arch/powerpc/kvm/book3s_64_mmu_radix.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *
   4  * Copyright 2016 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
   5  */
   6
   7 #include <linux/types.h>
   8 #include <linux/string.h>
   9 #include <linux/kvm.h>
  10 #include <linux/kvm_host.h>
  11 #include <linux/anon_inodes.h>
  12 #include <linux/file.h>
  13 #include <linux/debugfs.h>
  14 #include <linux/pgtable.h>
  15
  16 #include <asm/kvm_ppc.h>
  17 #include <asm/kvm_book3s.h>
  18 #include <asm/page.h>
  19 #include <asm/mmu.h>
  20 #include <asm/pgalloc.h>
  21 #include <asm/pte-walk.h>
  22 #include <asm/ultravisor.h>
  23 #include <asm/kvm_book3s_uvmem.h>
  24
  25 /*
  26  * Supported radix tree geometry.
  27  * Like p9, we support either 5 or 9 bits at the first (lowest) level,
  28  * for a page size of 64k or 4k.
  29  */
  30 static int p9_supported_radix_bits[4] = { 5, 9, 9, 13 };
  31
  32 unsigned long __kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(int lpid, int pid,
  33                                               gva_t eaddr, void *to, void *from,
  34                                               unsigned long n)
  35 {
  36         int old_pid, old_lpid;
  37         unsigned long quadrant, ret = n;
  38         bool is_load = !!to;
  39
  40         /* Can't access quadrants 1 or 2 in non-HV mode, call the HV to do it */
  41         if (kvmhv_on_pseries())
  42                 return plpar_hcall_norets(H_COPY_TOFROM_GUEST, lpid, pid, eaddr,
  43                                           (to != NULL) ? __pa(to): 0,
  44                                           (from != NULL) ? __pa(from): 0, n);
  45
  46         quadrant = 1;
  47         if (!pid)
  48                 quadrant = 2;
  49         if (is_load)
  50                 from = (void *) (eaddr | (quadrant << 62));
  51         else
  52                 to = (void *) (eaddr | (quadrant << 62));
  53
  54         preempt_disable();
  55
  56         /* switch the lpid first to avoid running host with unallocated pid */
  57         old_lpid = mfspr(SPRN_LPID);
  58         if (old_lpid != lpid)
  59                 mtspr(SPRN_LPID, lpid);
  60         if (quadrant == 1) {
  61                 old_pid = mfspr(SPRN_PID);
  62                 if (old_pid != pid)
  63                         mtspr(SPRN_PID, pid);
  64         }
  65         isync();
  66
  67         if (is_load)
  68                 ret = copy_from_user_nofault(to, (const void __user *)from, n);
  69         else
  70                 ret = copy_to_user_nofault((void __user *)to, from, n);
  71
  72         /* switch the pid first to avoid running host with unallocated pid */
  73         if (quadrant == 1 && pid != old_pid)
  74                 mtspr(SPRN_PID, old_pid);
  75         if (lpid != old_lpid)
  76                 mtspr(SPRN_LPID, old_lpid);
  77         isync();
  78
  79         preempt_enable();
  80
  81         return ret;
  82 }
  83 EXPORT_SYMBOL_GPL(__kvmhv_copy_tofrom_guest_radix);
  84
  85 static long kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
  86                                           void *to, void *from, unsigned long n)
  87 {
  88         int lpid = vcpu->kvm->arch.lpid;
  89         int pid = vcpu->arch.pid;
  90
  91         /* This would cause a data segment intr so don't allow the access */
  92         if (eaddr & (0x3FFUL << 52))
  93                 return -EINVAL;
  94
  95         /* Should we be using the nested lpid */
  96         if (vcpu->arch.nested)
  97                 lpid = vcpu->arch.nested->shadow_lpid;
  98
  99         /* If accessing quadrant 3 then pid is expected to be 0 */
 100         if (((eaddr >> 62) & 0x3) == 0x3)
 101                 pid = 0;
 102
 103         eaddr &= ~(0xFFFUL << 52);
 104
 105         return __kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(lpid, pid, eaddr, to, from, n);
 106 }
 107
 108 long kvmhv_copy_from_guest_radix(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, void *to,
 109                                  unsigned long n)
 110 {
 111         long ret;
 112
 113         ret = kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(vcpu, eaddr, to, NULL, n);
 114         if (ret > 0)
 115                 memset(to + (n - ret), 0, ret);
 116
 117         return ret;
 118 }
 119 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmhv_copy_from_guest_radix);
