arch/powerpc/kvm/book3s_64_mmu_hv.c

   1 /*
   2  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   3  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
   4  * published by the Free Software Foundation.
   5  *
   6  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   7  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   8  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
   9  * GNU General Public License for more details.
  10  *
  11  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  12  * along with this program; if not, write to the Free Software
  13  * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  14  *
  15  * Copyright 2010 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
  16  */
  17
  18 #include <linux/types.h>
  19 #include <linux/string.h>
  20 #include <linux/kvm.h>
  21 #include <linux/kvm_host.h>
  22 #include <linux/highmem.h>
  23 #include <linux/gfp.h>
  24 #include <linux/slab.h>
  25 #include <linux/hugetlb.h>
  26 #include <linux/vmalloc.h>
  27 #include <linux/srcu.h>
  28 #include <linux/anon_inodes.h>
  29 #include <linux/file.h>
  30
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/kvm_ppc.h>
  33 #include <asm/kvm_book3s.h>
  34 #include <asm/mmu-hash64.h>
  35 #include <asm/hvcall.h>
  36 #include <asm/synch.h>
  37 #include <asm/ppc-opcode.h>
  38 #include <asm/cputable.h>
  39
  40 #include "book3s_hv_cma.h"
  41
  42 /* POWER7 has 10-bit LPIDs, PPC970 has 6-bit LPIDs */
  43 #define MAX_LPID_970    63
  44
  45 /* Power architecture requires HPT is at least 256kB */
  46 #define PPC_MIN_HPT_ORDER       18
  47
  48 static long kvmppc_virtmode_do_h_enter(struct kvm *kvm, unsigned long flags,
  49                                 long pte_index, unsigned long pteh,
  50                                 unsigned long ptel, unsigned long *pte_idx_ret);
  51 static void kvmppc_rmap_reset(struct kvm *kvm);
  52
  53 long kvmppc_alloc_hpt(struct kvm *kvm, u32 *htab_orderp)
  54 {
  55         unsigned long hpt = 0;
  56         struct revmap_entry *rev;
  57         struct page *page = NULL;
  58         long order = KVM_DEFAULT_HPT_ORDER;
  59
  60         if (htab_orderp) {
  61                 order = *htab_orderp;
  62                 if (order < PPC_MIN_HPT_ORDER)
  63                         order = PPC_MIN_HPT_ORDER;
  64         }
  65
  66         kvm->arch.hpt_cma_alloc = 0;
  67         VM_BUG_ON(order < KVM_CMA_CHUNK_ORDER);
  68         page = kvm_alloc_hpt(1 << (order - PAGE_SHIFT));
  69         if (page) {
  70                 hpt = (unsigned long)pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
  71                 kvm->arch.hpt_cma_alloc = 1;
  72         }
  73
  74         /* Lastly try successively smaller sizes from the page allocator */
  75         while (!hpt && order > PPC_MIN_HPT_ORDER) {
  76                 hpt = __get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO|__GFP_REPEAT|
  77                                        __GFP_NOWARN, order - PAGE_SHIFT);
  78                 if (!hpt)
  79                         --order;
  80         }
  81
  82         if (!hpt)
  83                 return -ENOMEM;
  84
  85         kvm->arch.hpt_virt = hpt;
  86         kvm->arch.hpt_order = order;
  87         /* HPTEs are 2**4 bytes long */
  88         kvm->arch.hpt_npte = 1ul << (order - 4);
  89         /* 128 (2**7) bytes in each HPTEG */
  90         kvm->arch.hpt_mask = (1ul << (order - 7)) - 1;
  91
  92         /* Allocate reverse map array */
  93         rev = vmalloc(sizeof(struct revmap_entry) * kvm->arch.hpt_npte);
  94         if (!rev) {
  95                 pr_err("kvmppc_alloc_hpt: Couldn't alloc reverse map array\n");
  96                 goto out_freehpt;
  97         }
  98         kvm->arch.revmap = rev;
  99         kvm->arch.sdr1 = __pa(hpt) | (order - 18);
 100
 101         pr_info("KVM guest htab at %lx (order %ld), LPID %x\n",
 102                 hpt, order, kvm->arch.lpid);
 103
 104         if (htab_orderp)
 105                 *htab_orderp = order;
 106         return 0;
 107
 108  out_freehpt:
 109         if (kvm->arch.hpt_cma_alloc)
 110                 kvm_release_hpt(page, 1 << (order - PAGE_SHIFT));
 111         else
 112                 free_pages(hpt, order - PAGE_SHIFT);
 113         return -ENOMEM;
 114 }
 115
 116 long kvmppc_alloc_reset_hpt(struct kvm *kvm, u32 *htab_orderp)
 117 {
 118         long err = -EBUSY;
 119         long order;
 120
 121         mutex_lock(&kvm->lock);
 122         if (kvm->arch.rma_setup_done) {
 123                 kvm->arch.rma_setup_done = 0;
 124                 /* order rma_setup_done vs. vcpus_running */
 125                 smp_mb();
 126                 if (atomic_read(&kvm->arch.vcpus_running)) {
 127                         kvm->arch.rma_setup_done = 1;
 128                         goto out;
 129                 }
 130         }
 131         if (kvm->arch.hpt_virt) {
 132                 order = kvm->arch.hpt_order;
 133                 /* Set the entire HPT to 0, i.e. invalid HPTEs */
 134                 memset((void *)kvm->arch.hpt_virt, 0, 1ul << order);
 135                 /*
 136                  * Reset all the reverse-mapping chains for all memslots
 137                  */
 138                 kvmppc_rmap_reset(kvm);
 139                 /* Ensure that each vcpu will flush its TLB on next entry. */
 140                 cpumask_setall(&kvm->arch.need_tlb_flush);
 141                 *htab_orderp = order;
 142                 err = 0;
 143         } else {
 144                 err = kvmppc_alloc_hpt(kvm, htab_orderp);
 145                 order = *htab_orderp;
 146         }
 147  out:
 148         mutex_unlock(&kvm->lock);
 149         return err;
 150 }
 151
 152 void kvmppc_free_hpt(struct kvm *kvm)
 153 {
 154         kvmppc_free_lpid(kvm->arch.lpid);
 155         vfree(kvm->arch.revmap);
 156         if (kvm->arch.hpt_cma_alloc)
 157                 kvm_release_hpt(virt_to_page(kvm->arch.hpt_virt),
 158                                 1 << (kvm->arch.hpt_order - PAGE_SHIFT));
 159         else
 160                 free_pages(kvm->arch.hpt_virt,
 161                            kvm->arch.hpt_order - PAGE_SHIFT);
 162 }
 163
 164 /* Bits in first HPTE dword for pagesize 4k, 64k or 16M */
 165 static inline unsigned long hpte0_pgsize_encoding(unsigned long pgsize)
 166 {
 167         return (pgsize > 0x1000) ? HPTE_V_LARGE : 0;
 168 }
 169
 170 /* Bits in second HPTE dword for pagesize 4k, 64k or 16M */
 171 static inline unsigned long hpte1_pgsize_encoding(unsigned long pgsize)
 172 {
 173         return (pgsize == 0x10000) ? 0x1000 : 0;
 174 }
 175
 176 void kvmppc_map_vrma(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_memory_slot *memslot,
 177                      unsigned long porder)
 178 {
 179         unsigned long i;
 180         unsigned long npages;
 181         unsigned long hp_v, hp_r;
 182         unsigned long addr, hash;
 183         unsigned long psize;
 184         unsigned long hp0, hp1;
 185         unsigned long idx_ret;
 186         long ret;
 187         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 188
 189         psize = 1ul << porder;
 190         npages = memslot->npages >> (porder - PAGE_SHIFT);
 191
 192         /* VRMA can't be > 1TB */
 193         if (npages > 1ul << (40 - porder))
 194                 npages = 1ul << (40 - porder);
 195         /* Can't use more than 1 HPTE per HPTEG */
 196         if (npages > kvm->arch.hpt_mask + 1)
 197                 npages = kvm->arch.hpt_mask + 1;
 198
 199         hp0 = HPTE_V_1TB_SEG | (VRMA_VSID << (40 - 16)) |
 200                 HPTE_V_BOLTED | hpte0_pgsize_encoding(psize);
 201         hp1 = hpte1_pgsize_encoding(psize) |
 202                 HPTE_R_R | HPTE_R_C | HPTE_R_M | PP_RWXX;
 203
 204         for (i = 0; i < npages; ++i) {
 205                 addr = i << porder;
 206                 /* can't use hpt_hash since va > 64 bits */
 207                 hash = (i ^ (VRMA_VSID ^ (VRMA_VSID << 25))) & kvm->arch.hpt_mask;
 208                 /*
 209                  * We assume that the hash table is empty and no
 210                  * vcpus are using it at this stage.  Since we create
 211                  * at most one HPTE per HPTEG, we just assume entry 7
 212                  * is available and use it.
