arch/powerpc/kvm/book3s_64_mmu_radix.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *
   4  * Copyright 2016 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
   5  */
   6
   7 #include <linux/types.h>
   8 #include <linux/string.h>
   9 #include <linux/kvm.h>
  10 #include <linux/kvm_host.h>
  11 #include <linux/anon_inodes.h>
  12 #include <linux/file.h>
  13 #include <linux/debugfs.h>
  14
  15 #include <asm/kvm_ppc.h>
  16 #include <asm/kvm_book3s.h>
  17 #include <asm/page.h>
  18 #include <asm/mmu.h>
  19 #include <linux/pgtable.h>
  20 #include <asm/pgalloc.h>
  21 #include <asm/pte-walk.h>
  22 #include <asm/ultravisor.h>
  23 #include <asm/kvm_book3s_uvmem.h>
  24
  25 /*
  26  * Supported radix tree geometry.
  27  * Like p9, we support either 5 or 9 bits at the first (lowest) level,
  28  * for a page size of 64k or 4k.
  29  */
  30 static int p9_supported_radix_bits[4] = { 5, 9, 9, 13 };
  31
  32 unsigned long __kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(int lpid, int pid,
  33                                               gva_t eaddr, void *to, void *from,
  34                                               unsigned long n)
  35 {
  36         int uninitialized_var(old_pid), old_lpid;
  37         unsigned long quadrant, ret = n;
  38         bool is_load = !!to;
  39
  40         /* Can't access quadrants 1 or 2 in non-HV mode, call the HV to do it */
  41         if (kvmhv_on_pseries())
  42                 return plpar_hcall_norets(H_COPY_TOFROM_GUEST, lpid, pid, eaddr,
  43                                           __pa(to), __pa(from), n);
  44
  45         quadrant = 1;
  46         if (!pid)
  47                 quadrant = 2;
  48         if (is_load)
  49                 from = (void *) (eaddr | (quadrant << 62));
  50         else
  51                 to = (void *) (eaddr | (quadrant << 62));
  52
  53         preempt_disable();
  54
  55         /* switch the lpid first to avoid running host with unallocated pid */
  56         old_lpid = mfspr(SPRN_LPID);
  57         if (old_lpid != lpid)
  58                 mtspr(SPRN_LPID, lpid);
  59         if (quadrant == 1) {
  60                 old_pid = mfspr(SPRN_PID);
  61                 if (old_pid != pid)
  62                         mtspr(SPRN_PID, pid);
  63         }
  64         isync();
  65
  66         if (is_load)
  67                 ret = probe_user_read(to, (const void __user *)from, n);
  68         else
  69                 ret = probe_user_write((void __user *)to, from, n);
  70
  71         /* switch the pid first to avoid running host with unallocated pid */
  72         if (quadrant == 1 && pid != old_pid)
  73                 mtspr(SPRN_PID, old_pid);
  74         if (lpid != old_lpid)
  75                 mtspr(SPRN_LPID, old_lpid);
  76         isync();
  77
  78         preempt_enable();
  79
  80         return ret;
  81 }
  82 EXPORT_SYMBOL_GPL(__kvmhv_copy_tofrom_guest_radix);
  83
  84 static long kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
  85                                           void *to, void *from, unsigned long n)
  86 {
  87         int lpid = vcpu->kvm->arch.lpid;
  88         int pid = vcpu->arch.pid;
  89
  90         /* This would cause a data segment intr so don't allow the access */
  91         if (eaddr & (0x3FFUL << 52))
  92                 return -EINVAL;
  93
  94         /* Should we be using the nested lpid */
  95         if (vcpu->arch.nested)
  96                 lpid = vcpu->arch.nested->shadow_lpid;
  97
  98         /* If accessing quadrant 3 then pid is expected to be 0 */
  99         if (((eaddr >> 62) & 0x3) == 0x3)
 100                 pid = 0;
 101
 102         eaddr &= ~(0xFFFUL << 52);
 103
 104         return __kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(lpid, pid, eaddr, to, from, n);
 105 }
 106
 107 long kvmhv_copy_from_guest_radix(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, void *to,
 108                                  unsigned long n)
 109 {
 110         long ret;
 111
 112         ret = kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(vcpu, eaddr, to, NULL, n);
 113         if (ret > 0)
 114                 memset(to + (n - ret), 0, ret);
 115
 116         return ret;
 117 }
 118 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmhv_copy_from_guest_radix);
 119
 120 long kvmhv_copy_to_guest_radix(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, void *from,
 121                                unsigned long n)
 122 {
 123         return kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(vcpu, eaddr, NULL, from, n);
 124 }
 125 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmhv_copy_to_guest_radix);
 126
 127 int kvmppc_mmu_walk_radix_tree(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 128                                struct kvmppc_pte *gpte, u64 root,
 129                                u64 *pte_ret_p)
 130 {
 131         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 132         int ret, level, ps;
 133         unsigned long rts, bits, offset, index;
 134         u64 pte, base, gpa;
 135         __be64 rpte;
 136
 137         rts = ((root & RTS1_MASK) >> (RTS1_SHIFT - 3)) |
 138                 ((root & RTS2_MASK) >> RTS2_SHIFT);
 139         bits = root & RPDS_MASK;
 140         base = root & RPDB_MASK;
 141
 142         offset = rts + 31;
 143
 144         /* Current implementations only support 52-bit space */
 145         if (offset != 52)
 146                 return -EINVAL;
 147
 148         /* Walk each level of the radix tree */
 149         for (level = 3; level >= 0; --level) {
 150                 u64 addr;
 151                 /* Check a valid size */
 152                 if (level && bits != p9_supported_radix_bits[level])
 153                         return -EINVAL;
 154                 if (level == 0 && !(bits == 5 || bits == 9))
 155                         return -EINVAL;
 156                 offset -= bits;
 157                 index = (eaddr >> offset) & ((1UL << bits) - 1);
 158                 /* Check that low bits of page table base are zero */
 159                 if (base & ((1UL << (bits + 3)) - 1))
 160                         return -EINVAL;
 161                 /* Read the entry from guest memory */
 162                 addr = base + (index * sizeof(rpte));
 163                 ret = kvm_read_guest(kvm, addr, &rpte, sizeof(rpte));
 164                 if (ret) {
 165                         if (pte_ret_p)
 166                                 *pte_ret_p = addr;
 167                         return ret;
 168                 }
 169                 pte = __be64_to_cpu(rpte);
 170                 if (!(pte & _PAGE_PRESENT))
 171                         return -ENOENT;
 172                 /* Check if a leaf entry */
 173                 if (pte & _PAGE_PTE)
 174                         break;
 175                 /* Get ready to walk the next level */
 176                 base = pte & RPDB_MASK;
 177                 bits = pte & RPDS_MASK;
 178         }
 179
 180         /* Need a leaf at lowest level; 512GB pages not supported */
 181         if (level < 0 || level == 3)
 182                 return -EINVAL;
 183
 184         /* We found a valid leaf PTE */
 185         /* Offset is now log base 2 of the page size */
 186         gpa = pte & 0x01fffffffffff000ul;
 187         if (gpa & ((1ul << offset) - 1))
 188                 return -EINVAL;
 189         gpa |= eaddr & ((1ul << offset) - 1);
 190         for (ps = MMU_PAGE_4K; ps < MMU_PAGE_COUNT; ++ps)
 191                 if (offset == mmu_psize_defs[ps].shift)
 192                         break;
 193         gpte->page_size = ps;
 194         gpte->page_shift = offset;
 195
 196         gpte->eaddr = eaddr;
 197         gpte->raddr = gpa;
 198
 199         /* Work out permissions */
 200         gpte->may_read = !!(pte & _PAGE_READ);
 201         gpte->may_write = !!(pte & _PAGE_WRITE);
 202         gpte->may_execute = !!(pte & _PAGE_EXEC);
 203
 204         gpte->rc = pte & (_PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY);
 205
 206         if (pte_ret_p)
 207                 *pte_ret_p = pte;
 208
 209         return 0;
 210 }
 211
 212 /*
 213  * Used to walk a partition or process table radix tree in guest memory
 214  * Note: We exploit the fact that a partition table and a process
 215  * table have the same layout, a partition-scoped page table and a
 216  * process-scoped page table have the same layout, and the 2nd
 217  * doubleword of a partition table entry has the same layout as
 218  * the PTCR register.
