Merge tag 'mips_5.15' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mips/linux
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / arm64 / kvm / mmu.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Copyright (C) 2012 - Virtual Open Systems and Columbia University
4  * Author: Christoffer Dall <c.dall@virtualopensystems.com>
5  */
6
7 #include <linux/mman.h>
8 #include <linux/kvm_host.h>
9 #include <linux/io.h>
10 #include <linux/hugetlb.h>
11 #include <linux/sched/signal.h>
12 #include <trace/events/kvm.h>
13 #include <asm/pgalloc.h>
14 #include <asm/cacheflush.h>
15 #include <asm/kvm_arm.h>
16 #include <asm/kvm_mmu.h>
17 #include <asm/kvm_pgtable.h>
18 #include <asm/kvm_ras.h>
19 #include <asm/kvm_asm.h>
20 #include <asm/kvm_emulate.h>
21 #include <asm/virt.h>
22
23 #include "trace.h"
24
25 static struct kvm_pgtable *hyp_pgtable;
26 static DEFINE_MUTEX(kvm_hyp_pgd_mutex);
27
28 static unsigned long hyp_idmap_start;
29 static unsigned long hyp_idmap_end;
30 static phys_addr_t hyp_idmap_vector;
31
32 static unsigned long io_map_base;
33
34
35 /*
36  * Release kvm_mmu_lock periodically if the memory region is large. Otherwise,
37  * we may see kernel panics with CONFIG_DETECT_HUNG_TASK,
38  * CONFIG_LOCKUP_DETECTOR, CONFIG_LOCKDEP. Additionally, holding the lock too
39  * long will also starve other vCPUs. We have to also make sure that the page
40  * tables are not freed while we released the lock.
41  */
42 static int stage2_apply_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t addr,
43                               phys_addr_t end,
44                               int (*fn)(struct kvm_pgtable *, u64, u64),
45                               bool resched)
46 {
47         int ret;
48         u64 next;
49
50         do {
51                 struct kvm_pgtable *pgt = kvm->arch.mmu.pgt;
52                 if (!pgt)
53                         return -EINVAL;
54
55                 next = stage2_pgd_addr_end(kvm, addr, end);
56                 ret = fn(pgt, addr, next - addr);
57                 if (ret)
58                         break;
59
60                 if (resched && next != end)
61                         cond_resched_lock(&kvm->mmu_lock);
62         } while (addr = next, addr != end);
63
64         return ret;
65 }
66
67 #define stage2_apply_range_resched(kvm, addr, end, fn)                  \
68         stage2_apply_range(kvm, addr, end, fn, true)
69
70 static bool memslot_is_logging(struct kvm_memory_slot *memslot)
71 {
72         return memslot->dirty_bitmap && !(memslot->flags & KVM_MEM_READONLY);
73 }
74
75 /**
76  * kvm_flush_remote_tlbs() - flush all VM TLB entries for v7/8
77  * @kvm:        pointer to kvm structure.
78  *
79  * Interface to HYP function to flush all VM TLB entries
80  */
81 void kvm_flush_remote_tlbs(struct kvm *kvm)
82 {
83         kvm_call_hyp(__kvm_tlb_flush_vmid, &kvm->arch.mmu);
84 }
85
86 static bool kvm_is_device_pfn(unsigned long pfn)
87 {
88         return !pfn_is_map_memory(pfn);
89 }
90
91 static void *stage2_memcache_zalloc_page(void *arg)
92 {
93         struct kvm_mmu_memory_cache *mc = arg;
94
95         /* Allocated with __GFP_ZERO, so no need to zero */
96         return kvm_mmu_memory_cache_alloc(mc);
97 }
98
99 static void *kvm_host_zalloc_pages_exact(size_t size)
100 {
101         return alloc_pages_exact(size, GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO);
102 }
103
104 static void kvm_host_get_page(void *addr)
105 {
106         get_page(virt_to_page(addr));
107 }
108
109 static void kvm_host_put_page(void *addr)
110 {
111         put_page(virt_to_page(addr));
112 }
113
114 static int kvm_host_page_count(void *addr)
115 {
116         return page_count(virt_to_page(addr));
117 }
118
119 static phys_addr_t kvm_host_pa(void *addr)
120 {
121         return __pa(addr);
122 }
123
124 static void *kvm_host_va(phys_addr_t phys)
125 {
126         return __va(phys);
127 }
128
129 static void clean_dcache_guest_page(void *va, size_t size)
130 {
131         __clean_dcache_guest_page(va, size);
132 }
133
134 static void invalidate_icache_guest_page(void *va, size_t size)
135 {
136         __invalidate_icache_guest_page(va, size);
137 }
138
139 /*
140  * Unmapping vs dcache management:
141  *
142  * If a guest maps certain memory pages as uncached, all writes will
143  * bypass the data cache and go directly to RAM.  However, the CPUs
144  * can still speculate reads (not writes) and fill cache lines with
145  * data.
146  *
147  * Those cache lines will be *clean* cache lines though, so a
148  * clean+invalidate operation is equivalent to an invalidate
149  * operation, because no cache lines are marked dirty.
150  *
151  * Those clean cache lines could be filled prior to an uncached write
152  * by the guest, and the cache coherent IO subsystem would therefore
153  * end up writing old data to disk.
154  *
155  * This is why right after unmapping a page/section and invalidating
156  * the corresponding TLBs, we flush to make sure the IO subsystem will
157  * never hit in the cache.
158  *
159  * This is all avoided on systems that have ARM64_HAS_STAGE2_FWB, as
160  * we then fully enforce cacheability of RAM, no matter what the guest
161  * does.
162  */
163 /**
164  * unmap_stage2_range -- Clear stage2 page table entries to unmap a range
165  * @mmu:   The KVM stage-2 MMU pointer
166  * @start: The intermediate physical base address of the range to unmap
167  * @size:  The size of the area to unmap
168  * @may_block: Whether or not we are permitted to block
169  *
170  * Clear a range of stage-2 mappings, lowering the various ref-counts.  Must
171  * be called while holding mmu_lock (unless for freeing the stage2 pgd before
172  * destroying the VM), otherwise another faulting VCPU may come in and mess
173  * with things behind our backs.
174  */
175 static void __unmap_stage2_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t start, u64 size,
176                                  bool may_block)
177 {
178         struct kvm *kvm = kvm_s2_mmu_to_kvm(mmu);
179         phys_addr_t end = start + size;
180
181         assert_spin_locked(&kvm->mmu_lock);
182         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
183         WARN_ON(stage2_apply_range(kvm, start, end, kvm_pgtable_stage2_unmap,
184                                    may_block));
185 }
186
187 static void unmap_stage2_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t start, u64 size)
188 {
189         __unmap_stage2_range(mmu, start, size, true);
190 }
191
192 static void stage2_flush_memslot(struct kvm *kvm,
193                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
194 {
195         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
196         phys_addr_t end = addr + PAGE_SIZE * memslot->npages;
197
198         stage2_apply_range_resched(kvm, addr, end, kvm_pgtable_stage2_flush);
199 }
200
201 /**
202  * stage2_flush_vm - Invalidate cache for pages mapped in stage 2
203  * @kvm: The struct kvm pointer
204  *
205  * Go through the stage 2 page tables and invalidate any cache lines
206  * backing memory already mapped to the VM.