 213                  */
 214                 hash = (hash << 3) + 7;
 215                 hp_v = hp0 | ((addr >> 16) & ~0x7fUL);
 216                 hp_r = hp1 | addr;
 217                 ret = kvmppc_virtmode_do_h_enter(kvm, H_EXACT, hash, hp_v, hp_r,
 218                                                  &idx_ret);
 219                 if (ret != H_SUCCESS) {
 220                         pr_err("KVM: map_vrma at %lx failed, ret=%ld\n",
 221                                addr, ret);
 222                         break;
 223                 }
 224         }
 225 }
 226
 227 int kvmppc_mmu_hv_init(void)
 228 {
 229         unsigned long host_lpid, rsvd_lpid;
 230
 231         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 232                 return -EINVAL;
 233
 234         /* POWER7 has 10-bit LPIDs, PPC970 and e500mc have 6-bit LPIDs */
 235         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206)) {
 236                 host_lpid = mfspr(SPRN_LPID);   /* POWER7 */
 237                 rsvd_lpid = LPID_RSVD;
 238         } else {
 239                 host_lpid = 0;                  /* PPC970 */
 240                 rsvd_lpid = MAX_LPID_970;
 241         }
 242
 243         kvmppc_init_lpid(rsvd_lpid + 1);
 244
 245         kvmppc_claim_lpid(host_lpid);
 246         /* rsvd_lpid is reserved for use in partition switching */
 247         kvmppc_claim_lpid(rsvd_lpid);
 248
 249         return 0;
 250 }
 251
 252 static void kvmppc_mmu_book3s_64_hv_reset_msr(struct kvm_vcpu *vcpu)
 253 {
 254         unsigned long msr = vcpu->arch.intr_msr;
 255
 256         /* If transactional, change to suspend mode on IRQ delivery */
 257         if (MSR_TM_TRANSACTIONAL(vcpu->arch.shregs.msr))
 258                 msr |= MSR_TS_S;
 259         else
 260                 msr |= vcpu->arch.shregs.msr & MSR_TS_MASK;
 261         kvmppc_set_msr(vcpu, msr);
 262 }
 263
 264 /*
 265  * This is called to get a reference to a guest page if there isn't
 266  * one already in the memslot->arch.slot_phys[] array.
 267  */
 268 static long kvmppc_get_guest_page(struct kvm *kvm, unsigned long gfn,
 269                                   struct kvm_memory_slot *memslot,
 270                                   unsigned long psize)
 271 {
 272         unsigned long start;
 273         long np, err;
 274         struct page *page, *hpage, *pages[1];
 275         unsigned long s, pgsize;
 276         unsigned long *physp;
 277         unsigned int is_io, got, pgorder;
 278         struct vm_area_struct *vma;
 279         unsigned long pfn, i, npages;
 280
 281         physp = memslot->arch.slot_phys;
 282         if (!physp)
 283                 return -EINVAL;
 284         if (physp[gfn - memslot->base_gfn])
 285                 return 0;
 286
 287         is_io = 0;
 288         got = 0;
 289         page = NULL;
 290         pgsize = psize;
 291         err = -EINVAL;
 292         start = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 293
 294         /* Instantiate and get the page we want access to */
 295         np = get_user_pages_fast(start, 1, 1, pages);
 296         if (np != 1) {
 297                 /* Look up the vma for the page */
 298                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 299                 vma = find_vma(current->mm, start);
 300                 if (!vma || vma->vm_start > start ||
 301                     start + psize > vma->vm_end ||
 302                     !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
 303                         goto up_err;
 304                 is_io = hpte_cache_bits(pgprot_val(vma->vm_page_prot));
 305                 pfn = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 306                 /* check alignment of pfn vs. requested page size */
 307                 if (psize > PAGE_SIZE && (pfn & ((psize >> PAGE_SHIFT) - 1)))
 308                         goto up_err;
 309                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 310
 311         } else {
 312                 page = pages[0];
 313                 got = KVMPPC_GOT_PAGE;
 314
 315                 /* See if this is a large page */
 316                 s = PAGE_SIZE;
 317                 if (PageHuge(page)) {
 318                         hpage = compound_head(page);
 319                         s <<= compound_order(hpage);
 320                         /* Get the whole large page if slot alignment is ok */
 321                         if (s > psize && slot_is_aligned(memslot, s) &&
 322                             !(memslot->userspace_addr & (s - 1))) {
 323                                 start &= ~(s - 1);
 324                                 pgsize = s;
 325                                 get_page(hpage);
 326                                 put_page(page);
 327                                 page = hpage;
 328                         }
 329                 }
 330                 if (s < psize)
 331                         goto out;
 332                 pfn = page_to_pfn(page);
 333         }
 334
 335         npages = pgsize >> PAGE_SHIFT;
 336         pgorder = __ilog2(npages);
 337         physp += (gfn - memslot->base_gfn) & ~(npages - 1);
 338         spin_lock(&kvm->arch.slot_phys_lock);
 339         for (i = 0; i < npages; ++i) {
 340                 if (!physp[i]) {
 341                         physp[i] = ((pfn + i) << PAGE_SHIFT) +
 342                                 got + is_io + pgorder;
 343                         got = 0;
 344                 }
 345         }
 346         spin_unlock(&kvm->arch.slot_phys_lock);
 347         err = 0;
 348
 349  out:
 350         if (got)
 351                 put_page(page);
 352         return err;
 353
 354  up_err:
 355         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 356         return err;
 357 }
 358
 359 long kvmppc_virtmode_do_h_enter(struct kvm *kvm, unsigned long flags,
 360                                 long pte_index, unsigned long pteh,
 361                                 unsigned long ptel, unsigned long *pte_idx_ret)
 362 {
 363         unsigned long psize, gpa, gfn;
 364         struct kvm_memory_slot *memslot;
 365         long ret;
 366
 367         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 368                 goto do_insert;
 369
 370         psize = hpte_page_size(pteh, ptel);
 371         if (!psize)
 372                 return H_PARAMETER;
 373
 374         pteh &= ~(HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_ABSENT | HPTE_V_VALID);
 375
 376         /* Find the memslot (if any) for this address */
 377         gpa = (ptel & HPTE_R_RPN) & ~(psize - 1);
 378         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 379         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 380         if (memslot && !(memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID)) {
 381                 if (!slot_is_aligned(memslot, psize))
 382                         return H_PARAMETER;
 383                 if (kvmppc_get_guest_page(kvm, gfn, memslot, psize) < 0)
 384                         return H_PARAMETER;
 385         }
 386
 387  do_insert:
 388         /* Protect linux PTE lookup from page table destruction */
 389         rcu_read_lock_sched();  /* this disables preemption too */
 390         ret = kvmppc_do_h_enter(kvm, flags, pte_index, pteh, ptel,
 391                                 current->mm->pgd, false, pte_idx_ret);
 392         rcu_read_unlock_sched();
 393         if (ret == H_TOO_HARD) {
 394                 /* this can't happen */
 395                 pr_err("KVM: Oops, kvmppc_h_enter returned too hard!\n");
 396                 ret = H_RESOURCE;       /* or something */
 397         }
 398         return ret;
 399
 400 }
 401
 402 /*
 403  * We come here on a H_ENTER call from the guest when we are not
 404  * using mmu notifiers and we don't have the requested page pinned
 405  * already.
