Merge branches 'acpi-scan', 'acpi-resource', 'acpi-apei', 'acpi-extlog' and 'acpi...
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / powerpc / kvm / book3s_hv_uvmem.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Secure pages management: Migration of pages between normal and secure
4  * memory of KVM guests.
5  *
6  * Copyright 2018 Bharata B Rao, IBM Corp. <bharata@linux.ibm.com>
7  */
8
9 /*
10  * A pseries guest can be run as secure guest on Ultravisor-enabled
11  * POWER platforms. On such platforms, this driver will be used to manage
12  * the movement of guest pages between the normal memory managed by
13  * hypervisor (HV) and secure memory managed by Ultravisor (UV).
14  *
15  * The page-in or page-out requests from UV will come to HV as hcalls and
16  * HV will call back into UV via ultracalls to satisfy these page requests.
17  *
18  * Private ZONE_DEVICE memory equal to the amount of secure memory
19  * available in the platform for running secure guests is hotplugged.
20  * Whenever a page belonging to the guest becomes secure, a page from this
21  * private device memory is used to represent and track that secure page
22  * on the HV side. Some pages (like virtio buffers, VPA pages etc) are
23  * shared between UV and HV. However such pages aren't represented by
24  * device private memory and mappings to shared memory exist in both
25  * UV and HV page tables.
26  */
27
28 /*
29  * Notes on locking
30  *
31  * kvm->arch.uvmem_lock is a per-guest lock that prevents concurrent
32  * page-in and page-out requests for the same GPA. Concurrent accesses
33  * can either come via UV (guest vCPUs requesting for same page)
34  * or when HV and guest simultaneously access the same page.
35  * This mutex serializes the migration of page from HV(normal) to
36  * UV(secure) and vice versa. So the serialization points are around
37  * migrate_vma routines and page-in/out routines.
38  *
39  * Per-guest mutex comes with a cost though. Mainly it serializes the
40  * fault path as page-out can occur when HV faults on accessing secure
41  * guest pages. Currently UV issues page-in requests for all the guest
42  * PFNs one at a time during early boot (UV_ESM uvcall), so this is
43  * not a cause for concern. Also currently the number of page-outs caused
44  * by HV touching secure pages is very very low. If an when UV supports
45  * overcommitting, then we might see concurrent guest driven page-outs.
46  *
47  * Locking order
48  *
49  * 1. kvm->srcu - Protects KVM memslots
50  * 2. kvm->mm->mmap_lock - find_vma, migrate_vma_pages and helpers, ksm_madvise
51  * 3. kvm->arch.uvmem_lock - protects read/writes to uvmem slots thus acting
52  *                           as sync-points for page-in/out
53  */
54
55 /*
56  * Notes on page size
57  *
58  * Currently UV uses 2MB mappings internally, but will issue H_SVM_PAGE_IN
59  * and H_SVM_PAGE_OUT hcalls in PAGE_SIZE(64K) granularity. HV tracks
60  * secure GPAs at 64K page size and maintains one device PFN for each
61  * 64K secure GPA. UV_PAGE_IN and UV_PAGE_OUT calls by HV are also issued
62  * for 64K page at a time.
63  *
64  * HV faulting on secure pages: When HV touches any secure page, it
65  * faults and issues a UV_PAGE_OUT request with 64K page size. Currently
66  * UV splits and remaps the 2MB page if necessary and copies out the
67  * required 64K page contents.
68  *
69  * Shared pages: Whenever guest shares a secure page, UV will split and
70  * remap the 2MB page if required and issue H_SVM_PAGE_IN with 64K page size.
71  *
72  * HV invalidating a page: When a regular page belonging to secure
73  * guest gets unmapped, HV informs UV with UV_PAGE_INVAL of 64K
74  * page size. Using 64K page size is correct here because any non-secure
75  * page will essentially be of 64K page size. Splitting by UV during sharing
76  * and page-out ensures this.
77  *
78  * Page fault handling: When HV handles page fault of a page belonging
79  * to secure guest, it sends that to UV with a 64K UV_PAGE_IN request.
80  * Using 64K size is correct here too as UV would have split the 2MB page
81  * into 64k mappings and would have done page-outs earlier.
82  *
83  * In summary, the current secure pages handling code in HV assumes
84  * 64K page size and in fact fails any page-in/page-out requests of
85  * non-64K size upfront. If and when UV starts supporting multiple
86  * page-sizes, we need to break this assumption.
87  */
88
89 #include <linux/pagemap.h>
90 #include <linux/migrate.h>
91 #include <linux/kvm_host.h>
92 #include <linux/ksm.h>
93 #include <linux/of.h>
94 #include <linux/memremap.h>
95 #include <asm/ultravisor.h>
96 #include <asm/mman.h>
97 #include <asm/kvm_ppc.h>
98 #include <asm/kvm_book3s_uvmem.h>
99
100 static struct dev_pagemap kvmppc_uvmem_pgmap;
101 static unsigned long *kvmppc_uvmem_bitmap;
102 static DEFINE_SPINLOCK(kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
103
104 /*
105  * States of a GFN
106  * ---------------
107  * The GFN can be in one of the following states.
108  *
109  * (a) Secure - The GFN is secure. The GFN is associated with
110  *      a Secure VM, the contents of the GFN is not accessible
111  *      to the Hypervisor.  This GFN can be backed by a secure-PFN,
112  *      or can be backed by a normal-PFN with contents encrypted.
113  *      The former is true when the GFN is paged-in into the
114  *      ultravisor. The latter is true when the GFN is paged-out
115  *      of the ultravisor.
116  *
117  * (b) Shared - The GFN is shared. The GFN is associated with a
118  *      a secure VM. The contents of the GFN is accessible to
119  *      Hypervisor. This GFN is backed by a normal-PFN and its
120  *      content is un-encrypted.