207  */
208 static void stage2_flush_vm(struct kvm *kvm)
209 {
210         struct kvm_memslots *slots;
211         struct kvm_memory_slot *memslot;
212         int idx;
213
214         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
215         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
216
217         slots = kvm_memslots(kvm);
218         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
219                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
220
221         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
222         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
223 }
224
225 /**
226  * free_hyp_pgds - free Hyp-mode page tables
227  */
228 void free_hyp_pgds(void)
229 {
230         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
231         if (hyp_pgtable) {
232                 kvm_pgtable_hyp_destroy(hyp_pgtable);
233                 kfree(hyp_pgtable);
234                 hyp_pgtable = NULL;
235         }
236         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
237 }
238
239 static bool kvm_host_owns_hyp_mappings(void)
240 {
241         if (static_branch_likely(&kvm_protected_mode_initialized))
242                 return false;
243
244         /*
245          * This can happen at boot time when __create_hyp_mappings() is called
246          * after the hyp protection has been enabled, but the static key has
247          * not been flipped yet.
248          */
249         if (!hyp_pgtable && is_protected_kvm_enabled())
250                 return false;
251
252         WARN_ON(!hyp_pgtable);
253
254         return true;
255 }
256
257 static int __create_hyp_mappings(unsigned long start, unsigned long size,
258                                  unsigned long phys, enum kvm_pgtable_prot prot)
259 {
260         int err;
261
262         if (!kvm_host_owns_hyp_mappings()) {
263                 return kvm_call_hyp_nvhe(__pkvm_create_mappings,
264                                          start, size, phys, prot);
265         }
266
267         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
268         err = kvm_pgtable_hyp_map(hyp_pgtable, start, size, phys, prot);
269         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
270
271         return err;
272 }
273
274 static phys_addr_t kvm_kaddr_to_phys(void *kaddr)
275 {
276         if (!is_vmalloc_addr(kaddr)) {
277                 BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr));
278                 return __pa(kaddr);
279         } else {
280                 return page_to_phys(vmalloc_to_page(kaddr)) +
281                        offset_in_page(kaddr);
282         }
283 }
284
285 /**
286  * create_hyp_mappings - duplicate a kernel virtual address range in Hyp mode
287  * @from:       The virtual kernel start address of the range
288  * @to:         The virtual kernel end address of the range (exclusive)
289  * @prot:       The protection to be applied to this range
290  *
291  * The same virtual address as the kernel virtual address is also used
292  * in Hyp-mode mapping (modulo HYP_PAGE_OFFSET) to the same underlying
293  * physical pages.
294  */
295 int create_hyp_mappings(void *from, void *to, enum kvm_pgtable_prot prot)
296 {
297         phys_addr_t phys_addr;
298         unsigned long virt_addr;
299         unsigned long start = kern_hyp_va((unsigned long)from);
300         unsigned long end = kern_hyp_va((unsigned long)to);
301
302         if (is_kernel_in_hyp_mode())
303                 return 0;
304
305         start = start & PAGE_MASK;
306         end = PAGE_ALIGN(end);
307
308         for (virt_addr = start; virt_addr < end; virt_addr += PAGE_SIZE) {
309                 int err;
310
311                 phys_addr = kvm_kaddr_to_phys(from + virt_addr - start);
312                 err = __create_hyp_mappings(virt_addr, PAGE_SIZE, phys_addr,
313                                             prot);
314                 if (err)
315                         return err;
316         }
317
318         return 0;
319 }
320
321 static int __create_hyp_private_mapping(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
322                                         unsigned long *haddr,
323                                         enum kvm_pgtable_prot prot)
324 {
325         unsigned long base;
326         int ret = 0;
327
328         if (!kvm_host_owns_hyp_mappings()) {
329                 base = kvm_call_hyp_nvhe(__pkvm_create_private_mapping,
330                                          phys_addr, size, prot);
331                 if (IS_ERR_OR_NULL((void *)base))
332                         return PTR_ERR((void *)base);
333                 *haddr = base;
334
335                 return 0;
336         }
337
338         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
339
340         /*
341          * This assumes that we have enough space below the idmap
342          * page to allocate our VAs. If not, the check below will
343          * kick. A potential alternative would be to detect that
344          * overflow and switch to an allocation above the idmap.
345          *
346          * The allocated size is always a multiple of PAGE_SIZE.
347          */
348         size = PAGE_ALIGN(size + offset_in_page(phys_addr));
349         base = io_map_base - size;
350
351         /*
352          * Verify that BIT(VA_BITS - 1) hasn't been flipped by
353          * allocating the new area, as it would indicate we've
354          * overflowed the idmap/IO address range.
355          */
356         if ((base ^ io_map_base) & BIT(VA_BITS - 1))
357                 ret = -ENOMEM;
358         else
359                 io_map_base = base;
360
361         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
362
363         if (ret)
364                 goto out;
365
366         ret = __create_hyp_mappings(base, size, phys_addr, prot);
367         if (ret)
368                 goto out;
369
370         *haddr = base + offset_in_page(phys_addr);
371 out:
372         return ret;
373 }
374
375 /**
376  * create_hyp_io_mappings - Map IO into both kernel and HYP
377  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
378  * @size:       Size of the region being mapped
379  * @kaddr:      Kernel VA for this mapping
380  * @haddr:      HYP VA for this mapping
381  */
382 int create_hyp_io_mappings(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
383                            void __iomem **kaddr,
384                            void __iomem **haddr)
385 {
386         unsigned long addr;
387         int ret;
388
389         *kaddr = ioremap(phys_addr, size);
390         if (!*kaddr)
391                 return -ENOMEM;
392
393         if (is_kernel_in_hyp_mode()) {
394                 *haddr = *kaddr;
395                 return 0;
396         }
397
398         ret = __create_hyp_private_mapping(phys_addr, size,
399                                            &addr, PAGE_HYP_DEVICE);
400         if (ret) {
401                 iounmap(*kaddr);
402                 *kaddr = NULL;
403                 *haddr = NULL;
404                 return ret;
405         }
406
407         *haddr = (void __iomem *)addr;
408         return 0;
409 }
410
411 /**
412  * create_hyp_exec_mappings - Map an executable range into HYP
413  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
414  * @size:       Size of the region being mapped
415  * @haddr:      HYP VA for this mapping
416  */
417 int create_hyp_exec_mappings(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
418                              void **haddr)
419 {
420         unsigned long addr;
421         int ret;
422
423         BUG_ON(is_kernel_in_hyp_mode());
424
425         ret = __create_hyp_private_mapping(phys_addr, size,
426                                            &addr, PAGE_HYP_EXEC);
427         if (ret) {
428                 *haddr = NULL;
429                 return ret;
430         }
431
432         *haddr = (void *)addr;
433         return 0;
434 }
435
436 static struct kvm_pgtable_mm_ops kvm_s2_mm_ops = {
437         .zalloc_page            = stage2_memcache_zalloc_page,
438         .zalloc_pages_exact     = kvm_host_zalloc_pages_exact,
439         .free_pages_exact       = free_pages_exact,
440         .get_page               = kvm_host_get_page,
441         .put_page               = kvm_host_put_page,
442         .page_count             = kvm_host_page_count,
443         .phys_to_virt           = kvm_host_va,
444         .virt_to_phys           = kvm_host_pa,
445         .dcache_clean_inval_poc = clean_dcache_guest_page,
446         .icache_inval_pou       = invalidate_icache_guest_page,
447 };
448
449 /**
450  * kvm_init_stage2_mmu - Initialise a S2 MMU strucrure
451  * @kvm:        The pointer to the KVM structure
452  * @mmu:        The pointer to the s2 MMU structure
453  *
454  * Allocates only the stage-2 HW PGD level table(s).
