Merge remote-tracking branches 'regulator/topic/discharge', 'regulator/topic/fan53555...
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / arm / kvm / mmu.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2012 - Virtual Open Systems and Columbia University
3  * Author: Christoffer Dall <c.dall@virtualopensystems.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
17  */
18
19 #include <linux/mman.h>
20 #include <linux/kvm_host.h>
21 #include <linux/io.h>
22 #include <linux/hugetlb.h>
23 #include <trace/events/kvm.h>
24 #include <asm/pgalloc.h>
25 #include <asm/cacheflush.h>
26 #include <asm/kvm_arm.h>
27 #include <asm/kvm_mmu.h>
28 #include <asm/kvm_mmio.h>
29 #include <asm/kvm_asm.h>
30 #include <asm/kvm_emulate.h>
31
32 #include "trace.h"
33
34 extern char  __hyp_idmap_text_start[], __hyp_idmap_text_end[];
35
36 static pgd_t *boot_hyp_pgd;
37 static pgd_t *hyp_pgd;
38 static pgd_t *merged_hyp_pgd;
39 static DEFINE_MUTEX(kvm_hyp_pgd_mutex);
40
41 static unsigned long hyp_idmap_start;
42 static unsigned long hyp_idmap_end;
43 static phys_addr_t hyp_idmap_vector;
44
45 #define hyp_pgd_order get_order(PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
46
47 #define kvm_pmd_huge(_x)        (pmd_huge(_x) || pmd_trans_huge(_x))
48 #define kvm_pud_huge(_x)        pud_huge(_x)
49
50 #define KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP         (1UL << 0)
51 #define KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE      (1UL << 1)
52
53 static bool memslot_is_logging(struct kvm_memory_slot *memslot)
54 {
55         return memslot->dirty_bitmap && !(memslot->flags & KVM_MEM_READONLY);
56 }
57
58 /**
59  * kvm_flush_remote_tlbs() - flush all VM TLB entries for v7/8
60  * @kvm:        pointer to kvm structure.
61  *
62  * Interface to HYP function to flush all VM TLB entries
63  */
64 void kvm_flush_remote_tlbs(struct kvm *kvm)
65 {
66         kvm_call_hyp(__kvm_tlb_flush_vmid, kvm);
67 }
68
69 static void kvm_tlb_flush_vmid_ipa(struct kvm *kvm, phys_addr_t ipa)
70 {
71         /*
72          * This function also gets called when dealing with HYP page
73          * tables. As HYP doesn't have an associated struct kvm (and
74          * the HYP page tables are fairly static), we don't do
75          * anything there.
76          */
77         if (kvm)
78                 kvm_call_hyp(__kvm_tlb_flush_vmid_ipa, kvm, ipa);
79 }
80
81 /*
82  * D-Cache management functions. They take the page table entries by
83  * value, as they are flushing the cache using the kernel mapping (or
84  * kmap on 32bit).
85  */
86 static void kvm_flush_dcache_pte(pte_t pte)
87 {
88         __kvm_flush_dcache_pte(pte);
89 }
90
91 static void kvm_flush_dcache_pmd(pmd_t pmd)
92 {
93         __kvm_flush_dcache_pmd(pmd);
94 }
95
96 static void kvm_flush_dcache_pud(pud_t pud)
97 {
98         __kvm_flush_dcache_pud(pud);
99 }
100
101 static bool kvm_is_device_pfn(unsigned long pfn)
102 {
103         return !pfn_valid(pfn);
104 }
105
106 /**
107  * stage2_dissolve_pmd() - clear and flush huge PMD entry
108  * @kvm:        pointer to kvm structure.
109  * @addr:       IPA
110  * @pmd:        pmd pointer for IPA
111  *
112  * Function clears a PMD entry, flushes addr 1st and 2nd stage TLBs. Marks all
113  * pages in the range dirty.
114  */
115 static void stage2_dissolve_pmd(struct kvm *kvm, phys_addr_t addr, pmd_t *pmd)
116 {
117         if (!kvm_pmd_huge(*pmd))
118                 return;
119
120         pmd_clear(pmd);
121         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
122         put_page(virt_to_page(pmd));
123 }
124
125 static int mmu_topup_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
126                                   int min, int max)
127 {
128         void *page;
129
130         BUG_ON(max > KVM_NR_MEM_OBJS);
131         if (cache->nobjs >= min)
132                 return 0;
133         while (cache->nobjs < max) {
134                 page = (void *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
135                 if (!page)
136                         return -ENOMEM;
137                 cache->objects[cache->nobjs++] = page;
138         }
139         return 0;
140 }
141
142 static void mmu_free_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *mc)
143 {
144         while (mc->nobjs)
145                 free_page((unsigned long)mc->objects[--mc->nobjs]);
146 }
147
148 static void *mmu_memory_cache_alloc(struct kvm_mmu_memory_cache *mc)
149 {
150         void *p;
151
152         BUG_ON(!mc || !mc->nobjs);
153         p = mc->objects[--mc->nobjs];
154         return p;
155 }
156
157 static void clear_pgd_entry(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd, phys_addr_t addr)
158 {
159         pud_t *pud_table __maybe_unused = pud_offset(pgd, 0);
160         pgd_clear(pgd);
161         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
162         pud_free(NULL, pud_table);
163         put_page(virt_to_page(pgd));
164 }
165
166 static void clear_pud_entry(struct kvm *kvm, pud_t *pud, phys_addr_t addr)
167 {
168         pmd_t *pmd_table = pmd_offset(pud, 0);
169         VM_BUG_ON(pud_huge(*pud));
170         pud_clear(pud);
171         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
172         pmd_free(NULL, pmd_table);
173         put_page(virt_to_page(pud));
174 }
175
176 static void clear_pmd_entry(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd, phys_addr_t addr)
177 {
178         pte_t *pte_table = pte_offset_kernel(pmd, 0);
179         VM_BUG_ON(kvm_pmd_huge(*pmd));
180         pmd_clear(pmd);
181         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
182         pte_free_kernel(NULL, pte_table);
183         put_page(virt_to_page(pmd));
184 }
185
186 /*
187  * Unmapping vs dcache management:
188  *
189  * If a guest maps certain memory pages as uncached, all writes will
190  * bypass the data cache and go directly to RAM.  However, the CPUs
191  * can still speculate reads (not writes) and fill cache lines with
192  * data.
193  *
194  * Those cache lines will be *clean* cache lines though, so a
195  * clean+invalidate operation is equivalent to an invalidate
196  * operation, because no cache lines are marked dirty.
197  *
198  * Those clean cache lines could be filled prior to an uncached write
199  * by the guest, and the cache coherent IO subsystem would therefore
200  * end up writing old data to disk.
201  *
202  * This is why right after unmapping a page/section and invalidating
203  * the corresponding TLBs, we call kvm_flush_dcache_p*() to make sure
204  * the IO subsystem will never hit in the cache.