121  *
122  * (c) Normal - The GFN is a normal. The GFN is associated with
123  *      a normal VM. The contents of the GFN is accessible to
124  *      the Hypervisor. Its content is never encrypted.
125  *
126  * States of a VM.
127  * ---------------
128  *
129  * Normal VM:  A VM whose contents are always accessible to
130  *      the hypervisor.  All its GFNs are normal-GFNs.
131  *
132  * Secure VM: A VM whose contents are not accessible to the
133  *      hypervisor without the VM's consent.  Its GFNs are
134  *      either Shared-GFN or Secure-GFNs.
135  *
136  * Transient VM: A Normal VM that is transitioning to secure VM.
137  *      The transition starts on successful return of
138  *      H_SVM_INIT_START, and ends on successful return
139  *      of H_SVM_INIT_DONE. This transient VM, can have GFNs
140  *      in any of the three states; i.e Secure-GFN, Shared-GFN,
141  *      and Normal-GFN. The VM never executes in this state
142  *      in supervisor-mode.
143  *
144  * Memory slot State.
145  * -----------------------------
146  *      The state of a memory slot mirrors the state of the
147  *      VM the memory slot is associated with.
148  *
149  * VM State transition.
150  * --------------------
151  *
152  *  A VM always starts in Normal Mode.
153  *
154  *  H_SVM_INIT_START moves the VM into transient state. During this
155  *  time the Ultravisor may request some of its GFNs to be shared or
156  *  secured. So its GFNs can be in one of the three GFN states.
157  *
158  *  H_SVM_INIT_DONE moves the VM entirely from transient state to
159  *  secure-state. At this point any left-over normal-GFNs are
160  *  transitioned to Secure-GFN.
161  *
162  *  H_SVM_INIT_ABORT moves the transient VM back to normal VM.
163  *  All its GFNs are moved to Normal-GFNs.
164  *
165  *  UV_TERMINATE transitions the secure-VM back to normal-VM. All
166  *  the secure-GFN and shared-GFNs are tranistioned to normal-GFN
167  *  Note: The contents of the normal-GFN is undefined at this point.
168  *
169  * GFN state implementation:
170  * -------------------------
171  *
172  * Secure GFN is associated with a secure-PFN; also called uvmem_pfn,
173  * when the GFN is paged-in. Its pfn[] has KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN flag
174  * set, and contains the value of the secure-PFN.
175  * It is associated with a normal-PFN; also called mem_pfn, when
176  * the GFN is pagedout. Its pfn[] has KVMPPC_GFN_MEM_PFN flag set.
177  * The value of the normal-PFN is not tracked.
178  *
179  * Shared GFN is associated with a normal-PFN. Its pfn[] has
180  * KVMPPC_UVMEM_SHARED_PFN flag set. The value of the normal-PFN
181  * is not tracked.
182  *
183  * Normal GFN is associated with normal-PFN. Its pfn[] has
184  * no flag set. The value of the normal-PFN is not tracked.
185  *
186  * Life cycle of a GFN
187  * --------------------
188  *
189  * --------------------------------------------------------------
190  * |        |     Share  |  Unshare | SVM       |H_SVM_INIT_DONE|
191  * |        |operation   |operation | abort/    |               |
192  * |        |            |          | terminate |               |
193  * -------------------------------------------------------------
194  * |        |            |          |           |               |
195  * | Secure |     Shared | Secure   |Normal     |Secure         |
196  * |        |            |          |           |               |
197  * | Shared |     Shared | Secure   |Normal     |Shared         |
198  * |        |            |          |           |               |
199  * | Normal |     Shared | Secure   |Normal     |Secure         |
200  * --------------------------------------------------------------
201  *
202  * Life cycle of a VM
203  * --------------------
204  *
205  * --------------------------------------------------------------------
206  * |         |  start    |  H_SVM_  |H_SVM_   |H_SVM_     |UV_SVM_    |
207  * |         |  VM       |INIT_START|INIT_DONE|INIT_ABORT |TERMINATE  |
208  * |         |           |          |         |           |           |
209  * --------- ----------------------------------------------------------
210  * |         |           |          |         |           |           |
211  * | Normal  | Normal    | Transient|Error    |Error      |Normal     |
212  * |         |           |          |         |           |           |
213  * | Secure  |   Error   | Error    |Error    |Error      |Normal     |
214  * |         |           |          |         |           |           |
215  * |Transient|   N/A     | Error    |Secure   |Normal     |Normal     |
216  * --------------------------------------------------------------------
217  */
218
219 #define KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN    (1UL << 63)
220 #define KVMPPC_GFN_MEM_PFN      (1UL << 62)
221 #define KVMPPC_GFN_SHARED       (1UL << 61)
222 #define KVMPPC_GFN_SECURE       (KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN | KVMPPC_GFN_MEM_PFN)
223 #define KVMPPC_GFN_FLAG_MASK    (KVMPPC_GFN_SECURE | KVMPPC_GFN_SHARED)
224 #define KVMPPC_GFN_PFN_MASK     (~KVMPPC_GFN_FLAG_MASK)
225
226 struct kvmppc_uvmem_slot {
227         struct list_head list;
228         unsigned long nr_pfns;
229         unsigned long base_pfn;
230         unsigned long *pfns;
231 };
232 struct kvmppc_uvmem_page_pvt {
233         struct kvm *kvm;
234         unsigned long gpa;
235         bool skip_page_out;
236         bool remove_gfn;
237 };
238
239 bool kvmppc_uvmem_available(void)
240 {
241         /*
242          * If kvmppc_uvmem_bitmap != NULL, then there is an ultravisor
243          * and our data structures have been initialized successfully.