455  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
456  * created, which can only be done once.
457  */
458 int kvm_init_stage2_mmu(struct kvm *kvm, struct kvm_s2_mmu *mmu)
459 {
460         int cpu, err;
461         struct kvm_pgtable *pgt;
462
463         if (mmu->pgt != NULL) {
464                 kvm_err("kvm_arch already initialized?\n");
465                 return -EINVAL;
466         }
467
468         pgt = kzalloc(sizeof(*pgt), GFP_KERNEL);
469         if (!pgt)
470                 return -ENOMEM;
471
472         err = kvm_pgtable_stage2_init(pgt, &kvm->arch, &kvm_s2_mm_ops);
473         if (err)
474                 goto out_free_pgtable;
475
476         mmu->last_vcpu_ran = alloc_percpu(typeof(*mmu->last_vcpu_ran));
477         if (!mmu->last_vcpu_ran) {
478                 err = -ENOMEM;
479                 goto out_destroy_pgtable;
480         }
481
482         for_each_possible_cpu(cpu)
483                 *per_cpu_ptr(mmu->last_vcpu_ran, cpu) = -1;
484
485         mmu->arch = &kvm->arch;
486         mmu->pgt = pgt;
487         mmu->pgd_phys = __pa(pgt->pgd);
488         mmu->vmid.vmid_gen = 0;
489         return 0;
490
491 out_destroy_pgtable:
492         kvm_pgtable_stage2_destroy(pgt);
493 out_free_pgtable:
494         kfree(pgt);
495         return err;
496 }
497
498 static void stage2_unmap_memslot(struct kvm *kvm,
499                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
500 {
501         hva_t hva = memslot->userspace_addr;
502         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
503         phys_addr_t size = PAGE_SIZE * memslot->npages;
504         hva_t reg_end = hva + size;
505
506         /*
507          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
508          * between them, so iterate over all of them to find out if we should
509          * unmap any of them.
510          *
511          *     +--------------------------------------------+
512          * +---------------+----------------+   +----------------+
513          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
514          * +---------------+----------------+   +----------------+
515          *     |               memory region                |
516          *     +--------------------------------------------+
517          */
518         do {
519                 struct vm_area_struct *vma;
520                 hva_t vm_start, vm_end;
521
522                 vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, reg_end);
523                 if (!vma)
524                         break;
525
526                 /*
527                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
528                  */
529                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
530                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
531
532                 if (!(vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
533                         gpa_t gpa = addr + (vm_start - memslot->userspace_addr);
534                         unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, gpa, vm_end - vm_start);
535                 }
536                 hva = vm_end;
537         } while (hva < reg_end);
538 }
539
540 /**
541  * stage2_unmap_vm - Unmap Stage-2 RAM mappings
542  * @kvm: The struct kvm pointer
543  *
544  * Go through the memregions and unmap any regular RAM
545  * backing memory already mapped to the VM.
546  */
547 void stage2_unmap_vm(struct kvm *kvm)
548 {
549         struct kvm_memslots *slots;
550         struct kvm_memory_slot *memslot;
551         int idx;
552
553         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
554         mmap_read_lock(current->mm);
555         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
556
557         slots = kvm_memslots(kvm);
558         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
559                 stage2_unmap_memslot(kvm, memslot);
560
561         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
562         mmap_read_unlock(current->mm);
563         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
564 }
565
566 void kvm_free_stage2_pgd(struct kvm_s2_mmu *mmu)
567 {
568         struct kvm *kvm = kvm_s2_mmu_to_kvm(mmu);
569         struct kvm_pgtable *pgt = NULL;
570
571         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
572         pgt = mmu->pgt;
573         if (pgt) {
574                 mmu->pgd_phys = 0;
575                 mmu->pgt = NULL;
576                 free_percpu(mmu->last_vcpu_ran);
577         }
578         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
579
580         if (pgt) {
581                 kvm_pgtable_stage2_destroy(pgt);
582                 kfree(pgt);
583         }
584 }
585
586 /**
587  * kvm_phys_addr_ioremap - map a device range to guest IPA
588  *
589  * @kvm:        The KVM pointer
590  * @guest_ipa:  The IPA at which to insert the mapping
591  * @pa:         The physical address of the device
592  * @size:       The size of the mapping
593  * @writable:   Whether or not to create a writable mapping
594  */
595 int kvm_phys_addr_ioremap(struct kvm *kvm, phys_addr_t guest_ipa,
596                           phys_addr_t pa, unsigned long size, bool writable)
597 {
598         phys_addr_t addr;
599         int ret = 0;
600         struct kvm_mmu_memory_cache cache = { 0, __GFP_ZERO, NULL, };
601         struct kvm_pgtable *pgt = kvm->arch.mmu.pgt;
602         enum kvm_pgtable_prot prot = KVM_PGTABLE_PROT_DEVICE |
603                                      KVM_PGTABLE_PROT_R |
604                                      (writable ? KVM_PGTABLE_PROT_W : 0);
605
606         size += offset_in_page(guest_ipa);
607         guest_ipa &= PAGE_MASK;
608
609         for (addr = guest_ipa; addr < guest_ipa + size; addr += PAGE_SIZE) {
610                 ret = kvm_mmu_topup_memory_cache(&cache,
611                                                  kvm_mmu_cache_min_pages(kvm));
612                 if (ret)
613                         break;
614
615                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
616                 ret = kvm_pgtable_stage2_map(pgt, addr, PAGE_SIZE, pa, prot,
617                                              &cache);
618                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
619                 if (ret)
620                         break;
621
622                 pa += PAGE_SIZE;
623         }
624
625         kvm_mmu_free_memory_cache(&cache);
626         return ret;
627 }
628
629 /**
630  * stage2_wp_range() - write protect stage2 memory region range
631  * @mmu:        The KVM stage-2 MMU pointer
632  * @addr:       Start address of range
633  * @end:        End address of range
634  */
635 static void stage2_wp_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
636 {
637         struct kvm *kvm = kvm_s2_mmu_to_kvm(mmu);
638         stage2_apply_range_resched(kvm, addr, end, kvm_pgtable_stage2_wrprotect);
639 }
640
641 /**
642  * kvm_mmu_wp_memory_region() - write protect stage 2 entries for memory slot
643  * @kvm:        The KVM pointer
644  * @slot:       The memory slot to write protect
645  *
646  * Called to start logging dirty pages after memory region
647  * KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES operation is called. After this function returns
648  * all present PUD, PMD and PTEs are write protected in the memory region.
649  * Afterwards read of dirty page log can be called.