 219  */
 220 int kvmppc_mmu_radix_translate_table(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 221                                      struct kvmppc_pte *gpte, u64 table,
 222                                      int table_index, u64 *pte_ret_p)
 223 {
 224         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 225         int ret;
 226         unsigned long size, ptbl, root;
 227         struct prtb_entry entry;
 228
 229         if ((table & PRTS_MASK) > 24)
 230                 return -EINVAL;
 231         size = 1ul << ((table & PRTS_MASK) + 12);
 232
 233         /* Is the table big enough to contain this entry? */
 234         if ((table_index * sizeof(entry)) >= size)
 235                 return -EINVAL;
 236
 237         /* Read the table to find the root of the radix tree */
 238         ptbl = (table & PRTB_MASK) + (table_index * sizeof(entry));
 239         ret = kvm_read_guest(kvm, ptbl, &entry, sizeof(entry));
 240         if (ret)
 241                 return ret;
 242
 243         /* Root is stored in the first double word */
 244         root = be64_to_cpu(entry.prtb0);
 245
 246         return kvmppc_mmu_walk_radix_tree(vcpu, eaddr, gpte, root, pte_ret_p);
 247 }
 248
 249 int kvmppc_mmu_radix_xlate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 250                            struct kvmppc_pte *gpte, bool data, bool iswrite)
 251 {
 252         u32 pid;
 253         u64 pte;
 254         int ret;
 255
 256         /* Work out effective PID */
 257         switch (eaddr >> 62) {
 258         case 0:
 259                 pid = vcpu->arch.pid;
 260                 break;
 261         case 3:
 262                 pid = 0;
 263                 break;
 264         default:
 265                 return -EINVAL;
 266         }
 267
 268         ret = kvmppc_mmu_radix_translate_table(vcpu, eaddr, gpte,
 269                                 vcpu->kvm->arch.process_table, pid, &pte);
 270         if (ret)
 271                 return ret;
 272
 273         /* Check privilege (applies only to process scoped translations) */
 274         if (kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR) {
 275                 if (pte & _PAGE_PRIVILEGED) {
 276                         gpte->may_read = 0;
 277                         gpte->may_write = 0;
 278                         gpte->may_execute = 0;
 279                 }
 280         } else {
 281                 if (!(pte & _PAGE_PRIVILEGED)) {
 282                         /* Check AMR/IAMR to see if strict mode is in force */
 283                         if (vcpu->arch.amr & (1ul << 62))
 284                                 gpte->may_read = 0;
 285                         if (vcpu->arch.amr & (1ul << 63))
 286                                 gpte->may_write = 0;
 287                         if (vcpu->arch.iamr & (1ul << 62))
 288                                 gpte->may_execute = 0;
 289                 }
 290         }
 291
 292         return 0;
 293 }
 294
 295 void kvmppc_radix_tlbie_page(struct kvm *kvm, unsigned long addr,
 296                              unsigned int pshift, unsigned int lpid)
 297 {
 298         unsigned long psize = PAGE_SIZE;
 299         int psi;
 300         long rc;
 301         unsigned long rb;
 302
 303         if (pshift)
 304                 psize = 1UL << pshift;
 305         else
 306                 pshift = PAGE_SHIFT;
 307
 308         addr &= ~(psize - 1);
 309
 310         if (!kvmhv_on_pseries()) {
 311                 radix__flush_tlb_lpid_page(lpid, addr, psize);
 312                 return;
 313         }
 314
 315         psi = shift_to_mmu_psize(pshift);
 316         rb = addr | (mmu_get_ap(psi) << PPC_BITLSHIFT(58));
 317         rc = plpar_hcall_norets(H_TLB_INVALIDATE, H_TLBIE_P1_ENC(0, 0, 1),
 318                                 lpid, rb);
 319         if (rc)
 320                 pr_err("KVM: TLB page invalidation hcall failed, rc=%ld\n", rc);
 321 }
 322
 323 static void kvmppc_radix_flush_pwc(struct kvm *kvm, unsigned int lpid)
 324 {
 325         long rc;
 326
 327         if (!kvmhv_on_pseries()) {
 328                 radix__flush_pwc_lpid(lpid);
 329                 return;
 330         }
 331
 332         rc = plpar_hcall_norets(H_TLB_INVALIDATE, H_TLBIE_P1_ENC(1, 0, 1),
 333                                 lpid, TLBIEL_INVAL_SET_LPID);
 334         if (rc)
 335                 pr_err("KVM: TLB PWC invalidation hcall failed, rc=%ld\n", rc);
 336 }
 337
 338 static unsigned long kvmppc_radix_update_pte(struct kvm *kvm, pte_t *ptep,
 339                                       unsigned long clr, unsigned long set,
 340                                       unsigned long addr, unsigned int shift)
 341 {
 342         return __radix_pte_update(ptep, clr, set);
 343 }
 344
 345 void kvmppc_radix_set_pte_at(struct kvm *kvm, unsigned long addr,
 346                              pte_t *ptep, pte_t pte)
 347 {
 348         radix__set_pte_at(kvm->mm, addr, ptep, pte, 0);
 349 }
 350
 351 static struct kmem_cache *kvm_pte_cache;
 352 static struct kmem_cache *kvm_pmd_cache;
 353
 354 static pte_t *kvmppc_pte_alloc(void)
 355 {
 356         return kmem_cache_alloc(kvm_pte_cache, GFP_KERNEL);
 357 }
 358
 359 static void kvmppc_pte_free(pte_t *ptep)
 360 {
 361         kmem_cache_free(kvm_pte_cache, ptep);
 362 }
 363
 364 static pmd_t *kvmppc_pmd_alloc(void)
 365 {
 366         return kmem_cache_alloc(kvm_pmd_cache, GFP_KERNEL);
 367 }
 368
 369 static void kvmppc_pmd_free(pmd_t *pmdp)
 370 {
 371         kmem_cache_free(kvm_pmd_cache, pmdp);
 372 }
 373
 374 /* Called with kvm->mmu_lock held */
 375 void kvmppc_unmap_pte(struct kvm *kvm, pte_t *pte, unsigned long gpa,
 376                       unsigned int shift,
 377                       const struct kvm_memory_slot *memslot,
 378                       unsigned int lpid)
 379
 380 {
 381         unsigned long old;