205  */
206 static void unmap_ptes(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
207                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
208 {
209         phys_addr_t start_addr = addr;
210         pte_t *pte, *start_pte;
211
212         start_pte = pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
213         do {
214                 if (!pte_none(*pte)) {
215                         pte_t old_pte = *pte;
216
217                         kvm_set_pte(pte, __pte(0));
218                         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
219
220                         /* No need to invalidate the cache for device mappings */
221                         if (!kvm_is_device_pfn(pte_pfn(old_pte)))
222                                 kvm_flush_dcache_pte(old_pte);
223
224                         put_page(virt_to_page(pte));
225                 }
226         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
227
228         if (kvm_pte_table_empty(kvm, start_pte))
229                 clear_pmd_entry(kvm, pmd, start_addr);
230 }
231
232 static void unmap_pmds(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
233                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
234 {
235         phys_addr_t next, start_addr = addr;
236         pmd_t *pmd, *start_pmd;
237
238         start_pmd = pmd = pmd_offset(pud, addr);
239         do {
240                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
241                 if (!pmd_none(*pmd)) {
242                         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {
243                                 pmd_t old_pmd = *pmd;
244
245                                 pmd_clear(pmd);
246                                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
247
248                                 kvm_flush_dcache_pmd(old_pmd);
249
250                                 put_page(virt_to_page(pmd));
251                         } else {
252                                 unmap_ptes(kvm, pmd, addr, next);
253                         }
254                 }
255         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
256
257         if (kvm_pmd_table_empty(kvm, start_pmd))
258                 clear_pud_entry(kvm, pud, start_addr);
259 }
260
261 static void unmap_puds(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd,
262                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
263 {
264         phys_addr_t next, start_addr = addr;
265         pud_t *pud, *start_pud;
266
267         start_pud = pud = pud_offset(pgd, addr);
268         do {
269                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
270                 if (!pud_none(*pud)) {
271                         if (pud_huge(*pud)) {
272                                 pud_t old_pud = *pud;
273
274                                 pud_clear(pud);
275                                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
276
277                                 kvm_flush_dcache_pud(old_pud);
278
279                                 put_page(virt_to_page(pud));
280                         } else {
281                                 unmap_pmds(kvm, pud, addr, next);
282                         }
283                 }
284         } while (pud++, addr = next, addr != end);
285
286         if (kvm_pud_table_empty(kvm, start_pud))
287                 clear_pgd_entry(kvm, pgd, start_addr);
288 }
289
290
291 static void unmap_range(struct kvm *kvm, pgd_t *pgdp,
292                         phys_addr_t start, u64 size)
293 {
294         pgd_t *pgd;
295         phys_addr_t addr = start, end = start + size;
296         phys_addr_t next;
297
298         pgd = pgdp + kvm_pgd_index(addr);
299         do {
300                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
301                 if (!pgd_none(*pgd))
302                         unmap_puds(kvm, pgd, addr, next);
303         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
304 }
305
306 static void stage2_flush_ptes(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
307                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
308 {
309         pte_t *pte;
310
311         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
312         do {
313                 if (!pte_none(*pte) && !kvm_is_device_pfn(pte_pfn(*pte)))
314                         kvm_flush_dcache_pte(*pte);
315         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
316 }
317
318 static void stage2_flush_pmds(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
319                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
320 {
321         pmd_t *pmd;
322         phys_addr_t next;
323
324         pmd = pmd_offset(pud, addr);
325         do {
326                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
327                 if (!pmd_none(*pmd)) {
328                         if (kvm_pmd_huge(*pmd))
329                                 kvm_flush_dcache_pmd(*pmd);
330                         else
331                                 stage2_flush_ptes(kvm, pmd, addr, next);
332                 }
333         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
334 }
335
336 static void stage2_flush_puds(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd,
337                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
338 {
339         pud_t *pud;
340         phys_addr_t next;
341
342         pud = pud_offset(pgd, addr);
343         do {
344                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
345                 if (!pud_none(*pud)) {
346                         if (pud_huge(*pud))
347                                 kvm_flush_dcache_pud(*pud);
348                         else
349                                 stage2_flush_pmds(kvm, pud, addr, next);
350                 }
351         } while (pud++, addr = next, addr != end);
352 }
353
354 static void stage2_flush_memslot(struct kvm *kvm,
355                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
356 {
357         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
358         phys_addr_t end = addr + PAGE_SIZE * memslot->npages;
359         phys_addr_t next;
360         pgd_t *pgd;
361
362         pgd = kvm->arch.pgd + kvm_pgd_index(addr);
363         do {
364                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
365                 stage2_flush_puds(kvm, pgd, addr, next);
366         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
367 }
368
369 /**
370  * stage2_flush_vm - Invalidate cache for pages mapped in stage 2
371  * @kvm: The struct kvm pointer
372  *
373  * Go through the stage 2 page tables and invalidate any cache lines
374  * backing memory already mapped to the VM.
375  */
376 static void stage2_flush_vm(struct kvm *kvm)
377 {
378         struct kvm_memslots *slots;
379         struct kvm_memory_slot *memslot;
380         int idx;
381
382         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
383         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
384
385         slots = kvm_memslots(kvm);
386         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
387                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
388
389         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
390         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
391 }
392
393 /**
394  * free_boot_hyp_pgd - free HYP boot page tables
395  *
396  * Free the HYP boot page tables. The bounce page is also freed.
397  */
398 void free_boot_hyp_pgd(void)
399 {
400         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
401
402         if (boot_hyp_pgd) {
403                 unmap_range(NULL, boot_hyp_pgd, hyp_idmap_start, PAGE_SIZE);
404                 unmap_range(NULL, boot_hyp_pgd, TRAMPOLINE_VA, PAGE_SIZE);
405                 free_pages((unsigned long)boot_hyp_pgd, hyp_pgd_order);
406                 boot_hyp_pgd = NULL;
407         }
408
409         if (hyp_pgd)
410                 unmap_range(NULL, hyp_pgd, TRAMPOLINE_VA, PAGE_SIZE);
411
412         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
413 }
414
415 /**
416  * free_hyp_pgds - free Hyp-mode page tables
417  *
418  * Assumes hyp_pgd is a page table used strictly in Hyp-mode and
419  * therefore contains either mappings in the kernel memory area (above
420  * PAGE_OFFSET), or device mappings in the vmalloc range (from
421  * VMALLOC_START to VMALLOC_END).
422  *
423  * boot_hyp_pgd should only map two pages for the init code.
424  */
425 void free_hyp_pgds(void)
426 {
427         unsigned long addr;
428
429         free_boot_hyp_pgd();
430
431         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
432
433         if (hyp_pgd) {
434                 for (addr = PAGE_OFFSET; virt_addr_valid(addr); addr += PGDIR_SIZE)
435                         unmap_range(NULL, hyp_pgd, KERN_TO_HYP(addr), PGDIR_SIZE);
436                 for (addr = VMALLOC_START; is_vmalloc_addr((void*)addr); addr += PGDIR_SIZE)
437                         unmap_range(NULL, hyp_pgd, KERN_TO_HYP(addr), PGDIR_SIZE);
438
439                 free_pages((unsigned long)hyp_pgd, hyp_pgd_order);
440                 hyp_pgd = NULL;
441         }
442         if (merged_hyp_pgd) {
443                 clear_page(merged_hyp_pgd);
444                 free_page((unsigned long)merged_hyp_pgd);
445                 merged_hyp_pgd = NULL;
446         }
447
448         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
449 }
450
451 static void create_hyp_pte_mappings(pmd_t *pmd, unsigned long start,
452                                     unsigned long end, unsigned long pfn,
453                                     pgprot_t prot)
454 {
455         pte_t *pte;
456         unsigned long addr;
457
458         addr = start;
459         do {
460                 pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
461                 kvm_set_pte(pte, pfn_pte(pfn, prot));
462                 get_page(virt_to_page(pte));
463                 kvm_flush_dcache_to_poc(pte, sizeof(*pte));
464                 pfn++;
465         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
466 }
467
468 static int create_hyp_pmd_mappings(pud_t *pud, unsigned long start,
469                                    unsigned long end, unsigned long pfn,
470                                    pgprot_t prot)
471 {
472         pmd_t *pmd;
473         pte_t *pte;
474         unsigned long addr, next;
475
476         addr = start;
477         do {
478                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
479
480                 BUG_ON(pmd_sect(*pmd));
481
482                 if (pmd_none(*pmd)) {
483                         pte = pte_alloc_one_kernel(NULL, addr);
484                         if (!pte) {
485                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pte\n");
486                                 return -ENOMEM;
487                         }
488                         pmd_populate_kernel(NULL, pmd, pte);
489                         get_page(virt_to_page(pmd));
490                         kvm_flush_dcache_to_poc(pmd, sizeof(*pmd));
491                 }
492
493                 next = pmd_addr_end(addr, end);
494
495                 create_hyp_pte_mappings(pmd, addr, next, pfn, prot);
496                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
497         } while (addr = next, addr != end);
498
499         return 0;
500 }
501
502 static int create_hyp_pud_mappings(pgd_t *pgd, unsigned long start,
503                                    unsigned long end, unsigned long pfn,
504                                    pgprot_t prot)
505 {
506         pud_t *pud;
507         pmd_t *pmd;
508         unsigned long addr, next;
509         int ret;
510
511         addr = start;
512         do {
513                 pud = pud_offset(pgd, addr);
514
515                 if (pud_none_or_clear_bad(pud)) {
516                         pmd = pmd_alloc_one(NULL, addr);
517                         if (!pmd) {
518                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pmd\n");
519                                 return -ENOMEM;
520                         }
521                         pud_populate(NULL, pud, pmd);
522                         get_page(virt_to_page(pud));
523                         kvm_flush_dcache_to_poc(pud, sizeof(*pud));
524                 }
525
526                 next = pud_addr_end(addr, end);
527                 ret = create_hyp_pmd_mappings(pud, addr, next, pfn, prot);
528                 if (ret)
529                         return ret;
530                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
531         } while (addr = next, addr != end);
532
533         return 0;
534 }
535
536 static int __create_hyp_mappings(pgd_t *pgdp,
537                                  unsigned long start, unsigned long end,
538                                  unsigned long pfn, pgprot_t prot)
539 {
540         pgd_t *pgd;
541         pud_t *pud;
542         unsigned long addr, next;
543         int err = 0;
544
545         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
546         addr = start & PAGE_MASK;
547         end = PAGE_ALIGN(end);
548         do {
549                 pgd = pgdp + pgd_index(addr);
550
551                 if (pgd_none(*pgd)) {
552                         pud = pud_alloc_one(NULL, addr);
553                         if (!pud) {
554                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pud\n");
555                                 err = -ENOMEM;
556                                 goto out;
557                         }
558                         pgd_populate(NULL, pgd, pud);
559                         get_page(virt_to_page(pgd));
560                         kvm_flush_dcache_to_poc(pgd, sizeof(*pgd));
561                 }
562
563                 next = pgd_addr_end(addr, end);
564                 err = create_hyp_pud_mappings(pgd, addr, next, pfn, prot);
565                 if (err)
566                         goto out;
567                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
568         } while (addr = next, addr != end);
569 out:
570         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
571         return err;
572 }
573
574 static phys_addr_t kvm_kaddr_to_phys(void *kaddr)
575 {
576         if (!is_vmalloc_addr(kaddr)) {
577                 BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr));
578                 return __pa(kaddr);
579         } else {
580                 return page_to_phys(vmalloc_to_page(kaddr)) +
581                        offset_in_page(kaddr);
582         }
583 }
584
585 /**
586  * create_hyp_mappings - duplicate a kernel virtual address range in Hyp mode
587  * @from:       The virtual kernel start address of the range
588  * @to:         The virtual kernel end address of the range (exclusive)
589  *
590  * The same virtual address as the kernel virtual address is also used
591  * in Hyp-mode mapping (modulo HYP_PAGE_OFFSET) to the same underlying
592  * physical pages.