650  *
651  * Acquires kvm_mmu_lock. Called with kvm->slots_lock mutex acquired,
652  * serializing operations for VM memory regions.
653  */
654 static void kvm_mmu_wp_memory_region(struct kvm *kvm, int slot)
655 {
656         struct kvm_memslots *slots = kvm_memslots(kvm);
657         struct kvm_memory_slot *memslot = id_to_memslot(slots, slot);
658         phys_addr_t start, end;
659
660         if (WARN_ON_ONCE(!memslot))
661                 return;
662
663         start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
664         end = (memslot->base_gfn + memslot->npages) << PAGE_SHIFT;
665
666         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
667         stage2_wp_range(&kvm->arch.mmu, start, end);
668         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
669         kvm_flush_remote_tlbs(kvm);
670 }
671
672 /**
673  * kvm_mmu_write_protect_pt_masked() - write protect dirty pages
674  * @kvm:        The KVM pointer
675  * @slot:       The memory slot associated with mask
676  * @gfn_offset: The gfn offset in memory slot
677  * @mask:       The mask of dirty pages at offset 'gfn_offset' in this memory
678  *              slot to be write protected
679  *
680  * Walks bits set in mask write protects the associated pte's. Caller must
681  * acquire kvm_mmu_lock.
682  */
683 static void kvm_mmu_write_protect_pt_masked(struct kvm *kvm,
684                 struct kvm_memory_slot *slot,
685                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
686 {
687         phys_addr_t base_gfn = slot->base_gfn + gfn_offset;
688         phys_addr_t start = (base_gfn +  __ffs(mask)) << PAGE_SHIFT;
689         phys_addr_t end = (base_gfn + __fls(mask) + 1) << PAGE_SHIFT;
690
691         stage2_wp_range(&kvm->arch.mmu, start, end);
692 }
693
694 /*
695  * kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked - enable dirty logging for selected
696  * dirty pages.
697  *
698  * It calls kvm_mmu_write_protect_pt_masked to write protect selected pages to
699  * enable dirty logging for them.
700  */
701 void kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked(struct kvm *kvm,
702                 struct kvm_memory_slot *slot,
703                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
704 {
705         kvm_mmu_write_protect_pt_masked(kvm, slot, gfn_offset, mask);
706 }
707
708 static void kvm_send_hwpoison_signal(unsigned long address, short lsb)
709 {
710         send_sig_mceerr(BUS_MCEERR_AR, (void __user *)address, lsb, current);
711 }
712
713 static bool fault_supports_stage2_huge_mapping(struct kvm_memory_slot *memslot,
714                                                unsigned long hva,
715                                                unsigned long map_size)
716 {
717         gpa_t gpa_start;
718         hva_t uaddr_start, uaddr_end;
719         size_t size;
720
721         /* The memslot and the VMA are guaranteed to be aligned to PAGE_SIZE */
722         if (map_size == PAGE_SIZE)
723                 return true;
724
725         size = memslot->npages * PAGE_SIZE;
726
727         gpa_start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
728
729         uaddr_start = memslot->userspace_addr;
730         uaddr_end = uaddr_start + size;
731
732         /*
733          * Pages belonging to memslots that don't have the same alignment
734          * within a PMD/PUD for userspace and IPA cannot be mapped with stage-2
735          * PMD/PUD entries, because we'll end up mapping the wrong pages.
736          *
737          * Consider a layout like the following:
738          *
739          *    memslot->userspace_addr:
740          *    +-----+--------------------+--------------------+---+
741          *    |abcde|fgh  Stage-1 block  |    Stage-1 block tv|xyz|
742          *    +-----+--------------------+--------------------+---+
743          *
744          *    memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT:
745          *      +---+--------------------+--------------------+-----+
746          *      |abc|def  Stage-2 block  |    Stage-2 block   |tvxyz|
747          *      +---+--------------------+--------------------+-----+
748          *
749          * If we create those stage-2 blocks, we'll end up with this incorrect
750          * mapping:
751          *   d -> f
752          *   e -> g
753          *   f -> h
754          */
755         if ((gpa_start & (map_size - 1)) != (uaddr_start & (map_size - 1)))
756                 return false;
757
758         /*
759          * Next, let's make sure we're not trying to map anything not covered
760          * by the memslot. This means we have to prohibit block size mappings
761          * for the beginning and end of a non-block aligned and non-block sized
762          * memory slot (illustrated by the head and tail parts of the
763          * userspace view above containing pages 'abcde' and 'xyz',
764          * respectively).
765          *
766          * Note that it doesn't matter if we do the check using the
767          * userspace_addr or the base_gfn, as both are equally aligned (per
768          * the check above) and equally sized.
769          */
770         return (hva & ~(map_size - 1)) >= uaddr_start &&
771                (hva & ~(map_size - 1)) + map_size <= uaddr_end;
772 }
773
774 /*
775  * Check if the given hva is backed by a transparent huge page (THP) and
776  * whether it can be mapped using block mapping in stage2. If so, adjust
777  * the stage2 PFN and IPA accordingly. Only PMD_SIZE THPs are currently
778  * supported. This will need to be updated to support other THP sizes.
779  *
780  * Returns the size of the mapping.
781  */
782 static unsigned long
783 transparent_hugepage_adjust(struct kvm_memory_slot *memslot,
784                             unsigned long hva, kvm_pfn_t *pfnp,
785                             phys_addr_t *ipap)
786 {
787         kvm_pfn_t pfn = *pfnp;
788
789         /*
790          * Make sure the adjustment is done only for THP pages. Also make
791          * sure that the HVA and IPA are sufficiently aligned and that the
792          * block map is contained within the memslot.
793          */
794         if (kvm_is_transparent_hugepage(pfn) &&
795             fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PMD_SIZE)) {
796                 /*
797                  * The address we faulted on is backed by a transparent huge
798                  * page.  However, because we map the compound huge page and
799                  * not the individual tail page, we need to transfer the
800                  * refcount to the head page.  We have to be careful that the
801                  * THP doesn't start to split while we are adjusting the
802                  * refcounts.
803                  *
804                  * We are sure this doesn't happen, because mmu_notifier_retry
805                  * was successful and we are holding the mmu_lock, so if this
806                  * THP is trying to split, it will be blocked in the mmu
807                  * notifier before touching any of the pages, specifically
808                  * before being able to call __split_huge_page_refcount().
809                  *
810                  * We can therefore safely transfer the refcount from PG_tail
811                  * to PG_head and switch the pfn from a tail page to the head
812                  * page accordingly.