244          */
245         return !!kvmppc_uvmem_bitmap;
246 }
247
248 int kvmppc_uvmem_slot_init(struct kvm *kvm, const struct kvm_memory_slot *slot)
249 {
250         struct kvmppc_uvmem_slot *p;
251
252         p = kzalloc(sizeof(*p), GFP_KERNEL);
253         if (!p)
254                 return -ENOMEM;
255         p->pfns = vcalloc(slot->npages, sizeof(*p->pfns));
256         if (!p->pfns) {
257                 kfree(p);
258                 return -ENOMEM;
259         }
260         p->nr_pfns = slot->npages;
261         p->base_pfn = slot->base_gfn;
262
263         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
264         list_add(&p->list, &kvm->arch.uvmem_pfns);
265         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
266
267         return 0;
268 }
269
270 /*
271  * All device PFNs are already released by the time we come here.
272  */
273 void kvmppc_uvmem_slot_free(struct kvm *kvm, const struct kvm_memory_slot *slot)
274 {
275         struct kvmppc_uvmem_slot *p, *next;
276
277         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
278         list_for_each_entry_safe(p, next, &kvm->arch.uvmem_pfns, list) {
279                 if (p->base_pfn == slot->base_gfn) {
280                         vfree(p->pfns);
281                         list_del(&p->list);
282                         kfree(p);
283                         break;
284                 }
285         }
286         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
287 }
288
289 static void kvmppc_mark_gfn(unsigned long gfn, struct kvm *kvm,
290                         unsigned long flag, unsigned long uvmem_pfn)
291 {
292         struct kvmppc_uvmem_slot *p;
293
294         list_for_each_entry(p, &kvm->arch.uvmem_pfns, list) {
295                 if (gfn >= p->base_pfn && gfn < p->base_pfn + p->nr_pfns) {
296                         unsigned long index = gfn - p->base_pfn;
297
298                         if (flag == KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN)
299                                 p->pfns[index] = uvmem_pfn | flag;
300                         else
301                                 p->pfns[index] = flag;
302                         return;
303                 }
304         }
305 }
306
307 /* mark the GFN as secure-GFN associated with @uvmem pfn device-PFN. */
308 static void kvmppc_gfn_secure_uvmem_pfn(unsigned long gfn,
309                         unsigned long uvmem_pfn, struct kvm *kvm)
310 {
311         kvmppc_mark_gfn(gfn, kvm, KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN, uvmem_pfn);
312 }
313
314 /* mark the GFN as secure-GFN associated with a memory-PFN. */
315 static void kvmppc_gfn_secure_mem_pfn(unsigned long gfn, struct kvm *kvm)
316 {
317         kvmppc_mark_gfn(gfn, kvm, KVMPPC_GFN_MEM_PFN, 0);
318 }
319
320 /* mark the GFN as a shared GFN. */
321 static void kvmppc_gfn_shared(unsigned long gfn, struct kvm *kvm)
322 {
323         kvmppc_mark_gfn(gfn, kvm, KVMPPC_GFN_SHARED, 0);
324 }
325
326 /* mark the GFN as a non-existent GFN. */
327 static void kvmppc_gfn_remove(unsigned long gfn, struct kvm *kvm)
328 {
329         kvmppc_mark_gfn(gfn, kvm, 0, 0);
330 }
331
332 /* return true, if the GFN is a secure-GFN backed by a secure-PFN */
333 static bool kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(unsigned long gfn, struct kvm *kvm,
334                                     unsigned long *uvmem_pfn)
335 {
336         struct kvmppc_uvmem_slot *p;
337
338         list_for_each_entry(p, &kvm->arch.uvmem_pfns, list) {
339                 if (gfn >= p->base_pfn && gfn < p->base_pfn + p->nr_pfns) {
340                         unsigned long index = gfn - p->base_pfn;
341
342                         if (p->pfns[index] & KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN) {
343                                 if (uvmem_pfn)
344                                         *uvmem_pfn = p->pfns[index] &
345                                                      KVMPPC_GFN_PFN_MASK;
346                                 return true;
347                         } else
348                                 return false;
349                 }
350         }
351         return false;
352 }
353
354 /*
355  * starting from *gfn search for the next available GFN that is not yet
356  * transitioned to a secure GFN.  return the value of that GFN in *gfn.  If a
357  * GFN is found, return true, else return false
358  *
359  * Must be called with kvm->arch.uvmem_lock  held.
360  */
361 static bool kvmppc_next_nontransitioned_gfn(const struct kvm_memory_slot *memslot,
362                 struct kvm *kvm, unsigned long *gfn)
363 {
364         struct kvmppc_uvmem_slot *p = NULL, *iter;
365         bool ret = false;
366         unsigned long i;
367
368         list_for_each_entry(iter, &kvm->arch.uvmem_pfns, list)
369                 if (*gfn >= iter->base_pfn && *gfn < iter->base_pfn + iter->nr_pfns) {
370                         p = iter;
371                         break;
372                 }
373         if (!p)
374                 return ret;
375         /*
376          * The code below assumes, one to one correspondence between
377          * kvmppc_uvmem_slot and memslot.
