arch/s390/kvm/gaccess.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * guest access functions
   4  *
   5  * Copyright IBM Corp. 2014
   6  *
   7  */
   8
   9 #include <linux/vmalloc.h>
  10 #include <linux/mm_types.h>
  11 #include <linux/err.h>
  12 #include <linux/pgtable.h>
  13 #include <linux/bitfield.h>
  14 #include <asm/access-regs.h>
  15 #include <asm/fault.h>
  16 #include <asm/gmap.h>
  17 #include "kvm-s390.h"
  18 #include "gaccess.h"
  19
  20 union asce {
  21         unsigned long val;
  22         struct {
  23                 unsigned long origin : 52; /* Region- or Segment-Table Origin */
  24                 unsigned long    : 2;
  25                 unsigned long g  : 1; /* Subspace Group Control */
  26                 unsigned long p  : 1; /* Private Space Control */
  27                 unsigned long s  : 1; /* Storage-Alteration-Event Control */
  28                 unsigned long x  : 1; /* Space-Switch-Event Control */
  29                 unsigned long r  : 1; /* Real-Space Control */
  30                 unsigned long    : 1;
  31                 unsigned long dt : 2; /* Designation-Type Control */
  32                 unsigned long tl : 2; /* Region- or Segment-Table Length */
  33         };
  34 };
  35
  36 enum {
  37         ASCE_TYPE_SEGMENT = 0,
  38         ASCE_TYPE_REGION3 = 1,
  39         ASCE_TYPE_REGION2 = 2,
  40         ASCE_TYPE_REGION1 = 3
  41 };
  42
  43 union region1_table_entry {
  44         unsigned long val;
  45         struct {
  46                 unsigned long rto: 52;/* Region-Table Origin */
  47                 unsigned long    : 2;
  48                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
  49                 unsigned long    : 1;
  50                 unsigned long tf : 2; /* Region-Second-Table Offset */
  51                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
  52                 unsigned long    : 1;
  53                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
  54                 unsigned long tl : 2; /* Region-Second-Table Length */
  55         };
  56 };
  57
  58 union region2_table_entry {
  59         unsigned long val;
  60         struct {
  61                 unsigned long rto: 52;/* Region-Table Origin */
  62                 unsigned long    : 2;
  63                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
  64                 unsigned long    : 1;
  65                 unsigned long tf : 2; /* Region-Third-Table Offset */
  66                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
  67                 unsigned long    : 1;
  68                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
  69                 unsigned long tl : 2; /* Region-Third-Table Length */
  70         };
  71 };
  72
  73 struct region3_table_entry_fc0 {
  74         unsigned long sto: 52;/* Segment-Table Origin */
  75         unsigned long    : 1;
  76         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
  77         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
  78         unsigned long    : 1;
  79         unsigned long tf : 2; /* Segment-Table Offset */
  80         unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
  81         unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
  82         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
  83         unsigned long tl : 2; /* Segment-Table Length */
  84 };
  85
  86 struct region3_table_entry_fc1 {
  87         unsigned long rfaa : 33; /* Region-Frame Absolute Address */
  88         unsigned long    : 14;
  89         unsigned long av : 1; /* ACCF-Validity Control */
  90         unsigned long acc: 4; /* Access-Control Bits */
  91         unsigned long f  : 1; /* Fetch-Protection Bit */
  92         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
  93         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
  94         unsigned long iep: 1; /* Instruction-Execution-Protection */
  95         unsigned long    : 2;
  96         unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
  97         unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
  98         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
  99         unsigned long    : 2;
 100 };
 101
 102 union region3_table_entry {
 103         unsigned long val;
 104         struct region3_table_entry_fc0 fc0;
 105         struct region3_table_entry_fc1 fc1;
 106         struct {
 107                 unsigned long    : 53;
 108                 unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
 109                 unsigned long    : 4;
 110                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
 111                 unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
 112                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
 113                 unsigned long    : 2;
 114         };
 115 };
 116
 117 struct segment_entry_fc0 {
 118         unsigned long pto: 53;/* Page-Table Origin */
 119         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
 120         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
 121         unsigned long    : 3;
 122         unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
 123         unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
 124         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
 125         unsigned long    : 2;
 126 };
 127
 128 struct segment_entry_fc1 {
 129         unsigned long sfaa : 44; /* Segment-Frame Absolute Address */
 130         unsigned long    : 3;
 131         unsigned long av : 1; /* ACCF-Validity Control */
 132         unsigned long acc: 4; /* Access-Control Bits */
 133         unsigned long f  : 1; /* Fetch-Protection Bit */
 134         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
 135         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
 136         unsigned long iep: 1; /* Instruction-Execution-Protection */
 137         unsigned long    : 2;
 138         unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
 139         unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
 140         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
 141         unsigned long    : 2;
 142 };
 143
 144 union segment_table_entry {
 145         unsigned long val;
 146         struct segment_entry_fc0 fc0;
 147         struct segment_entry_fc1 fc1;
 148         struct {
 149                 unsigned long    : 53;
 150                 unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
 151                 unsigned long    : 4;
 152                 unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
 153                 unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
 154                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
 155                 unsigned long    : 2;
 156         };
 157 };
 158
 159 enum {
 160         TABLE_TYPE_SEGMENT = 0,
 161         TABLE_TYPE_REGION3 = 1,
 162         TABLE_TYPE_REGION2 = 2,
 163         TABLE_TYPE_REGION1 = 3
 164 };
 165
 166 union page_table_entry {
 167         unsigned long val;
 168         struct {
 169                 unsigned long pfra : 52; /* Page-Frame Real Address */
 170                 unsigned long z  : 1; /* Zero Bit */
 171                 unsigned long i  : 1; /* Page-Invalid Bit */
 172                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
 173                 unsigned long iep: 1; /* Instruction-Execution-Protection */
 174                 unsigned long    : 8;
 175         };
 176 };
 177
 178 /*
 179  * vaddress union in order to easily decode a virtual address into its
 180  * region first index, region second index etc. parts.
 181  */
 182 union vaddress {
 183         unsigned long addr;
 184         struct {
 185                 unsigned long rfx : 11;
 186                 unsigned long rsx : 11;
 187                 unsigned long rtx : 11;
 188                 unsigned long sx  : 11;
 189                 unsigned long px  : 8;
 190                 unsigned long bx  : 12;
 191         };
 192         struct {
 193                 unsigned long rfx01 : 2;
 194                 unsigned long       : 9;
 195                 unsigned long rsx01 : 2;
 196                 unsigned long       : 9;
 197                 unsigned long rtx01 : 2;
 198                 unsigned long       : 9;
 199                 unsigned long sx01  : 2;
 200                 unsigned long       : 29;
 201         };
 202 };
 203
 204 /*
 205  * raddress union which will contain the result (real or absolute address)
 206  * after a page table walk. The rfaa, sfaa and pfra members are used to
 207  * simply assign them the value of a region, segment or page table entry.