813                  */
814                 *ipap &= PMD_MASK;
815                 kvm_release_pfn_clean(pfn);
816                 pfn &= ~(PTRS_PER_PMD - 1);
817                 kvm_get_pfn(pfn);
818                 *pfnp = pfn;
819
820                 return PMD_SIZE;
821         }
822
823         /* Use page mapping if we cannot use block mapping. */
824         return PAGE_SIZE;
825 }
826
827 static int get_vma_page_shift(struct vm_area_struct *vma, unsigned long hva)
828 {
829         unsigned long pa;
830
831         if (is_vm_hugetlb_page(vma) && !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
832                 return huge_page_shift(hstate_vma(vma));
833
834         if (!(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
835                 return PAGE_SHIFT;
836
837         VM_BUG_ON(is_vm_hugetlb_page(vma));
838
839         pa = (vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT) + (hva - vma->vm_start);
840
841 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
842         if ((hva & (PUD_SIZE - 1)) == (pa & (PUD_SIZE - 1)) &&
843             ALIGN_DOWN(hva, PUD_SIZE) >= vma->vm_start &&
844             ALIGN(hva, PUD_SIZE) <= vma->vm_end)
845                 return PUD_SHIFT;
846 #endif
847
848         if ((hva & (PMD_SIZE - 1)) == (pa & (PMD_SIZE - 1)) &&
849             ALIGN_DOWN(hva, PMD_SIZE) >= vma->vm_start &&
850             ALIGN(hva, PMD_SIZE) <= vma->vm_end)
851                 return PMD_SHIFT;
852
853         return PAGE_SHIFT;
854 }
855
856 /*
857  * The page will be mapped in stage 2 as Normal Cacheable, so the VM will be
858  * able to see the page's tags and therefore they must be initialised first. If
859  * PG_mte_tagged is set, tags have already been initialised.
860  *
861  * The race in the test/set of the PG_mte_tagged flag is handled by:
862  * - preventing VM_SHARED mappings in a memslot with MTE preventing two VMs
863  *   racing to santise the same page
864  * - mmap_lock protects between a VM faulting a page in and the VMM performing
865  *   an mprotect() to add VM_MTE
866  */
867 static int sanitise_mte_tags(struct kvm *kvm, kvm_pfn_t pfn,
868                              unsigned long size)
869 {
870         unsigned long i, nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
871         struct page *page;
872
873         if (!kvm_has_mte(kvm))
874                 return 0;
875
876         /*
877          * pfn_to_online_page() is used to reject ZONE_DEVICE pages
878          * that may not support tags.
879          */
880         page = pfn_to_online_page(pfn);
881
882         if (!page)
883                 return -EFAULT;
884
885         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++) {
886                 if (!test_bit(PG_mte_tagged, &page->flags)) {
887                         mte_clear_page_tags(page_address(page));
888                         set_bit(PG_mte_tagged, &page->flags);
889                 }
890         }
891
892         return 0;
893 }
894
895 static int user_mem_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa,
896                           struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long hva,
897                           unsigned long fault_status)
898 {
899         int ret = 0;
900         bool write_fault, writable, force_pte = false;
901         bool exec_fault;
902         bool device = false;
903         bool shared;
904         unsigned long mmu_seq;
905         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
906         struct kvm_mmu_memory_cache *memcache = &vcpu->arch.mmu_page_cache;
907         struct vm_area_struct *vma;
908         short vma_shift;
909         gfn_t gfn;
910         kvm_pfn_t pfn;
911         bool logging_active = memslot_is_logging(memslot);
912         unsigned long fault_level = kvm_vcpu_trap_get_fault_level(vcpu);
913         unsigned long vma_pagesize, fault_granule;
914         enum kvm_pgtable_prot prot = KVM_PGTABLE_PROT_R;
915         struct kvm_pgtable *pgt;
916
917         fault_granule = 1UL << ARM64_HW_PGTABLE_LEVEL_SHIFT(fault_level);
918         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
919         exec_fault = kvm_vcpu_trap_is_exec_fault(vcpu);
920         VM_BUG_ON(write_fault && exec_fault);
921
922         if (fault_status == FSC_PERM && !write_fault && !exec_fault) {
923                 kvm_err("Unexpected L2 read permission error\n");
924                 return -EFAULT;
925         }
926
927         /*
928          * Let's check if we will get back a huge page backed by hugetlbfs, or
929          * get block mapping for device MMIO region.
930          */
931         mmap_read_lock(current->mm);
932         vma = vma_lookup(current->mm, hva);
933         if (unlikely(!vma)) {
934                 kvm_err("Failed to find VMA for hva 0x%lx\n", hva);
935                 mmap_read_unlock(current->mm);
936                 return -EFAULT;
937         }
938
939         /*
940          * logging_active is guaranteed to never be true for VM_PFNMAP
941          * memslots.
942          */
943         if (logging_active) {
944                 force_pte = true;
945                 vma_shift = PAGE_SHIFT;
946         } else {
947                 vma_shift = get_vma_page_shift(vma, hva);
948         }
949
950         shared = (vma->vm_flags & VM_SHARED);
951
952         switch (vma_shift) {
953 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
954         case PUD_SHIFT:
955                 if (fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PUD_SIZE))
956                         break;
957                 fallthrough;
958 #endif
959         case CONT_PMD_SHIFT:
960                 vma_shift = PMD_SHIFT;
961                 fallthrough;
962         case PMD_SHIFT:
963                 if (fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PMD_SIZE))
964                         break;
965                 fallthrough;
966         case CONT_PTE_SHIFT:
967                 vma_shift = PAGE_SHIFT;
968                 force_pte = true;
969                 fallthrough;
970         case PAGE_SHIFT:
971                 break;
972         default:
973                 WARN_ONCE(1, "Unknown vma_shift %d", vma_shift);
974         }
975
976         vma_pagesize = 1UL << vma_shift;
977         if (vma_pagesize == PMD_SIZE || vma_pagesize == PUD_SIZE)
978                 fault_ipa &= ~(vma_pagesize - 1);
979
980         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
981         mmap_read_unlock(current->mm);
982
983         /*
984          * Permission faults just need to update the existing leaf entry,
985          * and so normally don't require allocations from the memcache. The
986          * only exception to this is when dirty logging is enabled at runtime
987          * and a write fault needs to collapse a block entry into a table.
988          */
989         if (fault_status != FSC_PERM || (logging_active && write_fault)) {
990                 ret = kvm_mmu_topup_memory_cache(memcache,
991                                                  kvm_mmu_cache_min_pages(kvm));
992                 if (ret)
993                         return ret;
994         }
995
996         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
997         /*
998          * Ensure the read of mmu_notifier_seq happens before we call
999          * gfn_to_pfn_prot (which calls get_user_pages), so that we don't risk
1000          * the page we just got a reference to gets unmapped before we have a
1001          * chance to grab the mmu_lock, which ensure that if the page gets
1002          * unmapped afterwards, the call to kvm_unmap_gfn will take it away
1003          * from us again properly. This smp_rmb() interacts with the smp_wmb()
1004          * in kvm_mmu_notifier_invalidate_<page|range_end>.
1005          *
1006          * Besides, __gfn_to_pfn_memslot() instead of gfn_to_pfn_prot() is
1007          * used to avoid unnecessary overhead introduced to locate the memory
1008          * slot because it's always fixed even @gfn is adjusted for huge pages.
1009          */
1010         smp_rmb();
1011
1012         pfn = __gfn_to_pfn_memslot(memslot, gfn, false, NULL,
1013                                    write_fault, &writable, NULL);
1014         if (pfn == KVM_PFN_ERR_HWPOISON) {
1015                 kvm_send_hwpoison_signal(hva, vma_shift);
1016                 return 0;
1017         }
1018         if (is_error_noslot_pfn(pfn))
1019                 return -EFAULT;
1020
1021         if (kvm_is_device_pfn(pfn)) {
1022                 /*
1023                  * If the page was identified as device early by looking at
1024                  * the VMA flags, vma_pagesize is already representing the
1025                  * largest quantity we can map.  If instead it was mapped
1026                  * via gfn_to_pfn_prot(), vma_pagesize is set to PAGE_SIZE
1027                  * and must not be upgraded.
