arch/s390/mm/gmap.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  *  KVM guest address space mapping code
   4  *
   5  *    Copyright IBM Corp. 2007, 2020
   6  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
   7  *               David Hildenbrand <david@redhat.com>
   8  *               Janosch Frank <frankja@linux.vnet.ibm.com>
   9  */
  10
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/pagewalk.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/smp.h>
  15 #include <linux/spinlock.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/swapops.h>
  18 #include <linux/ksm.h>
  19 #include <linux/mman.h>
  20 #include <linux/pgtable.h>
  21
  22 #include <asm/pgalloc.h>
  23 #include <asm/gmap.h>
  24 #include <asm/tlb.h>
  25
  26 #define GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE 1ULL
  27
  28 /**
  29  * gmap_alloc - allocate and initialize a guest address space
  30  * @limit: maximum address of the gmap address space
  31  *
  32  * Returns a guest address space structure.
  33  */
  34 static struct gmap *gmap_alloc(unsigned long limit)
  35 {
  36         struct gmap *gmap;
  37         struct page *page;
  38         unsigned long *table;
  39         unsigned long etype, atype;
  40
  41         if (limit < _REGION3_SIZE) {
  42                 limit = _REGION3_SIZE - 1;
  43                 atype = _ASCE_TYPE_SEGMENT;
  44                 etype = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
  45         } else if (limit < _REGION2_SIZE) {
  46                 limit = _REGION2_SIZE - 1;
  47                 atype = _ASCE_TYPE_REGION3;
  48                 etype = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
  49         } else if (limit < _REGION1_SIZE) {
  50                 limit = _REGION1_SIZE - 1;
  51                 atype = _ASCE_TYPE_REGION2;
  52                 etype = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
  53         } else {
  54                 limit = -1UL;
  55                 atype = _ASCE_TYPE_REGION1;
  56                 etype = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
  57         }
  58         gmap = kzalloc(sizeof(struct gmap), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
  59         if (!gmap)
  60                 goto out;
  61         INIT_LIST_HEAD(&gmap->crst_list);
  62         INIT_LIST_HEAD(&gmap->children);
  63         INIT_LIST_HEAD(&gmap->pt_list);
  64         INIT_RADIX_TREE(&gmap->guest_to_host, GFP_KERNEL_ACCOUNT);
  65         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_guest, GFP_ATOMIC | __GFP_ACCOUNT);
  66         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_rmap, GFP_ATOMIC | __GFP_ACCOUNT);
  67         spin_lock_init(&gmap->guest_table_lock);
  68         spin_lock_init(&gmap->shadow_lock);
  69         refcount_set(&gmap->ref_count, 1);
  70         page = alloc_pages(GFP_KERNEL_ACCOUNT, CRST_ALLOC_ORDER);
  71         if (!page)
  72                 goto out_free;
  73         page->index = 0;
  74         list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
  75         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
  76         crst_table_init(table, etype);
  77         gmap->table = table;
  78         gmap->asce = atype | _ASCE_TABLE_LENGTH |
  79                 _ASCE_USER_BITS | __pa(table);
  80         gmap->asce_end = limit;
  81         return gmap;
  82
  83 out_free:
  84         kfree(gmap);
  85 out:
  86         return NULL;
  87 }
  88
  89 /**
  90  * gmap_create - create a guest address space
  91  * @mm: pointer to the parent mm_struct
  92  * @limit: maximum size of the gmap address space
  93  *
  94  * Returns a guest address space structure.
  95  */
  96 struct gmap *gmap_create(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
  97 {
  98         struct gmap *gmap;
  99         unsigned long gmap_asce;
 100
 101         gmap = gmap_alloc(limit);
 102         if (!gmap)
 103                 return NULL;
 104         gmap->mm = mm;
 105         spin_lock(&mm->context.lock);
 106         list_add_rcu(&gmap->list, &mm->context.gmap_list);
 107         if (list_is_singular(&mm->context.gmap_list))
 108                 gmap_asce = gmap->asce;
 109         else
 110                 gmap_asce = -1UL;
 111         WRITE_ONCE(mm->context.gmap_asce, gmap_asce);
 112         spin_unlock(&mm->context.lock);
 113         return gmap;
 114 }
 115 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_create);
 116
 117 static void gmap_flush_tlb(struct gmap *gmap)
 118 {
 119         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 120                 __tlb_flush_idte(gmap->asce);
 121         else
 122                 __tlb_flush_global();
 123 }
 124
 125 static void gmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 126 {
 127         struct radix_tree_iter iter;
 128         unsigned long indices[16];
 129         unsigned long index;
 130         void __rcu **slot;
 131         int i, nr;
 132
 133         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 134         index = 0;
 135         do {
 136                 nr = 0;
 137                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 138                         indices[nr] = iter.index;
 139                         if (++nr == 16)
 140                                 break;
 141                 }
 142                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 143                         index = indices[i];
 144                         radix_tree_delete(root, index);
 145                 }
 146         } while (nr > 0);
 147 }
 148
 149 static void gmap_rmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 150 {
 151         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
 152         struct radix_tree_iter iter;
 153         unsigned long indices[16];
 154         unsigned long index;
 155         void __rcu **slot;
 156         int i, nr;
 157
 158         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 159         index = 0;
 160         do {
 161                 nr = 0;
 162                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 163                         indices[nr] = iter.index;
 164                         if (++nr == 16)
 165                                 break;
 166                 }
 167                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 168                         index = indices[i];
 169                         head = radix_tree_delete(root, index);
 170                         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head)
 171                                 kfree(rmap);
 172                 }
 173         } while (nr > 0);
 174 }
 175
 176 /**
 177  * gmap_free - free a guest address space
 178  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 179  *
 180  * No locks required. There are no references to this gmap anymore.
 181  */
 182 static void gmap_free(struct gmap *gmap)
 183 {
 184         struct page *page, *next;
 185
 186         /* Flush tlb of all gmaps (if not already done for shadows) */
 187         if (!(gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed))
 188                 gmap_flush_tlb(gmap);
 189         /* Free all segment & region tables. */
 190         list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->crst_list, lru)
 191                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
 192         gmap_radix_tree_free(&gmap->guest_to_host);
 193         gmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_guest);
 194
 195         /* Free additional data for a shadow gmap */
 196         if (gmap_is_shadow(gmap)) {
 197                 /* Free all page tables. */
 198                 list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->pt_list, lru)
 199                         page_table_free_pgste(page);
 200                 gmap_rmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_rmap);
 201                 /* Release reference to the parent */
 202                 gmap_put(gmap->parent);
 203         }
 204
 205         kfree(gmap);
 206 }
 207
 208 /**
 209  * gmap_get - increase reference counter for guest address space
 210  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 211  *
 212  * Returns the gmap pointer
 213  */
 214 struct gmap *gmap_get(struct gmap *gmap)
 215 {
 216         refcount_inc(&gmap->ref_count);
 217         return gmap;
 218 }
 219 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get);
 220
 221 /**
 222  * gmap_put - decrease reference counter for guest address space
 223  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 224  *
 225  * If the reference counter reaches zero the guest address space is freed.
 226  */
 227 void gmap_put(struct gmap *gmap)
 228 {
 229         if (refcount_dec_and_test(&gmap->ref_count))
 230                 gmap_free(gmap);
 231 }
 232 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_put);
 233
 234 /**
 235  * gmap_remove - remove a guest address space but do not free it yet
 236  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 237  */
 238 void gmap_remove(struct gmap *gmap)
 239 {
 240         struct gmap *sg, *next;
 241         unsigned long gmap_asce;
 242
 243         /* Remove all shadow gmaps linked to this gmap */
 244         if (!list_empty(&gmap->children)) {
 245                 spin_lock(&gmap->shadow_lock);
 246                 list_for_each_entry_safe(sg, next, &gmap->children, list) {
 247                         list_del(&sg->list);
 248                         gmap_put(sg);
 249                 }
 250                 spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
 251         }
 252         /* Remove gmap from the pre-mm list */
 253         spin_lock(&gmap->mm->context.lock);
 254         list_del_rcu(&gmap->list);
 255         if (list_empty(&gmap->mm->context.gmap_list))
 256                 gmap_asce = 0;
 257         else if (list_is_singular(&gmap->mm->context.gmap_list))
 258                 gmap_asce = list_first_entry(&gmap->mm->context.gmap_list,
 259                                              struct gmap, list)->asce;
 260         else
 261                 gmap_asce = -1UL;
 262         WRITE_ONCE(gmap->mm->context.gmap_asce, gmap_asce);
 263         spin_unlock(&gmap->mm->context.lock);
 264         synchronize_rcu();
 265         /* Put reference */
 266         gmap_put(gmap);
 267 }
 268 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_remove);
 269
 270 /**
 271  * gmap_enable - switch primary space to the guest address space
 272  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 273  */
 274 void gmap_enable(struct gmap *gmap)
 275 {
 276         S390_lowcore.gmap = (unsigned long) gmap;
 277 }
 278 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_enable);
 279
 280 /**
 281  * gmap_disable - switch back to the standard primary address space
 282  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 283  */
 284 void gmap_disable(struct gmap *gmap)
 285 {
 286         S390_lowcore.gmap = 0UL;
 287 }
 288 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_disable);
 289
 290 /**
 291  * gmap_get_enabled - get a pointer to the currently enabled gmap
 292  *
 293  * Returns a pointer to the currently enabled gmap. 0 if none is enabled.