 120
 121 long kvmhv_copy_to_guest_radix(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, void *from,
 122                                unsigned long n)
 123 {
 124         return kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(vcpu, eaddr, NULL, from, n);
 125 }
 126 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmhv_copy_to_guest_radix);
 127
 128 int kvmppc_mmu_walk_radix_tree(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 129                                struct kvmppc_pte *gpte, u64 root,
 130                                u64 *pte_ret_p)
 131 {
 132         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 133         int ret, level, ps;
 134         unsigned long rts, bits, offset, index;
 135         u64 pte, base, gpa;
 136         __be64 rpte;
 137
 138         rts = ((root & RTS1_MASK) >> (RTS1_SHIFT - 3)) |
 139                 ((root & RTS2_MASK) >> RTS2_SHIFT);
 140         bits = root & RPDS_MASK;
 141         base = root & RPDB_MASK;
 142
 143         offset = rts + 31;
 144
 145         /* Current implementations only support 52-bit space */
 146         if (offset != 52)
 147                 return -EINVAL;
 148
 149         /* Walk each level of the radix tree */
 150         for (level = 3; level >= 0; --level) {
 151                 u64 addr;
 152                 /* Check a valid size */
 153                 if (level && bits != p9_supported_radix_bits[level])
 154                         return -EINVAL;
 155                 if (level == 0 && !(bits == 5 || bits == 9))
 156                         return -EINVAL;
 157                 offset -= bits;
 158                 index = (eaddr >> offset) & ((1UL << bits) - 1);
 159                 /* Check that low bits of page table base are zero */
 160                 if (base & ((1UL << (bits + 3)) - 1))
 161                         return -EINVAL;
 162                 /* Read the entry from guest memory */
 163                 addr = base + (index * sizeof(rpte));
 164                 vcpu->srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
 165                 ret = kvm_read_guest(kvm, addr, &rpte, sizeof(rpte));
 166                 srcu_read_unlock(&kvm->srcu, vcpu->srcu_idx);
 167                 if (ret) {
 168                         if (pte_ret_p)
 169                                 *pte_ret_p = addr;
 170                         return ret;
 171                 }
 172                 pte = __be64_to_cpu(rpte);
 173                 if (!(pte & _PAGE_PRESENT))
 174                         return -ENOENT;
 175                 /* Check if a leaf entry */
 176                 if (pte & _PAGE_PTE)
 177                         break;
 178                 /* Get ready to walk the next level */
 179                 base = pte & RPDB_MASK;
 180                 bits = pte & RPDS_MASK;
 181         }
 182
 183         /* Need a leaf at lowest level; 512GB pages not supported */
 184         if (level < 0 || level == 3)
 185                 return -EINVAL;
 186
 187         /* We found a valid leaf PTE */
 188         /* Offset is now log base 2 of the page size */
 189         gpa = pte & 0x01fffffffffff000ul;
 190         if (gpa & ((1ul << offset) - 1))
 191                 return -EINVAL;
 192         gpa |= eaddr & ((1ul << offset) - 1);
 193         for (ps = MMU_PAGE_4K; ps < MMU_PAGE_COUNT; ++ps)
 194                 if (offset == mmu_psize_defs[ps].shift)
 195                         break;
 196         gpte->page_size = ps;
 197         gpte->page_shift = offset;
 198
 199         gpte->eaddr = eaddr;
 200         gpte->raddr = gpa;
 201
 202         /* Work out permissions */
 203         gpte->may_read = !!(pte & _PAGE_READ);
 204         gpte->may_write = !!(pte & _PAGE_WRITE);
 205         gpte->may_execute = !!(pte & _PAGE_EXEC);
 206
 207         gpte->rc = pte & (_PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY);
 208
 209         if (pte_ret_p)
 210                 *pte_ret_p = pte;
 211
 212         return 0;
 213 }
 214
 215 /*
 216  * Used to walk a partition or process table radix tree in guest memory
 217  * Note: We exploit the fact that a partition table and a process
 218  * table have the same layout, a partition-scoped page table and a
 219  * process-scoped page table have the same layout, and the 2nd
 220  * doubleword of a partition table entry has the same layout as
 221  * the PTCR register.