 382         unsigned long gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 383         unsigned long page_size = PAGE_SIZE;
 384         unsigned long hpa;
 385
 386         old = kvmppc_radix_update_pte(kvm, pte, ~0UL, 0, gpa, shift);
 387         kvmppc_radix_tlbie_page(kvm, gpa, shift, lpid);
 388
 389         /* The following only applies to L1 entries */
 390         if (lpid != kvm->arch.lpid)
 391                 return;
 392
 393         if (!memslot) {
 394                 memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 395                 if (!memslot)
 396                         return;
 397         }
 398         if (shift) { /* 1GB or 2MB page */
 399                 page_size = 1ul << shift;
 400                 if (shift == PMD_SHIFT)
 401                         kvm->stat.num_2M_pages--;
 402                 else if (shift == PUD_SHIFT)
 403                         kvm->stat.num_1G_pages--;
 404         }
 405
 406         gpa &= ~(page_size - 1);
 407         hpa = old & PTE_RPN_MASK;
 408         kvmhv_remove_nest_rmap_range(kvm, memslot, gpa, hpa, page_size);
 409
 410         if ((old & _PAGE_DIRTY) && memslot->dirty_bitmap)
 411                 kvmppc_update_dirty_map(memslot, gfn, page_size);
 412 }
 413
 414 /*
 415  * kvmppc_free_p?d are used to free existing page tables, and recursively
 416  * descend and clear and free children.
 417  * Callers are responsible for flushing the PWC.
 418  *
 419  * When page tables are being unmapped/freed as part of page fault path
 420  * (full == false), ptes are not expected. There is code to unmap them
 421  * and emit a warning if encountered, but there may already be data
 422  * corruption due to the unexpected mappings.
 423  */
 424 static void kvmppc_unmap_free_pte(struct kvm *kvm, pte_t *pte, bool full,
 425                                   unsigned int lpid)
 426 {
 427         if (full) {
 428                 memset(pte, 0, sizeof(long) << RADIX_PTE_INDEX_SIZE);
 429         } else {
 430                 pte_t *p = pte;
 431                 unsigned long it;
 432
 433                 for (it = 0; it < PTRS_PER_PTE; ++it, ++p) {
 434                         if (pte_val(*p) == 0)
 435                                 continue;
 436                         WARN_ON_ONCE(1);
 437                         kvmppc_unmap_pte(kvm, p,
 438                                          pte_pfn(*p) << PAGE_SHIFT,
 439                                          PAGE_SHIFT, NULL, lpid);
 440                 }
 441         }
 442
 443         kvmppc_pte_free(pte);
 444 }
 445
 446 static void kvmppc_unmap_free_pmd(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd, bool full,
 447                                   unsigned int lpid)
 448 {
 449         unsigned long im;
 450         pmd_t *p = pmd;
 451
 452         for (im = 0; im < PTRS_PER_PMD; ++im, ++p) {
 453                 if (!pmd_present(*p))
 454                         continue;
 455                 if (pmd_is_leaf(*p)) {
 456                         if (full) {
 457                                 pmd_clear(p);
 458                         } else {
 459                                 WARN_ON_ONCE(1);
 460                                 kvmppc_unmap_pte(kvm, (pte_t *)p,
 461                                          pte_pfn(*(pte_t *)p) << PAGE_SHIFT,
 462                                          PMD_SHIFT, NULL, lpid);
 463                         }
 464                 } else {
 465                         pte_t *pte;
 466
 467                         pte = pte_offset_map(p, 0);
 468                         kvmppc_unmap_free_pte(kvm, pte, full, lpid);
 469                         pmd_clear(p);
 470                 }
 471         }
 472         kvmppc_pmd_free(pmd);
 473 }
 474
 475 static void kvmppc_unmap_free_pud(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
 476                                   unsigned int lpid)
 477 {
 478         unsigned long iu;
 479         pud_t *p = pud;
 480
 481         for (iu = 0; iu < PTRS_PER_PUD; ++iu, ++p) {
 482                 if (!pud_present(*p))
 483                         continue;
 484                 if (pud_is_leaf(*p)) {
 485                         pud_clear(p);
 486                 } else {
 487                         pmd_t *pmd;
 488
 489                         pmd = pmd_offset(p, 0);
 490                         kvmppc_unmap_free_pmd(kvm, pmd, true, lpid);
 491                         pud_clear(p);
 492                 }
 493         }
 494         pud_free(kvm->mm, pud);
 495 }
 496
 497 void kvmppc_free_pgtable_radix(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd, unsigned int lpid)
 498 {
 499         unsigned long ig;
 500
 501         for (ig = 0; ig < PTRS_PER_PGD; ++ig, ++pgd) {
 502                 p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, 0);
 503                 pud_t *pud;
 504
 505                 if (!p4d_present(*p4d))
 506                         continue;
 507                 pud = pud_offset(p4d, 0);
 508                 kvmppc_unmap_free_pud(kvm, pud, lpid);
 509                 p4d_clear(p4d);
 510         }
 511 }
 512
 513 void kvmppc_free_radix(struct kvm *kvm)
 514 {
 515         if (kvm->arch.pgtable) {
 516                 kvmppc_free_pgtable_radix(kvm, kvm->arch.pgtable,
 517                                           kvm->arch.lpid);
 518                 pgd_free(kvm->mm, kvm->arch.pgtable);
 519                 kvm->arch.pgtable = NULL;
 520         }
 521 }
 522
 523 static void kvmppc_unmap_free_pmd_entry_table(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
 524                                         unsigned long gpa, unsigned int lpid)
 525 {
 526         pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, 0);
 527
 528         /*
 529          * Clearing the pmd entry then flushing the PWC ensures that the pte
 530          * page no longer be cached by the MMU, so can be freed without
 531          * flushing the PWC again.