 294  */
 295 struct gmap *gmap_get_enabled(void)
 296 {
 297         return (struct gmap *) S390_lowcore.gmap;
 298 }
 299 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get_enabled);
 300
 301 /*
 302  * gmap_alloc_table is assumed to be called with mmap_lock held
 303  */
 304 static int gmap_alloc_table(struct gmap *gmap, unsigned long *table,
 305                             unsigned long init, unsigned long gaddr)
 306 {
 307         struct page *page;
 308         unsigned long *new;
 309
 310         /* since we dont free the gmap table until gmap_free we can unlock */
 311         page = alloc_pages(GFP_KERNEL_ACCOUNT, CRST_ALLOC_ORDER);
 312         if (!page)
 313                 return -ENOMEM;
 314         new = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 315         crst_table_init(new, init);
 316         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 317         if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID) {
 318                 list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 319                 *table = (unsigned long) new | _REGION_ENTRY_LENGTH |
 320                         (*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK);
 321                 page->index = gaddr;
 322                 page = NULL;
 323         }
 324         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 325         if (page)
 326                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
 327         return 0;
 328 }
 329
 330 /**
 331  * __gmap_segment_gaddr - find virtual address from segment pointer
 332  * @entry: pointer to a segment table entry in the guest address space
 333  *
 334  * Returns the virtual address in the guest address space for the segment
 335  */
 336 static unsigned long __gmap_segment_gaddr(unsigned long *entry)
 337 {
 338         struct page *page;
 339         unsigned long offset, mask;
 340
 341         offset = (unsigned long) entry / sizeof(unsigned long);
 342         offset = (offset & (PTRS_PER_PMD - 1)) * PMD_SIZE;
 343         mask = ~(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) - 1);
 344         page = virt_to_page((void *)((unsigned long) entry & mask));
 345         return page->index + offset;
 346 }
 347
 348 /**
 349  * __gmap_unlink_by_vmaddr - unlink a single segment via a host address
 350  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 351  * @vmaddr: address in the host process address space
 352  *
 353  * Returns 1 if a TLB flush is required
 354  */
 355 static int __gmap_unlink_by_vmaddr(struct gmap *gmap, unsigned long vmaddr)
 356 {
 357         unsigned long *entry;
 358         int flush = 0;
 359
 360         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 361         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 362         entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest, vmaddr >> PMD_SHIFT);
 363         if (entry) {
 364                 flush = (*entry != _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
 365                 *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 366         }
 367         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 368         return flush;
 369 }
 370
 371 /**
 372  * __gmap_unmap_by_gaddr - unmap a single segment via a guest address
 373  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 374  * @gaddr: address in the guest address space
 375  *
 376  * Returns 1 if a TLB flush is required
 377  */
 378 static int __gmap_unmap_by_gaddr(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 379 {
 380         unsigned long vmaddr;
 381
 382         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_delete(&gmap->guest_to_host,
 383                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 384         return vmaddr ? __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr) : 0;
 385 }
 386
 387 /**
 388  * gmap_unmap_segment - unmap segment from the guest address space
 389  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 390  * @to: address in the guest address space
 391  * @len: length of the memory area to unmap
 392  *
 393  * Returns 0 if the unmap succeeded, -EINVAL if not.
 394  */
 395 int gmap_unmap_segment(struct gmap *gmap, unsigned long to, unsigned long len)
 396 {
 397         unsigned long off;
 398         int flush;
 399
 400         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 401         if ((to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 402                 return -EINVAL;
 403         if (len == 0 || to + len < to)
 404                 return -EINVAL;
 405
 406         flush = 0;
 407         mmap_write_lock(gmap->mm);
 408         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE)
 409                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 410         mmap_write_unlock(gmap->mm);
 411         if (flush)
 412                 gmap_flush_tlb(gmap);
 413         return 0;
 414 }
 415 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unmap_segment);
 416
 417 /**
 418  * gmap_map_segment - map a segment to the guest address space
 419  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 420  * @from: source address in the parent address space
 421  * @to: target address in the guest address space
 422  * @len: length of the memory area to map
 423  *
 424  * Returns 0 if the mmap succeeded, -EINVAL or -ENOMEM if not.
 425  */
 426 int gmap_map_segment(struct gmap *gmap, unsigned long from,
 427                      unsigned long to, unsigned long len)
 428 {
 429         unsigned long off;
 430         int flush;
 431
 432         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 433         if ((from | to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 434                 return -EINVAL;
 435         if (len == 0 || from + len < from || to + len < to ||
 436             from + len - 1 > TASK_SIZE_MAX || to + len - 1 > gmap->asce_end)
 437                 return -EINVAL;
 438
 439         flush = 0;
 440         mmap_write_lock(gmap->mm);
 441         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
 442                 /* Remove old translation */
 443                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 444                 /* Store new translation */
 445                 if (radix_tree_insert(&gmap->guest_to_host,
 446                                       (to + off) >> PMD_SHIFT,
 447                                       (void *) from + off))
 448                         break;
 449         }
 450         mmap_write_unlock(gmap->mm);
 451         if (flush)
 452                 gmap_flush_tlb(gmap);
 453         if (off >= len)
 454                 return 0;
 455         gmap_unmap_segment(gmap, to, len);
 456         return -ENOMEM;
 457 }
 458 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_map_segment);
 459
 460 /**
 461  * __gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 462  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 463  * @gaddr: guest address
 464  *
 465  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 466  * -EFAULT if no such mapping exists.
 467  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 468  * The mmap_lock of the mm that belongs to the address space must be held
 469  * when this function gets called.
 470  *
 471  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 472  */
 473 unsigned long __gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 474 {
 475         unsigned long vmaddr;
 476
 477         vmaddr = (unsigned long)
 478                 radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host, gaddr >> PMD_SHIFT);
 479         /* Note: guest_to_host is empty for a shadow gmap */
 480         return vmaddr ? (vmaddr | (gaddr & ~PMD_MASK)) : -EFAULT;
 481 }
 482 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_translate);
 483
 484 /**
 485  * gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 486  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 487  * @gaddr: guest address
 488  *
 489  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 490  * -EFAULT if no such mapping exists.
 491  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 492  */
 493 unsigned long gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 494 {
 495         unsigned long rc;
 496
 497         mmap_read_lock(gmap->mm);
 498         rc = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 499         mmap_read_unlock(gmap->mm);
 500         return rc;
 501 }
 502 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_translate);
 503
 504 /**
 505  * gmap_unlink - disconnect a page table from the gmap shadow tables
 506  * @mm: pointer to the parent mm_struct
 507  * @table: pointer to the host page table
 508  * @vmaddr: vm address associated with the host page table
 509  */
 510 void gmap_unlink(struct mm_struct *mm, unsigned long *table,
 511                  unsigned long vmaddr)
 512 {
 513         struct gmap *gmap;
 514         int flush;
 515
 516         rcu_read_lock();
 517         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
 518                 flush = __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr);
 519                 if (flush)
 520                         gmap_flush_tlb(gmap);
 521         }
 522         rcu_read_unlock();
 523 }
 524
 525 static void gmap_pmdp_xchg(struct gmap *gmap, pmd_t *old, pmd_t new,
 526                            unsigned long gaddr);
 527
 528 /**
 529  * __gmap_link - set up shadow page tables to connect a host to a guest address
 530  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 531  * @gaddr: guest address
 532  * @vmaddr: vm address
 533  *
 534  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 535  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 536  * The mmap_lock of the mm that belongs to the address space must be held
 537  * when this function gets called.
 538  */
 539 int __gmap_link(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
 540 {
 541         struct mm_struct *mm;
 542         unsigned long *table;
 543         spinlock_t *ptl;
 544         pgd_t *pgd;
 545         p4d_t *p4d;
 546         pud_t *pud;
 547         pmd_t *pmd;
 548         u64 unprot;
 549         int rc;
 550
 551         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 552         /* Create higher level tables in the gmap page table */
 553         table = gmap->table;
 554         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION1) {
 555                 table += (gaddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 556                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 557                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION2_ENTRY_EMPTY,
 558                                      gaddr & _REGION1_MASK))
 559                         return -ENOMEM;
 560                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 561         }
 562         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION2) {
 563                 table += (gaddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 564                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 565                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION3_ENTRY_EMPTY,
 566                                      gaddr & _REGION2_MASK))
 567                         return -ENOMEM;
 568                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 569         }
 570         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION3) {
 571                 table += (gaddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 572                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 573                     gmap_alloc_table(gmap, table, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY,
 574                                      gaddr & _REGION3_MASK))
 575                         return -ENOMEM;
 576                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 577         }
 578         table += (gaddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 579         /* Walk the parent mm page table */
 580         mm = gmap->mm;
 581         pgd = pgd_offset(mm, vmaddr);
 582         VM_BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 583         p4d = p4d_offset(pgd, vmaddr);
 584         VM_BUG_ON(p4d_none(*p4d));
 585         pud = pud_offset(p4d, vmaddr);
 586         VM_BUG_ON(pud_none(*pud));
 587         /* large puds cannot yet be handled */
 588         if (pud_large(*pud))
 589                 return -EFAULT;
 590         pmd = pmd_offset(pud, vmaddr);
 591         VM_BUG_ON(pmd_none(*pmd));
 592         /* Are we allowed to use huge pages? */
 593         if (pmd_large(*pmd) && !gmap->mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 594                 return -EFAULT;
 595         /* Link gmap segment table entry location to page table. */
 596         rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL_ACCOUNT);
 597         if (rc)
 598                 return rc;
 599         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
 600         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 601         if (*table == _SEGMENT_ENTRY_EMPTY) {
 602                 rc = radix_tree_insert(&gmap->host_to_guest,
 603                                        vmaddr >> PMD_SHIFT, table);
 604                 if (!rc) {
 605                         if (pmd_large(*pmd)) {
 606                                 *table = (pmd_val(*pmd) &
 607                                           _SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE)
 608                                         | _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
 609                         } else
 610                                 *table = pmd_val(*pmd) &
 611                                         _SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS;
 612                 }
 613         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT &&
 614                    !(pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT)) {
 615                 unprot = (u64)*table;
 616                 unprot &= ~_SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 617                 unprot |= _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
 618                 gmap_pmdp_xchg(gmap, (pmd_t *)table, __pmd(unprot), gaddr);
 619         }
 620         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 621         spin_unlock(ptl);
 622         radix_tree_preload_end();
 623         return rc;
 624 }
 625
 626 /**
 627  * gmap_fault - resolve a fault on a guest address
 628  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 629  * @gaddr: guest address
 630  * @fault_flags: flags to pass down to handle_mm_fault()
 631  *
 632  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 633  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 634  */
 635 int gmap_fault(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 636                unsigned int fault_flags)
 637 {
 638         unsigned long vmaddr;
 639         int rc;
 640         bool unlocked;
 641
 642         mmap_read_lock(gmap->mm);
 643
 644 retry:
 645         unlocked = false;
 646         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 647         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
 648                 rc = vmaddr;
 649                 goto out_up;
 650         }
 651         if (fixup_user_fault(gmap->mm, vmaddr, fault_flags,
 652                              &unlocked)) {
 653                 rc = -EFAULT;
 654                 goto out_up;
 655         }
 656         /*
 657          * In the case that fixup_user_fault unlocked the mmap_lock during
 658          * faultin redo __gmap_translate to not race with a map/unmap_segment.