593  */
594 int create_hyp_mappings(void *from, void *to)
595 {
596         phys_addr_t phys_addr;
597         unsigned long virt_addr;
598         unsigned long start = KERN_TO_HYP((unsigned long)from);
599         unsigned long end = KERN_TO_HYP((unsigned long)to);
600
601         start = start & PAGE_MASK;
602         end = PAGE_ALIGN(end);
603
604         for (virt_addr = start; virt_addr < end; virt_addr += PAGE_SIZE) {
605                 int err;
606
607                 phys_addr = kvm_kaddr_to_phys(from + virt_addr - start);
608                 err = __create_hyp_mappings(hyp_pgd, virt_addr,
609                                             virt_addr + PAGE_SIZE,
610                                             __phys_to_pfn(phys_addr),
611                                             PAGE_HYP);
612                 if (err)
613                         return err;
614         }
615
616         return 0;
617 }
618
619 /**
620  * create_hyp_io_mappings - duplicate a kernel IO mapping into Hyp mode
621  * @from:       The kernel start VA of the range
622  * @to:         The kernel end VA of the range (exclusive)
623  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
624  *
625  * The resulting HYP VA is the same as the kernel VA, modulo
626  * HYP_PAGE_OFFSET.
627  */
628 int create_hyp_io_mappings(void *from, void *to, phys_addr_t phys_addr)
629 {
630         unsigned long start = KERN_TO_HYP((unsigned long)from);
631         unsigned long end = KERN_TO_HYP((unsigned long)to);
632
633         /* Check for a valid kernel IO mapping */
634         if (!is_vmalloc_addr(from) || !is_vmalloc_addr(to - 1))
635                 return -EINVAL;
636
637         return __create_hyp_mappings(hyp_pgd, start, end,
638                                      __phys_to_pfn(phys_addr), PAGE_HYP_DEVICE);
639 }
640
641 /* Free the HW pgd, one page at a time */
642 static void kvm_free_hwpgd(void *hwpgd)
643 {
644         free_pages_exact(hwpgd, kvm_get_hwpgd_size());
645 }
646
647 /* Allocate the HW PGD, making sure that each page gets its own refcount */
648 static void *kvm_alloc_hwpgd(void)
649 {
650         unsigned int size = kvm_get_hwpgd_size();
651
652         return alloc_pages_exact(size, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
653 }
654
655 /**
656  * kvm_alloc_stage2_pgd - allocate level-1 table for stage-2 translation.
657  * @kvm:        The KVM struct pointer for the VM.
658  *
659  * Allocates only the stage-2 HW PGD level table(s) (can support either full
660  * 40-bit input addresses or limited to 32-bit input addresses). Clears the
661  * allocated pages.
662  *
663  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
664  * created, which can only be done once.
665  */
666 int kvm_alloc_stage2_pgd(struct kvm *kvm)
667 {
668         pgd_t *pgd;
669         void *hwpgd;
670
671         if (kvm->arch.pgd != NULL) {
672                 kvm_err("kvm_arch already initialized?\n");
673                 return -EINVAL;
674         }
675
676         hwpgd = kvm_alloc_hwpgd();
677         if (!hwpgd)
678                 return -ENOMEM;
679
680         /* When the kernel uses more levels of page tables than the
681          * guest, we allocate a fake PGD and pre-populate it to point
682          * to the next-level page table, which will be the real
683          * initial page table pointed to by the VTTBR.
684          *
685          * When KVM_PREALLOC_LEVEL==2, we allocate a single page for
686          * the PMD and the kernel will use folded pud.
687          * When KVM_PREALLOC_LEVEL==1, we allocate 2 consecutive PUD
688          * pages.
689          */
690         if (KVM_PREALLOC_LEVEL > 0) {
691                 int i;
692
693                 /*
694                  * Allocate fake pgd for the page table manipulation macros to
695                  * work.  This is not used by the hardware and we have no
696                  * alignment requirement for this allocation.
697                  */
698                 pgd = kmalloc(PTRS_PER_S2_PGD * sizeof(pgd_t),
699                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
700
701                 if (!pgd) {
702                         kvm_free_hwpgd(hwpgd);
703                         return -ENOMEM;
704                 }
705
706                 /* Plug the HW PGD into the fake one. */
707                 for (i = 0; i < PTRS_PER_S2_PGD; i++) {
708                         if (KVM_PREALLOC_LEVEL == 1)
709                                 pgd_populate(NULL, pgd + i,
710                                              (pud_t *)hwpgd + i * PTRS_PER_PUD);
711                         else if (KVM_PREALLOC_LEVEL == 2)
712                                 pud_populate(NULL, pud_offset(pgd, 0) + i,
713                                              (pmd_t *)hwpgd + i * PTRS_PER_PMD);
714                 }
715         } else {
716                 /*
717                  * Allocate actual first-level Stage-2 page table used by the
718                  * hardware for Stage-2 page table walks.
719                  */
720                 pgd = (pgd_t *)hwpgd;
721         }
722
723         kvm_clean_pgd(pgd);
724         kvm->arch.pgd = pgd;
725         return 0;
726 }
727
728 /**
729  * unmap_stage2_range -- Clear stage2 page table entries to unmap a range
730  * @kvm:   The VM pointer
731  * @start: The intermediate physical base address of the range to unmap
732  * @size:  The size of the area to unmap
733  *
734  * Clear a range of stage-2 mappings, lowering the various ref-counts.  Must
735  * be called while holding mmu_lock (unless for freeing the stage2 pgd before
736  * destroying the VM), otherwise another faulting VCPU may come in and mess
737  * with things behind our backs.
738  */
739 static void unmap_stage2_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t start, u64 size)
740 {
741         unmap_range(kvm, kvm->arch.pgd, start, size);
742 }
743
744 static void stage2_unmap_memslot(struct kvm *kvm,
745                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
746 {
747         hva_t hva = memslot->userspace_addr;
748         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
749         phys_addr_t size = PAGE_SIZE * memslot->npages;
750         hva_t reg_end = hva + size;
751
752         /*
753          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
754          * between them, so iterate over all of them to find out if we should
755          * unmap any of them.