 532          */
 533         pmd_clear(pmd);
 534         kvmppc_radix_flush_pwc(kvm, lpid);
 535
 536         kvmppc_unmap_free_pte(kvm, pte, false, lpid);
 537 }
 538
 539 static void kvmppc_unmap_free_pud_entry_table(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
 540                                         unsigned long gpa, unsigned int lpid)
 541 {
 542         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, 0);
 543
 544         /*
 545          * Clearing the pud entry then flushing the PWC ensures that the pmd
 546          * page and any children pte pages will no longer be cached by the MMU,
 547          * so can be freed without flushing the PWC again.
 548          */
 549         pud_clear(pud);
 550         kvmppc_radix_flush_pwc(kvm, lpid);
 551
 552         kvmppc_unmap_free_pmd(kvm, pmd, false, lpid);
 553 }
 554
 555 /*
 556  * There are a number of bits which may differ between different faults to
 557  * the same partition scope entry. RC bits, in the course of cleaning and
 558  * aging. And the write bit can change, either the access could have been
 559  * upgraded, or a read fault could happen concurrently with a write fault
 560  * that sets those bits first.
 561  */
 562 #define PTE_BITS_MUST_MATCH (~(_PAGE_WRITE | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED))
 563
 564 int kvmppc_create_pte(struct kvm *kvm, pgd_t *pgtable, pte_t pte,
 565                       unsigned long gpa, unsigned int level,
 566                       unsigned long mmu_seq, unsigned int lpid,
 567                       unsigned long *rmapp, struct rmap_nested **n_rmap)
 568 {
 569         pgd_t *pgd;
 570         p4d_t *p4d;
 571         pud_t *pud, *new_pud = NULL;
 572         pmd_t *pmd, *new_pmd = NULL;
 573         pte_t *ptep, *new_ptep = NULL;
 574         int ret;
 575
 576         /* Traverse the guest's 2nd-level tree, allocate new levels needed */
 577         pgd = pgtable + pgd_index(gpa);
 578         p4d = p4d_offset(pgd, gpa);
 579
 580         pud = NULL;
 581         if (p4d_present(*p4d))
 582                 pud = pud_offset(p4d, gpa);
 583         else
 584                 new_pud = pud_alloc_one(kvm->mm, gpa);
 585
 586         pmd = NULL;
 587         if (pud && pud_present(*pud) && !pud_is_leaf(*pud))
 588                 pmd = pmd_offset(pud, gpa);
 589         else if (level <= 1)
 590                 new_pmd = kvmppc_pmd_alloc();
 591
 592         if (level == 0 && !(pmd && pmd_present(*pmd) && !pmd_is_leaf(*pmd)))
 593                 new_ptep = kvmppc_pte_alloc();
 594
 595         /* Check if we might have been invalidated; let the guest retry if so */
 596         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 597         ret = -EAGAIN;
 598         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
 599                 goto out_unlock;
 600
 601         /* Now traverse again under the lock and change the tree */
 602         ret = -ENOMEM;
 603         if (p4d_none(*p4d)) {
 604                 if (!new_pud)
 605                         goto out_unlock;
 606                 p4d_populate(kvm->mm, p4d, new_pud);
 607                 new_pud = NULL;
 608         }
 609         pud = pud_offset(p4d, gpa);
 610         if (pud_is_leaf(*pud)) {
 611                 unsigned long hgpa = gpa & PUD_MASK;
 612
 613                 /* Check if we raced and someone else has set the same thing */
 614                 if (level == 2) {
 615                         if (pud_raw(*pud) == pte_raw(pte)) {
 616                                 ret = 0;
 617                                 goto out_unlock;
 618                         }
 619                         /* Valid 1GB page here already, add our extra bits */
 620                         WARN_ON_ONCE((pud_val(*pud) ^ pte_val(pte)) &
 621                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 622                         kvmppc_radix_update_pte(kvm, (pte_t *)pud,
 623                                               0, pte_val(pte), hgpa, PUD_SHIFT);
 624                         ret = 0;
 625                         goto out_unlock;
 626                 }
 627                 /*
 628                  * If we raced with another CPU which has just put
 629                  * a 1GB pte in after we saw a pmd page, try again.
 630                  */
 631                 if (!new_pmd) {
 632                         ret = -EAGAIN;
 633                         goto out_unlock;
 634                 }
 635                 /* Valid 1GB page here already, remove it */
 636                 kvmppc_unmap_pte(kvm, (pte_t *)pud, hgpa, PUD_SHIFT, NULL,
 637                                  lpid);
 638         }
 639         if (level == 2) {
 640                 if (!pud_none(*pud)) {
 641                         /*
 642                          * There's a page table page here, but we wanted to
 643                          * install a large page, so remove and free the page
 644                          * table page.
 645                          */
 646                         kvmppc_unmap_free_pud_entry_table(kvm, pud, gpa, lpid);
 647                 }
 648                 kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, (pte_t *)pud, pte);
 649                 if (rmapp && n_rmap)
 650                         kvmhv_insert_nest_rmap(kvm, rmapp, n_rmap);
 651                 ret = 0;
 652                 goto out_unlock;
 653         }
 654         if (pud_none(*pud)) {
 655                 if (!new_pmd)
 656                         goto out_unlock;
 657                 pud_populate(kvm->mm, pud, new_pmd);
 658                 new_pmd = NULL;
 659         }
 660         pmd = pmd_offset(pud, gpa);
 661         if (pmd_is_leaf(*pmd)) {
 662                 unsigned long lgpa = gpa & PMD_MASK;
 663
 664                 /* Check if we raced and someone else has set the same thing */
 665                 if (level == 1) {
 666                         if (pmd_raw(*pmd) == pte_raw(pte)) {
 667                                 ret = 0;
 668                                 goto out_unlock;
 669                         }
 670                         /* Valid 2MB page here already, add our extra bits */
 671                         WARN_ON_ONCE((pmd_val(*pmd) ^ pte_val(pte)) &
 672                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 673                         kvmppc_radix_update_pte(kvm, pmdp_ptep(pmd),
 674                                         0, pte_val(pte), lgpa, PMD_SHIFT);
 675                         ret = 0;
 676                         goto out_unlock;
 677                 }
 678
 679                 /*
 680                  * If we raced with another CPU which has just put
 681                  * a 2MB pte in after we saw a pte page, try again.
 682                  */
 683                 if (!new_ptep) {
 684                         ret = -EAGAIN;
 685                         goto out_unlock;
 686                 }
 687                 /* Valid 2MB page here already, remove it */
 688                 kvmppc_unmap_pte(kvm, pmdp_ptep(pmd), lgpa, PMD_SHIFT, NULL,
 689                                  lpid);
 690         }
 691         if (level == 1) {
 692                 if (!pmd_none(*pmd)) {
 693                         /*
 694                          * There's a page table page here, but we wanted to
 695                          * install a large page, so remove and free the page
 696                          * table page.