 208  */
 209 union raddress {
 210         unsigned long addr;
 211         unsigned long rfaa : 33; /* Region-Frame Absolute Address */
 212         unsigned long sfaa : 44; /* Segment-Frame Absolute Address */
 213         unsigned long pfra : 52; /* Page-Frame Real Address */
 214 };
 215
 216 union alet {
 217         u32 val;
 218         struct {
 219                 u32 reserved : 7;
 220                 u32 p        : 1;
 221                 u32 alesn    : 8;
 222                 u32 alen     : 16;
 223         };
 224 };
 225
 226 union ald {
 227         u32 val;
 228         struct {
 229                 u32     : 1;
 230                 u32 alo : 24;
 231                 u32 all : 7;
 232         };
 233 };
 234
 235 struct ale {
 236         unsigned long i      : 1; /* ALEN-Invalid Bit */
 237         unsigned long        : 5;
 238         unsigned long fo     : 1; /* Fetch-Only Bit */
 239         unsigned long p      : 1; /* Private Bit */
 240         unsigned long alesn  : 8; /* Access-List-Entry Sequence Number */
 241         unsigned long aleax  : 16; /* Access-List-Entry Authorization Index */
 242         unsigned long        : 32;
 243         unsigned long        : 1;
 244         unsigned long asteo  : 25; /* ASN-Second-Table-Entry Origin */
 245         unsigned long        : 6;
 246         unsigned long astesn : 32; /* ASTE Sequence Number */
 247 };
 248
 249 struct aste {
 250         unsigned long i      : 1; /* ASX-Invalid Bit */
 251         unsigned long ato    : 29; /* Authority-Table Origin */
 252         unsigned long        : 1;
 253         unsigned long b      : 1; /* Base-Space Bit */
 254         unsigned long ax     : 16; /* Authorization Index */
 255         unsigned long atl    : 12; /* Authority-Table Length */
 256         unsigned long        : 2;
 257         unsigned long ca     : 1; /* Controlled-ASN Bit */
 258         unsigned long ra     : 1; /* Reusable-ASN Bit */
 259         unsigned long asce   : 64; /* Address-Space-Control Element */
 260         unsigned long ald    : 32;
 261         unsigned long astesn : 32;
 262         /* .. more fields there */
 263 };
 264
 265 int ipte_lock_held(struct kvm *kvm)
 266 {
 267         if (sclp.has_siif) {
 268                 int rc;
 269
 270                 read_lock(&kvm->arch.sca_lock);
 271                 rc = kvm_s390_get_ipte_control(kvm)->kh != 0;
 272                 read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 273                 return rc;
 274         }
 275         return kvm->arch.ipte_lock_count != 0;
 276 }
 277
 278 static void ipte_lock_simple(struct kvm *kvm)
 279 {
 280         union ipte_control old, new, *ic;
 281
 282         mutex_lock(&kvm->arch.ipte_mutex);
 283         kvm->arch.ipte_lock_count++;
 284         if (kvm->arch.ipte_lock_count > 1)
 285                 goto out;
 286 retry:
 287         read_lock(&kvm->arch.sca_lock);
 288         ic = kvm_s390_get_ipte_control(kvm);
 289         do {
 290                 old = READ_ONCE(*ic);
 291                 if (old.k) {
 292                         read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 293                         cond_resched();
 294                         goto retry;
 295                 }
 296                 new = old;
 297                 new.k = 1;
 298         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
 299         read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 300 out:
 301         mutex_unlock(&kvm->arch.ipte_mutex);
 302 }
 303
 304 static void ipte_unlock_simple(struct kvm *kvm)
 305 {
 306         union ipte_control old, new, *ic;
 307
 308         mutex_lock(&kvm->arch.ipte_mutex);
 309         kvm->arch.ipte_lock_count--;
 310         if (kvm->arch.ipte_lock_count)
 311                 goto out;
 312         read_lock(&kvm->arch.sca_lock);
 313         ic = kvm_s390_get_ipte_control(kvm);
 314         do {
 315                 old = READ_ONCE(*ic);
 316                 new = old;
 317                 new.k = 0;
 318         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
 319         read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 320         wake_up(&kvm->arch.ipte_wq);
 321 out:
 322         mutex_unlock(&kvm->arch.ipte_mutex);
 323 }
 324
 325 static void ipte_lock_siif(struct kvm *kvm)
 326 {
 327         union ipte_control old, new, *ic;
 328
 329 retry:
 330         read_lock(&kvm->arch.sca_lock);
 331         ic = kvm_s390_get_ipte_control(kvm);
 332         do {
 333                 old = READ_ONCE(*ic);
 334                 if (old.kg) {
 335                         read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 336                         cond_resched();
 337                         goto retry;
 338                 }
 339                 new = old;
 340                 new.k = 1;
 341                 new.kh++;
 342         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
 343         read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 344 }
 345
 346 static void ipte_unlock_siif(struct kvm *kvm)
 347 {
 348         union ipte_control old, new, *ic;
 349
 350         read_lock(&kvm->arch.sca_lock);
 351         ic = kvm_s390_get_ipte_control(kvm);
 352         do {
 353                 old = READ_ONCE(*ic);
 354                 new = old;
 355                 new.kh--;
 356                 if (!new.kh)
 357                         new.k = 0;
 358         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
 359         read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 360         if (!new.kh)
 361                 wake_up(&kvm->arch.ipte_wq);
 362 }
 363
 364 void ipte_lock(struct kvm *kvm)
 365 {
 366         if (sclp.has_siif)
 367                 ipte_lock_siif(kvm);
 368         else
 369                 ipte_lock_simple(kvm);
 370 }
 371
 372 void ipte_unlock(struct kvm *kvm)
 373 {
 374         if (sclp.has_siif)
 375                 ipte_unlock_siif(kvm);
 376         else
 377                 ipte_unlock_simple(kvm);
 378 }
 379
 380 static int ar_translation(struct kvm_vcpu *vcpu, union asce *asce, u8 ar,
 381                           enum gacc_mode mode)
 382 {
 383         union alet alet;
 384         struct ale ale;
 385         struct aste aste;
 386         unsigned long ald_addr, authority_table_addr;
 387         union ald ald;
 388         int eax, rc;
 389         u8 authority_table;
 390
 391         if (ar >= NUM_ACRS)
 392                 return -EINVAL;
 393
 394         if (vcpu->arch.acrs_loaded)
 395                 save_access_regs(vcpu->run->s.regs.acrs);
 396         alet.val = vcpu->run->s.regs.acrs[ar];
 397
 398         if (ar == 0 || alet.val == 0) {
 399                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
 400                 return 0;
 401         } else if (alet.val == 1) {
 402                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[7];
 403                 return 0;
 404         }
 405
 406         if (alet.reserved)
 407                 return PGM_ALET_SPECIFICATION;
 408
 409         if (alet.p)
 410                 ald_addr = vcpu->arch.sie_block->gcr[5];
 411         else
 412                 ald_addr = vcpu->arch.sie_block->gcr[2];
 413         ald_addr &= 0x7fffffc0;
 414
 415         rc = read_guest_real(vcpu, ald_addr + 16, &ald.val, sizeof(union ald));
 416         if (rc)
 417                 return rc;
 418
 419         if (alet.alen / 8 > ald.all)
 420                 return PGM_ALEN_TRANSLATION;