1028                  *
1029                  * In both cases, we don't let transparent_hugepage_adjust()
1030                  * change things at the last minute.
1031                  */
1032                 device = true;
1033         } else if (logging_active && !write_fault) {
1034                 /*
1035                  * Only actually map the page as writable if this was a write
1036                  * fault.
1037                  */
1038                 writable = false;
1039         }
1040
1041         if (exec_fault && device)
1042                 return -ENOEXEC;
1043
1044         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1045         pgt = vcpu->arch.hw_mmu->pgt;
1046         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
1047                 goto out_unlock;
1048
1049         /*
1050          * If we are not forced to use page mapping, check if we are
1051          * backed by a THP and thus use block mapping if possible.
1052          */
1053         if (vma_pagesize == PAGE_SIZE && !(force_pte || device))
1054                 vma_pagesize = transparent_hugepage_adjust(memslot, hva,
1055                                                            &pfn, &fault_ipa);
1056
1057         if (fault_status != FSC_PERM && !device && kvm_has_mte(kvm)) {
1058                 /* Check the VMM hasn't introduced a new VM_SHARED VMA */
1059                 if (!shared)
1060                         ret = sanitise_mte_tags(kvm, pfn, vma_pagesize);
1061                 else
1062                         ret = -EFAULT;
1063                 if (ret)
1064                         goto out_unlock;
1065         }
1066
1067         if (writable)
1068                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_W;
1069
1070         if (exec_fault)
1071                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_X;
1072
1073         if (device)
1074                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_DEVICE;
1075         else if (cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_CACHE_DIC))
1076                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_X;
1077
1078         /*
1079          * Under the premise of getting a FSC_PERM fault, we just need to relax
1080          * permissions only if vma_pagesize equals fault_granule. Otherwise,
1081          * kvm_pgtable_stage2_map() should be called to change block size.
1082          */
1083         if (fault_status == FSC_PERM && vma_pagesize == fault_granule) {
1084                 ret = kvm_pgtable_stage2_relax_perms(pgt, fault_ipa, prot);
1085         } else {
1086                 ret = kvm_pgtable_stage2_map(pgt, fault_ipa, vma_pagesize,
1087                                              __pfn_to_phys(pfn), prot,
1088                                              memcache);
1089         }
1090
1091         /* Mark the page dirty only if the fault is handled successfully */
1092         if (writable && !ret) {
1093                 kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1094                 mark_page_dirty_in_slot(kvm, memslot, gfn);
1095         }
1096
1097 out_unlock:
1098         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1099         kvm_set_pfn_accessed(pfn);
1100         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1101         return ret != -EAGAIN ? ret : 0;
1102 }
1103
1104 /* Resolve the access fault by making the page young again. */
1105 static void handle_access_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa)
1106 {
1107         pte_t pte;
1108         kvm_pte_t kpte;
1109         struct kvm_s2_mmu *mmu;
1110
1111         trace_kvm_access_fault(fault_ipa);
1112
1113         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1114         mmu = vcpu->arch.hw_mmu;
1115         kpte = kvm_pgtable_stage2_mkyoung(mmu->pgt, fault_ipa);
1116         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1117
1118         pte = __pte(kpte);
1119         if (pte_valid(pte))
1120                 kvm_set_pfn_accessed(pte_pfn(pte));
1121 }
1122
1123 /**
1124  * kvm_handle_guest_abort - handles all 2nd stage aborts
1125  * @vcpu:       the VCPU pointer
1126  *
1127  * Any abort that gets to the host is almost guaranteed to be caused by a
1128  * missing second stage translation table entry, which can mean that either the
1129  * guest simply needs more memory and we must allocate an appropriate page or it
1130  * can mean that the guest tried to access I/O memory, which is emulated by user
1131  * space. The distinction is based on the IPA causing the fault and whether this
1132  * memory region has been registered as standard RAM by user space.
1133  */
1134 int kvm_handle_guest_abort(struct kvm_vcpu *vcpu)
1135 {
1136         unsigned long fault_status;
1137         phys_addr_t fault_ipa;
1138         struct kvm_memory_slot *memslot;
1139         unsigned long hva;
1140         bool is_iabt, write_fault, writable;
1141         gfn_t gfn;
1142         int ret, idx;
1143
1144         fault_status = kvm_vcpu_trap_get_fault_type(vcpu);
1145
1146         fault_ipa = kvm_vcpu_get_fault_ipa(vcpu);
1147         is_iabt = kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu);
1148
1149         /* Synchronous External Abort? */
1150         if (kvm_vcpu_abt_issea(vcpu)) {
1151                 /*
1152                  * For RAS the host kernel may handle this abort.
1153                  * There is no need to pass the error into the guest.
1154                  */
1155                 if (kvm_handle_guest_sea(fault_ipa, kvm_vcpu_get_esr(vcpu)))
1156                         kvm_inject_vabt(vcpu);
1157
1158                 return 1;
1159         }
1160
1161         trace_kvm_guest_fault(*vcpu_pc(vcpu), kvm_vcpu_get_esr(vcpu),
1162                               kvm_vcpu_get_hfar(vcpu), fault_ipa);
1163
1164         /* Check the stage-2 fault is trans. fault or write fault */
1165         if (fault_status != FSC_FAULT && fault_status != FSC_PERM &&
1166             fault_status != FSC_ACCESS) {
1167                 kvm_err("Unsupported FSC: EC=%#x xFSC=%#lx ESR_EL2=%#lx\n",
1168                         kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu),
1169                         (unsigned long)kvm_vcpu_trap_get_fault(vcpu),
1170                         (unsigned long)kvm_vcpu_get_esr(vcpu));
1171                 return -EFAULT;
1172         }
1173
1174         idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
1175
1176         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1177         memslot = gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gfn);
1178         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(memslot, gfn, &writable);
1179         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1180         if (kvm_is_error_hva(hva) || (write_fault && !writable)) {
1181                 /*
1182                  * The guest has put either its instructions or its page-tables
1183                  * somewhere it shouldn't have. Userspace won't be able to do
1184                  * anything about this (there's no syndrome for a start), so
1185                  * re-inject the abort back into the guest.
1186                  */
1187                 if (is_iabt) {
1188                         ret = -ENOEXEC;
1189                         goto out;
1190                 }
1191
1192                 if (kvm_vcpu_abt_iss1tw(vcpu)) {
1193                         kvm_inject_dabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1194                         ret = 1;
1195                         goto out_unlock;
1196                 }
1197
1198                 /*
1199                  * Check for a cache maintenance operation. Since we
1200                  * ended-up here, we know it is outside of any memory
1201                  * slot. But we can't find out if that is for a device,
1202                  * or if the guest is just being stupid. The only thing
1203                  * we know for sure is that this range cannot be cached.
1204                  *
1205                  * So let's assume that the guest is just being
1206                  * cautious, and skip the instruction.