 406  */
 407 long kvmppc_virtmode_h_enter(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 408                              long pte_index, unsigned long pteh,
 409                              unsigned long ptel)
 410 {
 411         return kvmppc_virtmode_do_h_enter(vcpu->kvm, flags, pte_index,
 412                                           pteh, ptel, &vcpu->arch.gpr[4]);
 413 }
 414
 415 static struct kvmppc_slb *kvmppc_mmu_book3s_hv_find_slbe(struct kvm_vcpu *vcpu,
 416                                                          gva_t eaddr)
 417 {
 418         u64 mask;
 419         int i;
 420
 421         for (i = 0; i < vcpu->arch.slb_nr; i++) {
 422                 if (!(vcpu->arch.slb[i].orige & SLB_ESID_V))
 423                         continue;
 424
 425                 if (vcpu->arch.slb[i].origv & SLB_VSID_B_1T)
 426                         mask = ESID_MASK_1T;
 427                 else
 428                         mask = ESID_MASK;
 429
 430                 if (((vcpu->arch.slb[i].orige ^ eaddr) & mask) == 0)
 431                         return &vcpu->arch.slb[i];
 432         }
 433         return NULL;
 434 }
 435
 436 static unsigned long kvmppc_mmu_get_real_addr(unsigned long v, unsigned long r,
 437                         unsigned long ea)
 438 {
 439         unsigned long ra_mask;
 440
 441         ra_mask = hpte_page_size(v, r) - 1;
 442         return (r & HPTE_R_RPN & ~ra_mask) | (ea & ra_mask);
 443 }
 444
 445 static int kvmppc_mmu_book3s_64_hv_xlate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 446                         struct kvmppc_pte *gpte, bool data, bool iswrite)
 447 {
 448         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 449         struct kvmppc_slb *slbe;
 450         unsigned long slb_v;
 451         unsigned long pp, key;
 452         unsigned long v, gr;
 453         unsigned long *hptep;
 454         int index;
 455         int virtmode = vcpu->arch.shregs.msr & (data ? MSR_DR : MSR_IR);
 456
 457         /* Get SLB entry */
 458         if (virtmode) {
 459                 slbe = kvmppc_mmu_book3s_hv_find_slbe(vcpu, eaddr);
 460                 if (!slbe)
 461                         return -EINVAL;
 462                 slb_v = slbe->origv;
 463         } else {
 464                 /* real mode access */
 465                 slb_v = vcpu->kvm->arch.vrma_slb_v;
 466         }
 467
 468         preempt_disable();
 469         /* Find the HPTE in the hash table */
 470         index = kvmppc_hv_find_lock_hpte(kvm, eaddr, slb_v,
 471                                          HPTE_V_VALID | HPTE_V_ABSENT);
 472         if (index < 0) {
 473                 preempt_enable();
 474                 return -ENOENT;
 475         }
 476         hptep = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (index << 4));
 477         v = hptep[0] & ~HPTE_V_HVLOCK;
 478         gr = kvm->arch.revmap[index].guest_rpte;
 479
 480         /* Unlock the HPTE */
 481         asm volatile("lwsync" : : : "memory");
 482         hptep[0] = v;
 483         preempt_enable();
 484
 485         gpte->eaddr = eaddr;
 486         gpte->vpage = ((v & HPTE_V_AVPN) << 4) | ((eaddr >> 12) & 0xfff);
 487
 488         /* Get PP bits and key for permission check */
 489         pp = gr & (HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP);
 490         key = (vcpu->arch.shregs.msr & MSR_PR) ? SLB_VSID_KP : SLB_VSID_KS;
 491         key &= slb_v;
 492
 493         /* Calculate permissions */
 494         gpte->may_read = hpte_read_permission(pp, key);
 495         gpte->may_write = hpte_write_permission(pp, key);
 496         gpte->may_execute = gpte->may_read && !(gr & (HPTE_R_N | HPTE_R_G));
 497
 498         /* Storage key permission check for POWER7 */
 499         if (data && virtmode && cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206)) {
 500                 int amrfield = hpte_get_skey_perm(gr, vcpu->arch.amr);
 501                 if (amrfield & 1)
 502                         gpte->may_read = 0;
 503                 if (amrfield & 2)
 504                         gpte->may_write = 0;
 505         }
 506
 507         /* Get the guest physical address */
 508         gpte->raddr = kvmppc_mmu_get_real_addr(v, gr, eaddr);
 509         return 0;
 510 }
 511
 512 /*
 513  * Quick test for whether an instruction is a load or a store.
 514  * If the instruction is a load or a store, then this will indicate
 515  * which it is, at least on server processors.  (Embedded processors
 516  * have some external PID instructions that don't follow the rule
 517  * embodied here.)  If the instruction isn't a load or store, then
 518  * this doesn't return anything useful.
 519  */
 520 static int instruction_is_store(unsigned int instr)
 521 {
 522         unsigned int mask;
 523
 524         mask = 0x10000000;
 525         if ((instr & 0xfc000000) == 0x7c000000)
 526                 mask = 0x100;           /* major opcode 31 */
 527         return (instr & mask) != 0;
 528 }
 529
 530 static int kvmppc_hv_emulate_mmio(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 531                                   unsigned long gpa, gva_t ea, int is_store)
 532 {
 533         int ret;
 534         u32 last_inst;
 535         unsigned long srr0 = kvmppc_get_pc(vcpu);
 536
 537         /* We try to load the last instruction.  We don't let
 538          * emulate_instruction do it as it doesn't check what
 539          * kvmppc_ld returns.
 540          * If we fail, we just return to the guest and try executing it again.
 541          */
 542         if (vcpu->arch.last_inst == KVM_INST_FETCH_FAILED) {
 543                 ret = kvmppc_ld(vcpu, &srr0, sizeof(u32), &last_inst, false);
 544                 if (ret != EMULATE_DONE || last_inst == KVM_INST_FETCH_FAILED)
 545                         return RESUME_GUEST;
 546                 vcpu->arch.last_inst = last_inst;
 547         }
 548
 549         /*
 550          * WARNING: We do not know for sure whether the instruction we just
 551          * read from memory is the same that caused the fault in the first
 552          * place.  If the instruction we read is neither an load or a store,
 553          * then it can't access memory, so we don't need to worry about
 554          * enforcing access permissions.  So, assuming it is a load or
 555          * store, we just check that its direction (load or store) is
 556          * consistent with the original fault, since that's what we
 557          * checked the access permissions against.  If there is a mismatch
 558          * we just return and retry the instruction.
 559          */
 560
 561         if (instruction_is_store(kvmppc_get_last_inst(vcpu)) != !!is_store)
 562                 return RESUME_GUEST;
 563
 564         /*
 565          * Emulated accesses are emulated by looking at the hash for
 566          * translation once, then performing the access later. The
 567          * translation could be invalidated in the meantime in which
 568          * point performing the subsequent memory access on the old
 569          * physical address could possibly be a security hole for the
 570          * guest (but not the host).
 571          *
 572          * This is less of an issue for MMIO stores since they aren't
 573          * globally visible. It could be an issue for MMIO loads to
 574          * a certain extent but we'll ignore it for now.
 575          */
 576
 577         vcpu->arch.paddr_accessed = gpa;
 578         vcpu->arch.vaddr_accessed = ea;
 579         return kvmppc_emulate_mmio(run, vcpu);
 580 }
 581
 582 int kvmppc_book3s_hv_page_fault(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 583                                 unsigned long ea, unsigned long dsisr)
 584 {
 585         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 586         unsigned long *hptep, hpte[3], r;
 587         unsigned long mmu_seq, psize, pte_size;
 588         unsigned long gpa_base, gfn_base;
 589         unsigned long gpa, gfn, hva, pfn;
 590         struct kvm_memory_slot *memslot;
 591         unsigned long *rmap;
 592         struct revmap_entry *rev;
 593         struct page *page, *pages[1];
 594         long index, ret, npages;
 595         unsigned long is_io;
 596         unsigned int writing, write_ok;
 597         struct vm_area_struct *vma;
 598         unsigned long rcbits;
 599
 600         /*
 601          * Real-mode code has already searched the HPT and found the
 602          * entry we're interested in.  Lock the entry and check that
 603          * it hasn't changed.  If it has, just return and re-execute the
 604          * instruction.