 421
 422         if (0x7fffffff - ald.alo * 128 < alet.alen * 16)
 423                 return PGM_ADDRESSING;
 424
 425         rc = read_guest_real(vcpu, ald.alo * 128 + alet.alen * 16, &ale,
 426                              sizeof(struct ale));
 427         if (rc)
 428                 return rc;
 429
 430         if (ale.i == 1)
 431                 return PGM_ALEN_TRANSLATION;
 432         if (ale.alesn != alet.alesn)
 433                 return PGM_ALE_SEQUENCE;
 434
 435         rc = read_guest_real(vcpu, ale.asteo * 64, &aste, sizeof(struct aste));
 436         if (rc)
 437                 return rc;
 438
 439         if (aste.i)
 440                 return PGM_ASTE_VALIDITY;
 441         if (aste.astesn != ale.astesn)
 442                 return PGM_ASTE_SEQUENCE;
 443
 444         if (ale.p == 1) {
 445                 eax = (vcpu->arch.sie_block->gcr[8] >> 16) & 0xffff;
 446                 if (ale.aleax != eax) {
 447                         if (eax / 16 > aste.atl)
 448                                 return PGM_EXTENDED_AUTHORITY;
 449
 450                         authority_table_addr = aste.ato * 4 + eax / 4;
 451
 452                         rc = read_guest_real(vcpu, authority_table_addr,
 453                                              &authority_table,
 454                                              sizeof(u8));
 455                         if (rc)
 456                                 return rc;
 457
 458                         if ((authority_table & (0x40 >> ((eax & 3) * 2))) == 0)
 459                                 return PGM_EXTENDED_AUTHORITY;
 460                 }
 461         }
 462
 463         if (ale.fo == 1 && mode == GACC_STORE)
 464                 return PGM_PROTECTION;
 465
 466         asce->val = aste.asce;
 467         return 0;
 468 }
 469
 470 enum prot_type {
 471         PROT_TYPE_LA   = 0,
 472         PROT_TYPE_KEYC = 1,
 473         PROT_TYPE_ALC  = 2,
 474         PROT_TYPE_DAT  = 3,
 475         PROT_TYPE_IEP  = 4,
 476         /* Dummy value for passing an initialized value when code != PGM_PROTECTION */
 477         PROT_NONE,
 478 };
 479
 480 static int trans_exc_ending(struct kvm_vcpu *vcpu, int code, unsigned long gva, u8 ar,
 481                             enum gacc_mode mode, enum prot_type prot, bool terminate)
 482 {
 483         struct kvm_s390_pgm_info *pgm = &vcpu->arch.pgm;
 484         union teid *teid;
 485
 486         memset(pgm, 0, sizeof(*pgm));
 487         pgm->code = code;
 488         teid = (union teid *)&pgm->trans_exc_code;
 489
 490         switch (code) {
 491         case PGM_PROTECTION:
 492                 switch (prot) {
 493                 case PROT_NONE:
 494                         /* We should never get here, acts like termination */
 495                         WARN_ON_ONCE(1);
 496                         break;
 497                 case PROT_TYPE_IEP:
 498                         teid->b61 = 1;
 499                         fallthrough;
 500                 case PROT_TYPE_LA:
 501                         teid->b56 = 1;
 502                         break;
 503                 case PROT_TYPE_KEYC:
 504                         teid->b60 = 1;
 505                         break;
 506                 case PROT_TYPE_ALC:
 507                         teid->b60 = 1;
 508                         fallthrough;
 509                 case PROT_TYPE_DAT:
 510                         teid->b61 = 1;
 511                         break;
 512                 }
 513                 if (terminate) {
 514                         teid->b56 = 0;
 515                         teid->b60 = 0;
 516                         teid->b61 = 0;
 517                 }
 518                 fallthrough;
 519         case PGM_ASCE_TYPE:
 520         case PGM_PAGE_TRANSLATION:
 521         case PGM_REGION_FIRST_TRANS:
 522         case PGM_REGION_SECOND_TRANS:
 523         case PGM_REGION_THIRD_TRANS:
 524         case PGM_SEGMENT_TRANSLATION:
 525                 /*
 526                  * op_access_id only applies to MOVE_PAGE -> set bit 61
 527                  * exc_access_id has to be set to 0 for some instructions. Both
 528                  * cases have to be handled by the caller.
 529                  */
 530                 teid->addr = gva >> PAGE_SHIFT;
 531                 teid->fsi = mode == GACC_STORE ? TEID_FSI_STORE : TEID_FSI_FETCH;
 532                 teid->as = psw_bits(vcpu->arch.sie_block->gpsw).as;
 533                 fallthrough;
 534         case PGM_ALEN_TRANSLATION:
 535         case PGM_ALE_SEQUENCE:
 536         case PGM_ASTE_VALIDITY:
 537         case PGM_ASTE_SEQUENCE:
 538         case PGM_EXTENDED_AUTHORITY:
 539                 /*
 540                  * We can always store exc_access_id, as it is
 541                  * undefined for non-ar cases. It is undefined for
 542                  * most DAT protection exceptions.
 543                  */
 544                 pgm->exc_access_id = ar;
 545                 break;
 546         }
 547         return code;
 548 }
 549
 550 static int trans_exc(struct kvm_vcpu *vcpu, int code, unsigned long gva, u8 ar,
 551                      enum gacc_mode mode, enum prot_type prot)
 552 {
 553         return trans_exc_ending(vcpu, code, gva, ar, mode, prot, false);
 554 }
 555
 556 static int get_vcpu_asce(struct kvm_vcpu *vcpu, union asce *asce,
 557                          unsigned long ga, u8 ar, enum gacc_mode mode)
 558 {
 559         int rc;
 560         struct psw_bits psw = psw_bits(vcpu->arch.sie_block->gpsw);
 561
 562         if (!psw.dat) {
 563                 asce->val = 0;
 564                 asce->r = 1;
 565                 return 0;
 566         }
 567
 568         if ((mode == GACC_IFETCH) && (psw.as != PSW_BITS_AS_HOME))
 569                 psw.as = PSW_BITS_AS_PRIMARY;
 570
 571         switch (psw.as) {
 572         case PSW_BITS_AS_PRIMARY:
 573                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
 574                 return 0;
 575         case PSW_BITS_AS_SECONDARY:
 576                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[7];
 577                 return 0;
 578         case PSW_BITS_AS_HOME:
 579                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[13];
 580                 return 0;
 581         case PSW_BITS_AS_ACCREG:
 582                 rc = ar_translation(vcpu, asce, ar, mode);
 583                 if (rc > 0)
 584                         return trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, PROT_TYPE_ALC);
 585                 return rc;
 586         }
 587         return 0;
 588 }
 589
 590 static int deref_table(struct kvm *kvm, unsigned long gpa, unsigned long *val)
 591 {
 592         return kvm_read_guest(kvm, gpa, val, sizeof(*val));
 593 }
 594
 595 /**
 596  * guest_translate - translate a guest virtual into a guest absolute address
 597  * @vcpu: virtual cpu
 598  * @gva: guest virtual address
 599  * @gpa: points to where guest physical (absolute) address should be stored
 600  * @asce: effective asce
 601  * @mode: indicates the access mode to be used
 602  * @prot: returns the type for protection exceptions
 603  *
 604  * Translate a guest virtual address into a guest absolute address by means
 605  * of dynamic address translation as specified by the architecture.
 606  * If the resulting absolute address is not available in the configuration
 607  * an addressing exception is indicated and @gpa will not be changed.