1207                  */
1208                 if (kvm_is_error_hva(hva) && kvm_vcpu_dabt_is_cm(vcpu)) {
1209                         kvm_incr_pc(vcpu);
1210                         ret = 1;
1211                         goto out_unlock;
1212                 }
1213
1214                 /*
1215                  * The IPA is reported as [MAX:12], so we need to
1216                  * complement it with the bottom 12 bits from the
1217                  * faulting VA. This is always 12 bits, irrespective
1218                  * of the page size.
1219                  */
1220                 fault_ipa |= kvm_vcpu_get_hfar(vcpu) & ((1 << 12) - 1);
1221                 ret = io_mem_abort(vcpu, fault_ipa);
1222                 goto out_unlock;
1223         }
1224
1225         /* Userspace should not be able to register out-of-bounds IPAs */
1226         VM_BUG_ON(fault_ipa >= kvm_phys_size(vcpu->kvm));
1227
1228         if (fault_status == FSC_ACCESS) {
1229                 handle_access_fault(vcpu, fault_ipa);
1230                 ret = 1;
1231                 goto out_unlock;
1232         }
1233
1234         ret = user_mem_abort(vcpu, fault_ipa, memslot, hva, fault_status);
1235         if (ret == 0)
1236                 ret = 1;
1237 out:
1238         if (ret == -ENOEXEC) {
1239                 kvm_inject_pabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1240                 ret = 1;
1241         }
1242 out_unlock:
1243         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, idx);
1244         return ret;
1245 }
1246
1247 bool kvm_unmap_gfn_range(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1248 {
1249         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1250                 return false;
1251
1252         __unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, range->start << PAGE_SHIFT,
1253                              (range->end - range->start) << PAGE_SHIFT,
1254                              range->may_block);
1255
1256         return false;
1257 }
1258
1259 bool kvm_set_spte_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1260 {
1261         kvm_pfn_t pfn = pte_pfn(range->pte);
1262         int ret;
1263
1264         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1265                 return false;
1266
1267         WARN_ON(range->end - range->start != 1);
1268
1269         ret = sanitise_mte_tags(kvm, pfn, PAGE_SIZE);
1270         if (ret)
1271                 return false;
1272
1273         /*
1274          * We've moved a page around, probably through CoW, so let's treat
1275          * it just like a translation fault and the map handler will clean
1276          * the cache to the PoC.
1277          *
1278          * The MMU notifiers will have unmapped a huge PMD before calling
1279          * ->change_pte() (which in turn calls kvm_set_spte_gfn()) and
1280          * therefore we never need to clear out a huge PMD through this
1281          * calling path and a memcache is not required.
1282          */
1283         kvm_pgtable_stage2_map(kvm->arch.mmu.pgt, range->start << PAGE_SHIFT,
1284                                PAGE_SIZE, __pfn_to_phys(pfn),
1285                                KVM_PGTABLE_PROT_R, NULL);
1286
1287         return false;
1288 }
1289
1290 bool kvm_age_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1291 {
1292         u64 size = (range->end - range->start) << PAGE_SHIFT;
1293         kvm_pte_t kpte;
1294         pte_t pte;
1295
1296         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1297                 return false;
1298
1299         WARN_ON(size != PAGE_SIZE && size != PMD_SIZE && size != PUD_SIZE);
1300
1301         kpte = kvm_pgtable_stage2_mkold(kvm->arch.mmu.pgt,
1302                                         range->start << PAGE_SHIFT);
1303         pte = __pte(kpte);
1304         return pte_valid(pte) && pte_young(pte);
1305 }
1306
1307 bool kvm_test_age_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1308 {
1309         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1310                 return false;
1311
1312         return kvm_pgtable_stage2_is_young(kvm->arch.mmu.pgt,
1313                                            range->start << PAGE_SHIFT);
1314 }
1315
1316 phys_addr_t kvm_mmu_get_httbr(void)
1317 {
1318         return __pa(hyp_pgtable->pgd);
1319 }
1320
1321 phys_addr_t kvm_get_idmap_vector(void)
1322 {
1323         return hyp_idmap_vector;
1324 }
1325
1326 static int kvm_map_idmap_text(void)
1327 {
1328         unsigned long size = hyp_idmap_end - hyp_idmap_start;
1329         int err = __create_hyp_mappings(hyp_idmap_start, size, hyp_idmap_start,
1330                                         PAGE_HYP_EXEC);
1331         if (err)
1332                 kvm_err("Failed to idmap %lx-%lx\n",
1333                         hyp_idmap_start, hyp_idmap_end);
1334
1335         return err;
1336 }
1337
1338 static void *kvm_hyp_zalloc_page(void *arg)
1339 {
1340         return (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1341 }
1342
1343 static struct kvm_pgtable_mm_ops kvm_hyp_mm_ops = {
1344         .zalloc_page            = kvm_hyp_zalloc_page,
1345         .get_page               = kvm_host_get_page,
1346         .put_page               = kvm_host_put_page,
1347         .phys_to_virt           = kvm_host_va,
1348         .virt_to_phys           = kvm_host_pa,
1349 };
1350
1351 int kvm_mmu_init(u32 *hyp_va_bits)
1352 {
1353         int err;
1354
1355         hyp_idmap_start = __pa_symbol(__hyp_idmap_text_start);
1356         hyp_idmap_start = ALIGN_DOWN(hyp_idmap_start, PAGE_SIZE);
1357         hyp_idmap_end = __pa_symbol(__hyp_idmap_text_end);
1358         hyp_idmap_end = ALIGN(hyp_idmap_end, PAGE_SIZE);
1359         hyp_idmap_vector = __pa_symbol(__kvm_hyp_init);
1360
1361         /*
1362          * We rely on the linker script to ensure at build time that the HYP
1363          * init code does not cross a page boundary.
1364          */
1365         BUG_ON((hyp_idmap_start ^ (hyp_idmap_end - 1)) & PAGE_MASK);
1366
1367         *hyp_va_bits = 64 - ((idmap_t0sz & TCR_T0SZ_MASK) >> TCR_T0SZ_OFFSET);
1368         kvm_debug("Using %u-bit virtual addresses at EL2\n", *hyp_va_bits);
1369         kvm_debug("IDMAP page: %lx\n", hyp_idmap_start);
1370         kvm_debug("HYP VA range: %lx:%lx\n",
1371                   kern_hyp_va(PAGE_OFFSET),
1372                   kern_hyp_va((unsigned long)high_memory - 1));
1373
1374         if (hyp_idmap_start >= kern_hyp_va(PAGE_OFFSET) &&
1375             hyp_idmap_start <  kern_hyp_va((unsigned long)high_memory - 1) &&
1376             hyp_idmap_start != (unsigned long)__hyp_idmap_text_start) {
1377                 /*
1378                  * The idmap page is intersecting with the VA space,
1379                  * it is not safe to continue further.