 659          */
 660         if (unlocked)
 661                 goto retry;
 662
 663         rc = __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 664 out_up:
 665         mmap_read_unlock(gmap->mm);
 666         return rc;
 667 }
 668 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_fault);
 669
 670 /*
 671  * this function is assumed to be called with mmap_lock held
 672  */
 673 void __gmap_zap(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 674 {
 675         unsigned long vmaddr;
 676         spinlock_t *ptl;
 677         pte_t *ptep;
 678
 679         /* Find the vm address for the guest address */
 680         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 681                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 682         if (vmaddr) {
 683                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 684                 /* Get pointer to the page table entry */
 685                 ptep = get_locked_pte(gmap->mm, vmaddr, &ptl);
 686                 if (likely(ptep))
 687                         ptep_zap_unused(gmap->mm, vmaddr, ptep, 0);
 688                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 689         }
 690 }
 691 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_zap);
 692
 693 void gmap_discard(struct gmap *gmap, unsigned long from, unsigned long to)
 694 {
 695         unsigned long gaddr, vmaddr, size;
 696         struct vm_area_struct *vma;
 697
 698         mmap_read_lock(gmap->mm);
 699         for (gaddr = from; gaddr < to;
 700              gaddr = (gaddr + PMD_SIZE) & PMD_MASK) {
 701                 /* Find the vm address for the guest address */
 702                 vmaddr = (unsigned long)
 703                         radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 704                                           gaddr >> PMD_SHIFT);
 705                 if (!vmaddr)
 706                         continue;
 707                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 708                 /* Find vma in the parent mm */
 709                 vma = find_vma(gmap->mm, vmaddr);
 710                 if (!vma)
 711                         continue;
 712                 /*
 713                  * We do not discard pages that are backed by
 714                  * hugetlbfs, so we don't have to refault them.
 715                  */
 716                 if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 717                         continue;
 718                 size = min(to - gaddr, PMD_SIZE - (gaddr & ~PMD_MASK));
 719                 zap_page_range(vma, vmaddr, size);
 720         }
 721         mmap_read_unlock(gmap->mm);
 722 }
 723 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
 724
 725 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
 726 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
 727
 728 /**
 729  * gmap_register_pte_notifier - register a pte invalidation callback
 730  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 731  */
 732 void gmap_register_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 733 {
 734         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 735         list_add_rcu(&nb->list, &gmap_notifier_list);
 736         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 737 }
 738 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_pte_notifier);
 739
 740 /**
 741  * gmap_unregister_pte_notifier - remove a pte invalidation callback
 742  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 743  */
 744 void gmap_unregister_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 745 {
 746         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 747         list_del_rcu(&nb->list);
 748         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 749         synchronize_rcu();
 750 }
 751 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_pte_notifier);
 752
 753 /**
 754  * gmap_call_notifier - call all registered invalidation callbacks
 755  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 756  * @start: start virtual address in the guest address space
 757  * @end: end virtual address in the guest address space
 758  */
 759 static void gmap_call_notifier(struct gmap *gmap, unsigned long start,
 760                                unsigned long end)
 761 {
 762         struct gmap_notifier *nb;
 763
 764         list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
 765                 nb->notifier_call(gmap, start, end);
 766 }
 767
 768 /**
 769  * gmap_table_walk - walk the gmap page tables
 770  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 771  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 772  * @level: page table level to stop at
 773  *
 774  * Returns a table entry pointer for the given guest address and @level
 775  * @level=0 : returns a pointer to a page table table entry (or NULL)
 776  * @level=1 : returns a pointer to a segment table entry (or NULL)
 777  * @level=2 : returns a pointer to a region-3 table entry (or NULL)
 778  * @level=3 : returns a pointer to a region-2 table entry (or NULL)
 779  * @level=4 : returns a pointer to a region-1 table entry (or NULL)
 780  *
 781  * Returns NULL if the gmap page tables could not be walked to the
 782  * requested level.
 783  *
 784  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 785  */
 786 static inline unsigned long *gmap_table_walk(struct gmap *gmap,
 787                                              unsigned long gaddr, int level)
 788 {
 789         const int asce_type = gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK;
 790         unsigned long *table = gmap->table;
 791
 792         if (gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed)
 793                 return NULL;
 794
 795         if (WARN_ON_ONCE(level > (asce_type >> 2) + 1))
 796                 return NULL;
 797
 798         if (asce_type != _ASCE_TYPE_REGION1 &&
 799             gaddr & (-1UL << (31 + (asce_type >> 2) * 11)))
 800                 return NULL;
 801
 802         switch (asce_type) {
 803         case _ASCE_TYPE_REGION1:
 804                 table += (gaddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 805                 if (level == 4)
 806                         break;
 807                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 808                         return NULL;
 809                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 810                 fallthrough;
 811         case _ASCE_TYPE_REGION2:
 812                 table += (gaddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 813                 if (level == 3)
 814                         break;
 815                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 816                         return NULL;
 817                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 818                 fallthrough;
 819         case _ASCE_TYPE_REGION3:
 820                 table += (gaddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 821                 if (level == 2)
 822                         break;
 823                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 824                         return NULL;
 825                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 826                 fallthrough;
 827         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
 828                 table += (gaddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 829                 if (level == 1)
 830                         break;
 831                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 832                         return NULL;
 833                 table = (unsigned long *)(*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
 834                 table += (gaddr & _PAGE_INDEX) >> _PAGE_SHIFT;
 835         }
 836         return table;
 837 }
 838
 839 /**
 840  * gmap_pte_op_walk - walk the gmap page table, get the page table lock
 841  *                    and return the pte pointer
 842  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 843  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 844  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 845  *
 846  * Returns a pointer to the locked pte for a guest address, or NULL
 847  */
 848 static pte_t *gmap_pte_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 849                                spinlock_t **ptl)
 850 {
 851         unsigned long *table;
 852
 853         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 854         /* Walk the gmap page table, lock and get pte pointer */
 855         table = gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1); /* get segment pointer */
 856         if (!table || *table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 857                 return NULL;
 858         return pte_alloc_map_lock(gmap->mm, (pmd_t *) table, gaddr, ptl);
 859 }
 860
 861 /**
 862  * gmap_pte_op_fixup - force a page in and connect the gmap page table
 863  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 864  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 865  * @vmaddr: address in the host process address space
 866  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 867  *
 868  * Returns 0 if the caller can retry __gmap_translate (might fail again),
 869  * -ENOMEM if out of memory and -EFAULT if anything goes wrong while fixing
 870  * up or connecting the gmap page table.
 871  */
 872 static int gmap_pte_op_fixup(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 873                              unsigned long vmaddr, int prot)
 874 {
 875         struct mm_struct *mm = gmap->mm;
 876         unsigned int fault_flags;
 877         bool unlocked = false;
 878
 879         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 880         fault_flags = (prot == PROT_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0;
 881         if (fixup_user_fault(mm, vmaddr, fault_flags, &unlocked))
 882                 return -EFAULT;
 883         if (unlocked)
 884                 /* lost mmap_lock, caller has to retry __gmap_translate */
 885                 return 0;
 886         /* Connect the page tables */
 887         return __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 888 }
 889
 890 /**
 891  * gmap_pte_op_end - release the page table lock
 892  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 893  */
 894 static void gmap_pte_op_end(spinlock_t *ptl)
 895 {
 896         if (ptl)
 897                 spin_unlock(ptl);
 898 }
 899
 900 /**
 901  * gmap_pmd_op_walk - walk the gmap tables, get the guest table lock
 902  *                    and return the pmd pointer
 903  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 904  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 905  *
 906  * Returns a pointer to the pmd for a guest address, or NULL
 907  */
 908 static inline pmd_t *gmap_pmd_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 909 {
 910         pmd_t *pmdp;
 911
 912         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 913         pmdp = (pmd_t *) gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1);
 914         if (!pmdp)
 915                 return NULL;
 916
 917         /* without huge pages, there is no need to take the table lock */
 918         if (!gmap->mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 919                 return pmd_none(*pmdp) ? NULL : pmdp;
 920
 921         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 922         if (pmd_none(*pmdp)) {
 923                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 924                 return NULL;
 925         }
 926
 927         /* 4k page table entries are locked via the pte (pte_alloc_map_lock). */
 928         if (!pmd_large(*pmdp))
 929                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 930         return pmdp;
 931 }
 932
 933 /**
 934  * gmap_pmd_op_end - release the guest_table_lock if needed
 935  * @gmap: pointer to the guest mapping meta data structure
 936  * @pmdp: pointer to the pmd
 937  */
 938 static inline void gmap_pmd_op_end(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp)
 939 {
 940         if (pmd_large(*pmdp))
 941                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 942 }
 943
 944 /*
 945  * gmap_protect_pmd - remove access rights to memory and set pmd notification bits
 946  * @pmdp: pointer to the pmd to be protected
 947  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 948  * @bits: notification bits to set
 949  *
 950  * Returns:
 951  * 0 if successfully protected
 952  * -EAGAIN if a fixup is needed
 953  * -EINVAL if unsupported notifier bits have been specified
 954  *
 955  * Expected to be called with sg->mm->mmap_lock in read and
 956  * guest_table_lock held.