756          *
757          *     +--------------------------------------------+
758          * +---------------+----------------+   +----------------+
759          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
760          * +---------------+----------------+   +----------------+
761          *     |               memory region                |
762          *     +--------------------------------------------+
763          */
764         do {
765                 struct vm_area_struct *vma = find_vma(current->mm, hva);
766                 hva_t vm_start, vm_end;
767
768                 if (!vma || vma->vm_start >= reg_end)
769                         break;
770
771                 /*
772                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
773                  */
774                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
775                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
776
777                 if (!(vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
778                         gpa_t gpa = addr + (vm_start - memslot->userspace_addr);
779                         unmap_stage2_range(kvm, gpa, vm_end - vm_start);
780                 }
781                 hva = vm_end;
782         } while (hva < reg_end);
783 }
784
785 /**
786  * stage2_unmap_vm - Unmap Stage-2 RAM mappings
787  * @kvm: The struct kvm pointer
788  *
789  * Go through the memregions and unmap any reguler RAM
790  * backing memory already mapped to the VM.
791  */
792 void stage2_unmap_vm(struct kvm *kvm)
793 {
794         struct kvm_memslots *slots;
795         struct kvm_memory_slot *memslot;
796         int idx;
797
798         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
799         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
800
801         slots = kvm_memslots(kvm);
802         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
803                 stage2_unmap_memslot(kvm, memslot);
804
805         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
806         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
807 }
808
809 /**
810  * kvm_free_stage2_pgd - free all stage-2 tables
811  * @kvm:        The KVM struct pointer for the VM.
812  *
813  * Walks the level-1 page table pointed to by kvm->arch.pgd and frees all
814  * underlying level-2 and level-3 tables before freeing the actual level-1 table
815  * and setting the struct pointer to NULL.
816  *
817  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
818  * destroyed, which can only be done once.
819  */
820 void kvm_free_stage2_pgd(struct kvm *kvm)
821 {
822         if (kvm->arch.pgd == NULL)
823                 return;
824
825         unmap_stage2_range(kvm, 0, KVM_PHYS_SIZE);
826         kvm_free_hwpgd(kvm_get_hwpgd(kvm));
827         if (KVM_PREALLOC_LEVEL > 0)
828                 kfree(kvm->arch.pgd);
829
830         kvm->arch.pgd = NULL;
831 }
832
833 static pud_t *stage2_get_pud(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
834                              phys_addr_t addr)
835 {
836         pgd_t *pgd;
837         pud_t *pud;
838
839         pgd = kvm->arch.pgd + kvm_pgd_index(addr);
840         if (WARN_ON(pgd_none(*pgd))) {
841                 if (!cache)
842                         return NULL;
843                 pud = mmu_memory_cache_alloc(cache);
844                 pgd_populate(NULL, pgd, pud);
845                 get_page(virt_to_page(pgd));
846         }
847
848         return pud_offset(pgd, addr);
849 }
850
851 static pmd_t *stage2_get_pmd(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
852                              phys_addr_t addr)
853 {
854         pud_t *pud;
855         pmd_t *pmd;
856
857         pud = stage2_get_pud(kvm, cache, addr);
858         if (pud_none(*pud)) {
859                 if (!cache)
860                         return NULL;
861                 pmd = mmu_memory_cache_alloc(cache);
862                 pud_populate(NULL, pud, pmd);
863                 get_page(virt_to_page(pud));
864         }
865
866         return pmd_offset(pud, addr);
867 }
868
869 static int stage2_set_pmd_huge(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache
870                                *cache, phys_addr_t addr, const pmd_t *new_pmd)
871 {
872         pmd_t *pmd, old_pmd;
873
874         pmd = stage2_get_pmd(kvm, cache, addr);
875         VM_BUG_ON(!pmd);
876
877         /*
878          * Mapping in huge pages should only happen through a fault.  If a
879          * page is merged into a transparent huge page, the individual
880          * subpages of that huge page should be unmapped through MMU
881          * notifiers before we get here.
882          *
883          * Merging of CompoundPages is not supported; they should become
884          * splitting first, unmapped, merged, and mapped back in on-demand.
885          */
886         VM_BUG_ON(pmd_present(*pmd) && pmd_pfn(*pmd) != pmd_pfn(*new_pmd));
887
888         old_pmd = *pmd;
889         kvm_set_pmd(pmd, *new_pmd);
890         if (pmd_present(old_pmd))
891                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
892         else
893                 get_page(virt_to_page(pmd));
894         return 0;
895 }
896
897 static int stage2_set_pte(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
898                           phys_addr_t addr, const pte_t *new_pte,
899                           unsigned long flags)
900 {
901         pmd_t *pmd;
902         pte_t *pte, old_pte;
903         bool iomap = flags & KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP;
904         bool logging_active = flags & KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE;
905
906         VM_BUG_ON(logging_active && !cache);
907
908         /* Create stage-2 page table mapping - Levels 0 and 1 */
909         pmd = stage2_get_pmd(kvm, cache, addr);
910         if (!pmd) {
911                 /*
912                  * Ignore calls from kvm_set_spte_hva for unallocated
913                  * address ranges.
914                  */
915                 return 0;
916         }
917
918         /*
919          * While dirty page logging - dissolve huge PMD, then continue on to
920          * allocate page.
921          */
922         if (logging_active)
923                 stage2_dissolve_pmd(kvm, addr, pmd);
924
925         /* Create stage-2 page mappings - Level 2 */
926         if (pmd_none(*pmd)) {
927                 if (!cache)
928                         return 0; /* ignore calls from kvm_set_spte_hva */
929                 pte = mmu_memory_cache_alloc(cache);
930                 kvm_clean_pte(pte);
931                 pmd_populate_kernel(NULL, pmd, pte);
932                 get_page(virt_to_page(pmd));
933         }
934
935         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
936
937         if (iomap && pte_present(*pte))
938                 return -EFAULT;
939
940         /* Create 2nd stage page table mapping - Level 3 */
941         old_pte = *pte;
942         kvm_set_pte(pte, *new_pte);
943         if (pte_present(old_pte))
944                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
945         else
946                 get_page(virt_to_page(pte));
947
948         return 0;
949 }
950
951 /**
952  * kvm_phys_addr_ioremap - map a device range to guest IPA
953  *
954  * @kvm:        The KVM pointer
955  * @guest_ipa:  The IPA at which to insert the mapping
956  * @pa:         The physical address of the device
957  * @size:       The size of the mapping
958  */
959 int kvm_phys_addr_ioremap(struct kvm *kvm, phys_addr_t guest_ipa,
960                           phys_addr_t pa, unsigned long size, bool writable)
961 {
962         phys_addr_t addr, end;
963         int ret = 0;
964         unsigned long pfn;
965         struct kvm_mmu_memory_cache cache = { 0, };
966
967         end = (guest_ipa + size + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
968         pfn = __phys_to_pfn(pa);
969
970         for (addr = guest_ipa; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
971                 pte_t pte = pfn_pte(pfn, PAGE_S2_DEVICE);
972
973                 if (writable)
974                         kvm_set_s2pte_writable(&pte);
975
976                 ret = mmu_topup_memory_cache(&cache, KVM_MMU_CACHE_MIN_PAGES,
977                                                 KVM_NR_MEM_OBJS);
978                 if (ret)
979                         goto out;
980                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
981                 ret = stage2_set_pte(kvm, &cache, addr, &pte,
982                                                 KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP);
983                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
984                 if (ret)
985                         goto out;
986
987                 pfn++;
988         }
989
990 out:
991         mmu_free_memory_cache(&cache);
992         return ret;
993 }
994
995 static bool transparent_hugepage_adjust(kvm_pfn_t *pfnp, phys_addr_t *ipap)
996 {
997         kvm_pfn_t pfn = *pfnp;
998         gfn_t gfn = *ipap >> PAGE_SHIFT;
999
1000         if (PageTransCompound(pfn_to_page(pfn))) {
1001                 unsigned long mask;
1002                 /*
1003                  * The address we faulted on is backed by a transparent huge
1004                  * page.  However, because we map the compound huge page and
1005                  * not the individual tail page, we need to transfer the
1006                  * refcount to the head page.  We have to be careful that the
1007                  * THP doesn't start to split while we are adjusting the
1008                  * refcounts.
1009                  *
1010                  * We are sure this doesn't happen, because mmu_notifier_retry
1011                  * was successful and we are holding the mmu_lock, so if this
1012                  * THP is trying to split, it will be blocked in the mmu
1013                  * notifier before touching any of the pages, specifically
1014                  * before being able to call __split_huge_page_refcount().