 605          */
 606         if (ea != vcpu->arch.pgfault_addr)
 607                 return RESUME_GUEST;
 608         index = vcpu->arch.pgfault_index;
 609         hptep = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (index << 4));
 610         rev = &kvm->arch.revmap[index];
 611         preempt_disable();
 612         while (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK))
 613                 cpu_relax();
 614         hpte[0] = hptep[0] & ~HPTE_V_HVLOCK;
 615         hpte[1] = hptep[1];
 616         hpte[2] = r = rev->guest_rpte;
 617         asm volatile("lwsync" : : : "memory");
 618         hptep[0] = hpte[0];
 619         preempt_enable();
 620
 621         if (hpte[0] != vcpu->arch.pgfault_hpte[0] ||
 622             hpte[1] != vcpu->arch.pgfault_hpte[1])
 623                 return RESUME_GUEST;
 624
 625         /* Translate the logical address and get the page */
 626         psize = hpte_page_size(hpte[0], r);
 627         gpa_base = r & HPTE_R_RPN & ~(psize - 1);
 628         gfn_base = gpa_base >> PAGE_SHIFT;
 629         gpa = gpa_base | (ea & (psize - 1));
 630         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 631         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 632
 633         /* No memslot means it's an emulated MMIO region */
 634         if (!memslot || (memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID))
 635                 return kvmppc_hv_emulate_mmio(run, vcpu, gpa, ea,
 636                                               dsisr & DSISR_ISSTORE);
 637
 638         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 639                 return -EFAULT;         /* should never get here */
 640
 641         /*
 642          * This should never happen, because of the slot_is_aligned()
 643          * check in kvmppc_do_h_enter().
 644          */
 645         if (gfn_base < memslot->base_gfn)
 646                 return -EFAULT;
 647
 648         /* used to check for invalidations in progress */
 649         mmu_seq = kvm->mmu_notifier_seq;
 650         smp_rmb();
 651
 652         is_io = 0;
 653         pfn = 0;
 654         page = NULL;
 655         pte_size = PAGE_SIZE;
 656         writing = (dsisr & DSISR_ISSTORE) != 0;
 657         /* If writing != 0, then the HPTE must allow writing, if we get here */
 658         write_ok = writing;
 659         hva = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 660         npages = get_user_pages_fast(hva, 1, writing, pages);
 661         if (npages < 1) {
 662                 /* Check if it's an I/O mapping */
 663                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 664                 vma = find_vma(current->mm, hva);
 665                 if (vma && vma->vm_start <= hva && hva + psize <= vma->vm_end &&
 666                     (vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
 667                         pfn = vma->vm_pgoff +
 668                                 ((hva - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 669                         pte_size = psize;
 670                         is_io = hpte_cache_bits(pgprot_val(vma->vm_page_prot));
 671                         write_ok = vma->vm_flags & VM_WRITE;
 672                 }
 673                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 674                 if (!pfn)
 675                         return -EFAULT;
 676         } else {
 677                 page = pages[0];
 678                 pfn = page_to_pfn(page);
 679                 if (PageHuge(page)) {
 680                         page = compound_head(page);
 681                         pte_size <<= compound_order(page);
 682                 }
 683                 /* if the guest wants write access, see if that is OK */
 684                 if (!writing && hpte_is_writable(r)) {
 685                         unsigned int hugepage_shift;
 686                         pte_t *ptep, pte;
 687
 688                         /*
 689                          * We need to protect against page table destruction
 690                          * while looking up and updating the pte.
 691                          */
 692                         rcu_read_lock_sched();
 693                         ptep = find_linux_pte_or_hugepte(current->mm->pgd,
 694                                                          hva, &hugepage_shift);
 695                         if (ptep) {
 696                                 pte = kvmppc_read_update_linux_pte(ptep, 1,
 697                                                            hugepage_shift);
 698                                 if (pte_write(pte))
 699                                         write_ok = 1;
 700                         }
 701                         rcu_read_unlock_sched();
 702                 }
 703         }
 704
 705         ret = -EFAULT;
 706         if (psize > pte_size)
 707                 goto out_put;
 708
 709         /* Check WIMG vs. the actual page we're accessing */
 710         if (!hpte_cache_flags_ok(r, is_io)) {
 711                 if (is_io)
 712                         return -EFAULT;
 713                 /*
 714                  * Allow guest to map emulated device memory as
 715                  * uncacheable, but actually make it cacheable.
 716                  */
 717                 r = (r & ~(HPTE_R_W|HPTE_R_I|HPTE_R_G)) | HPTE_R_M;
 718         }
 719
 720         /*
 721          * Set the HPTE to point to pfn.
 722          * Since the pfn is at PAGE_SIZE granularity, make sure we
 723          * don't mask out lower-order bits if psize < PAGE_SIZE.
 724          */
 725         if (psize < PAGE_SIZE)
 726                 psize = PAGE_SIZE;
 727         r = (r & ~(HPTE_R_PP0 - psize)) | ((pfn << PAGE_SHIFT) & ~(psize - 1));
 728         if (hpte_is_writable(r) && !write_ok)
 729                 r = hpte_make_readonly(r);
 730         ret = RESUME_GUEST;
 731         preempt_disable();
 732         while (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK))
 733                 cpu_relax();
 734         if ((hptep[0] & ~HPTE_V_HVLOCK) != hpte[0] || hptep[1] != hpte[1] ||
 735             rev->guest_rpte != hpte[2])
 736                 /* HPTE has been changed under us; let the guest retry */
 737                 goto out_unlock;
 738         hpte[0] = (hpte[0] & ~HPTE_V_ABSENT) | HPTE_V_VALID;
 739
 740         /* Always put the HPTE in the rmap chain for the page base address */
 741         rmap = &memslot->arch.rmap[gfn_base - memslot->base_gfn];
 742         lock_rmap(rmap);
 743
 744         /* Check if we might have been invalidated; let the guest retry if so */
 745         ret = RESUME_GUEST;
 746         if (mmu_notifier_retry(vcpu->kvm, mmu_seq)) {
 747                 unlock_rmap(rmap);
 748                 goto out_unlock;
 749         }
 750
 751         /* Only set R/C in real HPTE if set in both *rmap and guest_rpte */
 752         rcbits = *rmap >> KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT;
 753         r &= rcbits | ~(HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 754
 755         if (hptep[0] & HPTE_V_VALID) {
 756                 /* HPTE was previously valid, so we need to invalidate it */
 757                 unlock_rmap(rmap);
 758                 hptep[0] |= HPTE_V_ABSENT;
 759                 kvmppc_invalidate_hpte(kvm, hptep, index);
 760                 /* don't lose previous R and C bits */
 761                 r |= hptep[1] & (HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 762         } else {
 763                 kvmppc_add_revmap_chain(kvm, rev, rmap, index, 0);
 764         }
 765
 766         hptep[1] = r;
 767         eieio();
 768         hptep[0] = hpte[0];
 769         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 770         preempt_enable();
 771         if (page && hpte_is_writable(r))
 772                 SetPageDirty(page);
 773
 774  out_put:
 775         if (page) {
 776                 /*
 777                  * We drop pages[0] here, not page because page might
 778                  * have been set to the head page of a compound, but
 779                  * we have to drop the reference on the correct tail
 780                  * page to match the get inside gup()
 781                  */
 782                 put_page(pages[0]);
 783         }
 784         return ret;
 785
 786  out_unlock:
 787         hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
 788         preempt_enable();
 789         goto out_put;
 790 }
 791
 792 static void kvmppc_rmap_reset(struct kvm *kvm)
 793 {
 794         struct kvm_memslots *slots;
 795         struct kvm_memory_slot *memslot;
 796         int srcu_idx;
 797
 798         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
 799         slots = kvm->memslots;
 800         kvm_for_each_memslot(memslot, slots) {
 801                 /*
 802                  * This assumes it is acceptable to lose reference and
 803                  * change bits across a reset.