 697                          */
 698                         kvmppc_unmap_free_pmd_entry_table(kvm, pmd, gpa, lpid);
 699                 }
 700                 kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, pmdp_ptep(pmd), pte);
 701                 if (rmapp && n_rmap)
 702                         kvmhv_insert_nest_rmap(kvm, rmapp, n_rmap);
 703                 ret = 0;
 704                 goto out_unlock;
 705         }
 706         if (pmd_none(*pmd)) {
 707                 if (!new_ptep)
 708                         goto out_unlock;
 709                 pmd_populate(kvm->mm, pmd, new_ptep);
 710                 new_ptep = NULL;
 711         }
 712         ptep = pte_offset_kernel(pmd, gpa);
 713         if (pte_present(*ptep)) {
 714                 /* Check if someone else set the same thing */
 715                 if (pte_raw(*ptep) == pte_raw(pte)) {
 716                         ret = 0;
 717                         goto out_unlock;
 718                 }
 719                 /* Valid page here already, add our extra bits */
 720                 WARN_ON_ONCE((pte_val(*ptep) ^ pte_val(pte)) &
 721                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 722                 kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, 0, pte_val(pte), gpa, 0);
 723                 ret = 0;
 724                 goto out_unlock;
 725         }
 726         kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, ptep, pte);
 727         if (rmapp && n_rmap)
 728                 kvmhv_insert_nest_rmap(kvm, rmapp, n_rmap);
 729         ret = 0;
 730
 731  out_unlock:
 732         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 733         if (new_pud)
 734                 pud_free(kvm->mm, new_pud);
 735         if (new_pmd)
 736                 kvmppc_pmd_free(new_pmd);
 737         if (new_ptep)
 738                 kvmppc_pte_free(new_ptep);
 739         return ret;
 740 }
 741
 742 bool kvmppc_hv_handle_set_rc(struct kvm *kvm, bool nested, bool writing,
 743                              unsigned long gpa, unsigned int lpid)
 744 {
 745         unsigned long pgflags;
 746         unsigned int shift;
 747         pte_t *ptep;
 748
 749         /*
 750          * Need to set an R or C bit in the 2nd-level tables;
 751          * since we are just helping out the hardware here,
 752          * it is sufficient to do what the hardware does.
 753          */
 754         pgflags = _PAGE_ACCESSED;
 755         if (writing)
 756                 pgflags |= _PAGE_DIRTY;
 757
 758         if (nested)
 759                 ptep = find_kvm_nested_guest_pte(kvm, lpid, gpa, &shift);
 760         else
 761                 ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
 762
 763         if (ptep && pte_present(*ptep) && (!writing || pte_write(*ptep))) {
 764                 kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, 0, pgflags, gpa, shift);
 765                 return true;
 766         }
 767         return false;
 768 }
 769
 770 int kvmppc_book3s_instantiate_page(struct kvm_vcpu *vcpu,
 771                                    unsigned long gpa,
 772                                    struct kvm_memory_slot *memslot,
 773                                    bool writing, bool kvm_ro,
 774                                    pte_t *inserted_pte, unsigned int *levelp)
 775 {
 776         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 777         struct page *page = NULL;
 778         unsigned long mmu_seq;
 779         unsigned long hva, gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 780         bool upgrade_write = false;
 781         bool *upgrade_p = &upgrade_write;
 782         pte_t pte, *ptep;
 783         unsigned int shift, level;
 784         int ret;
 785         bool large_enable;
 786
 787         /* used to check for invalidations in progress */
 788         mmu_seq = kvm->mmu_notifier_seq;
 789         smp_rmb();
 790
 791         /*
 792          * Do a fast check first, since __gfn_to_pfn_memslot doesn't
 793          * do it with !atomic && !async, which is how we call it.
 794          * We always ask for write permission since the common case
 795          * is that the page is writable.
 796          */
 797         hva = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 798         if (!kvm_ro && get_user_page_fast_only(hva, FOLL_WRITE, &page)) {
 799                 upgrade_write = true;
 800         } else {
 801                 unsigned long pfn;
 802
 803                 /* Call KVM generic code to do the slow-path check */
 804                 pfn = __gfn_to_pfn_memslot(memslot, gfn, false, NULL,
 805                                            writing, upgrade_p);
 806                 if (is_error_noslot_pfn(pfn))
 807                         return -EFAULT;
 808                 page = NULL;
 809                 if (pfn_valid(pfn)) {
 810                         page = pfn_to_page(pfn);
 811                         if (PageReserved(page))
 812                                 page = NULL;
 813                 }
 814         }
 815
 816         /*
 817          * Read the PTE from the process' radix tree and use that
 818          * so we get the shift and attribute bits.
 819          */
 820         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 821         ptep = find_kvm_host_pte(kvm, mmu_seq, hva, &shift);
 822         pte = __pte(0);
 823         if (ptep)
 824                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 825         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 826         /*
 827          * If the PTE disappeared temporarily due to a THP
 828          * collapse, just return and let the guest try again.
 829          */
 830         if (!pte_present(pte)) {
 831                 if (page)
 832                         put_page(page);
 833                 return RESUME_GUEST;
 834         }
 835
 836         /* If we're logging dirty pages, always map single pages */
 837         large_enable = !(memslot->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES);
 838
 839         /* Get pte level from shift/size */
 840         if (large_enable && shift == PUD_SHIFT &&
 841             (gpa & (PUD_SIZE - PAGE_SIZE)) ==
 842             (hva & (PUD_SIZE - PAGE_SIZE))) {
 843                 level = 2;
 844         } else if (large_enable && shift == PMD_SHIFT &&
 845                    (gpa & (PMD_SIZE - PAGE_SIZE)) ==
 846                    (hva & (PMD_SIZE - PAGE_SIZE))) {
 847                 level = 1;
 848         } else {
 849                 level = 0;
 850                 if (shift > PAGE_SHIFT) {
 851                         /*
 852                          * If the pte maps more than one page, bring over
 853                          * bits from the virtual address to get the real
 854                          * address of the specific single page we want.