 608  *
 609  * Returns: - zero on success; @gpa contains the resulting absolute address
 610  *          - a negative value if guest access failed due to e.g. broken
 611  *            guest mapping
 612  *          - a positive value if an access exception happened. In this case
 613  *            the returned value is the program interruption code as defined
 614  *            by the architecture
 615  */
 616 static unsigned long guest_translate(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva,
 617                                      unsigned long *gpa, const union asce asce,
 618                                      enum gacc_mode mode, enum prot_type *prot)
 619 {
 620         union vaddress vaddr = {.addr = gva};
 621         union raddress raddr = {.addr = gva};
 622         union page_table_entry pte;
 623         int dat_protection = 0;
 624         int iep_protection = 0;
 625         union ctlreg0 ctlreg0;
 626         unsigned long ptr;
 627         int edat1, edat2, iep;
 628
 629         ctlreg0.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0];
 630         edat1 = ctlreg0.edat && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 8);
 631         edat2 = edat1 && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 78);
 632         iep = ctlreg0.iep && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 130);
 633         if (asce.r)
 634                 goto real_address;
 635         ptr = asce.origin * PAGE_SIZE;
 636         switch (asce.dt) {
 637         case ASCE_TYPE_REGION1:
 638                 if (vaddr.rfx01 > asce.tl)
 639                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
 640                 ptr += vaddr.rfx * 8;
 641                 break;
 642         case ASCE_TYPE_REGION2:
 643                 if (vaddr.rfx)
 644                         return PGM_ASCE_TYPE;
 645                 if (vaddr.rsx01 > asce.tl)
 646                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
 647                 ptr += vaddr.rsx * 8;
 648                 break;
 649         case ASCE_TYPE_REGION3:
 650                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx)
 651                         return PGM_ASCE_TYPE;
 652                 if (vaddr.rtx01 > asce.tl)
 653                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
 654                 ptr += vaddr.rtx * 8;
 655                 break;
 656         case ASCE_TYPE_SEGMENT:
 657                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx || vaddr.rtx)
 658                         return PGM_ASCE_TYPE;
 659                 if (vaddr.sx01 > asce.tl)
 660                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
 661                 ptr += vaddr.sx * 8;
 662                 break;
 663         }
 664         switch (asce.dt) {
 665         case ASCE_TYPE_REGION1: {
 666                 union region1_table_entry rfte;
 667
 668                 if (!kvm_is_gpa_in_memslot(vcpu->kvm, ptr))
 669                         return PGM_ADDRESSING;
 670                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rfte.val))
 671                         return -EFAULT;
 672                 if (rfte.i)
 673                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
 674                 if (rfte.tt != TABLE_TYPE_REGION1)
 675                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 676                 if (vaddr.rsx01 < rfte.tf || vaddr.rsx01 > rfte.tl)
 677                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
 678                 if (edat1)
 679                         dat_protection |= rfte.p;
 680                 ptr = rfte.rto * PAGE_SIZE + vaddr.rsx * 8;
 681         }
 682                 fallthrough;
 683         case ASCE_TYPE_REGION2: {
 684                 union region2_table_entry rste;
 685
 686                 if (!kvm_is_gpa_in_memslot(vcpu->kvm, ptr))
 687                         return PGM_ADDRESSING;
 688                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rste.val))
 689                         return -EFAULT;
 690                 if (rste.i)
 691                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
 692                 if (rste.tt != TABLE_TYPE_REGION2)
 693                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 694                 if (vaddr.rtx01 < rste.tf || vaddr.rtx01 > rste.tl)
 695                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
 696                 if (edat1)
 697                         dat_protection |= rste.p;
 698                 ptr = rste.rto * PAGE_SIZE + vaddr.rtx * 8;
 699         }
 700                 fallthrough;
 701         case ASCE_TYPE_REGION3: {
 702                 union region3_table_entry rtte;
 703
 704                 if (!kvm_is_gpa_in_memslot(vcpu->kvm, ptr))
 705                         return PGM_ADDRESSING;
 706                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rtte.val))
 707                         return -EFAULT;
 708                 if (rtte.i)
 709                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
 710                 if (rtte.tt != TABLE_TYPE_REGION3)
 711                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 712                 if (rtte.cr && asce.p && edat2)
 713                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 714                 if (rtte.fc && edat2) {
 715                         dat_protection |= rtte.fc1.p;
 716                         iep_protection = rtte.fc1.iep;
 717                         raddr.rfaa = rtte.fc1.rfaa;
 718                         goto absolute_address;
 719                 }
 720                 if (vaddr.sx01 < rtte.fc0.tf)
 721                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
 722                 if (vaddr.sx01 > rtte.fc0.tl)
 723                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
 724                 if (edat1)
 725                         dat_protection |= rtte.fc0.p;
 726                 ptr = rtte.fc0.sto * PAGE_SIZE + vaddr.sx * 8;
 727         }
 728                 fallthrough;
 729         case ASCE_TYPE_SEGMENT: {
 730                 union segment_table_entry ste;
 731
 732                 if (!kvm_is_gpa_in_memslot(vcpu->kvm, ptr))
 733                         return PGM_ADDRESSING;
 734                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &ste.val))
 735                         return -EFAULT;
 736                 if (ste.i)
 737                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
 738                 if (ste.tt != TABLE_TYPE_SEGMENT)
 739                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 740                 if (ste.cs && asce.p)
 741                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 742                 if (ste.fc && edat1) {
 743                         dat_protection |= ste.fc1.p;
 744                         iep_protection = ste.fc1.iep;
 745                         raddr.sfaa = ste.fc1.sfaa;
 746                         goto absolute_address;
 747                 }
 748                 dat_protection |= ste.fc0.p;
 749                 ptr = ste.fc0.pto * (PAGE_SIZE / 2) + vaddr.px * 8;
 750         }
 751         }
 752         if (!kvm_is_gpa_in_memslot(vcpu->kvm, ptr))
 753                 return PGM_ADDRESSING;
 754         if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &pte.val))
 755                 return -EFAULT;
 756         if (pte.i)
 757                 return PGM_PAGE_TRANSLATION;
 758         if (pte.z)
 759                 return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 760         dat_protection |= pte.p;
 761         iep_protection = pte.iep;
 762         raddr.pfra = pte.pfra;
 763 real_address:
 764         raddr.addr = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, raddr.addr);
 765 absolute_address:
 766         if (mode == GACC_STORE && dat_protection) {
 767                 *prot = PROT_TYPE_DAT;
 768                 return PGM_PROTECTION;
 769         }
 770         if (mode == GACC_IFETCH && iep_protection && iep) {
 771                 *prot = PROT_TYPE_IEP;
 772                 return PGM_PROTECTION;
 773         }
 774         if (!kvm_is_gpa_in_memslot(vcpu->kvm, raddr.addr))
 775                 return PGM_ADDRESSING;
 776         *gpa = raddr.addr;
 777         return 0;
 778 }
 779
 780 static inline int is_low_address(unsigned long ga)
 781 {
 782         /* Check for address ranges 0..511 and 4096..4607 */
 783         return (ga & ~0x11fful) == 0;
 784 }
 785
 786 static int low_address_protection_enabled(struct kvm_vcpu *vcpu,
 787                                           const union asce asce)
 788 {
 789         union ctlreg0 ctlreg0 = {.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0]};
 790         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
 791
 792         if (!ctlreg0.lap)
 793                 return 0;
 794         if (psw_bits(*psw).dat && asce.p)
 795                 return 0;
 796         return 1;
 797 }
 798
 799 static int vm_check_access_key(struct kvm *kvm, u8 access_key,
 800                                enum gacc_mode mode, gpa_t gpa)
 801 {
 802         u8 storage_key, access_control;
 803         bool fetch_protected;
 804         unsigned long hva;
 805         int r;
 806
 807         if (access_key == 0)