 804                  */
 805                 memset(memslot->arch.rmap, 0,
 806                        memslot->npages * sizeof(*memslot->arch.rmap));
 807         }
 808         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
 809 }
 810
 811 static int kvm_handle_hva_range(struct kvm *kvm,
 812                                 unsigned long start,
 813                                 unsigned long end,
 814                                 int (*handler)(struct kvm *kvm,
 815                                                unsigned long *rmapp,
 816                                                unsigned long gfn))
 817 {
 818         int ret;
 819         int retval = 0;
 820         struct kvm_memslots *slots;
 821         struct kvm_memory_slot *memslot;
 822
 823         slots = kvm_memslots(kvm);
 824         kvm_for_each_memslot(memslot, slots) {
 825                 unsigned long hva_start, hva_end;
 826                 gfn_t gfn, gfn_end;
 827
 828                 hva_start = max(start, memslot->userspace_addr);
 829                 hva_end = min(end, memslot->userspace_addr +
 830                                         (memslot->npages << PAGE_SHIFT));
 831                 if (hva_start >= hva_end)
 832                         continue;
 833                 /*
 834                  * {gfn(page) | page intersects with [hva_start, hva_end)} =
 835                  * {gfn, gfn+1, ..., gfn_end-1}.
 836                  */
 837                 gfn = hva_to_gfn_memslot(hva_start, memslot);
 838                 gfn_end = hva_to_gfn_memslot(hva_end + PAGE_SIZE - 1, memslot);
 839
 840                 for (; gfn < gfn_end; ++gfn) {
 841                         gfn_t gfn_offset = gfn - memslot->base_gfn;
 842
 843                         ret = handler(kvm, &memslot->arch.rmap[gfn_offset], gfn);
 844                         retval |= ret;
 845                 }
 846         }
 847
 848         return retval;
 849 }
 850
 851 static int kvm_handle_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva,
 852                           int (*handler)(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
 853                                          unsigned long gfn))
 854 {
 855         return kvm_handle_hva_range(kvm, hva, hva + 1, handler);
 856 }
 857
 858 static int kvm_unmap_rmapp(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
 859                            unsigned long gfn)
 860 {
 861         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
 862         unsigned long h, i, j;
 863         unsigned long *hptep;
 864         unsigned long ptel, psize, rcbits;
 865
 866         for (;;) {
 867                 lock_rmap(rmapp);
 868                 if (!(*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)) {
 869                         unlock_rmap(rmapp);
 870                         break;
 871                 }
 872
 873                 /*
 874                  * To avoid an ABBA deadlock with the HPTE lock bit,
 875                  * we can't spin on the HPTE lock while holding the
 876                  * rmap chain lock.
 877                  */
 878                 i = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
 879                 hptep = (unsigned long *) (kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
 880                 if (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK)) {
 881                         /* unlock rmap before spinning on the HPTE lock */
 882                         unlock_rmap(rmapp);
 883                         while (hptep[0] & HPTE_V_HVLOCK)
 884                                 cpu_relax();
 885                         continue;
 886                 }
 887                 j = rev[i].forw;
 888                 if (j == i) {
 889                         /* chain is now empty */
 890                         *rmapp &= ~(KVMPPC_RMAP_PRESENT | KVMPPC_RMAP_INDEX);
 891                 } else {
 892                         /* remove i from chain */
 893                         h = rev[i].back;
 894                         rev[h].forw = j;
 895                         rev[j].back = h;
 896                         rev[i].forw = rev[i].back = i;
 897                         *rmapp = (*rmapp & ~KVMPPC_RMAP_INDEX) | j;
 898                 }
 899
 900                 /* Now check and modify the HPTE */
 901                 ptel = rev[i].guest_rpte;
 902                 psize = hpte_page_size(hptep[0], ptel);
 903                 if ((hptep[0] & HPTE_V_VALID) &&
 904                     hpte_rpn(ptel, psize) == gfn) {
 905                         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 906                                 hptep[0] |= HPTE_V_ABSENT;
 907                         kvmppc_invalidate_hpte(kvm, hptep, i);
 908                         /* Harvest R and C */
 909                         rcbits = hptep[1] & (HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 910                         *rmapp |= rcbits << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT;
 911                         if (rcbits & ~rev[i].guest_rpte) {
 912                                 rev[i].guest_rpte = ptel | rcbits;
 913                                 note_hpte_modification(kvm, &rev[i]);
 914                         }
 915                 }
 916                 unlock_rmap(rmapp);
 917                 hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
 918         }
 919         return 0;
 920 }
 921
 922 int kvm_unmap_hva_hv(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
 923 {
 924         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 925                 kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_unmap_rmapp);
 926         return 0;
 927 }
 928
 929 int kvm_unmap_hva_range_hv(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end)
 930 {
 931         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 932                 kvm_handle_hva_range(kvm, start, end, kvm_unmap_rmapp);
 933         return 0;
 934 }
 935
 936 void kvmppc_core_flush_memslot_hv(struct kvm *kvm,
 937                                   struct kvm_memory_slot *memslot)
 938 {
 939         unsigned long *rmapp;
 940         unsigned long gfn;
 941         unsigned long n;
 942
 943         rmapp = memslot->arch.rmap;
 944         gfn = memslot->base_gfn;
 945         for (n = memslot->npages; n; --n) {
 946                 /*
 947                  * Testing the present bit without locking is OK because
 948                  * the memslot has been marked invalid already, and hence
 949                  * no new HPTEs referencing this page can be created,
 950                  * thus the present bit can't go from 0 to 1.
 951                  */
 952                 if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)
 953                         kvm_unmap_rmapp(kvm, rmapp, gfn);
 954                 ++rmapp;
 955                 ++gfn;
 956         }
 957 }
 958
 959 static int kvm_age_rmapp(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
 960                          unsigned long gfn)
 961 {
 962         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
 963         unsigned long head, i, j;
 964         unsigned long *hptep;
 965         int ret = 0;
 966
 967  retry:
 968         lock_rmap(rmapp);
 969         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_REFERENCED) {
 970                 *rmapp &= ~KVMPPC_RMAP_REFERENCED;
 971                 ret = 1;
 972         }
 973         if (!(*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)) {
 974                 unlock_rmap(rmapp);
 975                 return ret;
 976         }
 977
 978         i = head = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
 979         do {
 980                 hptep = (unsigned long *) (kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
 981                 j = rev[i].forw;
 982
 983                 /* If this HPTE isn't referenced, ignore it */
 984                 if (!(hptep[1] & HPTE_R_R))
 985                         continue;
 986
 987                 if (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK)) {
 988                         /* unlock rmap before spinning on the HPTE lock */
 989                         unlock_rmap(rmapp);
 990                         while (hptep[0] & HPTE_V_HVLOCK)
 991                                 cpu_relax();
 992                         goto retry;
 993                 }
 994
 995                 /* Now check and modify the HPTE */
 996                 if ((hptep[0] & HPTE_V_VALID) && (hptep[1] & HPTE_R_R)) {
 997                         kvmppc_clear_ref_hpte(kvm, hptep, i);
 998                         if (!(rev[i].guest_rpte & HPTE_R_R)) {
 999                                 rev[i].guest_rpte |= HPTE_R_R;
1000                                 note_hpte_modification(kvm, &rev[i]);
1001                         }
1002                         ret = 1;
1003                 }
1004                 hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
1005         } while ((i = j) != head);
1006
1007         unlock_rmap(rmapp);
1008         return ret;
1009 }
1010
1011 int kvm_age_hva_hv(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
1012 {
1013         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
1014                 return 0;
1015         return kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_age_rmapp);
1016 }
1017
1018 static int kvm_test_age_rmapp(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
1019                               unsigned long gfn)
1020 {
1021         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
1022         unsigned long head, i, j;
1023         unsigned long *hp;
1024         int ret = 1;
1025
1026         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_REFERENCED)
1027                 return 1;
1028
1029         lock_rmap(rmapp);
1030         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_REFERENCED)
1031                 goto out;
1032
1033         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT) {
1034                 i = head = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
1035                 do {
1036                         hp = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
1037                         j = rev[i].forw;
1038                         if (hp[1] & HPTE_R_R)
1039                                 goto out;
1040                 } while ((i = j) != head);
1041         }
1042         ret = 0;
1043
1044  out:
1045         unlock_rmap(rmapp);
1046         return ret;
1047 }
1048
1049 int kvm_test_age_hva_hv(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
1050 {
1051         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
1052                 return 0;
1053         return kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_test_age_rmapp);
1054 }
1055
1056 void kvm_set_spte_hva_hv(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte)
1057 {
1058         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
1059                 return;
1060         kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_unmap_rmapp);
1061 }
1062
1063 static int vcpus_running(struct kvm *kvm)
1064 {
1065         return atomic_read(&kvm->arch.vcpus_running) != 0;
1066 }
1067
1068 /*
1069  * Returns the number of system pages that are dirty.
