware");
1132         if (!np)
1133                 goto out;
1134
1135         prop = of_get_property(np, "secure-memory-ranges", &len);
1136         if (!prop)
1137                 goto out_put;
1138
1139         for (i = 0; i < len / (sizeof(*prop) * 4); i++)
1140                 size += of_read_number(prop + (i * 4) + 2, 2);
1141
1142 out_put:
1143         of_node_put(np);
1144 out:
1145         return size;
1146 }
1147
1148 int kvmppc_uvmem_init(void)
1149 {
1150         int ret = 0;
1151         unsigned long size;
1152         struct resource *res;
1153         void *addr;
1154         unsigned long pfn_last, pfn_first;
1155
1156         size = kvmppc_get_secmem_size();
1157         if (!size) {
1158                 /*
1159                  * Don't fail the initialization of kvm-hv module if
1160                  * the platform doesn't export ibm,uv-firmware node.
1161                  * Let normal guests run on such PEF-disabled platform.
1162                  */
1163                 pr_info("KVMPPC-UVMEM: No support for secure guests\n");
1164                 goto out;
1165         }
1166
1167         res = request_free_mem_region(&iomem_resource, size, "kvmppc_uvmem");
1168         if (IS_ERR(res)) {
1169                 ret = PTR_ERR(res);
1170                 goto out;
1171         }
1172
1173         kvmppc_uvmem_pgmap.type = MEMORY_DEVICE_PRIVATE;
1174         kvmppc_uvmem_pgmap.range.start = res->start;
1175         kvmppc_uvmem_pgmap.range.end = res->end;
1176         kvmppc_uvmem_pgmap.nr_range = 1;
1177         kvmppc_uvmem_pgmap.ops = &kvmppc_uvmem_ops;
1178         /* just one global instance: */
1179         kvmppc_uvmem_pgmap.owner = &kvmppc_uvmem_pgmap;
1180         addr = memremap_pages(&kvmppc_uvmem_pgmap, NUMA_NO_NODE);
1181         if (IS_ERR(addr)) {
1182                 ret = PTR_ERR(addr);
1183                 goto out_free_region;
1184         }
1185
1186         pfn_first = res->start >> PAGE_SHIFT;
1187         pfn_last = pfn_first + (resource_size(res) >> PAGE_SHIFT);
1188         kvmppc_uvmem_bitmap = kcalloc(BITS_TO_LONGS(pfn_last - pfn_first),
1189                                       sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
1190         if (!kvmppc_uvmem_bitmap) {
1191                 ret = -ENOMEM;
1192                 goto out_unmap;
1193         }
1194
1195         pr_info("KVMPPC-UVMEM: Secure Memory size 0x%lx\n", size);
1196         return ret;
1197 out_unmap:
1198         memunmap_pages(&kvmppc_uvmem_pgmap);
1199 out_free_region:
1200         release_mem_region(res->start, size);
1201 out:
1202         return ret;
1203 }
1204
1205 void kvmppc_uvmem_free(void)
1206 {
1207         if (!kvmppc_uvmem_bitmap)
1208                 return;
1209
1210         memunmap_pages(&kvmppc_uvmem_pgmap);
1211         release_mem_region(kvmppc_uvmem_pgmap.range.start,
1212                            range_len(&kvmppc_uvmem_pgmap.range));
1213         kfree(kvmppc_uvmem_bitmap);
1214 }