 808                 return 0;
 809
 810         hva = gfn_to_hva(kvm, gpa_to_gfn(gpa));
 811         if (kvm_is_error_hva(hva))
 812                 return PGM_ADDRESSING;
 813
 814         mmap_read_lock(current->mm);
 815         r = get_guest_storage_key(current->mm, hva, &storage_key);
 816         mmap_read_unlock(current->mm);
 817         if (r)
 818                 return r;
 819         access_control = FIELD_GET(_PAGE_ACC_BITS, storage_key);
 820         if (access_control == access_key)
 821                 return 0;
 822         fetch_protected = storage_key & _PAGE_FP_BIT;
 823         if ((mode == GACC_FETCH || mode == GACC_IFETCH) && !fetch_protected)
 824                 return 0;
 825         return PGM_PROTECTION;
 826 }
 827
 828 static bool fetch_prot_override_applicable(struct kvm_vcpu *vcpu, enum gacc_mode mode,
 829                                            union asce asce)
 830 {
 831         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
 832         unsigned long override;
 833
 834         if (mode == GACC_FETCH || mode == GACC_IFETCH) {
 835                 /* check if fetch protection override enabled */
 836                 override = vcpu->arch.sie_block->gcr[0];
 837                 override &= CR0_FETCH_PROTECTION_OVERRIDE;
 838                 /* not applicable if subject to DAT && private space */
 839                 override = override && !(psw_bits(*psw).dat && asce.p);
 840                 return override;
 841         }
 842         return false;
 843 }
 844
 845 static bool fetch_prot_override_applies(unsigned long ga, unsigned int len)
 846 {
 847         return ga < 2048 && ga + len <= 2048;
 848 }
 849
 850 static bool storage_prot_override_applicable(struct kvm_vcpu *vcpu)
 851 {
 852         /* check if storage protection override enabled */
 853         return vcpu->arch.sie_block->gcr[0] & CR0_STORAGE_PROTECTION_OVERRIDE;
 854 }
 855
 856 static bool storage_prot_override_applies(u8 access_control)
 857 {
 858         /* matches special storage protection override key (9) -> allow */
 859         return access_control == PAGE_SPO_ACC;
 860 }
 861
 862 static int vcpu_check_access_key(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 access_key,
 863                                  enum gacc_mode mode, union asce asce, gpa_t gpa,
 864                                  unsigned long ga, unsigned int len)
 865 {
 866         u8 storage_key, access_control;
 867         unsigned long hva;
 868         int r;
 869
 870         /* access key 0 matches any storage key -> allow */
 871         if (access_key == 0)
 872                 return 0;
 873         /*
 874          * caller needs to ensure that gfn is accessible, so we can
 875          * assume that this cannot fail
 876          */
 877         hva = gfn_to_hva(vcpu->kvm, gpa_to_gfn(gpa));
 878         mmap_read_lock(current->mm);
 879         r = get_guest_storage_key(current->mm, hva, &storage_key);
 880         mmap_read_unlock(current->mm);
 881         if (r)
 882                 return r;
 883         access_control = FIELD_GET(_PAGE_ACC_BITS, storage_key);
 884         /* access key matches storage key -> allow */
 885         if (access_control == access_key)
 886                 return 0;
 887         if (mode == GACC_FETCH || mode == GACC_IFETCH) {
 888                 /* it is a fetch and fetch protection is off -> allow */
 889                 if (!(storage_key & _PAGE_FP_BIT))
 890                         return 0;
 891                 if (fetch_prot_override_applicable(vcpu, mode, asce) &&
 892                     fetch_prot_override_applies(ga, len))
 893                         return 0;
 894         }
 895         if (storage_prot_override_applicable(vcpu) &&
 896             storage_prot_override_applies(access_control))
 897                 return 0;
 898         return PGM_PROTECTION;
 899 }
 900
 901 /**
 902  * guest_range_to_gpas() - Calculate guest physical addresses of page fragments
 903  * covering a logical range
 904  * @vcpu: virtual cpu
 905  * @ga: guest address, start of range
 906  * @ar: access register
 907  * @gpas: output argument, may be NULL
 908  * @len: length of range in bytes
 909  * @asce: address-space-control element to use for translation
 910  * @mode: access mode
 911  * @access_key: access key to mach the range's storage keys against
 912  *
 913  * Translate a logical range to a series of guest absolute addresses,
 914  * such that the concatenation of page fragments starting at each gpa make up
 915  * the whole range.
 916  * The translation is performed as if done by the cpu for the given @asce, @ar,
 917  * @mode and state of the @vcpu.
 918  * If the translation causes an exception, its program interruption code is
 919  * returned and the &struct kvm_s390_pgm_info pgm member of @vcpu is modified
 920  * such that a subsequent call to kvm_s390_inject_prog_vcpu() will inject
 921  * a correct exception into the guest.
 922  * The resulting gpas are stored into @gpas, unless it is NULL.
 923  *
 924  * Note: All fragments except the first one start at the beginning of a page.
 925  *       When deriving the boundaries of a fragment from a gpa, all but the last
 926  *       fragment end at the end of the page.
 927  *
 928  * Return:
 929  * * 0          - success
 930  * * <0         - translation could not be performed, for example if  guest
 931  *                memory could not be accessed
 932  * * >0         - an access exception occurred. In this case the returned value
 933  *                is the program interruption code and the contents of pgm may
 934  *                be used to inject an exception into the guest.
 935  */
 936 static int guest_range_to_gpas(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long ga, u8 ar,
 937                                unsigned long *gpas, unsigned long len,
 938                                const union asce asce, enum gacc_mode mode,
 939                                u8 access_key)
 940 {
 941         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
 942         unsigned int offset = offset_in_page(ga);
 943         unsigned int fragment_len;
 944         int lap_enabled, rc = 0;
 945         enum prot_type prot;
 946         unsigned long gpa;
 947
 948         lap_enabled = low_address_protection_enabled(vcpu, asce);
 949         while (min(PAGE_SIZE - offset, len) > 0) {
 950                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset, len);
 951                 ga = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, ga);
 952                 if (mode == GACC_STORE && lap_enabled && is_low_address(ga))
 953                         return trans_exc(vcpu, PGM_PROTECTION, ga, ar, mode,
 954                                          PROT_TYPE_LA);
 955                 if (psw_bits(*psw).dat) {
 956                         rc = guest_translate(vcpu, ga, &gpa, asce, mode, &prot);
 957                         if (rc < 0)
 958                                 return rc;
 959                 } else {
 960                         gpa = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, ga);
 961                         if (!kvm_is_gpa_in_memslot(vcpu->kvm, gpa)) {
 962                                 rc = PGM_ADDRESSING;
 963                                 prot = PROT_NONE;
 964                         }
 965                 }
 966                 if (rc)
 967                         return trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, prot);
 968                 rc = vcpu_check_access_key(vcpu, access_key, mode, asce, gpa, ga,
 969                                            fragment_len);
 970                 if (rc)
 971                         return trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, PROT_TYPE_KEYC);
 972                 if (gpas)
 973                         *gpas++ = gpa;
 974                 offset = 0;
 975                 ga += fragment_len;
 976                 len -= fragment_len;
 977         }
 978         return 0;
 979 }
 980
 981 static int access_guest_page(struct kvm *kvm, enum gacc_mode mode, gpa_t gpa,
 982                              void *data, unsigned int len)
 983 {
 984         const unsigned int offset = offset_in_page(gpa);
 985         const gfn_t gfn = gpa_to_gfn(gpa);
 986         int rc;
 987
 988         if (mode == GACC_STORE)
 989                 rc = kvm_write_guest_page(kvm, gfn, data, offset, len);
 990         else
 991                 rc = kvm_read_guest_page(kvm, gfn, data, offset, len);
 992         return rc;
 993 }
 994
 995 static int
 996 access_guest_page_with_key(struct kvm *kvm, enum gacc_mode mode, gpa_t gpa,
 997                            void *data, unsigned int len, u8 access_key)
 998 {
 999         struct kvm_memory_slot *slot;
1000         bool writable;
1001         gfn_t gfn;
1002         hva_t hva;
1003         int rc;
1004
1005         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
1006         slot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
1007         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(slot, gfn, &writable);
1008
1009         if (kvm_is_error_hva(hva))
1010                 return PGM_ADDRESSING;
1011         /*
1012          * Check if it's a ro memslot, even tho that can't occur (they're unsupported).
1013          * Don't try to actually handle that case.