 222  */
 223 int kvmppc_mmu_radix_translate_table(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 224                                      struct kvmppc_pte *gpte, u64 table,
 225                                      int table_index, u64 *pte_ret_p)
 226 {
 227         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 228         int ret;
 229         unsigned long size, ptbl, root;
 230         struct prtb_entry entry;
 231
 232         if ((table & PRTS_MASK) > 24)
 233                 return -EINVAL;
 234         size = 1ul << ((table & PRTS_MASK) + 12);
 235
 236         /* Is the table big enough to contain this entry? */
 237         if ((table_index * sizeof(entry)) >= size)
 238                 return -EINVAL;
 239
 240         /* Read the table to find the root of the radix tree */
 241         ptbl = (table & PRTB_MASK) + (table_index * sizeof(entry));
 242         vcpu->srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
 243         ret = kvm_read_guest(kvm, ptbl, &entry, sizeof(entry));
 244         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, vcpu->srcu_idx);
 245         if (ret)
 246                 return ret;
 247
 248         /* Root is stored in the first double word */
 249         root = be64_to_cpu(entry.prtb0);
 250
 251         return kvmppc_mmu_walk_radix_tree(vcpu, eaddr, gpte, root, pte_ret_p);
 252 }
 253
 254 int kvmppc_mmu_radix_xlate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 255                            struct kvmppc_pte *gpte, bool data, bool iswrite)
 256 {
 257         u32 pid;
 258         u64 pte;
 259         int ret;
 260
 261         /* Work out effective PID */
 262         switch (eaddr >> 62) {
 263         case 0:
 264                 pid = vcpu->arch.pid;
 265                 break;
 266         case 3:
 267                 pid = 0;
 268                 break;
 269         default:
 270                 return -EINVAL;
 271         }
 272
 273         ret = kvmppc_mmu_radix_translate_table(vcpu, eaddr, gpte,
 274                                 vcpu->kvm->arch.process_table, pid, &pte);
 275         if (ret)
 276                 return ret;
 277
 278         /* Check privilege (applies only to process scoped translations) */
 279         if (kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR) {
 280                 if (pte & _PAGE_PRIVILEGED) {
 281                         gpte->may_read = 0;
 282                         gpte->may_write = 0;
 283                         gpte->may_execute = 0;
 284                 }
 285         } else {
 286                 if (!(pte & _PAGE_PRIVILEGED)) {
 287                         /* Check AMR/IAMR to see if strict mode is in force */
 288                         if (vcpu->arch.amr & (1ul << 62))
 289                                 gpte->may_read = 0;
 290                         if (vcpu->arch.amr & (1ul << 63))
 291                                 gpte->may_write = 0;
 292                         if (vcpu->arch.iamr & (1ul << 62))
 293                                 gpte->may_execute = 0;
 294                 }
 295         }
 296
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 void kvmppc_radix_tlbie_page(struct kvm *kvm, unsigned long addr,
 301                              unsigned int pshift, unsigned int lpid)
 302 {
 303         unsigned long psize = PAGE_SIZE;
 304         int psi;
 305         long rc;
 306         unsigned long rb;
 307
 308         if (pshift)
 309                 psize = 1UL << pshift;
 310         else
 311                 pshift = PAGE_SHIFT;
 312
 313         addr &= ~(psize - 1);
 314
 315         if (!kvmhv_on_pseries()) {
 316                 radix__flush_tlb_lpid_page(lpid, addr, psize);
 317                 return;
 318         }
 319
 320         psi = shift_to_mmu_psize(pshift);
 321         rb = addr | (mmu_get_ap(psi) << PPC_BITLSHIFT(58));
 322         rc = plpar_hcall_norets(H_TLB_INVALIDATE, H_TLBIE_P1_ENC(0, 0, 1),
 323                                 lpid, rb);
 324         if (rc)
 325                 pr_err("KVM: TLB page invalidation hcall failed, rc=%ld\n", rc);
 326 }
 327
 328 static void kvmppc_radix_flush_pwc(struct kvm *kvm, unsigned int lpid)
 329 {
 330         long rc;