1380                  */
1381                 kvm_err("IDMAP intersecting with HYP VA, unable to continue\n");
1382                 err = -EINVAL;
1383                 goto out;
1384         }
1385
1386         hyp_pgtable = kzalloc(sizeof(*hyp_pgtable), GFP_KERNEL);
1387         if (!hyp_pgtable) {
1388                 kvm_err("Hyp mode page-table not allocated\n");
1389                 err = -ENOMEM;
1390                 goto out;
1391         }
1392
1393         err = kvm_pgtable_hyp_init(hyp_pgtable, *hyp_va_bits, &kvm_hyp_mm_ops);
1394         if (err)
1395                 goto out_free_pgtable;
1396
1397         err = kvm_map_idmap_text();
1398         if (err)
1399                 goto out_destroy_pgtable;
1400
1401         io_map_base = hyp_idmap_start;
1402         return 0;
1403
1404 out_destroy_pgtable:
1405         kvm_pgtable_hyp_destroy(hyp_pgtable);
1406 out_free_pgtable:
1407         kfree(hyp_pgtable);
1408         hyp_pgtable = NULL;
1409 out:
1410         return err;
1411 }
1412
1413 void kvm_arch_commit_memory_region(struct kvm *kvm,
1414                                    const struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1415                                    struct kvm_memory_slot *old,
1416                                    const struct kvm_memory_slot *new,
1417                                    enum kvm_mr_change change)
1418 {
1419         /*
1420          * At this point memslot has been committed and there is an
1421          * allocated dirty_bitmap[], dirty pages will be tracked while the
1422          * memory slot is write protected.
1423          */
1424         if (change != KVM_MR_DELETE && mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
1425                 /*
1426                  * If we're with initial-all-set, we don't need to write
1427                  * protect any pages because they're all reported as dirty.
1428                  * Huge pages and normal pages will be write protect gradually.
1429                  */
1430                 if (!kvm_dirty_log_manual_protect_and_init_set(kvm)) {
1431                         kvm_mmu_wp_memory_region(kvm, mem->slot);
1432                 }
1433         }
1434 }
1435
1436 int kvm_arch_prepare_memory_region(struct kvm *kvm,
1437                                    struct kvm_memory_slot *memslot,
1438                                    const struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1439                                    enum kvm_mr_change change)
1440 {
1441         hva_t hva = mem->userspace_addr;
1442         hva_t reg_end = hva + mem->memory_size;
1443         int ret = 0;
1444
1445         if (change != KVM_MR_CREATE && change != KVM_MR_MOVE &&
1446                         change != KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1447                 return 0;
1448
1449         /*
1450          * Prevent userspace from creating a memory region outside of the IPA
1451          * space addressable by the KVM guest IPA space.
1452          */
1453         if ((memslot->base_gfn + memslot->npages) > (kvm_phys_size(kvm) >> PAGE_SHIFT))
1454                 return -EFAULT;
1455
1456         mmap_read_lock(current->mm);
1457         /*
1458          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
1459          * between them, so iterate over all of them.
1460          *
1461          *     +--------------------------------------------+
1462          * +---------------+----------------+   +----------------+
1463          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
1464          * +---------------+----------------+   +----------------+
1465          *     |               memory region                |
1466          *     +--------------------------------------------+
1467          */
1468         do {
1469                 struct vm_area_struct *vma;
1470
1471                 vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, reg_end);
1472                 if (!vma)
1473                         break;
1474
1475                 /*
1476                  * VM_SHARED mappings are not allowed with MTE to avoid races
1477                  * when updating the PG_mte_tagged page flag, see
1478                  * sanitise_mte_tags for more details.
1479                  */
1480                 if (kvm_has_mte(kvm) && vma->vm_flags & VM_SHARED)
1481                         return -EINVAL;
1482
1483                 if (vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
1484                         /* IO region dirty page logging not allowed */
1485                         if (memslot->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
1486                                 ret = -EINVAL;
1487                                 break;
1488                         }
1489                 }
1490                 hva = min(reg_end, vma->vm_end);
1491         } while (hva < reg_end);
1492
1493         mmap_read_unlock(current->mm);
1494         return ret;
1495 }
1496
1497 void kvm_arch_free_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot)
1498 {
1499 }
1500
1501 void kvm_arch_memslots_updated(struct kvm *kvm, u64 gen)
1502 {
1503 }
1504
1505 void kvm_arch_flush_shadow_all(struct kvm *kvm)
1506 {
1507         kvm_free_stage2_pgd(&kvm->arch.mmu);
1508 }
1509
1510 void kvm_arch_flush_shadow_memslot(struct kvm *kvm,
1511                                    struct kvm_memory_slot *slot)
1512 {
1513         gpa_t gpa = slot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1514         phys_addr_t size = slot->npages << PAGE_SHIFT;
1515
1516         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1517         unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, gpa, size);
1518         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1519 }
1520
1521 /*
1522  * See note at ARMv7 ARM B1.14.4 (TL;DR: S/W ops are not easily virtualized).
1523  *
1524  * Main problems:
1525  * - S/W ops are local to a CPU (not broadcast)
1526  * - We have line migration behind our back (speculation)
1527  * - System caches don't support S/W at all (damn!)
1528  *
1529  * In the face of the above, the best we can do is to try and convert
1530  * S/W ops to VA ops. Because the guest is not allowed to infer the
1531  * S/W to PA mapping, it can only use S/W to nuke the whole cache,
1532  * which is a rather good thing for us.
1533  *
1534  * Also, it is only used when turning caches on/off ("The expected
1535  * usage of the cache maintenance instructions that operate by set/way
1536  * is associated with the cache maintenance instructions associated
1537  * with the powerdown and powerup of caches, if this is required by
1538  * the implementation.").
1539  *
1540  * We use the following policy:
1541  *
1542  * - If we trap a S/W operation, we enable VM trapping to detect
1543  *   caches being turned on/off, and do a full clean.
1544  *
1545  * - We flush the caches on both caches being turned on and off.
1546  *
1547  * - Once the caches are enabled, we stop trapping VM ops.
1548  */
1549 void kvm_set_way_flush(struct kvm_vcpu *vcpu)
1550 {
1551         unsigned long hcr = *vcpu_hcr(vcpu);
1552
1553         /*
1554          * If this is the first time we do a S/W operation
1555          * (i.e. HCR_TVM not set) flush the whole memory, and set the
1556          * VM trapping.
1557          *
1558          * Otherwise, rely on the VM trapping to wait for the MMU +
1559          * Caches to be turned off. At that point, we'll be able to
1560          * clean the caches again.
1561          */
1562         if (!(hcr & HCR_TVM)) {
1563                 trace_kvm_set_way_flush(*vcpu_pc(vcpu),
1564                                         vcpu_has_cache_enabled(vcpu));
1565                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1566                 *vcpu_hcr(vcpu) = hcr | HCR_TVM;
1567         }
1568 }
1569
1570 void kvm_toggle_cache(struct kvm_vcpu *vcpu, bool was_enabled)
1571 {
1572         bool now_enabled = vcpu_has_cache_enabled(vcpu);
1573
1574         /*
1575          * If switching the MMU+caches on, need to invalidate the caches.
1576          * If switching it off, need to clean the caches.
1577          * Clean + invalidate does the trick always.
1578          */
1579         if (now_enabled != was_enabled)
1580                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1581
1582         /* Caches are now on, stop trapping VM ops (until a S/W op) */
1583         if (now_enabled)
1584                 *vcpu_hcr(vcpu) &= ~HCR_TVM;
1585
1586         trace_kvm_toggle_cache(*vcpu_pc(vcpu), was_enabled, now_enabled);
1587 }