1015                  *
1016                  * We can therefore safely transfer the refcount from PG_tail
1017                  * to PG_head and switch the pfn from a tail page to the head
1018                  * page accordingly.
1019                  */
1020                 mask = PTRS_PER_PMD - 1;
1021                 VM_BUG_ON((gfn & mask) != (pfn & mask));
1022                 if (pfn & mask) {
1023                         *ipap &= PMD_MASK;
1024                         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1025                         pfn &= ~mask;
1026                         kvm_get_pfn(pfn);
1027                         *pfnp = pfn;
1028                 }
1029
1030                 return true;
1031         }
1032
1033         return false;
1034 }
1035
1036 static bool kvm_is_write_fault(struct kvm_vcpu *vcpu)
1037 {
1038         if (kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu))
1039                 return false;
1040
1041         return kvm_vcpu_dabt_iswrite(vcpu);
1042 }
1043
1044 /**
1045  * stage2_wp_ptes - write protect PMD range
1046  * @pmd:        pointer to pmd entry
1047  * @addr:       range start address
1048  * @end:        range end address
1049  */
1050 static void stage2_wp_ptes(pmd_t *pmd, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1051 {
1052         pte_t *pte;
1053
1054         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
1055         do {
1056                 if (!pte_none(*pte)) {
1057                         if (!kvm_s2pte_readonly(pte))
1058                                 kvm_set_s2pte_readonly(pte);
1059                 }
1060         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1061 }
1062
1063 /**
1064  * stage2_wp_pmds - write protect PUD range
1065  * @pud:        pointer to pud entry
1066  * @addr:       range start address
1067  * @end:        range end address
1068  */
1069 static void stage2_wp_pmds(pud_t *pud, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1070 {
1071         pmd_t *pmd;
1072         phys_addr_t next;
1073
1074         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1075
1076         do {
1077                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
1078                 if (!pmd_none(*pmd)) {
1079                         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {
1080                                 if (!kvm_s2pmd_readonly(pmd))
1081                                         kvm_set_s2pmd_readonly(pmd);
1082                         } else {
1083                                 stage2_wp_ptes(pmd, addr, next);
1084                         }
1085                 }
1086         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
1087 }
1088
1089 /**
1090   * stage2_wp_puds - write protect PGD range
1091   * @pgd:       pointer to pgd entry
1092   * @addr:      range start address
1093   * @end:       range end address
1094   *
1095   * Process PUD entries, for a huge PUD we cause a panic.
1096   */
1097 static void  stage2_wp_puds(pgd_t *pgd, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1098 {
1099         pud_t *pud;
1100         phys_addr_t next;
1101
1102         pud = pud_offset(pgd, addr);
1103         do {
1104                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
1105                 if (!pud_none(*pud)) {
1106                         /* TODO:PUD not supported, revisit later if supported */
1107                         BUG_ON(kvm_pud_huge(*pud));
1108                         stage2_wp_pmds(pud, addr, next);
1109                 }
1110         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1111 }
1112
1113 /**
1114  * stage2_wp_range() - write protect stage2 memory region range
1115  * @kvm:        The KVM pointer
1116  * @addr:       Start address of range
1117  * @end:        End address of range
1118  */
1119 static void stage2_wp_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1120 {
1121         pgd_t *pgd;
1122         phys_addr_t next;
1123
1124         pgd = kvm->arch.pgd + kvm_pgd_index(addr);
1125         do {
1126                 /*
1127                  * Release kvm_mmu_lock periodically if the memory region is
1128                  * large. Otherwise, we may see kernel panics with
1129                  * CONFIG_DETECT_HUNG_TASK, CONFIG_LOCKUP_DETECTOR,
1130                  * CONFIG_LOCKDEP. Additionally, holding the lock too long
1131                  * will also starve other vCPUs.
1132                  */
1133                 if (need_resched() || spin_needbreak(&kvm->mmu_lock))
1134                         cond_resched_lock(&kvm->mmu_lock);
1135
1136                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
1137                 if (pgd_present(*pgd))
1138                         stage2_wp_puds(pgd, addr, next);
1139         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1140 }
1141
1142 /**
1143  * kvm_mmu_wp_memory_region() - write protect stage 2 entries for memory slot
1144  * @kvm:        The KVM pointer
1145  * @slot:       The memory slot to write protect
1146  *
1147  * Called to start logging dirty pages after memory region
1148  * KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES operation is called. After this function returns
1149  * all present PMD and PTEs are write protected in the memory region.
1150  * Afterwards read of dirty page log can be called.
1151  *
1152  * Acquires kvm_mmu_lock. Called with kvm->slots_lock mutex acquired,
1153  * serializing operations for VM memory regions.
1154  */
1155 void kvm_mmu_wp_memory_region(struct kvm *kvm, int slot)
1156 {
1157         struct kvm_memslots *slots = kvm_memslots(kvm);
1158         struct kvm_memory_slot *memslot = id_to_memslot(slots, slot);
1159         phys_addr_t start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1160         phys_addr_t end = (memslot->base_gfn + memslot->npages) << PAGE_SHIFT;
1161
1162         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1163         stage2_wp_range(kvm, start, end);
1164         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1165         kvm_flush_remote_tlbs(kvm);
1166 }
1167
1168 /**
1169  * kvm_mmu_write_protect_pt_masked() - write protect dirty pages
1170  * @kvm:        The KVM pointer
1171  * @slot:       The memory slot associated with mask
1172  * @gfn_offset: The gfn offset in memory slot
1173  * @mask:       The mask of dirty pages at offset 'gfn_offset' in this memory
1174  *              slot to be write protected
1175  *
1176  * Walks bits set in mask write protects the associated pte's. Caller must
1177  * acquire kvm_mmu_lock.
1178  */
1179 static void kvm_mmu_write_protect_pt_masked(struct kvm *kvm,
1180                 struct kvm_memory_slot *slot,
1181                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
1182 {
1183         phys_addr_t base_gfn = slot->base_gfn + gfn_offset;
1184         phys_addr_t start = (base_gfn +  __ffs(mask)) << PAGE_SHIFT;
1185         phys_addr_t end = (base_gfn + __fls(mask) + 1) << PAGE_SHIFT;
1186
1187         stage2_wp_range(kvm, start, end);
1188 }
1189
1190 /*
1191  * kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked - enable dirty logging for selected
1192  * dirty pages.
1193  *
1194  * It calls kvm_mmu_write_protect_pt_masked to write protect selected pages to
1195  * enable dirty logging for them.
1196  */
1197 void kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked(struct kvm *kvm,
1198                 struct kvm_memory_slot *slot,
1199                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
1200 {
1201         kvm_mmu_write_protect_pt_masked(kvm, slot, gfn_offset, mask);
1202 }
1203
1204 static void coherent_cache_guest_page(struct kvm_vcpu *vcpu, kvm_pfn_t pfn,
1205                                       unsigned long size, bool uncached)
1206 {
1207         __coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, size, uncached);
1208 }
1209
1210 static int user_mem_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa,
1211                           struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long hva,
1212                           unsigned long fault_status)
1213 {
1214         int ret;
1215         bool write_fault, writable, hugetlb = false, force_pte = false;
1216         unsigned long mmu_seq;
1217         gfn_t gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1218         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
1219         struct kvm_mmu_memory_cache *memcache = &vcpu->arch.mmu_page_cache;
1220         struct vm_area_struct *vma;
1221         kvm_pfn_t pfn;
1222         pgprot_t mem_type = PAGE_S2;
1223         bool fault_ipa_uncached;
1224         bool logging_active = memslot_is_logging(memslot);
1225         unsigned long flags = 0;
1226
1227         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1228         if (fault_status == FSC_PERM && !write_fault) {
1229                 kvm_err("Unexpected L2 read permission error\n");
1230                 return -EFAULT;
1231         }
1232
1233         /* Let's check if we will get back a huge page backed by hugetlbfs */
1234         down_read(&current->mm->mmap_sem);
1235         vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, hva + 1);
1236         if (unlikely(!vma)) {
1237                 kvm_err("Failed to find VMA for hva 0x%lx\n", hva);
1238                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
1239                 return -EFAULT;
1240         }
1241
1242         if (is_vm_hugetlb_page(vma) && !logging_active) {
1243                 hugetlb = true;
1244                 gfn = (fault_ipa & PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT;
1245         } else {
1246                 /*
1247                  * Pages belonging to memslots that don't have the same
1248                  * alignment for userspace and IPA cannot be mapped using
1249                  * block descriptors even if the pages belong to a THP for
1250                  * the process, because the stage-2 block descriptor will
1251                  * cover more than a single THP and we loose atomicity for
1252                  * unmapping, updates, and splits of the THP or other pages
1253                  * in the stage-2 block range.