 331
 332         if (!kvmhv_on_pseries()) {
 333                 radix__flush_pwc_lpid(lpid);
 334                 return;
 335         }
 336
 337         rc = plpar_hcall_norets(H_TLB_INVALIDATE, H_TLBIE_P1_ENC(1, 0, 1),
 338                                 lpid, TLBIEL_INVAL_SET_LPID);
 339         if (rc)
 340                 pr_err("KVM: TLB PWC invalidation hcall failed, rc=%ld\n", rc);
 341 }
 342
 343 static unsigned long kvmppc_radix_update_pte(struct kvm *kvm, pte_t *ptep,
 344                                       unsigned long clr, unsigned long set,
 345                                       unsigned long addr, unsigned int shift)
 346 {
 347         return __radix_pte_update(ptep, clr, set);
 348 }
 349
 350 static void kvmppc_radix_set_pte_at(struct kvm *kvm, unsigned long addr,
 351                              pte_t *ptep, pte_t pte)
 352 {
 353         radix__set_pte_at(kvm->mm, addr, ptep, pte, 0);
 354 }
 355
 356 static struct kmem_cache *kvm_pte_cache;
 357 static struct kmem_cache *kvm_pmd_cache;
 358
 359 static pte_t *kvmppc_pte_alloc(void)
 360 {
 361         pte_t *pte;
 362
 363         pte = kmem_cache_alloc(kvm_pte_cache, GFP_KERNEL);
 364         /* pmd_populate() will only reference _pa(pte). */
 365         kmemleak_ignore(pte);
 366
 367         return pte;
 368 }
 369
 370 static void kvmppc_pte_free(pte_t *ptep)
 371 {
 372         kmem_cache_free(kvm_pte_cache, ptep);
 373 }
 374
 375 static pmd_t *kvmppc_pmd_alloc(void)
 376 {
 377         pmd_t *pmd;
 378
 379         pmd = kmem_cache_alloc(kvm_pmd_cache, GFP_KERNEL);
 380         /* pud_populate() will only reference _pa(pmd). */
 381         kmemleak_ignore(pmd);
 382
 383         return pmd;
 384 }
 385
 386 static void kvmppc_pmd_free(pmd_t *pmdp)
 387 {
 388         kmem_cache_free(kvm_pmd_cache, pmdp);
 389 }
 390
 391 /* Called with kvm->mmu_lock held */
 392 void kvmppc_unmap_pte(struct kvm *kvm, pte_t *pte, unsigned long gpa,
 393                       unsigned int shift,
 394                       const struct kvm_memory_slot *memslot,
 395                       unsigned int lpid)
 396
 397 {
 398         unsigned long old;
 399         unsigned long gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 400         unsigned long page_size = PAGE_SIZE;
 401         unsigned long hpa;
 402
 403         old = kvmppc_radix_update_pte(kvm, pte, ~0UL, 0, gpa, shift);
 404         kvmppc_radix_tlbie_page(kvm, gpa, shift, lpid);
 405
 406         /* The following only applies to L1 entries */
 407         if (lpid != kvm->arch.lpid)
 408                 return;
 409
 410         if (!memslot) {
 411                 memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 412                 if (!memslot)
 413                         return;
 414         }
 415         if (shift) { /* 1GB or 2MB page */
 416                 page_size = 1ul << shift;
 417                 if (shift == PMD_SHIFT)
 418                         kvm->stat.num_2M_pages--;
 419                 else if (shift == PUD_SHIFT)
 420                         kvm->stat.num_1G_pages--;
 421         }
 422
 423         gpa &= ~(page_size - 1);
 424         hpa = old & PTE_RPN_MASK;
 425         kvmhv_remove_nest_rmap_range(kvm, memslot, gpa, hpa, page_size);
 426
 427         if ((old & _PAGE_DIRTY) && memslot->dirty_bitmap)
 428                 kvmppc_update_dirty_map(memslot, gfn, page_size);
 429 }
 430
 431 /*
 432  * kvmppc_free_p?d are used to free existing page tables, and recursively
 433  * descend and clear and free children.
 434  * Callers are responsible for flushing the PWC.
 435  *
 436  * When page tables are being unmapped/freed as part of page fault path
 437  * (full == false), valid ptes are generally not expected; however, there
 438  * is one situation where they arise, which is when dirty page logging is
 439  * turned off for a memslot while the VM is running.  The new memslot
 440  * becomes visible to page faults before the memslot commit function
 441  * gets to flush the memslot, which can lead to a 2MB page mapping being
 442  * installed for a guest physical address where there are already 64kB
 443  * (or 4kB) mappings (of sub-pages of the same 2MB page).