378          */
379         for (i = *gfn; i < p->base_pfn + p->nr_pfns; i++) {
380                 unsigned long index = i - p->base_pfn;
381
382                 if (!(p->pfns[index] & KVMPPC_GFN_FLAG_MASK)) {
383                         *gfn = i;
384                         ret = true;
385                         break;
386                 }
387         }
388         return ret;
389 }
390
391 static int kvmppc_memslot_page_merge(struct kvm *kvm,
392                 const struct kvm_memory_slot *memslot, bool merge)
393 {
394         unsigned long gfn = memslot->base_gfn;
395         unsigned long end, start = gfn_to_hva(kvm, gfn);
396         int ret = 0;
397         struct vm_area_struct *vma;
398         int merge_flag = (merge) ? MADV_MERGEABLE : MADV_UNMERGEABLE;
399
400         if (kvm_is_error_hva(start))
401                 return H_STATE;
402
403         end = start + (memslot->npages << PAGE_SHIFT);
404
405         mmap_write_lock(kvm->mm);
406         do {
407                 vma = find_vma_intersection(kvm->mm, start, end);
408                 if (!vma) {
409                         ret = H_STATE;
410                         break;
411                 }
412                 ret = ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
413                           merge_flag, &vma->vm_flags);
414                 if (ret) {
415                         ret = H_STATE;
416                         break;
417                 }
418                 start = vma->vm_end;
419         } while (end > vma->vm_end);
420
421         mmap_write_unlock(kvm->mm);
422         return ret;
423 }
424
425 static void __kvmppc_uvmem_memslot_delete(struct kvm *kvm,
426                 const struct kvm_memory_slot *memslot)
427 {
428         uv_unregister_mem_slot(kvm->arch.lpid, memslot->id);
429         kvmppc_uvmem_slot_free(kvm, memslot);
430         kvmppc_memslot_page_merge(kvm, memslot, true);
431 }
432
433 static int __kvmppc_uvmem_memslot_create(struct kvm *kvm,
434                 const struct kvm_memory_slot *memslot)
435 {
436         int ret = H_PARAMETER;
437
438         if (kvmppc_memslot_page_merge(kvm, memslot, false))
439                 return ret;
440
441         if (kvmppc_uvmem_slot_init(kvm, memslot))
442                 goto out1;
443
444         ret = uv_register_mem_slot(kvm->arch.lpid,
445                                    memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT,
446                                    memslot->npages * PAGE_SIZE,
447                                    0, memslot->id);
448         if (ret < 0) {
449                 ret = H_PARAMETER;
450                 goto out;
451         }
452         return 0;
453 out:
454         kvmppc_uvmem_slot_free(kvm, memslot);
455 out1:
456         kvmppc_memslot_page_merge(kvm, memslot, true);
457         return ret;
458 }
459
460 unsigned long kvmppc_h_svm_init_start(struct kvm *kvm)
461 {
462         struct kvm_memslots *slots;
463         struct kvm_memory_slot *memslot, *m;
464         int ret = H_SUCCESS;
465         int srcu_idx, bkt;
466
467         kvm->arch.secure_guest = KVMPPC_SECURE_INIT_START;
468
469         if (!kvmppc_uvmem_bitmap)
470                 return H_UNSUPPORTED;
471
472         /* Only radix guests can be secure guests */
473         if (!kvm_is_radix(kvm))
474                 return H_UNSUPPORTED;
475
476         /* NAK the transition to secure if not enabled */
477         if (!kvm->arch.svm_enabled)
478                 return H_AUTHORITY;
479
480         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
481
482         /* register the memslot */
483         slots = kvm_memslots(kvm);
484         kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, slots) {
485                 ret = __kvmppc_uvmem_memslot_create(kvm, memslot);
486                 if (ret)
487                         break;
488         }
489
490         if (ret) {
491                 slots = kvm_memslots(kvm);
492                 kvm_for_each_memslot(m, bkt, slots) {
493                         if (m == memslot)
494                                 break;
495                         __kvmppc_uvmem_memslot_delete(kvm, memslot);
496                 }
497         }
498
499         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
500         return ret;
501 }
502
503 /*
504  * Provision a new page on HV side and copy over the contents
505  * from secure memory using UV_PAGE_OUT uvcall.
506  * Caller must held kvm->arch.uvmem_lock.
507  */
508 static int __kvmppc_svm_page_out(struct vm_area_struct *vma,
509                 unsigned long start,
510                 unsigned long end, unsigned long page_shift,
511                 struct kvm *kvm, unsigned long gpa, struct page *fault_page)
512 {
513         unsigned long src_pfn, dst_pfn = 0;
514         struct migrate_vma mig = { 0 };
515         struct page *dpage, *spage;
516         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
517         unsigned long pfn;
518         int ret = U_SUCCESS;
519
520         memset(&mig, 0, sizeof(mig));
521         mig.vma = vma;
522         mig.start = start;
523         mig.end = end;
524         mig.src = &src_pfn;
525         mig.dst = &dst_pfn;
526         mig.pgmap_owner = &kvmppc_uvmem_pgmap;
527         mig.flags = MIGRATE_VMA_SELECT_DEVICE_PRIVATE;
528         mig.fault_page = fault_page;
529
530         /* The requested page is already paged-out, nothing to do */
531         if (!kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gpa >> page_shift, kvm, NULL))
532                 return ret;
533
534         ret = migrate_vma_setup(&mig);
535         if (ret)
536                 return -1;
537
538         spage = migrate_pfn_to_page(*mig.src);
539         if (!spage || !(*mig.src & MIGRATE_PFN_MIGRATE))
540                 goto out_finalize;
541
542         if (!is_zone_device_page(spage))
543                 goto out_finalize;
544
545         dpage = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER, vma, start);
546         if (!dpage) {
547                 ret = -1;
548                 goto out_finalize;
549         }
550
551         lock_page(dpage);
552         pvt = spage->zone_device_data;
553         pfn = page_to_pfn(dpage);
554
555         /*
556          * This function is used in two cases:
557          * - When HV touches a secure page, for which we do UV_PAGE_OUT
558          * - When a secure page is converted to shared page, we *get*
559          *   the page to essentially unmap the device page. In this
560          *   case we skip page-out.