1254                  */
1255                 if ((memslot->userspace_addr & ~PMD_MASK) !=
1256                     ((memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT) & ~PMD_MASK))
1257                         force_pte = true;
1258         }
1259         up_read(&current->mm->mmap_sem);
1260
1261         /* We need minimum second+third level pages */
1262         ret = mmu_topup_memory_cache(memcache, KVM_MMU_CACHE_MIN_PAGES,
1263                                      KVM_NR_MEM_OBJS);
1264         if (ret)
1265                 return ret;
1266
1267         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
1268         /*
1269          * Ensure the read of mmu_notifier_seq happens before we call
1270          * gfn_to_pfn_prot (which calls get_user_pages), so that we don't risk
1271          * the page we just got a reference to gets unmapped before we have a
1272          * chance to grab the mmu_lock, which ensure that if the page gets
1273          * unmapped afterwards, the call to kvm_unmap_hva will take it away
1274          * from us again properly. This smp_rmb() interacts with the smp_wmb()
1275          * in kvm_mmu_notifier_invalidate_<page|range_end>.
1276          */
1277         smp_rmb();
1278
1279         pfn = gfn_to_pfn_prot(kvm, gfn, write_fault, &writable);
1280         if (is_error_pfn(pfn))
1281                 return -EFAULT;
1282
1283         if (kvm_is_device_pfn(pfn)) {
1284                 mem_type = PAGE_S2_DEVICE;
1285                 flags |= KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP;
1286         } else if (logging_active) {
1287                 /*
1288                  * Faults on pages in a memslot with logging enabled
1289                  * should not be mapped with huge pages (it introduces churn
1290                  * and performance degradation), so force a pte mapping.
1291                  */
1292                 force_pte = true;
1293                 flags |= KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE;
1294
1295                 /*
1296                  * Only actually map the page as writable if this was a write
1297                  * fault.
1298                  */
1299                 if (!write_fault)
1300                         writable = false;
1301         }
1302
1303         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1304         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
1305                 goto out_unlock;
1306
1307         if (!hugetlb && !force_pte)
1308                 hugetlb = transparent_hugepage_adjust(&pfn, &fault_ipa);
1309
1310         fault_ipa_uncached = memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INCOHERENT;
1311
1312         if (hugetlb) {
1313                 pmd_t new_pmd = pfn_pmd(pfn, mem_type);
1314                 new_pmd = pmd_mkhuge(new_pmd);
1315                 if (writable) {
1316                         kvm_set_s2pmd_writable(&new_pmd);
1317                         kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1318                 }
1319                 coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, PMD_SIZE, fault_ipa_uncached);
1320                 ret = stage2_set_pmd_huge(kvm, memcache, fault_ipa, &new_pmd);
1321         } else {
1322                 pte_t new_pte = pfn_pte(pfn, mem_type);
1323
1324                 if (writable) {
1325                         kvm_set_s2pte_writable(&new_pte);
1326                         kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1327                         mark_page_dirty(kvm, gfn);
1328                 }
1329                 coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, PAGE_SIZE, fault_ipa_uncached);
1330                 ret = stage2_set_pte(kvm, memcache, fault_ipa, &new_pte, flags);
1331         }
1332
1333 out_unlock:
1334         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1335         kvm_set_pfn_accessed(pfn);
1336         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1337         return ret;
1338 }
1339
1340 /*
1341  * Resolve the access fault by making the page young again.
1342  * Note that because the faulting entry is guaranteed not to be
1343  * cached in the TLB, we don't need to invalidate anything.
1344  */
1345 static void handle_access_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa)
1346 {
1347         pmd_t *pmd;
1348         pte_t *pte;
1349         kvm_pfn_t pfn;
1350         bool pfn_valid = false;
1351
1352         trace_kvm_access_fault(fault_ipa);
1353
1354         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1355
1356         pmd = stage2_get_pmd(vcpu->kvm, NULL, fault_ipa);
1357         if (!pmd || pmd_none(*pmd))     /* Nothing there */
1358                 goto out;
1359
1360         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {       /* THP, HugeTLB */
1361                 *pmd = pmd_mkyoung(*pmd);
1362                 pfn = pmd_pfn(*pmd);
1363                 pfn_valid = true;
1364                 goto out;
1365         }
1366
1367         pte = pte_offset_kernel(pmd, fault_ipa);
1368         if (pte_none(*pte))             /* Nothing there either */
1369                 goto out;
1370
1371         *pte = pte_mkyoung(*pte);       /* Just a page... */
1372         pfn = pte_pfn(*pte);
1373         pfn_valid = true;
1374 out:
1375         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1376         if (pfn_valid)
1377                 kvm_set_pfn_accessed(pfn);
1378 }
1379
1380 /**
1381  * kvm_handle_guest_abort - handles all 2nd stage aborts
1382  * @vcpu:       the VCPU pointer
1383  * @run:        the kvm_run structure
1384  *
1385  * Any abort that gets to the host is almost guaranteed to be caused by a
1386  * missing second stage translation table entry, which can mean that either the
1387  * guest simply needs more memory and we must allocate an appropriate page or it
1388  * can mean that the guest tried to access I/O memory, which is emulated by user
1389  * space. The distinction is based on the IPA causing the fault and whether this
1390  * memory region has been registered as standard RAM by user space.
1391  */
1392 int kvm_handle_guest_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run)
1393 {
1394         unsigned long fault_status;
1395         phys_addr_t fault_ipa;
1396         struct kvm_memory_slot *memslot;
1397         unsigned long hva;
1398         bool is_iabt, write_fault, writable;
1399         gfn_t gfn;
1400         int ret, idx;
1401
1402         is_iabt = kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu);
1403         fault_ipa = kvm_vcpu_get_fault_ipa(vcpu);
1404
1405         trace_kvm_guest_fault(*vcpu_pc(vcpu), kvm_vcpu_get_hsr(vcpu),
1406                               kvm_vcpu_get_hfar(vcpu), fault_ipa);
1407
1408         /* Check the stage-2 fault is trans. fault or write fault */
1409         fault_status = kvm_vcpu_trap_get_fault_type(vcpu);
1410         if (fault_status != FSC_FAULT && fault_status != FSC_PERM &&
1411             fault_status != FSC_ACCESS) {
1412                 kvm_err("Unsupported FSC: EC=%#x xFSC=%#lx ESR_EL2=%#lx\n",
1413                         kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu),
1414                         (unsigned long)kvm_vcpu_trap_get_fault(vcpu),
1415                         (unsigned long)kvm_vcpu_get_hsr(vcpu));
1416                 return -EFAULT;
1417         }
1418
1419         idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
1420
1421         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1422         memslot = gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gfn);
1423         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(memslot, gfn, &writable);
1424         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1425         if (kvm_is_error_hva(hva) || (write_fault && !writable)) {
1426                 if (is_iabt) {
1427                         /* Prefetch Abort on I/O address */
1428                         kvm_inject_pabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1429                         ret = 1;
1430                         goto out_unlock;
1431                 }
1432
1433                 /*
1434                  * The IPA is reported as [MAX:12], so we need to
1435                  * complement it with the bottom 12 bits from the
1436                  * faulting VA. This is always 12 bits, irrespective
1437                  * of the page size.