 444  */
 445 static void kvmppc_unmap_free_pte(struct kvm *kvm, pte_t *pte, bool full,
 446                                   unsigned int lpid)
 447 {
 448         if (full) {
 449                 memset(pte, 0, sizeof(long) << RADIX_PTE_INDEX_SIZE);
 450         } else {
 451                 pte_t *p = pte;
 452                 unsigned long it;
 453
 454                 for (it = 0; it < PTRS_PER_PTE; ++it, ++p) {
 455                         if (pte_val(*p) == 0)
 456                                 continue;
 457                         kvmppc_unmap_pte(kvm, p,
 458                                          pte_pfn(*p) << PAGE_SHIFT,
 459                                          PAGE_SHIFT, NULL, lpid);
 460                 }
 461         }
 462
 463         kvmppc_pte_free(pte);
 464 }
 465
 466 static void kvmppc_unmap_free_pmd(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd, bool full,
 467                                   unsigned int lpid)
 468 {
 469         unsigned long im;
 470         pmd_t *p = pmd;
 471
 472         for (im = 0; im < PTRS_PER_PMD; ++im, ++p) {
 473                 if (!pmd_present(*p))
 474                         continue;
 475                 if (pmd_is_leaf(*p)) {
 476                         if (full) {
 477                                 pmd_clear(p);
 478                         } else {
 479                                 WARN_ON_ONCE(1);
 480                                 kvmppc_unmap_pte(kvm, (pte_t *)p,
 481                                          pte_pfn(*(pte_t *)p) << PAGE_SHIFT,
 482                                          PMD_SHIFT, NULL, lpid);
 483                         }
 484                 } else {
 485                         pte_t *pte;
 486
 487                         pte = pte_offset_map(p, 0);
 488                         kvmppc_unmap_free_pte(kvm, pte, full, lpid);
 489                         pmd_clear(p);
 490                 }
 491         }
 492         kvmppc_pmd_free(pmd);
 493 }
 494
 495 static void kvmppc_unmap_free_pud(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
 496                                   unsigned int lpid)
 497 {
 498         unsigned long iu;
 499         pud_t *p = pud;
 500
 501         for (iu = 0; iu < PTRS_PER_PUD; ++iu, ++p) {
 502                 if (!pud_present(*p))
 503                         continue;
 504                 if (pud_is_leaf(*p)) {
 505                         pud_clear(p);
 506                 } else {
 507                         pmd_t *pmd;
 508
 509                         pmd = pmd_offset(p, 0);
 510                         kvmppc_unmap_free_pmd(kvm, pmd, true, lpid);
 511                         pud_clear(p);
 512                 }
 513         }
 514         pud_free(kvm->mm, pud);
 515 }
 516
 517 void kvmppc_free_pgtable_radix(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd, unsigned int lpid)
 518 {
 519         unsigned long ig;
 520
 521         for (ig = 0; ig < PTRS_PER_PGD; ++ig, ++pgd) {
 522                 p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, 0);
 523                 pud_t *pud;
 524
 525                 if (!p4d_present(*p4d))
 526                         continue;
 527                 pud = pud_offset(p4d, 0);
 528                 kvmppc_unmap_free_pud(kvm, pud, lpid);
 529                 p4d_clear(p4d);
 530         }
 531 }
 532
 533 void kvmppc_free_radix(struct kvm *kvm)
 534 {
 535         if (kvm->arch.pgtable) {
 536                 kvmppc_free_pgtable_radix(kvm, kvm->arch.pgtable,
 537                                           kvm->arch.lpid);
 538                 pgd_free(kvm->mm, kvm->arch.pgtable);
 539                 kvm->arch.pgtable = NULL;
 540         }
 541 }
 542
 543 static void kvmppc_unmap_free_pmd_entry_table(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
 544                                         unsigned long gpa, unsigned int lpid)
 545 {
 546         pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, 0);
 547
 548         /*
 549          * Clearing the pmd entry then flushing the PWC ensures that the pte
 550          * page no longer be cached by the MMU, so can be freed without
 551          * flushing the PWC again.
 552          */
 553         pmd_clear(pmd);
 554         kvmppc_radix_flush_pwc(kvm, lpid);
 555
 556         kvmppc_unmap_free_pte(kvm, pte, false, lpid);
 557 }
 558
 559 static void kvmppc_unmap_free_pud_entry_table(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
 560                                         unsigned long gpa, unsigned int lpid)
 561 {
 562         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, 0);
 563
 564         /*
 565          * Clearing the pud entry then flushing the PWC ensures that the pmd
 566          * page and any children pte pages will no longer be cached by the MMU,
 567          * so can be freed without flushing the PWC again.
 568          */
 569         pud_clear(pud);
 570         kvmppc_radix_flush_pwc(kvm, lpid);
 571
 572         kvmppc_unmap_free_pmd(kvm, pmd, false, lpid);
 573 }
 574
 575 /*
 576  * There are a number of bits which may differ between different faults to
 577  * the same partition scope entry. RC bits, in the course of cleaning and
 578  * aging. And the write bit can change, either the access could have been
 579  * upgraded, or a read fault could happen concurrently with a write fault
 580  * that sets those bits first.