1070  * This can be more than 1 if we find a huge-page HPTE.
1071  */
1072 static int kvm_test_clear_dirty_npages(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp)
1073 {
1074         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
1075         unsigned long head, i, j;
1076         unsigned long n;
1077         unsigned long v, r;
1078         unsigned long *hptep;
1079         int npages_dirty = 0;
1080
1081  retry:
1082         lock_rmap(rmapp);
1083         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_CHANGED) {
1084                 *rmapp &= ~KVMPPC_RMAP_CHANGED;
1085                 npages_dirty = 1;
1086         }
1087         if (!(*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)) {
1088                 unlock_rmap(rmapp);
1089                 return npages_dirty;
1090         }
1091
1092         i = head = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
1093         do {
1094                 hptep = (unsigned long *) (kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
1095                 j = rev[i].forw;
1096
1097                 /*
1098                  * Checking the C (changed) bit here is racy since there
1099                  * is no guarantee about when the hardware writes it back.
1100                  * If the HPTE is not writable then it is stable since the
1101                  * page can't be written to, and we would have done a tlbie
1102                  * (which forces the hardware to complete any writeback)
1103                  * when making the HPTE read-only.
1104                  * If vcpus are running then this call is racy anyway
1105                  * since the page could get dirtied subsequently, so we
1106                  * expect there to be a further call which would pick up
1107                  * any delayed C bit writeback.
1108                  * Otherwise we need to do the tlbie even if C==0 in
1109                  * order to pick up any delayed writeback of C.
1110                  */
1111                 if (!(hptep[1] & HPTE_R_C) &&
1112                     (!hpte_is_writable(hptep[1]) || vcpus_running(kvm)))
1113                         continue;
1114
1115                 if (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK)) {
1116                         /* unlock rmap before spinning on the HPTE lock */
1117                         unlock_rmap(rmapp);
1118                         while (hptep[0] & HPTE_V_HVLOCK)
1119                                 cpu_relax();
1120                         goto retry;
1121                 }
1122
1123                 /* Now check and modify the HPTE */
1124                 if (!(hptep[0] & HPTE_V_VALID))
1125                         continue;
1126
1127                 /* need to make it temporarily absent so C is stable */
1128                 hptep[0] |= HPTE_V_ABSENT;
1129                 kvmppc_invalidate_hpte(kvm, hptep, i);
1130                 v = hptep[0];
1131                 r = hptep[1];
1132                 if (r & HPTE_R_C) {
1133                         hptep[1] = r & ~HPTE_R_C;
1134                         if (!(rev[i].guest_rpte & HPTE_R_C)) {
1135                                 rev[i].guest_rpte |= HPTE_R_C;
1136                                 note_hpte_modification(kvm, &rev[i]);
1137                         }
1138                         n = hpte_page_size(v, r);
1139                         n = (n + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1140                         if (n > npages_dirty)
1141                                 npages_dirty = n;
1142                         eieio();
1143                 }
1144                 v &= ~(HPTE_V_ABSENT | HPTE_V_HVLOCK);
1145                 v |= HPTE_V_VALID;
1146                 hptep[0] = v;
1147         } while ((i = j) != head);
1148
1149         unlock_rmap(rmapp);
1150         return npages_dirty;
1151 }
1152
1153 static void harvest_vpa_dirty(struct kvmppc_vpa *vpa,
1154                               struct kvm_memory_slot *memslot,
1155                               unsigned long *map)
1156 {
1157         unsigned long gfn;
1158
1159         if (!vpa->dirty || !vpa->pinned_addr)
1160                 return;
1161         gfn = vpa->gpa >> PAGE_SHIFT;
1162         if (gfn < memslot->base_gfn ||
1163             gfn >= memslot->base_gfn + memslot->npages)
1164                 return;
1165
1166         vpa->dirty = false;
1167         if (map)
1168                 __set_bit_le(gfn - memslot->base_gfn, map);
1169 }
1170
1171 long kvmppc_hv_get_dirty_log(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
1172                              unsigned long *map)
1173 {
1174         unsigned long i, j;
1175         unsigned long *rmapp;
1176         struct kvm_vcpu *vcpu;
1177
1178         preempt_disable();
1179         rmapp = memslot->arch.rmap;
1180         for (i = 0; i < memslot->npages; ++i) {
1181                 int npages = kvm_test_clear_dirty_npages(kvm, rmapp);
1182                 /*
1183                  * Note that if npages > 0 then i must be a multiple of npages,
1184                  * since we always put huge-page HPTEs in the rmap chain
1185                  * corresponding to their page base address.
1186                  */
1187                 if (npages && map)
1188                         for (j = i; npages; ++j, --npages)
1189                                 __set_bit_le(j, map);
1190                 ++rmapp;
1191         }
1192
1193         /* Harvest dirty bits from VPA and DTL updates */
1194         /* Note: we never modify the SLB shadow buffer areas */
1195         kvm_for_each_vcpu(i, vcpu, kvm) {
1196                 spin_lock(&vcpu->arch.vpa_update_lock);
1197                 harvest_vpa_dirty(&vcpu->arch.vpa, memslot, map);
1198                 harvest_vpa_dirty(&vcpu->arch.dtl, memslot, map);
1199                 spin_unlock(&vcpu->arch.vpa_update_lock);
1200         }
1201         preempt_enable();
1202         return 0;
1203 }
1204
1205 void *kvmppc_pin_guest_page(struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
1206                             unsigned long *nb_ret)
1207 {
1208         struct kvm_memory_slot *memslot;
1209         unsigned long gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
1210         struct page *page, *pages[1];
1211         int npages;
1212         unsigned long hva, offset;
1213         unsigned long pa;
1214         unsigned long *physp;
1215         int srcu_idx;
1216
1217         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
1218         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
1219         if (!memslot || (memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID))
1220                 goto err;
1221         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers) {
1222                 physp = memslot->arch.slot_phys;
1223                 if (!physp)
1224                         goto err;
1225                 physp += gfn - memslot->base_gfn;
1226                 pa = *physp;
1227                 if (!pa) {
1228                         if (kvmppc_get_guest_page(kvm, gfn, memslot,
1229                                                   PAGE_SIZE) < 0)
1230                                 goto err;
1231                         pa = *physp;
1232                 }
1233                 page = pfn_to_page(pa >> PAGE_SHIFT);
1234                 get_page(page);
1235         } else {
1236                 hva = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
1237                 npages = get_user_pages_fast(hva, 1, 1, pages);
1238                 if (npages < 1)
1239                         goto err;
1240                 page = pages[0];
1241         }
1242         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
1243
1244         offset = gpa & (PAGE_SIZE - 1);
1245         if (nb_ret)
1246                 *nb_ret = PAGE_SIZE - offset;
1247         return page_address(page) + offset;
1248
1249  err:
1250         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
1251         return NULL;
1252 }
1253
1254 void kvmppc_unpin_guest_page(struct kvm *kvm, void *va, unsigned long gpa,
1255                              bool dirty)
1256 {
1257         struct page *page = virt_to_page(va);
1258         struct kvm_memory_slot *memslot;
1259         unsigned long gfn;
1260         unsigned long *rmap;
1261         int srcu_idx;
1262
1263         put_page(page);
1264
1265         if (!dirty || !kvm->arch.using_mmu_notifiers)
1266                 return;
1267
1268         /* We need to mark this page dirty in the rmap chain */
1269         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
1270         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
1271         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
1272         if (memslot) {
1273                 rmap = &memslot->arch.rmap[gfn - memslot->base_gfn];
1274                 lock_rmap(rmap);
1275                 *rmap |= KVMPPC_RMAP_CHANGED;
1276                 unlock_rmap(rmap);
1277         }
1278         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
1279 }
1280
1281 /*
1282  * Functions for reading and writing the hash table via reads and
1283  * writes on a file descriptor.