 957  */
 958 static int gmap_protect_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 959                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
 960 {
 961         int pmd_i = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 962         int pmd_p = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 963         pmd_t new = *pmdp;
 964
 965         /* Fixup needed */
 966         if ((pmd_i && (prot != PROT_NONE)) || (pmd_p && (prot == PROT_WRITE)))
 967                 return -EAGAIN;
 968
 969         if (prot == PROT_NONE && !pmd_i) {
 970                 pmd_val(new) |= _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 971                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 972         }
 973
 974         if (prot == PROT_READ && !pmd_p) {
 975                 pmd_val(new) &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 976                 pmd_val(new) |= _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 977                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 978         }
 979
 980         if (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT)
 981                 pmd_val(*pmdp) |= _SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
 982
 983         /* Shadow GMAP protection needs split PMDs */
 984         if (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW)
 985                 return -EINVAL;
 986
 987         return 0;
 988 }
 989
 990 /*
 991  * gmap_protect_pte - remove access rights to memory and set pgste bits
 992  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 993  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 994  * @pmdp: pointer to the pmd associated with the pte
 995  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 996  * @bits: notification bits to set
 997  *
 998  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
 999  * -EAGAIN if a fixup is needed.
1000  *
1001  * Expected to be called with sg->mm->mmap_lock in read
1002  */
1003 static int gmap_protect_pte(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1004                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
1005 {
1006         int rc;
1007         pte_t *ptep;
1008         spinlock_t *ptl = NULL;
1009         unsigned long pbits = 0;
1010
1011         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
1012                 return -EAGAIN;
1013
1014         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, gaddr, &ptl);
1015         if (!ptep)
1016                 return -ENOMEM;
1017
1018         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT) ? PGSTE_IN_BIT : 0;
1019         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW) ? PGSTE_VSIE_BIT : 0;
1020         /* Protect and unlock. */
1021         rc = ptep_force_prot(gmap->mm, gaddr, ptep, prot, pbits);
1022         gmap_pte_op_end(ptl);
1023         return rc;
1024 }
1025
1026 /*
1027  * gmap_protect_range - remove access rights to memory and set pgste bits
1028  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1029  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1030  * @len: size of area
1031  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1032  * @bits: pgste notification bits to set
1033  *
1034  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
1035  * -EFAULT if gaddr is invalid (or mapping for shadows is missing).
1036  *
1037  * Called with sg->mm->mmap_lock in read.
1038  */
1039 static int gmap_protect_range(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1040                               unsigned long len, int prot, unsigned long bits)
1041 {
1042         unsigned long vmaddr, dist;
1043         pmd_t *pmdp;
1044         int rc;
1045
1046         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
1047         while (len) {
1048                 rc = -EAGAIN;
1049                 pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
1050                 if (pmdp) {
1051                         if (!pmd_large(*pmdp)) {
1052                                 rc = gmap_protect_pte(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1053                                                       bits);
1054                                 if (!rc) {
1055                                         len -= PAGE_SIZE;
1056                                         gaddr += PAGE_SIZE;
1057                                 }
1058                         } else {
1059                                 rc = gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1060                                                       bits);
1061                                 if (!rc) {
1062                                         dist = HPAGE_SIZE - (gaddr & ~HPAGE_MASK);
1063                                         len = len < dist ? 0 : len - dist;
1064                                         gaddr = (gaddr & HPAGE_MASK) + HPAGE_SIZE;
1065                                 }
1066                         }
1067                         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
1068                 }
1069                 if (rc) {
1070                         if (rc == -EINVAL)
1071                                 return rc;
1072
1073                         /* -EAGAIN, fixup of userspace mm and gmap */
1074                         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1075                         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1076                                 return vmaddr;
1077                         rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, prot);
1078                         if (rc)
1079                                 return rc;
1080                 }
1081         }
1082         return 0;
1083 }
1084
1085 /**
1086  * gmap_mprotect_notify - change access rights for a range of ptes and
1087  *                        call the notifier if any pte changes again
1088  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1089  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1090  * @len: size of area
1091  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1092  *
1093  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists,
1094  * the new access rights could be set and the notifier could be armed.
1095  * If the gmap mapping is missing for one or more pages -EFAULT is
1096  * returned. If no memory could be allocated -ENOMEM is returned.
1097  * This function establishes missing page table entries.
1098  */
1099 int gmap_mprotect_notify(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1100                          unsigned long len, int prot)
1101 {
1102         int rc;
1103
1104         if ((gaddr & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK) || gmap_is_shadow(gmap))
1105                 return -EINVAL;
1106         if (!MACHINE_HAS_ESOP && prot == PROT_READ)
1107                 return -EINVAL;
1108         mmap_read_lock(gmap->mm);
1109         rc = gmap_protect_range(gmap, gaddr, len, prot, GMAP_NOTIFY_MPROT);
1110         mmap_read_unlock(gmap->mm);
1111         return rc;
1112 }
1113 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_mprotect_notify);
1114
1115 /**
1116  * gmap_read_table - get an unsigned long value from a guest page table using
1117  *                   absolute addressing, without marking the page referenced.
1118  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1119  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1120  * @val: pointer to the unsigned long value to return
1121  *
1122  * Returns 0 if the value was read, -ENOMEM if out of memory and -EFAULT
1123  * if reading using the virtual address failed. -EINVAL if called on a gmap
1124  * shadow.
1125  *
1126  * Called with gmap->mm->mmap_lock in read.
1127  */
1128 int gmap_read_table(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long *val)
1129 {
1130         unsigned long address, vmaddr;
1131         spinlock_t *ptl;
1132         pte_t *ptep, pte;
1133         int rc;
1134
1135         if (gmap_is_shadow(gmap))
1136                 return -EINVAL;
1137
1138         while (1) {
1139                 rc = -EAGAIN;
1140                 ptep = gmap_pte_op_walk(gmap, gaddr, &ptl);
1141                 if (ptep) {
1142                         pte = *ptep;
1143                         if (pte_present(pte) && (pte_val(pte) & _PAGE_READ)) {
1144                                 address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
1145                                 address += gaddr & ~PAGE_MASK;
1146                                 *val = *(unsigned long *) address;
1147                                 pte_val(*ptep) |= _PAGE_YOUNG;
1148                                 /* Do *NOT* clear the _PAGE_INVALID bit! */
1149                                 rc = 0;
1150                         }
1151                         gmap_pte_op_end(ptl);
1152                 }
1153                 if (!rc)
1154                         break;
1155                 vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1156                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
1157                         rc = vmaddr;
1158                         break;
1159                 }
1160                 rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, PROT_READ);
1161                 if (rc)
1162                         break;
1163         }
1164         return rc;
1165 }
1166 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_read_table);
1167
1168 /**
1169  * gmap_insert_rmap - add a rmap to the host_to_rmap radix tree
1170  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1171  * @vmaddr: vm address associated with the rmap
1172  * @rmap: pointer to the rmap structure
1173  *
1174  * Called with the sg->guest_table_lock
1175  */
1176 static inline void gmap_insert_rmap(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
1177                                     struct gmap_rmap *rmap)
1178 {
1179         void __rcu **slot;
1180
1181         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1182         slot = radix_tree_lookup_slot(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
1183         if (slot) {
1184                 rmap->next = radix_tree_deref_slot_protected(slot,
1185                                                         &sg->guest_table_lock);
1186                 radix_tree_replace_slot(&sg->host_to_rmap, slot, rmap);
1187         } else {
1188                 rmap->next = NULL;
1189                 radix_tree_insert(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT,
1190                                   rmap);
1191         }
1192 }
1193
1194 /**
1195  * gmap_protect_rmap - restrict access rights to memory (RO) and create an rmap
1196  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1197  * @raddr: rmap address in the shadow gmap
1198  * @paddr: address in the parent guest address space
1199  * @len: length of the memory area to protect
1200  *
1201  * Returns 0 if successfully protected and the rmap was created, -ENOMEM
1202  * if out of memory and -EFAULT if paddr is invalid.
1203  */
1204 static int gmap_protect_rmap(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1205                              unsigned long paddr, unsigned long len)
1206 {
1207         struct gmap *parent;
1208         struct gmap_rmap *rmap;
1209         unsigned long vmaddr;
1210         spinlock_t *ptl;
1211         pte_t *ptep;
1212         int rc;
1213
1214         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1215         parent = sg->parent;
1216         while (len) {
1217                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
1218                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1219                         return vmaddr;
1220                 rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
1221                 if (!rmap)
1222                         return -ENOMEM;
1223                 rmap->raddr = raddr;
1224                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL_ACCOUNT);
1225                 if (rc) {
1226                         kfree(rmap);
1227                         return rc;
1228                 }
1229                 rc = -EAGAIN;
1230                 ptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
1231                 if (ptep) {
1232                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1233                         rc = ptep_force_prot(parent->mm, paddr, ptep, PROT_READ,
1234                                              PGSTE_VSIE_BIT);
1235                         if (!rc)
1236                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
1237                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1238                         gmap_pte_op_end(ptl);
1239                 }
1240                 radix_tree_preload_end();
1241                 if (rc) {
1242                         kfree(rmap);
1243                         rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, PROT_READ);
1244                         if (rc)
1245                                 return rc;
1246                         continue;
1247                 }
1248                 paddr += PAGE_SIZE;
1249                 len -= PAGE_SIZE;
1250         }
1251         return 0;
1252 }
1253
1254 #define _SHADOW_RMAP_MASK       0x7
1255 #define _SHADOW_RMAP_REGION1    0x5
1256 #define _SHADOW_RMAP_REGION2    0x4
1257 #define _SHADOW_RMAP_REGION3    0x3
1258 #define _SHADOW_RMAP_SEGMENT    0x2
1259 #define _SHADOW_RMAP_PGTABLE    0x1
1260
1261 /**
1262  * gmap_idte_one - invalidate a single region or segment table entry
1263  * @asce: region or segment table *origin* + table-type bits
1264  * @vaddr: virtual address to identify the table entry to flush
1265  *
1266  * The invalid bit of a single region or segment table entry is set
1267  * and the associated TLB entries depending on the entry are flushed.
1268  * The table-type of the @asce identifies the portion of the @vaddr
1269  * that is used as the invalidation index.