561          */
562         if (!pvt->skip_page_out)
563                 ret = uv_page_out(kvm->arch.lpid, pfn << page_shift,
564                                   gpa, 0, page_shift);
565
566         if (ret == U_SUCCESS)
567                 *mig.dst = migrate_pfn(pfn);
568         else {
569                 unlock_page(dpage);
570                 __free_page(dpage);
571                 goto out_finalize;
572         }
573
574         migrate_vma_pages(&mig);
575
576 out_finalize:
577         migrate_vma_finalize(&mig);
578         return ret;
579 }
580
581 static inline int kvmppc_svm_page_out(struct vm_area_struct *vma,
582                                       unsigned long start, unsigned long end,
583                                       unsigned long page_shift,
584                                       struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
585                                       struct page *fault_page)
586 {
587         int ret;
588
589         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
590         ret = __kvmppc_svm_page_out(vma, start, end, page_shift, kvm, gpa,
591                                 fault_page);
592         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
593
594         return ret;
595 }
596
597 /*
598  * Drop device pages that we maintain for the secure guest
599  *
600  * We first mark the pages to be skipped from UV_PAGE_OUT when there
601  * is HV side fault on these pages. Next we *get* these pages, forcing
602  * fault on them, do fault time migration to replace the device PTEs in
603  * QEMU page table with normal PTEs from newly allocated pages.
604  */
605 void kvmppc_uvmem_drop_pages(const struct kvm_memory_slot *slot,
606                              struct kvm *kvm, bool skip_page_out)
607 {
608         int i;
609         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
610         struct page *uvmem_page;
611         struct vm_area_struct *vma = NULL;
612         unsigned long uvmem_pfn, gfn;
613         unsigned long addr;
614
615         mmap_read_lock(kvm->mm);
616
617         addr = slot->userspace_addr;
618
619         gfn = slot->base_gfn;
620         for (i = slot->npages; i; --i, ++gfn, addr += PAGE_SIZE) {
621
622                 /* Fetch the VMA if addr is not in the latest fetched one */
623                 if (!vma || addr >= vma->vm_end) {
624                         vma = vma_lookup(kvm->mm, addr);
625                         if (!vma) {
626                                 pr_err("Can't find VMA for gfn:0x%lx\n", gfn);
627                                 break;
628                         }
629                 }
630
631                 mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
632
633                 if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, &uvmem_pfn)) {
634                         uvmem_page = pfn_to_page(uvmem_pfn);
635                         pvt = uvmem_page->zone_device_data;
636                         pvt->skip_page_out = skip_page_out;
637                         pvt->remove_gfn = true;
638
639                         if (__kvmppc_svm_page_out(vma, addr, addr + PAGE_SIZE,
640                                                   PAGE_SHIFT, kvm, pvt->gpa, NULL))
641                                 pr_err("Can't page out gpa:0x%lx addr:0x%lx\n",
642                                        pvt->gpa, addr);
643                 } else {
644                         /* Remove the shared flag if any */
645                         kvmppc_gfn_remove(gfn, kvm);
646                 }
647
648                 mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
649         }
650
651         mmap_read_unlock(kvm->mm);
652 }
653
654 unsigned long kvmppc_h_svm_init_abort(struct kvm *kvm)
655 {
656         int srcu_idx, bkt;
657         struct kvm_memory_slot *memslot;
658
659         /*
660          * Expect to be called only after INIT_START and before INIT_DONE.
661          * If INIT_DONE was completed, use normal VM termination sequence.
662          */
663         if (!(kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START))
664                 return H_UNSUPPORTED;
665
666         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
667                 return H_STATE;
668
669         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
670
671         kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, kvm_memslots(kvm))
672                 kvmppc_uvmem_drop_pages(memslot, kvm, false);
673
674         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
675
676         kvm->arch.secure_guest = 0;
677         uv_svm_terminate(kvm->arch.lpid);
678
679         return H_PARAMETER;
680 }
681
682 /*
683  * Get a free device PFN from the pool
684  *
685  * Called when a normal page is moved to secure memory (UV_PAGE_IN). Device
686  * PFN will be used to keep track of the secure page on HV side.
687  *
688  * Called with kvm->arch.uvmem_lock held
689  */
690 static struct page *kvmppc_uvmem_get_page(unsigned long gpa, struct kvm *kvm)
691 {
692         struct page *dpage = NULL;
693         unsigned long bit, uvmem_pfn;
694         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
695         unsigned long pfn_last, pfn_first;
696
697         pfn_first = kvmppc_uvmem_pgmap.range.start >> PAGE_SHIFT;
698         pfn_last = pfn_first +
699                    (range_len(&kvmppc_uvmem_pgmap.range) >> PAGE_SHIFT);
700
701         spin_lock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
702         bit = find_first_zero_bit(kvmppc_uvmem_bitmap,
703                                   pfn_last - pfn_first);
704         if (bit >= (pfn_last - pfn_first))
705                 goto out;
706         bitmap_set(kvmppc_uvmem_bitmap, bit, 1);
707         spin_unlock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
708
709         pvt = kzalloc(sizeof(*pvt), GFP_KERNEL);
710         if (!pvt)
711                 goto out_clear;
712
713         uvmem_pfn = bit + pfn_first;
714         kvmppc_gfn_secure_uvmem_pfn(gpa >> PAGE_SHIFT, uvmem_pfn, kvm);
715
716         pvt->gpa = gpa;
717         pvt->kvm = kvm;
718
719         dpage = pfn_to_page(uvmem_pfn);
720         dpage->zone_device_data = pvt;
721         zone_device_page_init(dpage);
722         return dpage;
723 out_clear:
724         spin_lock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
725         bitmap_clear(kvmppc_uvmem_bitmap, bit, 1);
726 out:
727         spin_unlock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
728         return NULL;
729 }
730
731 /*
732  * Alloc a PFN from private device memory pool. If @pagein is true,
733  * copy page from normal memory to secure memory using UV_PAGE_IN uvcall.