1284  *
1285  * Reads return the guest view of the hash table, which has to be
1286  * pieced together from the real hash table and the guest_rpte
1287  * values in the revmap array.
1288  *
1289  * On writes, each HPTE written is considered in turn, and if it
1290  * is valid, it is written to the HPT as if an H_ENTER with the
1291  * exact flag set was done.  When the invalid count is non-zero
1292  * in the header written to the stream, the kernel will make
1293  * sure that that many HPTEs are invalid, and invalidate them
1294  * if not.
1295  */
1296
1297 struct kvm_htab_ctx {
1298         unsigned long   index;
1299         unsigned long   flags;
1300         struct kvm      *kvm;
1301         int             first_pass;
1302 };
1303
1304 #define HPTE_SIZE       (2 * sizeof(unsigned long))
1305
1306 /*
1307  * Returns 1 if this HPT entry has been modified or has pending
1308  * R/C bit changes.
1309  */
1310 static int hpte_dirty(struct revmap_entry *revp, unsigned long *hptp)
1311 {
1312         unsigned long rcbits_unset;
1313
1314         if (revp->guest_rpte & HPTE_GR_MODIFIED)
1315                 return 1;
1316
1317         /* Also need to consider changes in reference and changed bits */
1318         rcbits_unset = ~revp->guest_rpte & (HPTE_R_R | HPTE_R_C);
1319         if ((hptp[0] & HPTE_V_VALID) && (hptp[1] & rcbits_unset))
1320                 return 1;
1321
1322         return 0;
1323 }
1324
1325 static long record_hpte(unsigned long flags, unsigned long *hptp,
1326                         unsigned long *hpte, struct revmap_entry *revp,
1327                         int want_valid, int first_pass)
1328 {
1329         unsigned long v, r;
1330         unsigned long rcbits_unset;
1331         int ok = 1;
1332         int valid, dirty;
1333
1334         /* Unmodified entries are uninteresting except on the first pass */
1335         dirty = hpte_dirty(revp, hptp);
1336         if (!first_pass && !dirty)
1337                 return 0;
1338
1339         valid = 0;
1340         if (hptp[0] & (HPTE_V_VALID | HPTE_V_ABSENT)) {
1341                 valid = 1;
1342                 if ((flags & KVM_GET_HTAB_BOLTED_ONLY) &&
1343                     !(hptp[0] & HPTE_V_BOLTED))
1344                         valid = 0;
1345         }
1346         if (valid != want_valid)
1347                 return 0;
1348
1349         v = r = 0;
1350         if (valid || dirty) {
1351                 /* lock the HPTE so it's stable and read it */
1352                 preempt_disable();
1353                 while (!try_lock_hpte(hptp, HPTE_V_HVLOCK))
1354                         cpu_relax();
1355                 v = hptp[0];
1356
1357                 /* re-evaluate valid and dirty from synchronized HPTE value */
1358                 valid = !!(v & HPTE_V_VALID);
1359                 dirty = !!(revp->guest_rpte & HPTE_GR_MODIFIED);
1360
1361                 /* Harvest R and C into guest view if necessary */
1362                 rcbits_unset = ~revp->guest_rpte & (HPTE_R_R | HPTE_R_C);
1363                 if (valid && (rcbits_unset & hptp[1])) {
1364                         revp->guest_rpte |= (hptp[1] & (HPTE_R_R | HPTE_R_C)) |
1365                                 HPTE_GR_MODIFIED;
1366                         dirty = 1;
1367                 }
1368
1369                 if (v & HPTE_V_ABSENT) {
1370                         v &= ~HPTE_V_ABSENT;
1371                         v |= HPTE_V_VALID;
1372                         valid = 1;
1373                 }
1374                 if ((flags & KVM_GET_HTAB_BOLTED_ONLY) && !(v & HPTE_V_BOLTED))
1375                         valid = 0;
1376
1377                 r = revp->guest_rpte;
1378                 /* only clear modified if this is the right sort of entry */
1379                 if (valid == want_valid && dirty) {
1380                         r &= ~HPTE_GR_MODIFIED;
1381                         revp->guest_rpte = r;
1382                 }
1383                 asm volatile(PPC_RELEASE_BARRIER "" : : : "memory");
1384                 hptp[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
1385                 preempt_enable();
1386                 if (!(valid == want_valid && (first_pass || dirty)))
1387                         ok = 0;
1388         }
1389         hpte[0] = v;
1390         hpte[1] = r;
1391         return ok;
1392 }
1393
1394 static ssize_t kvm_htab_read(struct file *file, char __user *buf,
1395                              size_t count, loff_t *ppos)
1396 {
1397         struct kvm_htab_ctx *ctx = file->private_data;
1398         struct kvm *kvm = ctx->kvm;
1399         struct kvm_get_htab_header hdr;
1400         unsigned long *hptp;
1401         struct revmap_entry *revp;
1402         unsigned long i, nb, nw;
1403         unsigned long __user *lbuf;
1404         struct kvm_get_htab_header __user *hptr;
1405         unsigned long flags;
1406         int first_pass;
1407         unsigned long hpte[2];
1408
1409         if (!access_ok(VERIFY_WRITE, buf, count))
1410                 return -EFAULT;
1411
1412         first_pass = ctx->first_pass;
1413         flags = ctx->flags;
1414
1415         i = ctx->index;
1416         hptp = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (i * HPTE_SIZE));
1417         revp = kvm->arch.revmap + i;
1418         lbuf = (unsigned long __user *)buf;
1419
1420         nb = 0;
1421         while (nb + sizeof(hdr) + HPTE_SIZE < count) {
1422                 /* Initialize header */
1423                 hptr = (struct kvm_get_htab_header __user *)buf;
1424                 hdr.n_valid = 0;
1425                 hdr.n_invalid = 0;
1426                 nw = nb;
1427                 nb += sizeof(hdr);
1428                 lbuf = (unsigned long __user *)(buf + sizeof(hdr));
1429
1430                 /* Skip uninteresting entries, i.e. clean on not-first pass */
1431                 if (!first_pass) {
1432                         while (i < kvm->arch.hpt_npte &&
1433                                !hpte_dirty(revp, hptp)) {
1434                                 ++i;
1435                                 hptp += 2;
1436                                 ++revp;
1437                         }
1438                 }
1439                 hdr.index = i;
1440
1441                 /* Grab a series of valid entries */
1442                 while (i < kvm->arch.hpt_npte &&
1443                        hdr.n_valid < 0xffff &&
1444                        nb + HPTE_SIZE < count &&
1445                        record_hpte(flags, hptp, hpte, revp, 1, first_pass)) {
1446                         /* valid entry, write it out */
1447                         ++hdr.n_valid;
1448                         if (__put_user(hpte[0], lbuf) ||
1449                             __put_user(hpte[1], lbuf + 1))
1450                                 return -EFAULT;
1451                         nb += HPTE_SIZE;
1452                         lbuf += 2;
1453                         ++i;
1454                         hptp += 2;
1455                         ++revp;
1456                 }
1457                 /* Now skip invalid entries while we can */
1458                 while (i < kvm->arch.hpt_npte &&
1459                        hdr.n_invalid < 0xffff &&
1460                        record_hpte(flags, hptp, hpte, revp, 0, first_pass)) {
1461                         /* found an invalid entry */
1462                         ++hdr.n_invalid;
1463                         ++i;
1464                         hptp += 2;
1465                         ++revp;
1466                 }
1467
1468                 if (hdr.n_valid || hdr.n_invalid) {
1469                         /* write back the header */
1470                         if (__copy_to_user(hptr, &hdr, sizeof(hdr)))