 855                          */
 856                         unsigned long rpnmask = (1ul << shift) - PAGE_SIZE;
 857                         pte = __pte(pte_val(pte) | (hva & rpnmask));
 858                 }
 859         }
 860
 861         pte = __pte(pte_val(pte) | _PAGE_EXEC | _PAGE_ACCESSED);
 862         if (writing || upgrade_write) {
 863                 if (pte_val(pte) & _PAGE_WRITE)
 864                         pte = __pte(pte_val(pte) | _PAGE_DIRTY);
 865         } else {
 866                 pte = __pte(pte_val(pte) & ~(_PAGE_WRITE | _PAGE_DIRTY));
 867         }
 868
 869         /* Allocate space in the tree and write the PTE */
 870         ret = kvmppc_create_pte(kvm, kvm->arch.pgtable, pte, gpa, level,
 871                                 mmu_seq, kvm->arch.lpid, NULL, NULL);
 872         if (inserted_pte)
 873                 *inserted_pte = pte;
 874         if (levelp)
 875                 *levelp = level;
 876
 877         if (page) {
 878                 if (!ret && (pte_val(pte) & _PAGE_WRITE))
 879                         set_page_dirty_lock(page);
 880                 put_page(page);
 881         }
 882
 883         /* Increment number of large pages if we (successfully) inserted one */
 884         if (!ret) {
 885                 if (level == 1)
 886                         kvm->stat.num_2M_pages++;
 887                 else if (level == 2)
 888                         kvm->stat.num_1G_pages++;
 889         }
 890
 891         return ret;
 892 }
 893
 894 int kvmppc_book3s_radix_page_fault(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 895                                    unsigned long ea, unsigned long dsisr)
 896 {
 897         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 898         unsigned long gpa, gfn;
 899         struct kvm_memory_slot *memslot;
 900         long ret;
 901         bool writing = !!(dsisr & DSISR_ISSTORE);
 902         bool kvm_ro = false;
 903
 904         /* Check for unusual errors */
 905         if (dsisr & DSISR_UNSUPP_MMU) {
 906                 pr_err("KVM: Got unsupported MMU fault\n");
 907                 return -EFAULT;
 908         }
 909         if (dsisr & DSISR_BADACCESS) {
 910                 /* Reflect to the guest as DSI */
 911                 pr_err("KVM: Got radix HV page fault with DSISR=%lx\n", dsisr);
 912                 kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu, ea, dsisr);
 913                 return RESUME_GUEST;
 914         }
 915
 916         /* Translate the logical address */
 917         gpa = vcpu->arch.fault_gpa & ~0xfffUL;
 918         gpa &= ~0xF000000000000000ul;
 919         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 920         if (!(dsisr & DSISR_PRTABLE_FAULT))
 921                 gpa |= ea & 0xfff;
 922
 923         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
 924                 return kvmppc_send_page_to_uv(kvm, gfn);
 925
 926         /* Get the corresponding memslot */
 927         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 928
 929         /* No memslot means it's an emulated MMIO region */
 930         if (!memslot || (memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID)) {
 931                 if (dsisr & (DSISR_PRTABLE_FAULT | DSISR_BADACCESS |
 932                              DSISR_SET_RC)) {
 933                         /*
 934                          * Bad address in guest page table tree, or other
 935                          * unusual error - reflect it to the guest as DSI.
 936                          */
 937                         kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu, ea, dsisr);
 938                         return RESUME_GUEST;
 939                 }
 940                 return kvmppc_hv_emulate_mmio(run, vcpu, gpa, ea, writing);
 941         }
 942
 943         if (memslot->flags & KVM_MEM_READONLY) {
 944                 if (writing) {
 945                         /* give the guest a DSI */
 946                         kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu, ea, DSISR_ISSTORE |
 947                                                        DSISR_PROTFAULT);
 948                         return RESUME_GUEST;
 949                 }
 950                 kvm_ro = true;
 951         }
 952
 953         /* Failed to set the reference/change bits */
 954         if (dsisr & DSISR_SET_RC) {
 955                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 956                 if (kvmppc_hv_handle_set_rc(kvm, false, writing,
 957                                             gpa, kvm->arch.lpid))
 958                         dsisr &= ~DSISR_SET_RC;
 959                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 960
 961                 if (!(dsisr & (DSISR_BAD_FAULT_64S | DSISR_NOHPTE |
 962                                DSISR_PROTFAULT | DSISR_SET_RC)))
 963                         return RESUME_GUEST;
 964         }
 965
 966         /* Try to insert a pte */
 967         ret = kvmppc_book3s_instantiate_page(vcpu, gpa, memslot, writing,
 968                                              kvm_ro, NULL, NULL);
 969
 970         if (ret == 0 || ret == -EAGAIN)
 971                 ret = RESUME_GUEST;
 972         return ret;
 973 }
 974
 975 /* Called with kvm->mmu_lock held */
 976 int kvm_unmap_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
 977                     unsigned long gfn)
 978 {
 979         pte_t *ptep;
 980         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
 981         unsigned int shift;
 982
 983         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE) {
 984                 uv_page_inval(kvm->arch.lpid, gpa, PAGE_SHIFT);
 985                 return 0;
 986         }
 987
 988         ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
 989         if (ptep && pte_present(*ptep))
 990                 kvmppc_unmap_pte(kvm, ptep, gpa, shift, memslot,
 991                                  kvm->arch.lpid);
 992         return 0;
 993 }
 994
 995 /* Called with kvm->mmu_lock held */
 996 int kvm_age_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
 997                   unsigned long gfn)
 998 {
 999         pte_t *ptep;
1000         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1001         unsigned int shift;
1002         int ref = 0;
1003         unsigned long old, *rmapp;
1004
1005         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
1006                 return ref;
1007
1008         ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
1009         if (ptep && pte_present(*ptep) && pte_young(*ptep)) {
1010                 old = kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, _PAGE_ACCESSED, 0,
1011                                               gpa, shift);
1012                 /* XXX need to flush tlb here? */
1013                 /* Also clear bit in ptes in shadow pgtable for nested guests */
1014                 rmapp = &memslot->arch.rmap[gfn - memslot->base_gfn];
1015                 kvmhv_update_nest_rmap_rc_list(kvm, rmapp, _PAGE_ACCESSED, 0,
1016                                                old & PTE_RPN_MASK,
1017                                                1UL << shift);
1018                 ref = 1;
1019         }
1020         return ref;
1021 }
1022
1023 /* Called with kvm->mmu_lock held */
1024 int kvm_test_age_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
1025                        unsigned long gfn)
1026 {
1027         pte_t *ptep;
1028         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1029         unsigned int shift;
1030         int ref = 0;
1031
1032         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
1033                 return ref;
1034
1035         ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
1036         if (ptep && pte_present(*ptep) && pte_young(*ptep))
1037                 ref = 1;
1038         return ref;
1039 }
1040
1041 /* Returns the number of PAGE_SIZE pages that are dirty */
1042 static int kvm_radix_test_clear_dirty(struct kvm *kvm,
1043                                 struct kvm_memory_slot *memslot, int pagenum)
1044 {
1045         unsigned long gfn = memslot->base_gfn + pagenum;
1046         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1047         pte_t *ptep, pte;
1048         unsigned int shift;
1049         int ret = 0;
1050         unsigned long old, *rmapp;
1051
1052         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
1053                 return ret;
1054
1055         /*
1056          * For performance reasons we don't hold kvm->mmu_lock while walking the
1057          * partition scoped table.