734  */
735 static int kvmppc_svm_page_in(struct vm_area_struct *vma,
736                 unsigned long start,
737                 unsigned long end, unsigned long gpa, struct kvm *kvm,
738                 unsigned long page_shift,
739                 bool pagein)
740 {
741         unsigned long src_pfn, dst_pfn = 0;
742         struct migrate_vma mig = { 0 };
743         struct page *spage;
744         unsigned long pfn;
745         struct page *dpage;
746         int ret = 0;
747
748         memset(&mig, 0, sizeof(mig));
749         mig.vma = vma;
750         mig.start = start;
751         mig.end = end;
752         mig.src = &src_pfn;
753         mig.dst = &dst_pfn;
754         mig.flags = MIGRATE_VMA_SELECT_SYSTEM;
755
756         ret = migrate_vma_setup(&mig);
757         if (ret)
758                 return ret;
759
760         if (!(*mig.src & MIGRATE_PFN_MIGRATE)) {
761                 ret = -1;
762                 goto out_finalize;
763         }
764
765         dpage = kvmppc_uvmem_get_page(gpa, kvm);
766         if (!dpage) {
767                 ret = -1;
768                 goto out_finalize;
769         }
770
771         if (pagein) {
772                 pfn = *mig.src >> MIGRATE_PFN_SHIFT;
773                 spage = migrate_pfn_to_page(*mig.src);
774                 if (spage) {
775                         ret = uv_page_in(kvm->arch.lpid, pfn << page_shift,
776                                         gpa, 0, page_shift);
777                         if (ret)
778                                 goto out_finalize;
779                 }
780         }
781
782         *mig.dst = migrate_pfn(page_to_pfn(dpage));
783         migrate_vma_pages(&mig);
784 out_finalize:
785         migrate_vma_finalize(&mig);
786         return ret;
787 }
788
789 static int kvmppc_uv_migrate_mem_slot(struct kvm *kvm,
790                 const struct kvm_memory_slot *memslot)
791 {
792         unsigned long gfn = memslot->base_gfn;
793         struct vm_area_struct *vma;
794         unsigned long start, end;
795         int ret = 0;
796
797         mmap_read_lock(kvm->mm);
798         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
799         while (kvmppc_next_nontransitioned_gfn(memslot, kvm, &gfn)) {
800                 ret = H_STATE;
801                 start = gfn_to_hva(kvm, gfn);
802                 if (kvm_is_error_hva(start))
803                         break;
804
805                 end = start + (1UL << PAGE_SHIFT);
806                 vma = find_vma_intersection(kvm->mm, start, end);
807                 if (!vma || vma->vm_start > start || vma->vm_end < end)
808                         break;
809
810                 ret = kvmppc_svm_page_in(vma, start, end,
811                                 (gfn << PAGE_SHIFT), kvm, PAGE_SHIFT, false);
812                 if (ret) {
813                         ret = H_STATE;
814                         break;
815                 }
816
817                 /* relinquish the cpu if needed */
818                 cond_resched();
819         }
820         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
821         mmap_read_unlock(kvm->mm);
822         return ret;
823 }
824
825 unsigned long kvmppc_h_svm_init_done(struct kvm *kvm)
826 {
827         struct kvm_memslots *slots;
828         struct kvm_memory_slot *memslot;
829         int srcu_idx, bkt;
830         long ret = H_SUCCESS;
831
832         if (!(kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START))
833                 return H_UNSUPPORTED;
834
835         /* migrate any unmoved normal pfn to device pfns*/
836         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
837         slots = kvm_memslots(kvm);
838         kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, slots) {
839                 ret = kvmppc_uv_migrate_mem_slot(kvm, memslot);
840                 if (ret) {
841                         /*
842                          * The pages will remain transitioned.
843                          * Its the callers responsibility to
844                          * terminate the VM, which will undo
845                          * all state of the VM. Till then
846                          * this VM is in a erroneous state.
847                          * Its KVMPPC_SECURE_INIT_DONE will
848                          * remain unset.
849                          */
850                         ret = H_STATE;
851                         goto out;
852                 }
853         }
854
855         kvm->arch.secure_guest |= KVMPPC_SECURE_INIT_DONE;
856         pr_info("LPID %d went secure\n", kvm->arch.lpid);
857
858 out:
859         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
860         return ret;
861 }
862
863 /*
864  * Shares the page with HV, thus making it a normal page.
865  *
866  * - If the page is already secure, then provision a new page and share
867  * - If the page is a normal page, share the existing page
868  *
869  * In the former case, uses dev_pagemap_ops.migrate_to_ram handler
870  * to unmap the device page from QEMU's page tables.
871  */
872 static unsigned long kvmppc_share_page(struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
873                 unsigned long page_shift)
874 {
875
876         int ret = H_PARAMETER;
877         struct page *uvmem_page;
878         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
879         unsigned long pfn;
880         unsigned long gfn = gpa >> page_shift;
881         int srcu_idx;
882         unsigned long uvmem_pfn;
883
884         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
885         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
886         if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, &uvmem_pfn)) {
887                 uvmem_page = pfn_to_page(uvmem_pfn);
888                 pvt = uvmem_page->zone_device_data;
889                 pvt->skip_page_out = true;
890                 /*
891                  * do not drop the GFN. It is a valid GFN
892                  * that is transitioned to a shared GFN.