1014          */
1015         if (!writable && mode == GACC_STORE)
1016                 return -EOPNOTSUPP;
1017         hva += offset_in_page(gpa);
1018         if (mode == GACC_STORE)
1019                 rc = copy_to_user_key((void __user *)hva, data, len, access_key);
1020         else
1021                 rc = copy_from_user_key(data, (void __user *)hva, len, access_key);
1022         if (rc)
1023                 return PGM_PROTECTION;
1024         if (mode == GACC_STORE)
1025                 mark_page_dirty_in_slot(kvm, slot, gfn);
1026         return 0;
1027 }
1028
1029 int access_guest_abs_with_key(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data,
1030                               unsigned long len, enum gacc_mode mode, u8 access_key)
1031 {
1032         int offset = offset_in_page(gpa);
1033         int fragment_len;
1034         int rc;
1035
1036         while (min(PAGE_SIZE - offset, len) > 0) {
1037                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset, len);
1038                 rc = access_guest_page_with_key(kvm, mode, gpa, data, fragment_len, access_key);
1039                 if (rc)
1040                         return rc;
1041                 offset = 0;
1042                 len -= fragment_len;
1043                 data += fragment_len;
1044                 gpa += fragment_len;
1045         }
1046         return 0;
1047 }
1048
1049 int access_guest_with_key(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long ga, u8 ar,
1050                           void *data, unsigned long len, enum gacc_mode mode,
1051                           u8 access_key)
1052 {
1053         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
1054         unsigned long nr_pages, idx;
1055         unsigned long gpa_array[2];
1056         unsigned int fragment_len;
1057         unsigned long *gpas;
1058         enum prot_type prot;
1059         int need_ipte_lock;
1060         union asce asce;
1061         bool try_storage_prot_override;
1062         bool try_fetch_prot_override;
1063         int rc;
1064
1065         if (!len)
1066                 return 0;
1067         ga = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, ga);
1068         rc = get_vcpu_asce(vcpu, &asce, ga, ar, mode);
1069         if (rc)
1070                 return rc;
1071         nr_pages = (((ga & ~PAGE_MASK) + len - 1) >> PAGE_SHIFT) + 1;
1072         gpas = gpa_array;
1073         if (nr_pages > ARRAY_SIZE(gpa_array))
1074                 gpas = vmalloc(array_size(nr_pages, sizeof(unsigned long)));
1075         if (!gpas)
1076                 return -ENOMEM;
1077         try_fetch_prot_override = fetch_prot_override_applicable(vcpu, mode, asce);
1078         try_storage_prot_override = storage_prot_override_applicable(vcpu);
1079         need_ipte_lock = psw_bits(*psw).dat && !asce.r;
1080         if (need_ipte_lock)
1081                 ipte_lock(vcpu->kvm);
1082         /*
1083          * Since we do the access further down ultimately via a move instruction
1084          * that does key checking and returns an error in case of a protection
1085          * violation, we don't need to do the check during address translation.
1086          * Skip it by passing access key 0, which matches any storage key,
1087          * obviating the need for any further checks. As a result the check is
1088          * handled entirely in hardware on access, we only need to take care to
1089          * forego key protection checking if fetch protection override applies or
1090          * retry with the special key 9 in case of storage protection override.
1091          */
1092         rc = guest_range_to_gpas(vcpu, ga, ar, gpas, len, asce, mode, 0);
1093         if (rc)
1094                 goto out_unlock;
1095         for (idx = 0; idx < nr_pages; idx++) {
1096                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset_in_page(gpas[idx]), len);
1097                 if (try_fetch_prot_override && fetch_prot_override_applies(ga, fragment_len)) {
1098                         rc = access_guest_page(vcpu->kvm, mode, gpas[idx],
1099                                                data, fragment_len);
1100                 } else {
1101                         rc = access_guest_page_with_key(vcpu->kvm, mode, gpas[idx],
1102                                                         data, fragment_len, access_key);
1103                 }
1104                 if (rc == PGM_PROTECTION && try_storage_prot_override)
1105                         rc = access_guest_page_with_key(vcpu->kvm, mode, gpas[idx],
1106                                                         data, fragment_len, PAGE_SPO_ACC);
1107                 if (rc)
1108                         break;
1109                 len -= fragment_len;
1110                 data += fragment_len;
1111                 ga = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, ga + fragment_len);
1112         }
1113         if (rc > 0) {
1114                 bool terminate = (mode == GACC_STORE) && (idx > 0);
1115
1116                 if (rc == PGM_PROTECTION)
1117                         prot = PROT_TYPE_KEYC;
1118                 else
1119                         prot = PROT_NONE;
1120                 rc = trans_exc_ending(vcpu, rc, ga, ar, mode, prot, terminate);
1121         }
1122 out_unlock:
1123         if (need_ipte_lock)
1124                 ipte_unlock(vcpu->kvm);
1125         if (nr_pages > ARRAY_SIZE(gpa_array))
1126                 vfree(gpas);
1127         return rc;
1128 }
1129
1130 int access_guest_real(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gra,
1131                       void *data, unsigned long len, enum gacc_mode mode)
1132 {
1133         unsigned int fragment_len;
1134         unsigned long gpa;
1135         int rc = 0;
1136
1137         while (len && !rc) {
1138                 gpa = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, gra);
1139                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset_in_page(gpa), len);
1140                 rc = access_guest_page(vcpu->kvm, mode, gpa, data, fragment_len);
1141                 len -= fragment_len;
1142                 gra += fragment_len;
1143                 data += fragment_len;
1144         }
1145         return rc;
1146 }
1147
1148 /**
1149  * cmpxchg_guest_abs_with_key() - Perform cmpxchg on guest absolute address.
1150  * @kvm: Virtual machine instance.
1151  * @gpa: Absolute guest address of the location to be changed.
1152  * @len: Operand length of the cmpxchg, required: 1 <= len <= 16. Providing a
1153  *       non power of two will result in failure.
1154  * @old_addr: Pointer to old value. If the location at @gpa contains this value,
1155  *            the exchange will succeed. After calling cmpxchg_guest_abs_with_key()
1156  *            *@old_addr contains the value at @gpa before the attempt to
1157  *            exchange the value.
1158  * @new: The value to place at @gpa.
1159  * @access_key: The access key to use for the guest access.
1160  * @success: output value indicating if an exchange occurred.
1161  *
1162  * Atomically exchange the value at @gpa by @new, if it contains *@old.
1163  * Honors storage keys.
1164  *
1165  * Return: * 0: successful exchange
1166  *         * >0: a program interruption code indicating the reason cmpxchg could
1167  *               not be attempted
1168  *         * -EINVAL: address misaligned or len not power of two
1169  *         * -EAGAIN: transient failure (len 1 or 2)
1170  *         * -EOPNOTSUPP: read-only memslot (should never occur)
1171  */
1172 int cmpxchg_guest_abs_with_key(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, int len,
1173                                __uint128_t *old_addr, __uint128_t new,
1174                                u8 access_key, bool *success)
1175 {
1176         gfn_t gfn = gpa_to_gfn(gpa);
1177         struct kvm_memory_slot *slot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
1178         bool writable;
1179         hva_t hva;
1180         int ret;
1181
1182         if (!IS_ALIGNED(gpa, len))
1183                 return -EINVAL;
1184
1185         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(slot, gfn, &writable);
1186         if (kvm_is_error_hva(hva))
1187                 return PGM_ADDRESSING;
1188         /*
1189          * Check if it's a read-only memslot, even though that cannot occur
1190          * since those are unsupported.
1191          * Don't try to actually handle that case.
1192          */
1193         if (!writable)
1194                 return -EOPNOTSUPP;
1195
1196         hva += offset_in_page(gpa);
1197         /*
1198          * The cmpxchg_user_key macro depends on the type of "old", so we need
1199          * a case for each valid length and get some code duplication as long
1200          * as we don't introduce a new macro.