 581  */
 582 #define PTE_BITS_MUST_MATCH (~(_PAGE_WRITE | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED))
 583
 584 int kvmppc_create_pte(struct kvm *kvm, pgd_t *pgtable, pte_t pte,
 585                       unsigned long gpa, unsigned int level,
 586                       unsigned long mmu_seq, unsigned int lpid,
 587                       unsigned long *rmapp, struct rmap_nested **n_rmap)
 588 {
 589         pgd_t *pgd;
 590         p4d_t *p4d;
 591         pud_t *pud, *new_pud = NULL;
 592         pmd_t *pmd, *new_pmd = NULL;
 593         pte_t *ptep, *new_ptep = NULL;
 594         int ret;
 595
 596         /* Traverse the guest's 2nd-level tree, allocate new levels needed */
 597         pgd = pgtable + pgd_index(gpa);
 598         p4d = p4d_offset(pgd, gpa);
 599
 600         pud = NULL;
 601         if (p4d_present(*p4d))
 602                 pud = pud_offset(p4d, gpa);
 603         else
 604                 new_pud = pud_alloc_one(kvm->mm, gpa);
 605
 606         pmd = NULL;
 607         if (pud && pud_present(*pud) && !pud_is_leaf(*pud))
 608                 pmd = pmd_offset(pud, gpa);
 609         else if (level <= 1)
 610                 new_pmd = kvmppc_pmd_alloc();
 611
 612         if (level == 0 && !(pmd && pmd_present(*pmd) && !pmd_is_leaf(*pmd)))
 613                 new_ptep = kvmppc_pte_alloc();
 614
 615         /* Check if we might have been invalidated; let the guest retry if so */
 616         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 617         ret = -EAGAIN;
 618         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
 619                 goto out_unlock;
 620
 621         /* Now traverse again under the lock and change the tree */
 622         ret = -ENOMEM;
 623         if (p4d_none(*p4d)) {
 624                 if (!new_pud)
 625                         goto out_unlock;
 626                 p4d_populate(kvm->mm, p4d, new_pud);
 627                 new_pud = NULL;
 628         }
 629         pud = pud_offset(p4d, gpa);
 630         if (pud_is_leaf(*pud)) {
 631                 unsigned long hgpa = gpa & PUD_MASK;
 632
 633                 /* Check if we raced and someone else has set the same thing */
 634                 if (level == 2) {
 635                         if (pud_raw(*pud) == pte_raw(pte)) {
 636                                 ret = 0;
 637                                 goto out_unlock;
 638                         }
 639                         /* Valid 1GB page here already, add our extra bits */
 640                         WARN_ON_ONCE((pud_val(*pud) ^ pte_val(pte)) &
 641                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 642                         kvmppc_radix_update_pte(kvm, (pte_t *)pud,
 643                                               0, pte_val(pte), hgpa, PUD_SHIFT);
 644                         ret = 0;
 645                         goto out_unlock;
 646                 }
 647                 /*
 648                  * If we raced with another CPU which has just put
 649                  * a 1GB pte in after we saw a pmd page, try again.
 650                  */
 651                 if (!new_pmd) {
 652                         ret = -EAGAIN;
 653                         goto out_unlock;
 654                 }
 655                 /* Valid 1GB page here already, remove it */
 656                 kvmppc_unmap_pte(kvm, (pte_t *)pud, hgpa, PUD_SHIFT, NULL,
 657                                  lpid);
 658         }
 659         if (level == 2) {
 660                 if (!pud_none(*pud)) {
 661                         /*
 662                          * There's a page table page here, but we wanted to
 663                          * install a large page, so remove and free the page
 664                          * table page.