893                  */
894                 pvt->remove_gfn = false;
895         }
896
897 retry:
898         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
899         pfn = gfn_to_pfn(kvm, gfn);
900         if (is_error_noslot_pfn(pfn))
901                 goto out;
902
903         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
904         if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, &uvmem_pfn)) {
905                 uvmem_page = pfn_to_page(uvmem_pfn);
906                 pvt = uvmem_page->zone_device_data;
907                 pvt->skip_page_out = true;
908                 pvt->remove_gfn = false; /* it continues to be a valid GFN */
909                 kvm_release_pfn_clean(pfn);
910                 goto retry;
911         }
912
913         if (!uv_page_in(kvm->arch.lpid, pfn << page_shift, gpa, 0,
914                                 page_shift)) {
915                 kvmppc_gfn_shared(gfn, kvm);
916                 ret = H_SUCCESS;
917         }
918         kvm_release_pfn_clean(pfn);
919         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
920 out:
921         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
922         return ret;
923 }
924
925 /*
926  * H_SVM_PAGE_IN: Move page from normal memory to secure memory.
927  *
928  * H_PAGE_IN_SHARED flag makes the page shared which means that the same
929  * memory in is visible from both UV and HV.
930  */
931 unsigned long kvmppc_h_svm_page_in(struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
932                 unsigned long flags,
933                 unsigned long page_shift)
934 {
935         unsigned long start, end;
936         struct vm_area_struct *vma;
937         int srcu_idx;
938         unsigned long gfn = gpa >> page_shift;
939         int ret;
940
941         if (!(kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START))
942                 return H_UNSUPPORTED;
943
944         if (page_shift != PAGE_SHIFT)
945                 return H_P3;
946
947         if (flags & ~H_PAGE_IN_SHARED)
948                 return H_P2;
949
950         if (flags & H_PAGE_IN_SHARED)
951                 return kvmppc_share_page(kvm, gpa, page_shift);
952
953         ret = H_PARAMETER;
954         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
955         mmap_read_lock(kvm->mm);
956
957         start = gfn_to_hva(kvm, gfn);
958         if (kvm_is_error_hva(start))
959                 goto out;
960
961         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
962         /* Fail the page-in request of an already paged-in page */
963         if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, NULL))
964                 goto out_unlock;
965
966         end = start + (1UL << page_shift);
967         vma = find_vma_intersection(kvm->mm, start, end);
968         if (!vma || vma->vm_start > start || vma->vm_end < end)
969                 goto out_unlock;
970
971         if (kvmppc_svm_page_in(vma, start, end, gpa, kvm, page_shift,
972                                 true))
973                 goto out_unlock;
974
975         ret = H_SUCCESS;
976
977 out_unlock:
978         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
979 out:
980         mmap_read_unlock(kvm->mm);
981         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
982         return ret;
983 }
984
985
986 /*
987  * Fault handler callback that gets called when HV touches any page that
988  * has been moved to secure memory, we ask UV to give back the page by
989  * issuing UV_PAGE_OUT uvcall.
990  *
991  * This eventually results in dropping of device PFN and the newly
992  * provisioned page/PFN gets populated in QEMU page tables.
993  */
994 static vm_fault_t kvmppc_uvmem_migrate_to_ram(struct vm_fault *vmf)
995 {
996         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt = vmf->page->zone_device_data;
997
998         if (kvmppc_svm_page_out(vmf->vma, vmf->address,
999                                 vmf->address + PAGE_SIZE, PAGE_SHIFT,
1000                                 pvt->kvm, pvt->gpa, vmf->page))
1001                 return VM_FAULT_SIGBUS;
1002         else
1003                 return 0;
1004 }
1005
1006 /*
1007  * Release the device PFN back to the pool
1008  *
1009  * Gets called when secure GFN tranistions from a secure-PFN
1010  * to a normal PFN during H_SVM_PAGE_OUT.
1011  * Gets called with kvm->arch.uvmem_lock held.
1012  */
1013 static void kvmppc_uvmem_page_free(struct page *page)
1014 {
1015         unsigned long pfn = page_to_pfn(page) -
1016                         (kvmppc_uvmem_pgmap.range.start >> PAGE_SHIFT);
1017         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
1018
1019         spin_lock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
1020         bitmap_clear(kvmppc_uvmem_bitmap, pfn, 1);
1021         spin_unlock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
1022
1023         pvt = page->zone_device_data;
1024         page->zone_device_data = NULL;
1025         if (pvt->remove_gfn)
1026                 kvmppc_gfn_remove(pvt->gpa >> PAGE_SHIFT, pvt->kvm);
1027         else
1028                 kvmppc_gfn_secure_mem_pfn(pvt->gpa >> PAGE_SHIFT, pvt->kvm);
1029         kfree(pvt);
1030 }
1031
1032 static const struct dev_pagemap_ops kvmppc_uvmem_ops = {
1033         .page_free = kvmppc_uvmem_page_free,
1034         .migrate_to_ram = kvmppc_uvmem_migrate_to_ram,
1035 };
1036
1037 /*
1038  * H_SVM_PAGE_OUT: Move page from secure memory to normal memory.