1201          */
1202         switch (len) {
1203         case 1: {
1204                 u8 old;
1205
1206                 ret = cmpxchg_user_key((u8 __user *)hva, &old, *old_addr, new, access_key);
1207                 *success = !ret && old == *old_addr;
1208                 *old_addr = old;
1209                 break;
1210         }
1211         case 2: {
1212                 u16 old;
1213
1214                 ret = cmpxchg_user_key((u16 __user *)hva, &old, *old_addr, new, access_key);
1215                 *success = !ret && old == *old_addr;
1216                 *old_addr = old;
1217                 break;
1218         }
1219         case 4: {
1220                 u32 old;
1221
1222                 ret = cmpxchg_user_key((u32 __user *)hva, &old, *old_addr, new, access_key);
1223                 *success = !ret && old == *old_addr;
1224                 *old_addr = old;
1225                 break;
1226         }
1227         case 8: {
1228                 u64 old;
1229
1230                 ret = cmpxchg_user_key((u64 __user *)hva, &old, *old_addr, new, access_key);
1231                 *success = !ret && old == *old_addr;
1232                 *old_addr = old;
1233                 break;
1234         }
1235         case 16: {
1236                 __uint128_t old;
1237
1238                 ret = cmpxchg_user_key((__uint128_t __user *)hva, &old, *old_addr, new, access_key);
1239                 *success = !ret && old == *old_addr;
1240                 *old_addr = old;
1241                 break;
1242         }
1243         default:
1244                 return -EINVAL;
1245         }
1246         if (*success)
1247                 mark_page_dirty_in_slot(kvm, slot, gfn);
1248         /*
1249          * Assume that the fault is caused by protection, either key protection
1250          * or user page write protection.
1251          */
1252         if (ret == -EFAULT)
1253                 ret = PGM_PROTECTION;
1254         return ret;
1255 }
1256
1257 /**
1258  * guest_translate_address_with_key - translate guest logical into guest absolute address
1259  * @vcpu: virtual cpu
1260  * @gva: Guest virtual address
1261  * @ar: Access register
1262  * @gpa: Guest physical address
1263  * @mode: Translation access mode
1264  * @access_key: access key to mach the storage key with
1265  *
1266  * Parameter semantics are the same as the ones from guest_translate.
1267  * The memory contents at the guest address are not changed.
1268  *
1269  * Note: The IPTE lock is not taken during this function, so the caller
1270  * has to take care of this.
1271  */
1272 int guest_translate_address_with_key(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva, u8 ar,
1273                                      unsigned long *gpa, enum gacc_mode mode,
1274                                      u8 access_key)
1275 {
1276         union asce asce;
1277         int rc;
1278
1279         gva = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, gva);
1280         rc = get_vcpu_asce(vcpu, &asce, gva, ar, mode);
1281         if (rc)
1282                 return rc;
1283         return guest_range_to_gpas(vcpu, gva, ar, gpa, 1, asce, mode,
1284                                    access_key);
1285 }
1286
1287 /**
1288  * check_gva_range - test a range of guest virtual addresses for accessibility
1289  * @vcpu: virtual cpu
1290  * @gva: Guest virtual address
1291  * @ar: Access register
1292  * @length: Length of test range
1293  * @mode: Translation access mode
1294  * @access_key: access key to mach the storage keys with
1295  */
1296 int check_gva_range(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva, u8 ar,
1297                     unsigned long length, enum gacc_mode mode, u8 access_key)
1298 {
1299         union asce asce;
1300         int rc = 0;
1301
1302         rc = get_vcpu_asce(vcpu, &asce, gva, ar, mode);
1303         if (rc)
1304                 return rc;
1305         ipte_lock(vcpu->kvm);
1306         rc = guest_range_to_gpas(vcpu, gva, ar, NULL, length, asce, mode,
1307                                  access_key);
1308         ipte_unlock(vcpu->kvm);
1309
1310         return rc;
1311 }
1312
1313 /**
1314  * check_gpa_range - test a range of guest physical addresses for accessibility
1315  * @kvm: virtual machine instance
1316  * @gpa: guest physical address
1317  * @length: length of test range
1318  * @mode: access mode to test, relevant for storage keys
1319  * @access_key: access key to mach the storage keys with
1320  */
1321 int check_gpa_range(struct kvm *kvm, unsigned long gpa, unsigned long length,
1322                     enum gacc_mode mode, u8 access_key)
1323 {
1324         unsigned int fragment_len;
1325         int rc = 0;
1326
1327         while (length && !rc) {
1328                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset_in_page(gpa), length);
1329                 rc = vm_check_access_key(kvm, access_key, mode, gpa);
1330                 length -= fragment_len;
1331                 gpa += fragment_len;
1332         }
1333         return rc;
1334 }
1335
1336 /**
1337  * kvm_s390_check_low_addr_prot_real - check for low-address protection
1338  * @vcpu: virtual cpu
1339  * @gra: Guest real address
1340  *
1341  * Checks whether an address is subject to low-address protection and set
1342  * up vcpu->arch.pgm accordingly if necessary.
1343  *
1344  * Return: 0 if no protection exception, or PGM_PROTECTION if protected.
1345  */
1346 int kvm_s390_check_low_addr_prot_real(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gra)
1347 {
1348         union ctlreg0 ctlreg0 = {.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0]};
1349
1350         if (!ctlreg0.lap || !is_low_address(gra))
1351                 return 0;
1352         return trans_exc(vcpu, PGM_PROTECTION, gra, 0, GACC_STORE, PROT_TYPE_LA);
1353 }
1354
1355 /**
1356  * kvm_s390_shadow_tables - walk the guest page table and create shadow tables
1357  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1358  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1359  * @pgt: pointer to the beginning of the page table for the given address if
1360  *       successful (return value 0), or to the first invalid DAT entry in
1361  *       case of exceptions (return value > 0)
1362  * @dat_protection: referenced memory is write protected
1363  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1364  */
1365 static int kvm_s390_shadow_tables(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
1366                                   unsigned long *pgt, int *dat_protection,
1367                                   int *fake)
1368 {
1369         struct kvm *kvm;
1370         struct gmap *parent;
1371         union asce asce;
1372         union vaddress vaddr;
1373         unsigned long ptr;
1374         int rc;
1375
1376         *fake = 0;
1377         *dat_protection = 0;
1378         kvm = sg->private;
1379         parent = sg->parent;
1380         vaddr.addr = saddr;
1381         asce.val = sg->orig_asce;
1382         ptr = asce.origin * PAGE_SIZE;
1383         if (asce.r) {
1384                 *fake = 1;
1385                 ptr = 0;
1386                 asce.dt = ASCE_TYPE_REGION1;
1387         }
1388         switch (asce.dt) {
1389         case ASCE_TYPE_REGION1:
1390                 if (vaddr.rfx01 > asce.tl && !*fake)
1391                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
1392                 break;
1393         case ASCE_TYPE_REGION2:
1394                 if (vaddr.rfx)
1395                         return PGM_ASCE_TYPE;
1396                 if (vaddr.rsx01 > asce.tl)
1397                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
1398                 break;
1399         case ASCE_TYPE_REGION3:
1400                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx)
1401                         return PGM_ASCE_TYPE;
1402                 if (vaddr.rtx01 > asce.tl)
1403                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
1404                 break;
1405         case ASCE_TYPE_SEGMENT:
1406                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx || vaddr.rtx)
1407                         return PGM_ASCE_TYPE;
1408                 if (vaddr.sx01 > asce.tl)
1409                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1410                 break;
1411         }
1412
1413         switch (asce.dt) {
1414         case ASCE_TYPE_REGION1: {
1415                 union region1_table_entry rfte;
1416
1417                 if (*fake) {
1418                         ptr += vaddr.rfx * _REGION1_SIZE;
1419                         rfte.val = ptr;
1420                         goto shadow_r2t;