1058          */
1059         ptep = find_kvm_secondary_pte_unlocked(kvm, gpa, &shift);
1060         if (!ptep)
1061                 return 0;
1062
1063         pte = READ_ONCE(*ptep);
1064         if (pte_present(pte) && pte_dirty(pte)) {
1065                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1066                 /*
1067                  * Recheck the pte again
1068                  */
1069                 if (pte_val(pte) != pte_val(*ptep)) {
1070                         /*
1071                          * We have KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES enabled. Hence we can
1072                          * only find PAGE_SIZE pte entries here. We can continue
1073                          * to use the pte addr returned by above page table
1074                          * walk.
1075                          */
1076                         if (!pte_present(*ptep) || !pte_dirty(*ptep)) {
1077                                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1078                                 return 0;
1079                         }
1080                 }
1081
1082                 ret = 1;
1083                 VM_BUG_ON(shift);
1084                 old = kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, _PAGE_DIRTY, 0,
1085                                               gpa, shift);
1086                 kvmppc_radix_tlbie_page(kvm, gpa, shift, kvm->arch.lpid);
1087                 /* Also clear bit in ptes in shadow pgtable for nested guests */
1088                 rmapp = &memslot->arch.rmap[gfn - memslot->base_gfn];
1089                 kvmhv_update_nest_rmap_rc_list(kvm, rmapp, _PAGE_DIRTY, 0,
1090                                                old & PTE_RPN_MASK,
1091                                                1UL << shift);
1092                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1093         }
1094         return ret;
1095 }
1096
1097 long kvmppc_hv_get_dirty_log_radix(struct kvm *kvm,
1098                         struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long *map)
1099 {
1100         unsigned long i, j;
1101         int npages;
1102
1103         for (i = 0; i < memslot->npages; i = j) {
1104                 npages = kvm_radix_test_clear_dirty(kvm, memslot, i);
1105
1106                 /*
1107                  * Note that if npages > 0 then i must be a multiple of npages,
1108                  * since huge pages are only used to back the guest at guest
1109                  * real addresses that are a multiple of their size.
1110                  * Since we have at most one PTE covering any given guest
1111                  * real address, if npages > 1 we can skip to i + npages.
1112                  */
1113                 j = i + 1;
1114                 if (npages) {
1115                         set_dirty_bits(map, i, npages);
1116                         j = i + npages;
1117                 }
1118         }
1119         return 0;
1120 }
1121
1122 void kvmppc_radix_flush_memslot(struct kvm *kvm,
1123                                 const struct kvm_memory_slot *memslot)
1124 {
1125         unsigned long n;
1126         pte_t *ptep;
1127         unsigned long gpa;
1128         unsigned int shift;
1129
1130         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START)
1131                 kvmppc_uvmem_drop_pages(memslot, kvm, true);
1132
1133         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
1134                 return;
1135
1136         gpa = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1137         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1138         for (n = memslot->npages; n; --n) {
1139                 ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
1140                 if (ptep && pte_present(*ptep))
1141                         kvmppc_unmap_pte(kvm, ptep, gpa, shift, memslot,
1142                                          kvm->arch.lpid);
1143                 gpa += PAGE_SIZE;
1144         }
1145         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1146 }
1147
1148 static void add_rmmu_ap_encoding(struct kvm_ppc_rmmu_info *info,
1149                                  int psize, int *indexp)
1150 {
1151         if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
1152                 return;
1153         info->ap_encodings[*indexp] = mmu_psize_defs[psize].shift |
1154                 (mmu_psize_defs[psize].ap << 29);
1155         ++(*indexp);
1156 }
1157
1158 int kvmhv_get_rmmu_info(struct kvm *kvm, struct kvm_ppc_rmmu_info *info)
1159 {
1160         int i;
1161
1162         if (!radix_enabled())
1163                 return -EINVAL;
1164         memset(info, 0, sizeof(*info));
1165
1166         /* 4k page size */
1167         info->geometries[0].page_shift = 12;
1168         info->geometries[0].level_bits[0] = 9;
1169         for (i = 1; i < 4; ++i)
1170                 info->geometries[0].level_bits[i] = p9_supported_radix_bits[i];
1171         /* 64k page size */
1172         info->geometries[1].page_shift = 16;
1173         for (i = 0; i < 4; ++i)
1174                 info->geometries[1].level_bits[i] = p9_supported_radix_bits[i];
1175
1176         i = 0;
1177         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_4K, &i);
1178         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_64K, &i);
1179         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_2M, &i);
1180         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_1G, &i);
1181
1182         return 0;
1183 }
1184
1185 int kvmppc_init_vm_radix(struct kvm *kvm)
1186 {
1187         kvm->arch.pgtable = pgd_alloc(kvm->mm);
1188         if (!kvm->arch.pgtable)
1189                 return -ENOMEM;
1190         return 0;
1191 }
1192
1193 static void pte_ctor(void *addr)
1194 {
1195         memset(addr, 0, RADIX_PTE_TABLE_SIZE);
1196 }
1197
1198 static void pmd_ctor(void *addr)
1199 {
1200         memset(addr, 0, RADIX_PMD_TABLE_SIZE);
1201 }
1202
1203 struct debugfs_radix_state {
1204         struct kvm      *kvm;
1205         struct mutex    mutex;
1206         unsigned long   gpa;
1207         int             lpid;
1208         int             chars_left;
1209         int             buf_index;
1210         char            buf[128];
1211         u8              hdr;
1212 };
1213
1214 static int debugfs_radix_open(struct inode *inode, struct file *file)
1215 {
1216         struct kvm *kvm = inode->i_private;
1217         struct debugfs_radix_state *p;
1218
1219         p = kzalloc(sizeof(*p), GFP_KERNEL);
1220         if (!p)
1221                 return -ENOMEM;
1222
1223         kvm_get_kvm(kvm);
1224         p->kvm = kvm;
1225         mutex_init(&p->mutex);
1226         file->private_data = p;
1227
1228         return nonseekable_open(inode, file);
1229 }
1230
1231 static int debugfs_radix_release(struct inode *inode, struct file *file)
1232 {
1233         struct debugfs_radix_state *p = file->private_data;
1234
1235         kvm_put_kvm(p->kvm);
1236         kfree(p);
1237         return 0;
1238 }
1239
1240 static ssize_t debugfs_radix_read(struct file *file, char __user *buf,
1241                                  size_t len, loff_t *ppos)
1242 {