1270  */
1271 static inline void gmap_idte_one(unsigned long asce, unsigned long vaddr)
1272 {
1273         asm volatile(
1274                 "       .insn   rrf,0xb98e0000,%0,%1,0,0"
1275                 : : "a" (asce), "a" (vaddr) : "cc", "memory");
1276 }
1277
1278 /**
1279  * gmap_unshadow_page - remove a page from a shadow page table
1280  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1281  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1282  *
1283  * Called with the sg->guest_table_lock
1284  */
1285 static void gmap_unshadow_page(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1286 {
1287         unsigned long *table;
1288
1289         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1290         table = gmap_table_walk(sg, raddr, 0); /* get page table pointer */
1291         if (!table || *table & _PAGE_INVALID)
1292                 return;
1293         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _PAGE_SIZE - 1);
1294         ptep_unshadow_pte(sg->mm, raddr, (pte_t *) table);
1295 }
1296
1297 /**
1298  * __gmap_unshadow_pgt - remove all entries from a shadow page table
1299  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1300  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1301  * @pgt: pointer to the start of a shadow page table
1302  *
1303  * Called with the sg->guest_table_lock
1304  */
1305 static void __gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1306                                 unsigned long *pgt)
1307 {
1308         int i;
1309
1310         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1311         for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, raddr += _PAGE_SIZE)
1312                 pgt[i] = _PAGE_INVALID;
1313 }
1314
1315 /**
1316  * gmap_unshadow_pgt - remove a shadow page table from a segment entry
1317  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1318  * @raddr: address in the shadow guest address space
1319  *
1320  * Called with the sg->guest_table_lock
1321  */
1322 static void gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1323 {
1324         unsigned long sto, *ste, *pgt;
1325         struct page *page;
1326
1327         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1328         ste = gmap_table_walk(sg, raddr, 1); /* get segment pointer */
1329         if (!ste || !(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1330                 return;
1331         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _SEGMENT_SIZE - 1);
1332         sto = (unsigned long) (ste - ((raddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT));
1333         gmap_idte_one(sto | _ASCE_TYPE_SEGMENT, raddr);
1334         pgt = (unsigned long *)(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
1335         *ste = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1336         __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1337         /* Free page table */
1338         page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1339         list_del(&page->lru);
1340         page_table_free_pgste(page);
1341 }
1342
1343 /**
1344  * __gmap_unshadow_sgt - remove all entries from a shadow segment table
1345  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1346  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1347  * @sgt: pointer to the start of a shadow segment table
1348  *
1349  * Called with the sg->guest_table_lock
1350  */
1351 static void __gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1352                                 unsigned long *sgt)
1353 {
1354         unsigned long *pgt;
1355         struct page *page;
1356         int i;
1357
1358         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1359         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _SEGMENT_SIZE) {
1360                 if (!(sgt[i] & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1361                         continue;
1362                 pgt = (unsigned long *)(sgt[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1363                 sgt[i] = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1364                 __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1365                 /* Free page table */
1366                 page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1367                 list_del(&page->lru);
1368                 page_table_free_pgste(page);
1369         }
1370 }
1371
1372 /**
1373  * gmap_unshadow_sgt - remove a shadow segment table from a region-3 entry
1374  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1375  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1376  *
1377  * Called with the shadow->guest_table_lock
1378  */
1379 static void gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1380 {
1381         unsigned long r3o, *r3e, *sgt;
1382         struct page *page;
1383
1384         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1385         r3e = gmap_table_walk(sg, raddr, 2); /* get region-3 pointer */
1386         if (!r3e || !(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1387                 return;
1388         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION3_SIZE - 1);
1389         r3o = (unsigned long) (r3e - ((raddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT));
1390         gmap_idte_one(r3o | _ASCE_TYPE_REGION3, raddr);
1391         sgt = (unsigned long *)(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1392         *r3e = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1393         __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1394         /* Free segment table */
1395         page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1396         list_del(&page->lru);
1397         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1398 }
1399
1400 /**
1401  * __gmap_unshadow_r3t - remove all entries from a shadow region-3 table
1402  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1403  * @raddr: address in the shadow guest address space
1404  * @r3t: pointer to the start of a shadow region-3 table
1405  *
1406  * Called with the sg->guest_table_lock
1407  */
1408 static void __gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1409                                 unsigned long *r3t)
1410 {
1411         unsigned long *sgt;
1412         struct page *page;
1413         int i;
1414
1415         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1416         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION3_SIZE) {
1417                 if (!(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1418                         continue;
1419                 sgt = (unsigned long *)(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1420                 r3t[i] = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1421                 __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1422                 /* Free segment table */
1423                 page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1424                 list_del(&page->lru);
1425                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1426         }
1427 }
1428
1429 /**
1430  * gmap_unshadow_r3t - remove a shadow region-3 table from a region-2 entry
1431  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1432  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1433  *
1434  * Called with the sg->guest_table_lock
1435  */
1436 static void gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1437 {
1438         unsigned long r2o, *r2e, *r3t;
1439         struct page *page;
1440
1441         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1442         r2e = gmap_table_walk(sg, raddr, 3); /* get region-2 pointer */
1443         if (!r2e || !(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1444                 return;
1445         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION2_SIZE - 1);
1446         r2o = (unsigned long) (r2e - ((raddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT));
1447         gmap_idte_one(r2o | _ASCE_TYPE_REGION2, raddr);
1448         r3t = (unsigned long *)(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1449         *r2e = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1450         __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1451         /* Free region 3 table */
1452         page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1453         list_del(&page->lru);
1454         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1455 }
1456
1457 /**
1458  * __gmap_unshadow_r2t - remove all entries from a shadow region-2 table
1459  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1460  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1461  * @r2t: pointer to the start of a shadow region-2 table
1462  *
1463  * Called with the sg->guest_table_lock
1464  */
1465 static void __gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1466                                 unsigned long *r2t)
1467 {
1468         unsigned long *r3t;
1469         struct page *page;
1470         int i;
1471
1472         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1473         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION2_SIZE) {
1474                 if (!(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1475                         continue;
1476                 r3t = (unsigned long *)(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1477                 r2t[i] = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1478                 __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1479                 /* Free region 3 table */
1480                 page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1481                 list_del(&page->lru);
1482                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1483         }
1484 }
1485
1486 /**
1487  * gmap_unshadow_r2t - remove a shadow region-2 table from a region-1 entry
1488  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1489  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1490  *
1491  * Called with the sg->guest_table_lock
1492  */
1493 static void gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1494 {
1495         unsigned long r1o, *r1e, *r2t;
1496         struct page *page;
1497
1498         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1499         r1e = gmap_table_walk(sg, raddr, 4); /* get region-1 pointer */
1500         if (!r1e || !(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1501                 return;
1502         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION1_SIZE - 1);
1503         r1o = (unsigned long) (r1e - ((raddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT));
1504         gmap_idte_one(r1o | _ASCE_TYPE_REGION1, raddr);
1505         r2t = (unsigned long *)(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1506         *r1e = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1507         __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1508         /* Free region 2 table */
1509         page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1510         list_del(&page->lru);
1511         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1512 }
1513
1514 /**
1515  * __gmap_unshadow_r1t - remove all entries from a shadow region-1 table
1516  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1517  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1518  * @r1t: pointer to the start of a shadow region-1 table
1519  *
1520  * Called with the shadow->guest_table_lock
1521  */
1522 static void __gmap_unshadow_r1t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1523                                 unsigned long *r1t)
1524 {
1525         unsigned long asce, *r2t;
1526         struct page *page;
1527         int i;
1528
1529         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1530         asce = (unsigned long) r1t | _ASCE_TYPE_REGION1;
1531         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION1_SIZE) {
1532                 if (!(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1533                         continue;
1534                 r2t = (unsigned long *)(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1535                 __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1536                 /* Clear entry and flush translation r1t -> r2t */
1537                 gmap_idte_one(asce, raddr);
1538                 r1t[i] = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1539                 /* Free region 2 table */
1540                 page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1541                 list_del(&page->lru);
1542                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1543         }
1544 }
1545
1546 /**
1547  * gmap_unshadow - remove a shadow page table completely
1548  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1549  *
1550  * Called with sg->guest_table_lock
1551  */
1552 static void gmap_unshadow(struct gmap *sg)
1553 {
1554         unsigned long *table;
1555
1556         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1557         if (sg->removed)
1558                 return;
1559         sg->removed = 1;
1560         gmap_call_notifier(sg, 0, -1UL);
1561         gmap_flush_tlb(sg);
1562         table = (unsigned long *)(sg->asce & _ASCE_ORIGIN);
1563         switch (sg->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
1564         case _ASCE_TYPE_REGION1:
1565                 __gmap_unshadow_r1t(sg, 0, table);
1566                 break;
1567         case _ASCE_TYPE_REGION2:
1568                 __gmap_unshadow_r2t(sg, 0, table);
1569                 break;
1570         case _ASCE_TYPE_REGION3:
1571                 __gmap_unshadow_r3t(sg, 0, table);
1572                 break;
1573         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
1574                 __gmap_unshadow_sgt(sg, 0, table);
1575                 break;
1576         }
1577 }
1578
1579 /**
1580  * gmap_find_shadow - find a specific asce in the list of shadow tables
1581  * @parent: pointer to the parent gmap
1582  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1583  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1584  *
1585  * Returns the pointer to a gmap if a shadow table with the given asce is
1586  * already available, ERR_PTR(-EAGAIN) if another one is just being created,
1587  * otherwise NULL
1588  */
1589 static struct gmap *gmap_find_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1590                                      int edat_level)
1591 {
1592         struct gmap *sg;
1593
1594         list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1595                 if (sg->orig_asce != asce || sg->edat_level != edat_level ||
1596                     sg->removed)
1597                         continue;
1598                 if (!sg->initialized)
1599                         return ERR_PTR(-EAGAIN);
1600                 refcount_inc(&sg->ref_count);
1601                 return sg;
1602         }
1603         return NULL;
1604 }
1605
1606 /**
1607  * gmap_shadow_valid - check if a shadow guest address space matches the
1608  *                     given properties and is still valid
1609  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1610  * @asce: ASCE for which the shadow table is requested
1611  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1612  *
1613  * Returns 1 if the gmap shadow is still valid and matches the given
1614  * properties, the caller can continue using it. Returns 0 otherwise, the
1615  * caller has to request a new shadow gmap in this case.