1471                                 return -EFAULT;
1472                         nw = nb;
1473                         buf = (char __user *)lbuf;
1474                 } else {
1475                         nb = nw;
1476                 }
1477
1478                 /* Check if we've wrapped around the hash table */
1479                 if (i >= kvm->arch.hpt_npte) {
1480                         i = 0;
1481                         ctx->first_pass = 0;
1482                         break;
1483                 }
1484         }
1485
1486         ctx->index = i;
1487
1488         return nb;
1489 }
1490
1491 static ssize_t kvm_htab_write(struct file *file, const char __user *buf,
1492                               size_t count, loff_t *ppos)
1493 {
1494         struct kvm_htab_ctx *ctx = file->private_data;
1495         struct kvm *kvm = ctx->kvm;
1496         struct kvm_get_htab_header hdr;
1497         unsigned long i, j;
1498         unsigned long v, r;
1499         unsigned long __user *lbuf;
1500         unsigned long *hptp;
1501         unsigned long tmp[2];
1502         ssize_t nb;
1503         long int err, ret;
1504         int rma_setup;
1505
1506         if (!access_ok(VERIFY_READ, buf, count))
1507                 return -EFAULT;
1508
1509         /* lock out vcpus from running while we're doing this */
1510         mutex_lock(&kvm->lock);
1511         rma_setup = kvm->arch.rma_setup_done;
1512         if (rma_setup) {
1513                 kvm->arch.rma_setup_done = 0;   /* temporarily */
1514                 /* order rma_setup_done vs. vcpus_running */
1515                 smp_mb();
1516                 if (atomic_read(&kvm->arch.vcpus_running)) {
1517                         kvm->arch.rma_setup_done = 1;
1518                         mutex_unlock(&kvm->lock);
1519                         return -EBUSY;
1520                 }
1521         }
1522
1523         err = 0;
1524         for (nb = 0; nb + sizeof(hdr) <= count; ) {
1525                 err = -EFAULT;
1526                 if (__copy_from_user(&hdr, buf, sizeof(hdr)))
1527                         break;
1528
1529                 err = 0;
1530                 if (nb + hdr.n_valid * HPTE_SIZE > count)
1531                         break;
1532
1533                 nb += sizeof(hdr);
1534                 buf += sizeof(hdr);
1535
1536                 err = -EINVAL;
1537                 i = hdr.index;
1538                 if (i >= kvm->arch.hpt_npte ||
1539                     i + hdr.n_valid + hdr.n_invalid > kvm->arch.hpt_npte)
1540                         break;
1541
1542                 hptp = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (i * HPTE_SIZE));
1543                 lbuf = (unsigned long __user *)buf;
1544                 for (j = 0; j < hdr.n_valid; ++j) {
1545                         err = -EFAULT;
1546                         if (__get_user(v, lbuf) || __get_user(r, lbuf + 1))
1547                                 goto out;
1548                         err = -EINVAL;
1549                         if (!(v & HPTE_V_VALID))
1550                                 goto out;
1551                         lbuf += 2;
1552                         nb += HPTE_SIZE;
1553
1554                         if (hptp[0] & (HPTE_V_VALID | HPTE_V_ABSENT))
1555                                 kvmppc_do_h_remove(kvm, 0, i, 0, tmp);
1556                         err = -EIO;
1557                         ret = kvmppc_virtmode_do_h_enter(kvm, H_EXACT, i, v, r,
1558                                                          tmp);
1559                         if (ret != H_SUCCESS) {
1560                                 pr_err("kvm_htab_write ret %ld i=%ld v=%lx "
1561                                        "r=%lx\n", ret, i, v, r);
1562                                 goto out;
1563                         }
1564                         if (!rma_setup && is_vrma_hpte(v)) {
1565                                 unsigned long psize = hpte_page_size(v, r);
1566                                 unsigned long senc = slb_pgsize_encoding(psize);
1567                                 unsigned long lpcr;
1568
1569                                 kvm->arch.vrma_slb_v = senc | SLB_VSID_B_1T |
1570                                         (VRMA_VSID << SLB_VSID_SHIFT_1T);
1571                                 lpcr = senc << (LPCR_VRMASD_SH - 4);
1572                                 kvmppc_update_lpcr(kvm, lpcr, LPCR_VRMASD);
1573                                 rma_setup = 1;
1574                         }
1575                         ++i;
1576                         hptp += 2;
1577                 }
1578
1579                 for (j = 0; j < hdr.n_invalid; ++j) {
1580                         if (hptp[0] & (HPTE_V_VALID | HPTE_V_ABSENT))
1581                                 kvmppc_do_h_remove(kvm, 0, i, 0, tmp);
1582                         ++i;
1583                         hptp += 2;
1584                 }
1585                 err = 0;
1586         }
1587
1588  out:
1589         /* Order HPTE updates vs. rma_setup_done */
1590         smp_wmb();
1591         kvm->arch.rma_setup_done = rma_setup;
1592         mutex_unlock(&kvm->lock);
1593
1594         if (err)
1595                 return err;
1596         return nb;
1597 }
1598
1599 static int kvm_htab_release(struct inode *inode, struct file *filp)
1600 {
1601         struct kvm_htab_ctx *ctx = filp->private_data;
1602
1603         filp->private_data = NULL;
1604         if (!(ctx->flags & KVM_GET_HTAB_WRITE))
1605                 atomic_dec(&ctx->kvm->arch.hpte_mod_interest);
1606         kvm_put_kvm(ctx->kvm);
1607         kfree(ctx);
1608         return 0;
1609 }
1610
1611 static const struct file_operations kvm_htab_fops = {
1612         .read           = kvm_htab_read,
1613         .write          = kvm_htab_write,
1614         .llseek         = default_llseek,
1615         .release        = kvm_htab_release,
1616 };
1617
1618 int kvm_vm_ioctl_get_htab_fd(struct kvm *kvm, struct kvm_get_htab_fd *ghf)
1619 {
1620         int ret;
1621         struct kvm_htab_ctx *ctx;
1622         int rwflag;
1623
1624         /* reject flags we don't recognize */
1625         if (ghf->flags & ~(KVM_GET_HTAB_BOLTED_ONLY | KVM_GET_HTAB_WRITE))
1626                 return -EINVAL;
1627         ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
1628         if (!ctx)
1629                 return -ENOMEM;
1630         kvm_get_kvm(kvm);
1631         ctx->kvm = kvm;
1632         ctx->index = ghf->start_index;
1633         ctx->flags = ghf->flags;
1634         ctx->first_pass = 1;
1635
1636         rwflag = (ghf->flags & KVM_GET_HTAB_WRITE) ? O_WRONLY : O_RDONLY;
1637         ret = anon_inode_getfd("kvm-htab", &kvm_htab_fops, ctx, rwflag | O_CLOEXEC);
1638         if (ret < 0) {
1639                 kvm_put_kvm(kvm);
1640                 return ret;
1641         }
1642
1643         if (rwflag == O_RDONLY) {
1644                 mutex_lock(&kvm->slots_lock);
1645                 atomic_inc(&kvm->arch.hpte_mod_interest);
1646                 /* make sure kvmppc_do_h_enter etc. see the increment */
1647                 synchronize_srcu_expedited(&kvm->srcu);
1648                 mutex_unlock(&kvm->slots_lock);
1649         }
1650
1651         return ret;
1652 }
1653
1654 void kvmppc_mmu_book3s_hv_init(struct kvm_vcpu *vcpu)
1655 {
1656         struct kvmppc_mmu *mmu = &vcpu->arch.mmu;
1657
1658         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206))
1659                 vcpu->arch.slb_nr = 32;         /* POWER7 */
1660         else
1661                 vcpu->arch.slb_nr = 64;
1662
1663         mmu->xlate = kvmppc_mmu_book3s_64_hv_xlate;
1664         mmu->reset_msr = kvmppc_mmu_book3s_64_hv_reset_msr;
1665
1666         vcpu->arch.hflags |= BOOK3S_HFLAG_SLB;
1667 }