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