1438                  */
1439                 fault_ipa |= kvm_vcpu_get_hfar(vcpu) & ((1 << 12) - 1);
1440                 ret = io_mem_abort(vcpu, run, fault_ipa);
1441                 goto out_unlock;
1442         }
1443
1444         /* Userspace should not be able to register out-of-bounds IPAs */
1445         VM_BUG_ON(fault_ipa >= KVM_PHYS_SIZE);
1446
1447         if (fault_status == FSC_ACCESS) {
1448                 handle_access_fault(vcpu, fault_ipa);
1449                 ret = 1;
1450                 goto out_unlock;
1451         }
1452
1453         ret = user_mem_abort(vcpu, fault_ipa, memslot, hva, fault_status);
1454         if (ret == 0)
1455                 ret = 1;
1456 out_unlock:
1457         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, idx);
1458         return ret;
1459 }
1460
1461 static int handle_hva_to_gpa(struct kvm *kvm,
1462                              unsigned long start,
1463                              unsigned long end,
1464                              int (*handler)(struct kvm *kvm,
1465                                             gpa_t gpa, void *data),
1466                              void *data)
1467 {
1468         struct kvm_memslots *slots;
1469         struct kvm_memory_slot *memslot;
1470         int ret = 0;
1471
1472         slots = kvm_memslots(kvm);
1473
1474         /* we only care about the pages that the guest sees */
1475         kvm_for_each_memslot(memslot, slots) {
1476                 unsigned long hva_start, hva_end;
1477                 gfn_t gfn, gfn_end;
1478
1479                 hva_start = max(start, memslot->userspace_addr);
1480                 hva_end = min(end, memslot->userspace_addr +
1481                                         (memslot->npages << PAGE_SHIFT));
1482                 if (hva_start >= hva_end)
1483                         continue;
1484
1485                 /*
1486                  * {gfn(page) | page intersects with [hva_start, hva_end)} =
1487                  * {gfn_start, gfn_start+1, ..., gfn_end-1}.
1488                  */
1489                 gfn = hva_to_gfn_memslot(hva_start, memslot);
1490                 gfn_end = hva_to_gfn_memslot(hva_end + PAGE_SIZE - 1, memslot);
1491
1492                 for (; gfn < gfn_end; ++gfn) {
1493                         gpa_t gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1494                         ret |= handler(kvm, gpa, data);
1495                 }
1496         }
1497
1498         return ret;
1499 }
1500
1501 static int kvm_unmap_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1502 {
1503         unmap_stage2_range(kvm, gpa, PAGE_SIZE);
1504         return 0;
1505 }
1506
1507 int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
1508 {
1509         unsigned long end = hva + PAGE_SIZE;
1510
1511         if (!kvm->arch.pgd)
1512                 return 0;
1513
1514         trace_kvm_unmap_hva(hva);
1515         handle_hva_to_gpa(kvm, hva, end, &kvm_unmap_hva_handler, NULL);
1516         return 0;
1517 }
1518
1519 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm,
1520                         unsigned long start, unsigned long end)
1521 {
1522         if (!kvm->arch.pgd)
1523                 return 0;
1524
1525         trace_kvm_unmap_hva_range(start, end);
1526         handle_hva_to_gpa(kvm, start, end, &kvm_unmap_hva_handler, NULL);
1527         return 0;
1528 }
1529
1530 static int kvm_set_spte_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1531 {
1532         pte_t *pte = (pte_t *)data;
1533
1534         /*
1535          * We can always call stage2_set_pte with KVM_S2PTE_FLAG_LOGGING_ACTIVE
1536          * flag clear because MMU notifiers will have unmapped a huge PMD before
1537          * calling ->change_pte() (which in turn calls kvm_set_spte_hva()) and
1538          * therefore stage2_set_pte() never needs to clear out a huge PMD
1539          * through this calling path.
1540          */
1541         stage2_set_pte(kvm, NULL, gpa, pte, 0);
1542         return 0;
1543 }
1544
1545
1546 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte)
1547 {
1548         unsigned long end = hva + PAGE_SIZE;
1549         pte_t stage2_pte;
1550
1551         if (!kvm->arch.pgd)
1552                 return;
1553
1554         trace_kvm_set_spte_hva(hva);
1555         stage2_pte = pfn_pte(pte_pfn(pte), PAGE_S2);
1556         handle_hva_to_gpa(kvm, hva, end, &kvm_set_spte_handler, &stage2_pte);
1557 }
1558
1559 static int kvm_age_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1560 {
1561         pmd_t *pmd;
1562         pte_t *pte;
1563
1564         pmd = stage2_get_pmd(kvm, NULL, gpa);
1565         if (!pmd || pmd_none(*pmd))     /* Nothing there */
1566                 return 0;
1567
1568         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {       /* THP, HugeTLB */
1569                 if (pmd_young(*pmd)) {
1570                         *pmd = pmd_mkold(*pmd);
1571                         return 1;
1572                 }
1573
1574                 return 0;
1575         }
1576
1577         pte = pte_offset_kernel(pmd, gpa);
1578         if (pte_none(*pte))
1579                 return 0;
1580
1581         if (pte_young(*pte)) {
1582                 *pte = pte_mkold(*pte); /* Just a page... */
1583                 return 1;
1584         }
1585
1586         return 0;
1587 }
1588
1589 static int kvm_test_age_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1590 {
1591         pmd_t *pmd;
1592         pte_t *pte;
1593
1594         pmd = stage2_get_pmd(kvm, NULL, gpa);
1595         if (!pmd || pmd_none(*pmd))     /* Nothing there */
1596                 return 0;
1597
1598         if (kvm_pmd_huge(*pmd))         /* THP, HugeTLB */
1599                 return pmd_young(*pmd);
1600
1601         pte = pte_offset_kernel(pmd, gpa);
1602         if (!pte_none(*pte))            /* Just a page... */
1603                 return pte_young(*pte);
1604
1605         return 0;
1606 }
1607
1608 int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end)
1609 {
1610         trace_kvm_age_hva(start, end);
1611         return handle_hva_to_gpa(kvm, start, end, kvm_age_hva_handler, NULL);
1612 }
1613
1614 int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
1615 {
1616         trace_kvm_test_age_hva(hva);
1617         return handle_hva_to_gpa(kvm, hva, hva, kvm_test_age_hva_handler, NULL);
1618 }
1619
1620 void kvm_mmu_free_memory_caches(struct kvm_vcpu *vcpu)
1621 {
1622         mmu_free_memory_cache(&vcpu->arch.mmu_page_cache);
1623 }
1624
1625 phys_addr_t kvm_mmu_get_httbr(void)
1626 {
1627         if (__kvm_cpu_uses_extended_idmap())
1628                 return virt_to_phys(merged_hyp_pgd);
1629         else
1630                 return virt_to_phys(hyp_pgd);
1631 }
1632
1633 phys_addr_t kvm_mmu_get_boot_httbr(void)
1634 {
1635         if (__kvm_cpu_uses_extended_idmap())
1636                 return virt_to_phys(merged_hyp_pgd);
1637         else
1638                 return virt_to_phys(boot_hyp_pgd);
1639 }
1640
1641 phys_addr_t kvm_get_idmap_vector(void)
1642 {
1643         return hyp_idmap_vector;
1644 }
1645
1646 int kvm_mmu_init(void)
1647 {
1648         int err;
1649
1650         hyp_idmap_start = kvm_virt_to_phys(__hyp_idmap_text_start);
1651         hyp_idmap_end = kvm_virt_to_phys(__hyp_idmap_text_end);
1652         hyp_idmap_vector = kvm_virt_to_phys(__kvm_hyp_init);
1653
1654         /*
1655          * We rely on the linker script to ensure at build time that the HYP
1656          * init code does not cross a page boundary.
1657          */
1658         BUG_ON((hyp_idmap_start ^ (hyp_idmap_end - 1)) & PAGE_MASK);
1659
1660         hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, hyp_pgd_order);
1661         boot_hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, hyp_pgd_order);
1662
1663         if (!hyp_pgd || !boot_hyp_pgd) {
1664                 kvm_err("Hyp mode PGD not allocated\n");
1665                 err = -ENOMEM;
1666                 goto out;
1667         }
1668
1669         /* Create the idmap in the boot page tables */
1670         err =   __create_hyp_mappings(boot_hyp_pgd,
1671                                       hyp_idmap_start, hyp_idmap_end,
1672                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1673                                       PAGE_HYP);
1674
1675         if (err) {
1676                 kvm_err("Failed to idmap %lx-%lx\n",
1677                         hyp_idmap_start, hyp_idmap_end);
1678                 goto out;
1679         }
1680
1681         if (__kvm_cpu_uses_extended_idmap()) {
1682                 merged_hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1683                 if (!merged_hyp_pgd) {
1684                         kvm_err("Failed to allocate extra HYP pgd\n");
1685                         goto out;
1686                 }
1687                 __kvm_extend_hypmap(boot_hyp_pgd, hyp_pgd, merged_hyp_pgd,
1688                                     hyp_idmap_start);
1689                 return 0;
1690         }
1691
1692         /* Map the very same page at the trampoline VA */
1693         err =   __create_hyp_mappings(boot_hyp_pgd,
1694                                       TRAMPOLINE_VA, TRAMPOLINE_VA + PAGE_SIZE,
1695                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1696                                       PAGE_HYP);
1697         if (err) {
1698                 kvm_err("Failed to map trampoline @%lx into boot HYP pgd\n",
1699                         TRAMPOLINE_VA);
1700                 goto out;
1701         }
1702
1703         /* Map the same page again into the runtime page tables */
1704         err =   __create_hyp_mappings(hyp_pgd,
1705                                       TRAMPOLINE_VA, TRAMPOLINE_VA + PAGE_SIZE,
1706                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1707                                       PAGE_HYP);
1708         if (err) {
1709                 kvm_err("Failed to map trampoline @%lx into runtime HYP pgd\n",
1710                         TRAMPOLINE_VA);
1711                 goto out;
1712         }
1713
1714         return 0;
1715 out:
1716         free_hyp_pgds();
1717         return err;
1718 }
1719
1720 void kvm_arch_commit_memory_region(struct kvm *kvm,
1721                                    const struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1722                                    const struct kvm_memory_slot *old,
1723                                    const struct kvm_memory_slot *new,
1724                                    enum kvm_mr_change change)
1725 {
1726         /*
1727          * At this point memslot has been committed and there is an
1728          * allocated dirty_bitmap[], dirty pages will be be tracked while the
1729          * memory slot is write protected.