1039  */
1040 unsigned long
1041 kvmppc_h_svm_page_out(struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
1042                       unsigned long flags, unsigned long page_shift)
1043 {
1044         unsigned long gfn = gpa >> page_shift;
1045         unsigned long start, end;
1046         struct vm_area_struct *vma;
1047         int srcu_idx;
1048         int ret;
1049
1050         if (!(kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START))
1051                 return H_UNSUPPORTED;
1052
1053         if (page_shift != PAGE_SHIFT)
1054                 return H_P3;
1055
1056         if (flags)
1057                 return H_P2;
1058
1059         ret = H_PARAMETER;
1060         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
1061         mmap_read_lock(kvm->mm);
1062         start = gfn_to_hva(kvm, gfn);
1063         if (kvm_is_error_hva(start))
1064                 goto out;
1065
1066         end = start + (1UL << page_shift);
1067         vma = find_vma_intersection(kvm->mm, start, end);
1068         if (!vma || vma->vm_start > start || vma->vm_end < end)
1069                 goto out;
1070
1071         if (!kvmppc_svm_page_out(vma, start, end, page_shift, kvm, gpa, NULL))
1072                 ret = H_SUCCESS;
1073 out:
1074         mmap_read_unlock(kvm->mm);
1075         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
1076         return ret;
1077 }
1078
1079 int kvmppc_send_page_to_uv(struct kvm *kvm, unsigned long gfn)
1080 {
1081         unsigned long pfn;
1082         int ret = U_SUCCESS;
1083
1084         pfn = gfn_to_pfn(kvm, gfn);
1085         if (is_error_noslot_pfn(pfn))
1086                 return -EFAULT;
1087
1088         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
1089         if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, NULL))
1090                 goto out;
1091
1092         ret = uv_page_in(kvm->arch.lpid, pfn << PAGE_SHIFT, gfn << PAGE_SHIFT,
1093                          0, PAGE_SHIFT);
1094 out:
1095         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1096         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
1097         return (ret == U_SUCCESS) ? RESUME_GUEST : -EFAULT;
1098 }
1099
1100 int kvmppc_uvmem_memslot_create(struct kvm *kvm, const struct kvm_memory_slot *new)
1101 {
1102         int ret = __kvmppc_uvmem_memslot_create(kvm, new);
1103
1104         if (!ret)
1105                 ret = kvmppc_uv_migrate_mem_slot(kvm, new);
1106
1107         return ret;
1108 }
1109
1110 void kvmppc_uvmem_memslot_delete(struct kvm *kvm, const struct kvm_memory_slot *old)
1111 {
1112         __kvmppc_uvmem_memslot_delete(kvm, old);
1113 }
1114
1115 static u64 kvmppc_get_secmem_size(void)
1116 {
1117         struct device_node *np;
1118         int i, len;
1119         const __be32 *prop;
1120         u64 size = 0;
1121
1122         /*
1123          * First try the new ibm,secure-memory nodes which supersede the
1124          * secure-memory-ranges property.
1125          * If we found some, no need to read the deprecated ones.
1126          */
1127         for_each_compatible_node(np, NULL, "ibm,secure-memory") {
1128                 prop = of_get_property(np, "reg", &len);
1129                 if (!prop)
1130                         continue;
1131                 size += of_read_number(prop + 2, 2);
1132         }
1133         if (size)
1134                 return size;
1135
1136         np = of_find_compatible_node(NULL, NULL, "ibm,uv-firmware");
1137         if (!np)
1138                 goto out;
1139
1140         prop = of_get_property(np, "secure-memory-ranges", &len);
1141         if (!prop)
1142                 goto out_put;
1143
1144         for (i = 0; i < len / (sizeof(*prop) * 4); i++)
1145                 size += of_read_number(prop + (i * 4) + 2, 2);
1146
1147 out_put:
1148         of_node_put(np);
1149 out:
1150         return size;
1151 }
1152
1153 int kvmppc_uvmem_init(void)
1154 {
1155         int ret = 0;
1156         unsigned long size;
1157         struct resource *res;
1158         void *addr;
1159         unsigned long pfn_last, pfn_first;
1160
1161         size = kvmppc_get_secmem_size();
1162         if (!size) {
1163                 /*
1164                  * Don't fail the initialization of kvm-hv module if
1165                  * the platform doesn't export ibm,uv-firmware node.
1166                  * Let normal guests run on such PEF-disabled platform.
1167                  */
1168                 pr_info("KVMPPC-UVMEM: No support for secure guests\n");
1169                 goto out;
1170         }
1171
1172         res = request_free_mem_region(&iomem_resource, size, "kvmppc_uvmem");
1173         if (IS_ERR(res)) {
1174                 ret = PTR_ERR(res);
1175                 goto out;
1176         }
1177
1178         kvmppc_uvmem_pgmap.type = MEMORY_DEVICE_PRIVATE;
1179         kvmppc_uvmem_pgmap.range.start = res->start;
1180         kvmppc_uvmem_pgmap.range.end = res->end;
1181         kvmppc_uvmem_pgmap.nr_range = 1;
1182         kvmppc_uvmem_pgmap.ops = &kvmppc_uvmem_ops;
1183         /* just one global instance: */
1184         kvmppc_uvmem_pgmap.owner = &kvmppc_uvmem_pgmap;
1185         addr = memremap_pages(&kvmppc_uvmem_pgmap, NUMA_NO_NODE);
1186         if (IS_ERR(addr)) {
1187                 ret = PTR_ERR(addr);
1188                 goto out_free_region;
1189         }
1190
1191         pfn_first = res->start >> PAGE_SHIFT;
1192         pfn_last = pfn_first + (resource_size(res) >> PAGE_SHIFT);
1193         kvmppc_uvmem_bitmap = kcalloc(BITS_TO_LONGS(pfn_last - pfn_first),
1194                                       sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
1195         if (!kvmppc_uvmem_bitmap) {
1196                 ret = -ENOMEM;
1197                 goto out_unmap;
1198         }
1199
1200         pr_info("KVMPPC-UVMEM: Secure Memory size 0x%lx\n", size);
1201         return ret;
1202 out_unmap:
1203         memunmap_pages(&kvmppc_uvmem_pgmap);
1204 out_free_region:
1205         release_mem_region(res->start, size);
1206 out:
1207         return ret;
1208 }
1209
1210 void kvmppc_uvmem_free(void)
1211 {
1212         if (!kvmppc_uvmem_bitmap)
1213                 return;
1214
1215         memunmap_pages(&kvmppc_uvmem_pgmap);
1216         release_mem_region(kvmppc_uvmem_pgmap.range.start,
1217                            range_len(&kvmppc_uvmem_pgmap.range));
1218         kfree(kvmppc_uvmem_bitmap);
1219 }