1616  *
1617  */
1618 int gmap_shadow_valid(struct gmap *sg, unsigned long asce, int edat_level)
1619 {
1620         if (sg->removed)
1621                 return 0;
1622         return sg->orig_asce == asce && sg->edat_level == edat_level;
1623 }
1624 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_valid);
1625
1626 /**
1627  * gmap_shadow - create/find a shadow guest address space
1628  * @parent: pointer to the parent gmap
1629  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1630  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1631  *
1632  * The pages of the top level page table referred by the asce parameter
1633  * will be set to read-only and marked in the PGSTEs of the kvm process.
1634  * The shadow table will be removed automatically on any change to the
1635  * PTE mapping for the source table.
1636  *
1637  * Returns a guest address space structure, ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory,
1638  * ERR_PTR(-EAGAIN) if the caller has to retry and ERR_PTR(-EFAULT) if the
1639  * parent gmap table could not be protected.
1640  */
1641 struct gmap *gmap_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1642                          int edat_level)
1643 {
1644         struct gmap *sg, *new;
1645         unsigned long limit;
1646         int rc;
1647
1648         BUG_ON(parent->mm->context.allow_gmap_hpage_1m);
1649         BUG_ON(gmap_is_shadow(parent));
1650         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1651         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1652         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1653         if (sg)
1654                 return sg;
1655         /* Create a new shadow gmap */
1656         limit = -1UL >> (33 - (((asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2) * 11));
1657         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE)
1658                 limit = -1UL;
1659         new = gmap_alloc(limit);
1660         if (!new)
1661                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1662         new->mm = parent->mm;
1663         new->parent = gmap_get(parent);
1664         new->orig_asce = asce;
1665         new->edat_level = edat_level;
1666         new->initialized = false;
1667         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1668         /* Recheck if another CPU created the same shadow */
1669         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1670         if (sg) {
1671                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1672                 gmap_free(new);
1673                 return sg;
1674         }
1675         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1676                 /* only allow one real-space gmap shadow */
1677                 list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1678                         if (sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1679                                 spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1680                                 gmap_unshadow(sg);
1681                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1682                                 list_del(&sg->list);
1683                                 gmap_put(sg);
1684                                 break;
1685                         }
1686                 }
1687         }
1688         refcount_set(&new->ref_count, 2);
1689         list_add(&new->list, &parent->children);
1690         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1691                 /* nothing to protect, return right away */
1692                 new->initialized = true;
1693                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1694                 return new;
1695         }
1696         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1697         /* protect after insertion, so it will get properly invalidated */
1698         mmap_read_lock(parent->mm);
1699         rc = gmap_protect_range(parent, asce & _ASCE_ORIGIN,
1700                                 ((asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE,
1701                                 PROT_READ, GMAP_NOTIFY_SHADOW);
1702         mmap_read_unlock(parent->mm);
1703         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1704         new->initialized = true;
1705         if (rc) {
1706                 list_del(&new->list);
1707                 gmap_free(new);
1708                 new = ERR_PTR(rc);
1709         }
1710         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1711         return new;
1712 }
1713 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow);
1714
1715 /**
1716  * gmap_shadow_r2t - create an empty shadow region 2 table
1717  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1718  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1719  * @r2t: parent gmap address of the region 2 table to get shadowed
1720  * @fake: r2t references contiguous guest memory block, not a r2t
1721  *
1722  * The r2t parameter specifies the address of the source table. The
1723  * four pages of the source table are made read-only in the parent gmap
1724  * address space. A write to the source table area @r2t will automatically
1725  * remove the shadow r2 table and all of its decendents.
1726  *
1727  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1728  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1729  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1730  *
1731  * Called with sg->mm->mmap_lock in read.
1732  */
1733 int gmap_shadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r2t,
1734                     int fake)
1735 {
1736         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1737         unsigned long *s_r2t, *table;
1738         struct page *page;
1739         int rc;
1740
1741         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1742         /* Allocate a shadow region second table */
1743         page = alloc_pages(GFP_KERNEL_ACCOUNT, CRST_ALLOC_ORDER);
1744         if (!page)
1745                 return -ENOMEM;
1746         page->index = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1747         if (fake)
1748                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1749         s_r2t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1750         /* Install shadow region second table */
1751         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1752         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4); /* get region-1 pointer */
1753         if (!table) {
1754                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1755                 goto out_free;
1756         }
1757         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1758                 rc = 0;                 /* Already established */
1759                 goto out_free;
1760         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1761                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1762                 goto out_free;
1763         }
1764         crst_table_init(s_r2t, _REGION2_ENTRY_EMPTY);
1765         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1766         *table = (unsigned long) s_r2t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1767                  _REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1768         if (sg->edat_level >= 1)
1769                 *table |= (r2t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1770         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1771         if (fake) {
1772                 /* nothing to protect for fake tables */
1773                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1774                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1775                 return 0;
1776         }
1777         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1778         /* Make r2t read-only in parent gmap page table */
1779         raddr = (saddr & _REGION1_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION1;
1780         origin = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1781         offset = ((r2t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1782         len = ((r2t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1783         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1784         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1785         if (!rc) {
1786                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4);
1787                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1788                               (unsigned long) s_r2t)
1789                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1790                 else
1791                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1792         } else {
1793                 gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
1794         }
1795         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1796         return rc;
1797 out_free:
1798         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1799         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1800         return rc;
1801 }
1802 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r2t);
1803
1804 /**
1805  * gmap_shadow_r3t - create a shadow region 3 table
1806  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1807  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1808  * @r3t: parent gmap address of the region 3 table to get shadowed
1809  * @fake: r3t references contiguous guest memory block, not a r3t
1810  *
1811  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1812  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1813  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1814  *
1815  * Called with sg->mm->mmap_lock in read.
1816  */
1817 int gmap_shadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r3t,
1818                     int fake)
1819 {
1820         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1821         unsigned long *s_r3t, *table;
1822         struct page *page;
1823         int rc;
1824
1825         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1826         /* Allocate a shadow region second table */
1827         page = alloc_pages(GFP_KERNEL_ACCOUNT, CRST_ALLOC_ORDER);
1828         if (!page)
1829                 return -ENOMEM;
1830         page->index = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1831         if (fake)
1832                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1833         s_r3t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1834         /* Install shadow region second table */
1835         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1836         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3); /* get region-2 pointer */
1837         if (!table) {
1838                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1839                 goto out_free;
1840         }
1841         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1842                 rc = 0;                 /* Already established */
1843                 goto out_free;
1844         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1845                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1846                 goto out_free;
1847         }
1848         crst_table_init(s_r3t, _REGION3_ENTRY_EMPTY);
1849         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1850         *table = (unsigned long) s_r3t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1851                  _REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1852         if (sg->edat_level >= 1)
1853                 *table |= (r3t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1854         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1855         if (fake) {
1856                 /* nothing to protect for fake tables */
1857                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1858                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1859                 return 0;
1860         }
1861         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1862         /* Make r3t read-only in parent gmap page table */
1863         raddr = (saddr & _REGION2_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION2;
1864         origin = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1865         offset = ((r3t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1866         len = ((r3t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1867         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1868         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1869         if (!rc) {
1870                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3);
1871                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1872                               (unsigned long) s_r3t)
1873                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1874                 else
1875                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1876         } else {
1877                 gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
1878         }
1879         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1880         return rc;
1881 out_free:
1882         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1883         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1884         return rc;
1885 }
1886 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r3t);
1887
1888 /**
1889  * gmap_shadow_sgt - create a shadow segment table
1890  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1891  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1892  * @sgt: parent gmap address of the segment table to get shadowed
1893  * @fake: sgt references contiguous guest memory block, not a sgt
1894  *
1895  * Returns: 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1896  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1897  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1898  *
1899  * Called with sg->mm->mmap_lock in read.
1900  */
1901 int gmap_shadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long sgt,
1902                     int fake)
1903 {
1904         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1905         unsigned long *s_sgt, *table;
1906         struct page *page;
1907         int rc;
1908
1909         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (sgt & _REGION3_ENTRY_LARGE));
1910         /* Allocate a shadow segment table */
1911         page = alloc_pages(GFP_KERNEL_ACCOUNT, CRST_ALLOC_ORDER);
1912         if (!page)
1913                 return -ENOMEM;
1914         page->index = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1915         if (fake)
1916                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1917         s_sgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1918         /* Install shadow region second table */
1919         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1920         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2); /* get region-3 pointer */
1921         if (!table) {
1922                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1923                 goto out_free;
1924         }
1925         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1926                 rc = 0;                 /* Already established */
1927                 goto out_free;
1928         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1929                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1930                 goto out_free;
1931         }
1932         crst_table_init(s_sgt, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
1933         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1934         *table = (unsigned long) s_sgt | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1935                  _REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1936         if (sg->edat_level >= 1)
1937                 *table |= sgt & _REGION_ENTRY_PROTECT;
1938         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1939         if (fake) {
1940                 /* nothing to protect for fake tables */
1941                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1942                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1943                 return 0;
1944         }
1945         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1946         /* Make sgt read-only in parent gmap page table */
1947         raddr = (saddr & _REGION3_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION3;
1948         origin = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1949         offset = ((sgt & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1950         len = ((sgt & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1951         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1952         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1953         if (!rc) {
1954                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2);
1955                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1956                               (unsigned long) s_sgt)
1957                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1958                 else
1959                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1960         } else {
1961                 gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
1962         }
1963         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1964         return rc;
1965 out_free:
1966         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1967         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1968         return rc;
1969 }
1970 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_sgt);
1971
1972 /**
1973  * gmap_shadow_pgt_lookup - find a shadow page table
1974  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1975  * @saddr: the address in the shadow aguest address space
1976  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
1977  * @dat_protection: if the pgtable is marked as protected by dat
1978  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1979  *
1980  * Returns 0 if the shadow page table was found and -EAGAIN if the page
1981  * table was not found.
1982  *
1983  * Called with sg->mm->mmap_lock in read.