1730          */
1731         if (change != KVM_MR_DELETE && mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES)
1732                 kvm_mmu_wp_memory_region(kvm, mem->slot);
1733 }
1734
1735 int kvm_arch_prepare_memory_region(struct kvm *kvm,
1736                                    struct kvm_memory_slot *memslot,
1737                                    const struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1738                                    enum kvm_mr_change change)
1739 {
1740         hva_t hva = mem->userspace_addr;
1741         hva_t reg_end = hva + mem->memory_size;
1742         bool writable = !(mem->flags & KVM_MEM_READONLY);
1743         int ret = 0;
1744
1745         if (change != KVM_MR_CREATE && change != KVM_MR_MOVE &&
1746                         change != KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1747                 return 0;
1748
1749         /*
1750          * Prevent userspace from creating a memory region outside of the IPA
1751          * space addressable by the KVM guest IPA space.
1752          */
1753         if (memslot->base_gfn + memslot->npages >=
1754             (KVM_PHYS_SIZE >> PAGE_SHIFT))
1755                 return -EFAULT;
1756
1757         /*
1758          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
1759          * between them, so iterate over all of them to find out if we can map
1760          * any of them right now.
1761          *
1762          *     +--------------------------------------------+
1763          * +---------------+----------------+   +----------------+
1764          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
1765          * +---------------+----------------+   +----------------+
1766          *     |               memory region                |
1767          *     +--------------------------------------------+
1768          */
1769         do {
1770                 struct vm_area_struct *vma = find_vma(current->mm, hva);
1771                 hva_t vm_start, vm_end;
1772
1773                 if (!vma || vma->vm_start >= reg_end)
1774                         break;
1775
1776                 /*
1777                  * Mapping a read-only VMA is only allowed if the
1778                  * memory region is configured as read-only.
1779                  */
1780                 if (writable && !(vma->vm_flags & VM_WRITE)) {
1781                         ret = -EPERM;
1782                         break;
1783                 }
1784
1785                 /*
1786                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
1787                  */
1788                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
1789                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
1790
1791                 if (vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
1792                         gpa_t gpa = mem->guest_phys_addr +
1793                                     (vm_start - mem->userspace_addr);
1794                         phys_addr_t pa;
1795
1796                         pa = (phys_addr_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
1797                         pa += vm_start - vma->vm_start;
1798
1799                         /* IO region dirty page logging not allowed */
1800                         if (memslot->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES)
1801                                 return -EINVAL;
1802
1803                         ret = kvm_phys_addr_ioremap(kvm, gpa, pa,
1804                                                     vm_end - vm_start,
1805                                                     writable);
1806                         if (ret)
1807                                 break;
1808                 }
1809                 hva = vm_end;
1810         } while (hva < reg_end);
1811
1812         if (change == KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1813                 return ret;
1814
1815         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1816         if (ret)
1817                 unmap_stage2_range(kvm, mem->guest_phys_addr, mem->memory_size);
1818         else
1819                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
1820         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1821         return ret;
1822 }
1823
1824 void kvm_arch_free_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *free,
1825                            struct kvm_memory_slot *dont)
1826 {
1827 }
1828
1829 int kvm_arch_create_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot,
1830                             unsigned long npages)
1831 {
1832         /*
1833          * Readonly memslots are not incoherent with the caches by definition,
1834          * but in practice, they are used mostly to emulate ROMs or NOR flashes
1835          * that the guest may consider devices and hence map as uncached.
1836          * To prevent incoherency issues in these cases, tag all readonly
1837          * regions as incoherent.
1838          */
1839         if (slot->flags & KVM_MEM_READONLY)
1840                 slot->flags |= KVM_MEMSLOT_INCOHERENT;
1841         return 0;
1842 }
1843
1844 void kvm_arch_memslots_updated(struct kvm *kvm, struct kvm_memslots *slots)
1845 {
1846 }
1847
1848 void kvm_arch_flush_shadow_all(struct kvm *kvm)
1849 {
1850 }
1851
1852 void kvm_arch_flush_shadow_memslot(struct kvm *kvm,
1853                                    struct kvm_memory_slot *slot)
1854 {
1855         gpa_t gpa = slot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1856         phys_addr_t size = slot->npages << PAGE_SHIFT;
1857
1858         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1859         unmap_stage2_range(kvm, gpa, size);
1860         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1861 }
1862
1863 /*
1864  * See note at ARMv7 ARM B1.14.4 (TL;DR: S/W ops are not easily virtualized).
1865  *
1866  * Main problems:
1867  * - S/W ops are local to a CPU (not broadcast)
1868  * - We have line migration behind our back (speculation)
1869  * - System caches don't support S/W at all (damn!)
1870  *
1871  * In the face of the above, the best we can do is to try and convert
1872  * S/W ops to VA ops. Because the guest is not allowed to infer the
1873  * S/W to PA mapping, it can only use S/W to nuke the whole cache,
1874  * which is a rather good thing for us.
1875  *
1876  * Also, it is only used when turning caches on/off ("The expected
1877  * usage of the cache maintenance instructions that operate by set/way
1878  * is associated with the cache maintenance instructions associated
1879  * with the powerdown and powerup of caches, if this is required by
1880  * the implementation.").
1881  *
1882  * We use the following policy:
1883  *
1884  * - If we trap a S/W operation, we enable VM trapping to detect
1885  *   caches being turned on/off, and do a full clean.
1886  *
1887  * - We flush the caches on both caches being turned on and off.
1888  *
1889  * - Once the caches are enabled, we stop trapping VM ops.
1890  */
1891 void kvm_set_way_flush(struct kvm_vcpu *vcpu)
1892 {
1893         unsigned long hcr = vcpu_get_hcr(vcpu);
1894
1895         /*
1896          * If this is the first time we do a S/W operation
1897          * (i.e. HCR_TVM not set) flush the whole memory, and set the
1898          * VM trapping.
1899          *
1900          * Otherwise, rely on the VM trapping to wait for the MMU +
1901          * Caches to be turned off. At that point, we'll be able to
1902          * clean the caches again.
1903          */
1904         if (!(hcr & HCR_TVM)) {
1905                 trace_kvm_set_way_flush(*vcpu_pc(vcpu),
1906                                         vcpu_has_cache_enabled(vcpu));
1907                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1908                 vcpu_set_hcr(vcpu, hcr | HCR_TVM);
1909         }
1910 }
1911
1912 void kvm_toggle_cache(struct kvm_vcpu *vcpu, bool was_enabled)
1913 {
1914         bool now_enabled = vcpu_has_cache_enabled(vcpu);
1915
1916         /*
1917          * If switching the MMU+caches on, need to invalidate the caches.
1918          * If switching it off, need to clean the caches.
1919          * Clean + invalidate does the trick always.
1920          */
1921         if (now_enabled != was_enabled)
1922                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1923
1924         /* Caches are now on, stop trapping VM ops (until a S/W op) */
1925         if (now_enabled)
1926                 vcpu_set_hcr(vcpu, vcpu_get_hcr(vcpu) & ~HCR_TVM);
1927
1928         trace_kvm_toggle_cache(*vcpu_pc(vcpu), was_enabled, now_enabled);
1929 }