1243         struct debugfs_radix_state *p = file->private_data;
1244         ssize_t ret, r;
1245         unsigned long n;
1246         struct kvm *kvm;
1247         unsigned long gpa;
1248         pgd_t *pgt;
1249         struct kvm_nested_guest *nested;
1250         pgd_t *pgdp;
1251         p4d_t p4d, *p4dp;
1252         pud_t pud, *pudp;
1253         pmd_t pmd, *pmdp;
1254         pte_t *ptep;
1255         int shift;
1256         unsigned long pte;
1257
1258         kvm = p->kvm;
1259         if (!kvm_is_radix(kvm))
1260                 return 0;
1261
1262         ret = mutex_lock_interruptible(&p->mutex);
1263         if (ret)
1264                 return ret;
1265
1266         if (p->chars_left) {
1267                 n = p->chars_left;
1268                 if (n > len)
1269                         n = len;
1270                 r = copy_to_user(buf, p->buf + p->buf_index, n);
1271                 n -= r;
1272                 p->chars_left -= n;
1273                 p->buf_index += n;
1274                 buf += n;
1275                 len -= n;
1276                 ret = n;
1277                 if (r) {
1278                         if (!n)
1279                                 ret = -EFAULT;
1280                         goto out;
1281                 }
1282         }
1283
1284         gpa = p->gpa;
1285         nested = NULL;
1286         pgt = NULL;
1287         while (len != 0 && p->lpid >= 0) {
1288                 if (gpa >= RADIX_PGTABLE_RANGE) {
1289                         gpa = 0;
1290                         pgt = NULL;
1291                         if (nested) {
1292                                 kvmhv_put_nested(nested);
1293                                 nested = NULL;
1294                         }
1295                         p->lpid = kvmhv_nested_next_lpid(kvm, p->lpid);
1296                         p->hdr = 0;
1297                         if (p->lpid < 0)
1298                                 break;
1299                 }
1300                 if (!pgt) {
1301                         if (p->lpid == 0) {
1302                                 pgt = kvm->arch.pgtable;
1303                         } else {
1304                                 nested = kvmhv_get_nested(kvm, p->lpid, false);
1305                                 if (!nested) {
1306                                         gpa = RADIX_PGTABLE_RANGE;
1307                                         continue;
1308                                 }
1309                                 pgt = nested->shadow_pgtable;
1310                         }
1311                 }
1312                 n = 0;
1313                 if (!p->hdr) {
1314                         if (p->lpid > 0)
1315                                 n = scnprintf(p->buf, sizeof(p->buf),
1316                                               "\nNested LPID %d: ", p->lpid);
1317                         n += scnprintf(p->buf + n, sizeof(p->buf) - n,
1318                                       "pgdir: %lx\n", (unsigned long)pgt);
1319                         p->hdr = 1;
1320                         goto copy;
1321                 }
1322
1323                 pgdp = pgt + pgd_index(gpa);
1324                 p4dp = p4d_offset(pgdp, gpa);
1325                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1326                 if (!(p4d_val(p4d) & _PAGE_PRESENT)) {
1327                         gpa = (gpa & P4D_MASK) + P4D_SIZE;
1328                         continue;
1329                 }
1330
1331                 pudp = pud_offset(&p4d, gpa);
1332                 pud = READ_ONCE(*pudp);
1333                 if (!(pud_val(pud) & _PAGE_PRESENT)) {
1334                         gpa = (gpa & PUD_MASK) + PUD_SIZE;
1335                         continue;
1336                 }
1337                 if (pud_val(pud) & _PAGE_PTE) {
1338                         pte = pud_val(pud);
1339                         shift = PUD_SHIFT;
1340                         goto leaf;
1341                 }
1342
1343                 pmdp = pmd_offset(&pud, gpa);
1344                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1345                 if (!(pmd_val(pmd) & _PAGE_PRESENT)) {
1346                         gpa = (gpa & PMD_MASK) + PMD_SIZE;
1347                         continue;
1348                 }
1349                 if (pmd_val(pmd) & _PAGE_PTE) {
1350                         pte = pmd_val(pmd);
1351                         shift = PMD_SHIFT;
1352                         goto leaf;
1353                 }
1354
1355                 ptep = pte_offset_kernel(&pmd, gpa);
1356                 pte = pte_val(READ_ONCE(*ptep));
1357                 if (!(pte & _PAGE_PRESENT)) {
1358                         gpa += PAGE_SIZE;
1359                         continue;
1360                 }
1361                 shift = PAGE_SHIFT;
1362         leaf:
1363                 n = scnprintf(p->buf, sizeof(p->buf),
1364                               " %lx: %lx %d\n", gpa, pte, shift);
1365                 gpa += 1ul << shift;
1366         copy:
1367                 p->chars_left = n;
1368                 if (n > len)
1369                         n = len;
1370                 r = copy_to_user(buf, p->buf, n);
1371                 n -= r;
1372                 p->chars_left -= n;
1373                 p->buf_index = n;
1374                 buf += n;
1375                 len -= n;
1376                 ret += n;
1377                 if (r) {
1378                         if (!ret)
1379                                 ret = -EFAULT;
1380                         break;
1381                 }
1382         }
1383         p->gpa = gpa;
1384         if (nested)
1385                 kvmhv_put_nested(nested);
1386
1387  out:
1388         mutex_unlock(&p->mutex);
1389         return ret;
1390 }
1391
1392 static ssize_t debugfs_radix_write(struct file *file, const char __user *buf,
1393                            size_t len, loff_t *ppos)
1394 {
1395         return -EACCES;
1396 }
1397
1398 static const struct file_operations debugfs_radix_fops = {
1399         .owner   = THIS_MODULE,
1400         .open    = debugfs_radix_open,
1401         .release = debugfs_radix_release,
1402         .read    = debugfs_radix_read,
1403         .write   = debugfs_radix_write,
1404         .llseek  = generic_file_llseek,
1405 };
1406
1407 void kvmhv_radix_debugfs_init(struct kvm *kvm)
1408 {
1409         debugfs_create_file("radix", 0400, kvm->arch.debugfs_dir, kvm,
1410                             &debugfs_radix_fops);
1411 }
1412
1413 int kvmppc_radix_init(void)
1414 {
1415         unsigned long size = sizeof(void *) << RADIX_PTE_INDEX_SIZE;
1416
1417         kvm_pte_cache = kmem_cache_create("kvm-pte", size, size, 0, pte_ctor);
1418         if (!kvm_pte_cache)
1419                 return -ENOMEM;
1420
1421         size = sizeof(void *) << RADIX_PMD_INDEX_SIZE;
1422
1423         kvm_pmd_cache = kmem_cache_create("kvm-pmd", size, size, 0, pmd_ctor);
1424         if (!kvm_pmd_cache) {
1425                 kmem_cache_destroy(kvm_pte_cache);
1426                 return -ENOMEM;
1427         }
1428
1429         return 0;
1430 }
1431
1432 void kvmppc_radix_exit(void)
1433 {
1434         kmem_cache_destroy(kvm_pte_cache);
1435         kmem_cache_destroy(kvm_pmd_cache);
1436 }