1421                 }
1422                 *pgt = ptr + vaddr.rfx * 8;
1423                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rfx * 8, &rfte.val);
1424                 if (rc)
1425                         return rc;
1426                 if (rfte.i)
1427                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
1428                 if (rfte.tt != TABLE_TYPE_REGION1)
1429                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1430                 if (vaddr.rsx01 < rfte.tf || vaddr.rsx01 > rfte.tl)
1431                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
1432                 if (sg->edat_level >= 1)
1433                         *dat_protection |= rfte.p;
1434                 ptr = rfte.rto * PAGE_SIZE;
1435 shadow_r2t:
1436                 rc = gmap_shadow_r2t(sg, saddr, rfte.val, *fake);
1437                 if (rc)
1438                         return rc;
1439                 kvm->stat.gmap_shadow_r1_entry++;
1440         }
1441                 fallthrough;
1442         case ASCE_TYPE_REGION2: {
1443                 union region2_table_entry rste;
1444
1445                 if (*fake) {
1446                         ptr += vaddr.rsx * _REGION2_SIZE;
1447                         rste.val = ptr;
1448                         goto shadow_r3t;
1449                 }
1450                 *pgt = ptr + vaddr.rsx * 8;
1451                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rsx * 8, &rste.val);
1452                 if (rc)
1453                         return rc;
1454                 if (rste.i)
1455                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
1456                 if (rste.tt != TABLE_TYPE_REGION2)
1457                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1458                 if (vaddr.rtx01 < rste.tf || vaddr.rtx01 > rste.tl)
1459                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
1460                 if (sg->edat_level >= 1)
1461                         *dat_protection |= rste.p;
1462                 ptr = rste.rto * PAGE_SIZE;
1463 shadow_r3t:
1464                 rste.p |= *dat_protection;
1465                 rc = gmap_shadow_r3t(sg, saddr, rste.val, *fake);
1466                 if (rc)
1467                         return rc;
1468                 kvm->stat.gmap_shadow_r2_entry++;
1469         }
1470                 fallthrough;
1471         case ASCE_TYPE_REGION3: {
1472                 union region3_table_entry rtte;
1473
1474                 if (*fake) {
1475                         ptr += vaddr.rtx * _REGION3_SIZE;
1476                         rtte.val = ptr;
1477                         goto shadow_sgt;
1478                 }
1479                 *pgt = ptr + vaddr.rtx * 8;
1480                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rtx * 8, &rtte.val);
1481                 if (rc)
1482                         return rc;
1483                 if (rtte.i)
1484                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
1485                 if (rtte.tt != TABLE_TYPE_REGION3)
1486                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1487                 if (rtte.cr && asce.p && sg->edat_level >= 2)
1488                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1489                 if (rtte.fc && sg->edat_level >= 2) {
1490                         *dat_protection |= rtte.fc0.p;
1491                         *fake = 1;
1492                         ptr = rtte.fc1.rfaa * _REGION3_SIZE;
1493                         rtte.val = ptr;
1494                         goto shadow_sgt;
1495                 }
1496                 if (vaddr.sx01 < rtte.fc0.tf || vaddr.sx01 > rtte.fc0.tl)
1497                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1498                 if (sg->edat_level >= 1)
1499                         *dat_protection |= rtte.fc0.p;
1500                 ptr = rtte.fc0.sto * PAGE_SIZE;
1501 shadow_sgt:
1502                 rtte.fc0.p |= *dat_protection;
1503                 rc = gmap_shadow_sgt(sg, saddr, rtte.val, *fake);
1504                 if (rc)
1505                         return rc;
1506                 kvm->stat.gmap_shadow_r3_entry++;
1507         }
1508                 fallthrough;
1509         case ASCE_TYPE_SEGMENT: {
1510                 union segment_table_entry ste;
1511
1512                 if (*fake) {
1513                         ptr += vaddr.sx * _SEGMENT_SIZE;
1514                         ste.val = ptr;
1515                         goto shadow_pgt;
1516                 }
1517                 *pgt = ptr + vaddr.sx * 8;
1518                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.sx * 8, &ste.val);
1519                 if (rc)
1520                         return rc;
1521                 if (ste.i)
1522                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1523                 if (ste.tt != TABLE_TYPE_SEGMENT)
1524                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1525                 if (ste.cs && asce.p)
1526                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1527                 *dat_protection |= ste.fc0.p;
1528                 if (ste.fc && sg->edat_level >= 1) {
1529                         *fake = 1;
1530                         ptr = ste.fc1.sfaa * _SEGMENT_SIZE;
1531                         ste.val = ptr;
1532                         goto shadow_pgt;
1533                 }
1534                 ptr = ste.fc0.pto * (PAGE_SIZE / 2);
1535 shadow_pgt:
1536                 ste.fc0.p |= *dat_protection;
1537                 rc = gmap_shadow_pgt(sg, saddr, ste.val, *fake);
1538                 if (rc)
1539                         return rc;
1540                 kvm->stat.gmap_shadow_sg_entry++;
1541         }
1542         }
1543         /* Return the parent address of the page table */
1544         *pgt = ptr;
1545         return 0;
1546 }
1547
1548 /**
1549  * kvm_s390_shadow_fault - handle fault on a shadow page table
1550  * @vcpu: virtual cpu
1551  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1552  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1553  * @datptr: will contain the address of the faulting DAT table entry, or of
1554  *          the valid leaf, plus some flags
1555  *
1556  * Returns: - 0 if the shadow fault was successfully resolved
1557  *          - > 0 (pgm exception code) on exceptions while faulting
1558  *          - -EAGAIN if the caller can retry immediately
1559  *          - -EFAULT when accessing invalid guest addresses
1560  *          - -ENOMEM if out of memory
1561  */
1562 int kvm_s390_shadow_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct gmap *sg,
1563                           unsigned long saddr, unsigned long *datptr)
1564 {
1565         union vaddress vaddr;
1566         union page_table_entry pte;
1567         unsigned long pgt = 0;
1568         int dat_protection, fake;
1569         int rc;
1570
1571         mmap_read_lock(sg->mm);
1572         /*
1573          * We don't want any guest-2 tables to change - so the parent
1574          * tables/pointers we read stay valid - unshadowing is however
1575          * always possible - only guest_table_lock protects us.
1576          */
1577         ipte_lock(vcpu->kvm);
1578
1579         rc = gmap_shadow_pgt_lookup(sg, saddr, &pgt, &dat_protection, &fake);
1580         if (rc)
1581                 rc = kvm_s390_shadow_tables(sg, saddr, &pgt, &dat_protection,
1582                                             &fake);
1583
1584         vaddr.addr = saddr;
1585         if (fake) {
1586                 pte.val = pgt + vaddr.px * PAGE_SIZE;
1587                 goto shadow_page;
1588         }
1589
1590         switch (rc) {
1591         case PGM_SEGMENT_TRANSLATION:
1592         case PGM_REGION_THIRD_TRANS:
1593         case PGM_REGION_SECOND_TRANS:
1594         case PGM_REGION_FIRST_TRANS:
1595                 pgt |= PEI_NOT_PTE;
1596                 break;
1597         case 0:
1598                 pgt += vaddr.px * 8;
1599                 rc = gmap_read_table(sg->parent, pgt, &pte.val);
1600         }
1601         if (datptr)
1602                 *datptr = pgt | dat_protection * PEI_DAT_PROT;
1603         if (!rc && pte.i)
1604                 rc = PGM_PAGE_TRANSLATION;
1605         if (!rc && pte.z)
1606                 rc = PGM_TRANSLATION_SPEC;
1607 shadow_page:
1608         pte.p |= dat_protection;
1609         if (!rc)
1610                 rc = gmap_shadow_page(sg, saddr, __pte(pte.val));
1611         vcpu->kvm->stat.gmap_shadow_pg_entry++;
1612         ipte_unlock(vcpu->kvm);
1613         mmap_read_unlock(sg->mm);
1614         return rc;
1615 }