1984  */
1985 int gmap_shadow_pgt_lookup(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
1986                            unsigned long *pgt, int *dat_protection,
1987                            int *fake)
1988 {
1989         unsigned long *table;
1990         struct page *page;
1991         int rc;
1992
1993         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1994         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1995         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
1996         if (table && !(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
1997                 /* Shadow page tables are full pages (pte+pgste) */
1998                 page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
1999                 *pgt = page->index & ~GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
2000                 *dat_protection = !!(*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
2001                 *fake = !!(page->index & GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE);
2002                 rc = 0;
2003         } else  {
2004                 rc = -EAGAIN;
2005         }
2006         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2007         return rc;
2008
2009 }
2010 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt_lookup);
2011
2012 /**
2013  * gmap_shadow_pgt - instantiate a shadow page table
2014  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2015  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2016  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
2017  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
2018  *
2019  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2020  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory,
2021  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved and
2022  *
2023  * Called with gmap->mm->mmap_lock in read
2024  */
2025 int gmap_shadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long pgt,
2026                     int fake)
2027 {
2028         unsigned long raddr, origin;
2029         unsigned long *s_pgt, *table;
2030         struct page *page;
2031         int rc;
2032
2033         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (pgt & _SEGMENT_ENTRY_LARGE));
2034         /* Allocate a shadow page table */
2035         page = page_table_alloc_pgste(sg->mm);
2036         if (!page)
2037                 return -ENOMEM;
2038         page->index = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
2039         if (fake)
2040                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
2041         s_pgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
2042         /* Install shadow page table */
2043         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2044         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
2045         if (!table) {
2046                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2047                 goto out_free;
2048         }
2049         if (!(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
2050                 rc = 0;                 /* Already established */
2051                 goto out_free;
2052         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) {
2053                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
2054                 goto out_free;
2055         }
2056         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
2057         *table = (unsigned long) s_pgt | _SEGMENT_ENTRY |
2058                  (pgt & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT) | _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2059         list_add(&page->lru, &sg->pt_list);
2060         if (fake) {
2061                 /* nothing to protect for fake tables */
2062                 *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2063                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2064                 return 0;
2065         }
2066         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2067         /* Make pgt read-only in parent gmap page table (not the pgste) */
2068         raddr = (saddr & _SEGMENT_MASK) | _SHADOW_RMAP_SEGMENT;
2069         origin = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & PAGE_MASK;
2070         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin, PAGE_SIZE);
2071         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2072         if (!rc) {
2073                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1);
2074                 if (!table || (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) !=
2075                               (unsigned long) s_pgt)
2076                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2077                 else
2078                         *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2079         } else {
2080                 gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2081         }
2082         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2083         return rc;
2084 out_free:
2085         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2086         page_table_free_pgste(page);
2087         return rc;
2088
2089 }
2090 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt);
2091
2092 /**
2093  * gmap_shadow_page - create a shadow page mapping
2094  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2095  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2096  * @pte: pte in parent gmap address space to get shadowed
2097  *
2098  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2099  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
2100  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
2101  *
2102  * Called with sg->mm->mmap_lock in read.
2103  */
2104 int gmap_shadow_page(struct gmap *sg, unsigned long saddr, pte_t pte)
2105 {
2106         struct gmap *parent;
2107         struct gmap_rmap *rmap;
2108         unsigned long vmaddr, paddr;
2109         spinlock_t *ptl;
2110         pte_t *sptep, *tptep;
2111         int prot;
2112         int rc;
2113
2114         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2115         parent = sg->parent;
2116         prot = (pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT) ? PROT_READ : PROT_WRITE;
2117
2118         rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
2119         if (!rmap)
2120                 return -ENOMEM;
2121         rmap->raddr = (saddr & PAGE_MASK) | _SHADOW_RMAP_PGTABLE;
2122
2123         while (1) {
2124                 paddr = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
2125                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
2126                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
2127                         rc = vmaddr;
2128                         break;
2129                 }
2130                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL_ACCOUNT);
2131                 if (rc)
2132                         break;
2133                 rc = -EAGAIN;
2134                 sptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
2135                 if (sptep) {
2136                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2137                         /* Get page table pointer */
2138                         tptep = (pte_t *) gmap_table_walk(sg, saddr, 0);
2139                         if (!tptep) {
2140                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2141                                 gmap_pte_op_end(ptl);
2142                                 radix_tree_preload_end();
2143                                 break;
2144                         }
2145                         rc = ptep_shadow_pte(sg->mm, saddr, sptep, tptep, pte);
2146                         if (rc > 0) {
2147                                 /* Success and a new mapping */
2148                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
2149                                 rmap = NULL;
2150                                 rc = 0;
2151                         }
2152                         gmap_pte_op_end(ptl);
2153                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2154                 }
2155                 radix_tree_preload_end();
2156                 if (!rc)
2157                         break;
2158                 rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, prot);
2159                 if (rc)
2160                         break;
2161         }
2162         kfree(rmap);
2163         return rc;
2164 }
2165 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_page);
2166
2167 /*
2168  * gmap_shadow_notify - handle notifications for shadow gmap
2169  *
2170  * Called with sg->parent->shadow_lock.
2171  */
2172 static void gmap_shadow_notify(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
2173                                unsigned long gaddr)
2174 {
2175         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
2176         unsigned long start, end, bits, raddr;
2177
2178         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2179
2180         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2181         if (sg->removed) {
2182                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2183                 return;
2184         }
2185         /* Check for top level table */
2186         start = sg->orig_asce & _ASCE_ORIGIN;
2187         end = start + ((sg->orig_asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE;
2188         if (!(sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) && gaddr >= start &&
2189             gaddr < end) {
2190                 /* The complete shadow table has to go */
2191                 gmap_unshadow(sg);
2192                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2193                 list_del(&sg->list);
2194                 gmap_put(sg);
2195                 return;
2196         }
2197         /* Remove the page table tree from on specific entry */
2198         head = radix_tree_delete(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
2199         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head) {
2200                 bits = rmap->raddr & _SHADOW_RMAP_MASK;
2201                 raddr = rmap->raddr ^ bits;
2202                 switch (bits) {
2203                 case _SHADOW_RMAP_REGION1:
2204                         gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
2205                         break;
2206                 case _SHADOW_RMAP_REGION2:
2207                         gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
2208                         break;
2209                 case _SHADOW_RMAP_REGION3:
2210                         gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
2211                         break;
2212                 case _SHADOW_RMAP_SEGMENT:
2213                         gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2214                         break;
2215                 case _SHADOW_RMAP_PGTABLE:
2216                         gmap_unshadow_page(sg, raddr);
2217                         break;
2218                 }
2219                 kfree(rmap);
2220         }
2221         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2222 }
2223
2224 /**
2225  * ptep_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
2226  * @mm: pointer to the process mm_struct
2227  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2228  * @pte: pointer to the page table entry
2229  * @bits: bits from the pgste that caused the notify call
2230  *
2231  * This function is assumed to be called with the page table lock held
2232  * for the pte to notify.
2233  */
2234 void ptep_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2235                  pte_t *pte, unsigned long bits)
2236 {
2237         unsigned long offset, gaddr = 0;
2238         unsigned long *table;
2239         struct gmap *gmap, *sg, *next;
2240
2241         offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
2242         offset = offset * (PAGE_SIZE / sizeof(pte_t));
2243         rcu_read_lock();
2244         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2245                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2246                 table = radix_tree_lookup(&gmap->host_to_guest,
2247                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2248                 if (table)
2249                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(table) + offset;
2250                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2251                 if (!table)
2252                         continue;
2253
2254                 if (!list_empty(&gmap->children) && (bits & PGSTE_VSIE_BIT)) {
2255                         spin_lock(&gmap->shadow_lock);
2256                         list_for_each_entry_safe(sg, next,
2257                                                  &gmap->children, list)
2258                                 gmap_shadow_notify(sg, vmaddr, gaddr);
2259                         spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
2260                 }
2261                 if (bits & PGSTE_IN_BIT)
2262                         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + PAGE_SIZE - 1);
2263         }
2264         rcu_read_unlock();
2265 }
2266 EXPORT_SYMBOL_GPL(ptep_notify);
2267
2268 static void pmdp_notify_gmap(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2269                              unsigned long gaddr)
2270 {
2271         pmd_val(*pmdp) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
2272         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + HPAGE_SIZE - 1);
2273 }
2274
2275 /**
2276  * gmap_pmdp_xchg - exchange a gmap pmd with another
2277  * @gmap: pointer to the guest address space structure
2278  * @pmdp: pointer to the pmd entry
2279  * @new: replacement entry
2280  * @gaddr: the affected guest address
2281  *
2282  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2283  * held.
2284  */
2285 static void gmap_pmdp_xchg(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp, pmd_t new,
2286                            unsigned long gaddr)
2287 {
2288         gaddr &= HPAGE_MASK;
2289         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2290         pmd_val(new) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
2291         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2292                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, IDTE_GUEST_ASCE, gmap->asce,
2293                             IDTE_GLOBAL);
2294         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2295                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2296         else
2297                 __pmdp_csp(pmdp);
2298         *pmdp = new;
2299 }
2300
2301 static void gmap_pmdp_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2302                             int purge)
2303 {
2304         pmd_t *pmdp;
2305         struct gmap *gmap;
2306         unsigned long gaddr;
2307
2308         rcu_read_lock();
2309         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2310                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2311                 pmdp = (pmd_t *)radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2312                                                   vmaddr >> PMD_SHIFT);
2313                 if (pmdp) {
2314                         gaddr = __gmap_segment_gaddr((unsigned long *)pmdp);
2315                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2316                         WARN_ON(pmd_val(*pmdp) & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2317                                                    _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2318                         if (purge)
2319                                 __pmdp_csp(pmdp);
2320                         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2321                 }
2322                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2323         }
2324         rcu_read_unlock();
2325 }
2326
2327 /**
2328  * gmap_pmdp_invalidate - invalidate all affected guest pmd entries without
2329  *                        flushing
2330  * @mm: pointer to the process mm_struct
2331  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2332  */
2333 void gmap_pmdp_invalidate(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2334 {
2335         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 0);
2336 }
2337 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_invalidate);
2338
2339 /**
2340  * gmap_pmdp_csp - csp all affected guest pmd entries
2341  * @mm: pointer to the process mm_struct
2342  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2343  */
2344 void gmap_pmdp_csp(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2345 {
2346         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 1);
2347 }
2348 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_csp);
2349
2350 /**
2351  * gmap_pmdp_idte_local - invalidate and clear a guest pmd entry
2352  * @mm: pointer to the process mm_struct
2353  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2354  */
2355 void gmap_pmdp_idte_local(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2356 {
2357         unsigned long *entry, gaddr;
2358         struct gmap *gmap;
2359         pmd_t *pmdp;
2360
2361         rcu_read_lock();
2362         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2363                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2364                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2365                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2366                 if (entry) {
2367                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2368                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2369                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2370                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2371                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2372                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2373                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2374                                             gmap->asce, IDTE_LOCAL);
2375                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2376                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_LOCAL);
2377                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2378                 }
2379                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2380         }
2381         rcu_read_unlock();
2382 }
2383 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_local);
2384
2385 /**
2386  * gmap_pmdp_idte_global - invalidate and clear a guest pmd entry
2387  * @mm: pointer to the process mm_struct
2388  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2389  */
2390 void gmap_pmdp_idte_global(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2391 {
2392         unsigned long *entry, gaddr;
2393         struct gmap *gmap;
2394         pmd_t *pmdp;
2395
2396         rcu_read_lock();
2397         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2398                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2399                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2400                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2401                 if (entry) {
2402                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2403                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2404                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2405                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2406                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2407                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2408                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2409                                             gmap->asce, IDTE_GLOBAL);
2410                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2411                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2412                         else
2413                                 __pmdp_csp(pmdp);
2414                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2415                 }
2416                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2417         }
2418         rcu_read_unlock();
2419 }
2420 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_global);
2421
2422 /**
2423  * gmap_test_and_clear_dirty_pmd - test and reset segment dirty status
2424  * @gmap: pointer to guest address space
2425  * @pmdp: pointer to the pmd to be tested
2426  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2427  *
2428  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2429  * held.