 665                          */
 666                         kvmppc_unmap_free_pud_entry_table(kvm, pud, gpa, lpid);
 667                 }
 668                 kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, (pte_t *)pud, pte);
 669                 if (rmapp && n_rmap)
 670                         kvmhv_insert_nest_rmap(kvm, rmapp, n_rmap);
 671                 ret = 0;
 672                 goto out_unlock;
 673         }
 674         if (pud_none(*pud)) {
 675                 if (!new_pmd)
 676                         goto out_unlock;
 677                 pud_populate(kvm->mm, pud, new_pmd);
 678                 new_pmd = NULL;
 679         }
 680         pmd = pmd_offset(pud, gpa);
 681         if (pmd_is_leaf(*pmd)) {
 682                 unsigned long lgpa = gpa & PMD_MASK;
 683
 684                 /* Check if we raced and someone else has set the same thing */
 685                 if (level == 1) {
 686                         if (pmd_raw(*pmd) == pte_raw(pte)) {
 687                                 ret = 0;
 688                                 goto out_unlock;
 689                         }
 690                         /* Valid 2MB page here already, add our extra bits */
 691                         WARN_ON_ONCE((pmd_val(*pmd) ^ pte_val(pte)) &
 692                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 693                         kvmppc_radix_update_pte(kvm, pmdp_ptep(pmd),
 694                                         0, pte_val(pte), lgpa, PMD_SHIFT);
 695                         ret = 0;
 696                         goto out_unlock;
 697                 }
 698
 699                 /*
 700                  * If we raced with another CPU which has just put
 701                  * a 2MB pte in after we saw a pte page, try again.
 702                  */
 703                 if (!new_ptep) {
 704                         ret = -EAGAIN;
 705                         goto out_unlock;
 706                 }
 707                 /* Valid 2MB page here already, remove it */
 708                 kvmppc_unmap_pte(kvm, pmdp_ptep(pmd), lgpa, PMD_SHIFT, NULL,
 709                                  lpid);
 710         }
 711         if (level == 1) {
 712                 if (!pmd_none(*pmd)) {
 713                         /*
 714                          * There's a page table page here, but we wanted to
 715                          * install a large page, so remove and free the page
 716                          * table page.
 717                          */
 718                         kvmppc_unmap_free_pmd_entry_table(kvm, pmd, gpa, lpid);
 719                 }
 720                 kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, pmdp_ptep(pmd), pte);
 721                 if (rmapp && n_rmap)
 722                         kvmhv_insert_nest_rmap(kvm, rmapp, n_rmap);
 723                 ret = 0;
 724                 goto out_unlock;
 725         }
 726         if (pmd_none(*pmd)) {
 727                 if (!new_ptep)
 728                         goto out_unlock;
 729                 pmd_populate(kvm->mm, pmd, new_ptep);
 730                 new_ptep = NULL;
 731         }
 732         ptep = pte_offset_kernel(pmd, gpa);
 733         if (pte_present(*ptep)) {
 734                 /* Check if someone else set the same thing */
 735                 if (pte_raw(*ptep) == pte_raw(pte)) {
 736                         ret = 0;
 737                         goto out_unlock;
 738                 }
 739                 /* Valid page here already, add our extra bits */
 740                 WARN_ON_ONCE((pte_val(*ptep) ^ pte_val(pte)) &
 741                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 742                 kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, 0, pte_val(pte), gpa, 0);
 743                 ret = 0;
 744                 goto out_unlock;
 745         }
 746         kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, ptep, pte);
 747         if (rmapp && n_rmap)
 748                 kvmhv_insert_nest_rmap(kvm, rmapp, n_rmap);
 749         ret = 0;
 750
 751  out_unlock:
 752         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 753         if (new_pud)
 754                 pud_free(kvm->mm, new_pud);
 755         if (new_pmd)
 756                 kvmppc_pmd_free(new_pmd);
 757         if (new_ptep)
 758                 kvmppc_pte_free(new_ptep);
 759         return ret;
 760 }
 761
 762 bool kvmppc_hv_handle_set_rc(struct kvm *kvm, bool nested, bool writing,
 763                              unsigned long gpa, unsigned int lpid)
 764 {
 765         unsigned long pgflags;
 766         unsigned int shift;
 767         pte_t *ptep;
 768
 769         /*
 770          * Need to set an R or C bit in the 2nd-level tables;
 771          * since we are just helping out the hardware here,
 772          * it is sufficient to do what the hardware does.
 773          */
 774         pgflags = _PAGE_ACCESSED;
 775         if (writing)
 776                 pgflags |= _PAGE_DIRTY;
 777
 778         if (nested)
 779                 ptep = find_kvm_nested_guest_pte(kvm, lpid, gpa, &shift);
 780         else
 781                 ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
 782
 783         if (ptep && pte_present(*ptep) && (!writing || pte_write(*ptep))) {
 784                 kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, 0, pgflags, gpa, shift);
 785                 return true;
 786         }
 787         return false;
 788 }
 789
 790 int kvmppc_book3s_instantiate_page(struct kvm_vcpu *vcpu,
 791                                    unsigned long gpa,
 792                                    struct kvm_memory_slot *memslot,
 793                                    bool writing, bool kvm_ro,
 794                                    pte_t *inserted_pte, unsigned int *levelp)
 795 {
 796         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 797         struct page *page = NULL;
 798         unsigned long mmu_seq;
 799         unsigned long hva, gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 800         bool upgrade_write = false;
 801         bool *upgrade_p = &upgrade_write;
 802         pte_t pte, *ptep;
 803         unsigned int shift, level;
 804         int ret;
 805         bool large_enable;
 806
 807         /* used to check for invalidations in progress */
 808         mmu_seq = kvm->mmu_notifier_seq;
 809         smp_rmb();
 810
 811         /*
 812          * Do a fast check first, since __gfn_to_pfn_memslot doesn't
 813          * do it with !atomic && !async, which is how we call it.