2430  */
2431 static bool gmap_test_and_clear_dirty_pmd(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2432                                           unsigned long gaddr)
2433 {
2434         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
2435                 return false;
2436
2437         /* Already protected memory, which did not change is clean */
2438         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT &&
2439             !(pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC))
2440                 return false;
2441
2442         /* Clear UC indication and reset protection */
2443         pmd_val(*pmdp) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
2444         gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, PROT_READ, 0);
2445         return true;
2446 }
2447
2448 /**
2449  * gmap_sync_dirty_log_pmd - set bitmap based on dirty status of segment
2450  * @gmap: pointer to guest address space
2451  * @bitmap: dirty bitmap for this pmd
2452  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2453  * @vmaddr: virtual address in the host address space
2454  *
2455  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2456  * held.
2457  */
2458 void gmap_sync_dirty_log_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long bitmap[4],
2459                              unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
2460 {
2461         int i;
2462         pmd_t *pmdp;
2463         pte_t *ptep;
2464         spinlock_t *ptl;
2465
2466         pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
2467         if (!pmdp)
2468                 return;
2469
2470         if (pmd_large(*pmdp)) {
2471                 if (gmap_test_and_clear_dirty_pmd(gmap, pmdp, gaddr))
2472                         bitmap_fill(bitmap, _PAGE_ENTRIES);
2473         } else {
2474                 for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, vmaddr += PAGE_SIZE) {
2475                         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, vmaddr, &ptl);
2476                         if (!ptep)
2477                                 continue;
2478                         if (ptep_test_and_clear_uc(gmap->mm, vmaddr, ptep))
2479                                 set_bit(i, bitmap);
2480                         spin_unlock(ptl);
2481                 }
2482         }
2483         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
2484 }
2485 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_sync_dirty_log_pmd);
2486
2487 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2488 static int thp_split_walk_pmd_entry(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
2489                                     unsigned long end, struct mm_walk *walk)
2490 {
2491         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
2492
2493         split_huge_pmd(vma, pmd, addr);
2494         return 0;
2495 }
2496
2497 static const struct mm_walk_ops thp_split_walk_ops = {
2498         .pmd_entry      = thp_split_walk_pmd_entry,
2499 };
2500
2501 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
2502 {
2503         struct vm_area_struct *vma;
2504
2505         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
2506                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
2507                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2508                 walk_page_vma(vma, &thp_split_walk_ops, NULL);
2509         }
2510         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2511 }
2512 #else
2513 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
2514 {
2515 }
2516 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
2517
2518 /*
2519  * Remove all empty zero pages from the mapping for lazy refaulting
2520  * - This must be called after mm->context.has_pgste is set, to avoid
2521  *   future creation of zero pages
2522  * - This must be called after THP was enabled
2523  */
2524 static int __zap_zero_pages(pmd_t *pmd, unsigned long start,
2525                            unsigned long end, struct mm_walk *walk)
2526 {
2527         unsigned long addr;
2528
2529         for (addr = start; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
2530                 pte_t *ptep;
2531                 spinlock_t *ptl;
2532
2533                 ptep = pte_offset_map_lock(walk->mm, pmd, addr, &ptl);
2534                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(*ptep)))
2535                         ptep_xchg_direct(walk->mm, addr, ptep, __pte(_PAGE_INVALID));
2536                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2537         }
2538         return 0;
2539 }
2540
2541 static const struct mm_walk_ops zap_zero_walk_ops = {
2542         .pmd_entry      = __zap_zero_pages,
2543 };
2544
2545 /*
2546  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
2547  */
2548 int s390_enable_sie(void)
2549 {
2550         struct mm_struct *mm = current->mm;
2551
2552         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
2553         if (mm_has_pgste(mm))
2554                 return 0;
2555         /* Fail if the page tables are 2K */
2556         if (!mm_alloc_pgste(mm))
2557                 return -EINVAL;
2558         mmap_write_lock(mm);
2559         mm->context.has_pgste = 1;
2560         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
2561         thp_split_mm(mm);
2562         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &zap_zero_walk_ops, NULL);
2563         mmap_write_unlock(mm);
2564         return 0;
2565 }
2566 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
2567
2568 int gmap_mark_unmergeable(void)
2569 {
2570         struct mm_struct *mm = current->mm;
2571         struct vm_area_struct *vma;
2572         int ret;
2573
2574         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
2575                 ret = ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
2576                                   MADV_UNMERGEABLE, &vma->vm_flags);
2577                 if (ret)
2578                         return ret;
2579         }
2580         mm->def_flags &= ~VM_MERGEABLE;
2581         return 0;
2582 }
2583 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_mark_unmergeable);
2584
2585 /*
2586  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
2587  * keys with the default key.
2588  */
2589 static int __s390_enable_skey_pte(pte_t *pte, unsigned long addr,
2590                                   unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2591 {
2592         /* Clear storage key */
2593         ptep_zap_key(walk->mm, addr, pte);
2594         return 0;
2595 }
2596
2597 static int __s390_enable_skey_hugetlb(pte_t *pte, unsigned long addr,
2598                                       unsigned long hmask, unsigned long next,
2599                                       struct mm_walk *walk)
2600 {
2601         pmd_t *pmd = (pmd_t *)pte;
2602         unsigned long start, end;
2603         struct page *page = pmd_page(*pmd);
2604
2605         /*
2606          * The write check makes sure we do not set a key on shared
2607          * memory. This is needed as the walker does not differentiate
2608          * between actual guest memory and the process executable or
2609          * shared libraries.
2610          */
2611         if (pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID ||
2612             !(pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_WRITE))
2613                 return 0;
2614
2615         start = pmd_val(*pmd) & HPAGE_MASK;
2616         end = start + HPAGE_SIZE - 1;
2617         __storage_key_init_range(start, end);
2618         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
2619         return 0;
2620 }
2621
2622 static const struct mm_walk_ops enable_skey_walk_ops = {
2623         .hugetlb_entry          = __s390_enable_skey_hugetlb,
2624         .pte_entry              = __s390_enable_skey_pte,
2625 };
2626
2627 int s390_enable_skey(void)
2628 {
2629         struct mm_struct *mm = current->mm;
2630         int rc = 0;
2631
2632         mmap_write_lock(mm);
2633         if (mm_uses_skeys(mm))
2634                 goto out_up;
2635
2636         mm->context.uses_skeys = 1;
2637         rc = gmap_mark_unmergeable();
2638         if (rc) {
2639                 mm->context.uses_skeys = 0;
2640                 goto out_up;
2641         }
2642         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &enable_skey_walk_ops, NULL);
2643
2644 out_up:
2645         mmap_write_unlock(mm);
2646         return rc;
2647 }
2648 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
2649
2650 /*
2651  * Reset CMMA state, make all pages stable again.
2652  */
2653 static int __s390_reset_cmma(pte_t *pte, unsigned long addr,
2654                              unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2655 {
2656         ptep_zap_unused(walk->mm, addr, pte, 1);
2657         return 0;
2658 }
2659
2660 static const struct mm_walk_ops reset_cmma_walk_ops = {
2661         .pte_entry              = __s390_reset_cmma,
2662 };
2663
2664 void s390_reset_cmma(struct mm_struct *mm)
2665 {
2666         mmap_write_lock(mm);
2667         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &reset_cmma_walk_ops, NULL);
2668         mmap_write_unlock(mm);
2669 }
2670 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_cmma);
2671
2672 /*
2673  * make inaccessible pages accessible again
2674  */
2675 static int __s390_reset_acc(pte_t *ptep, unsigned long addr,
2676                             unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2677 {
2678         pte_t pte = READ_ONCE(*ptep);
2679
2680         if (pte_present(pte))
2681                 WARN_ON_ONCE(uv_destroy_page(pte_val(pte) & PAGE_MASK));
2682         return 0;
2683 }
2684
2685 static const struct mm_walk_ops reset_acc_walk_ops = {
2686         .pte_entry              = __s390_reset_acc,
2687 };
2688
2689 #include <linux/sched/mm.h>
2690 void s390_reset_acc(struct mm_struct *mm)
2691 {
2692         if (!mm_is_protected(mm))
2693                 return;
2694         /*
2695          * we might be called during
2696          * reset:                             we walk the pages and clear
2697          * close of all kvm file descriptors: we walk the pages and clear
2698          * exit of process on fd closure:     vma already gone, do nothing
2699          */
2700         if (!mmget_not_zero(mm))
2701                 return;
2702         mmap_read_lock(mm);
2703         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &reset_acc_walk_ops, NULL);
2704         mmap_read_unlock(mm);
2705         mmput(mm);
2706 }
2707 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_acc);