 814          * We always ask for write permission since the common case
 815          * is that the page is writable.
 816          */
 817         hva = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 818         if (!kvm_ro && get_user_page_fast_only(hva, FOLL_WRITE, &page)) {
 819                 upgrade_write = true;
 820         } else {
 821                 unsigned long pfn;
 822
 823                 /* Call KVM generic code to do the slow-path check */
 824                 pfn = __gfn_to_pfn_memslot(memslot, gfn, false, NULL,
 825                                            writing, upgrade_p);
 826                 if (is_error_noslot_pfn(pfn))
 827                         return -EFAULT;
 828                 page = NULL;
 829                 if (pfn_valid(pfn)) {
 830                         page = pfn_to_page(pfn);
 831                         if (PageReserved(page))
 832                                 page = NULL;
 833                 }
 834         }
 835
 836         /*
 837          * Read the PTE from the process' radix tree and use that
 838          * so we get the shift and attribute bits.
 839          */
 840         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 841         ptep = find_kvm_host_pte(kvm, mmu_seq, hva, &shift);
 842         pte = __pte(0);
 843         if (ptep)
 844                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 845         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 846         /*
 847          * If the PTE disappeared temporarily due to a THP
 848          * collapse, just return and let the guest try again.
 849          */
 850         if (!pte_present(pte)) {
 851                 if (page)
 852                         put_page(page);
 853                 return RESUME_GUEST;
 854         }
 855
 856         /* If we're logging dirty pages, always map single pages */
 857         large_enable = !(memslot->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES);
 858
 859         /* Get pte level from shift/size */
 860         if (large_enable && shift == PUD_SHIFT &&
 861             (gpa & (PUD_SIZE - PAGE_SIZE)) ==
 862             (hva & (PUD_SIZE - PAGE_SIZE))) {
 863                 level = 2;
 864         } else if (large_enable && shift == PMD_SHIFT &&
 865                    (gpa & (PMD_SIZE - PAGE_SIZE)) ==
 866                    (hva & (PMD_SIZE - PAGE_SIZE))) {
 867                 level = 1;
 868         } else {
 869                 level = 0;
 870                 if (shift > PAGE_SHIFT) {
 871                         /*
 872                          * If the pte maps more than one page, bring over
 873                          * bits from the virtual address to get the real
 874                          * address of the specific single page we want.
 875                          */
 876                         unsigned long rpnmask = (1ul << shift) - PAGE_SIZE;
 877                         pte = __pte(pte_val(pte) | (hva & rpnmask));
 878                 }
 879         }
 880
 881         pte = __pte(pte_val(pte) | _PAGE_EXEC | _PAGE_ACCESSED);
 882         if (writing || upgrade_write) {
 883                 if (pte_val(pte) & _PAGE_WRITE)
 884                         pte = __pte(pte_val(pte) | _PAGE_DIRTY);
 885         } else {
 886                 pte = __pte(pte_val(pte) & ~(_PAGE_WRITE | _PAGE_DIRTY));
 887         }
 888
 889         /* Allocate space in the tree and write the PTE */
 890         ret = kvmppc_create_pte(kvm, kvm->arch.pgtable, pte, gpa, level,
 891                                 mmu_seq, kvm->arch.lpid, NULL, NULL);
 892         if (inserted_pte)
 893                 *inserted_pte = pte;
 894         if (levelp)
 895                 *levelp = level;
 896
 897         if (page) {
 898                 if (!ret && (pte_val(pte) & _PAGE_WRITE))
 899                         set_page_dirty_lock(page);
 900                 put_page(page);
 901         }
 902
 903         /* Increment number of large pages if we (successfully) inserted one */
 904         if (!ret) {
 905                 if (level == 1)
 906                         kvm->stat.num_2M_pages++;
 907                 else if (level == 2)
 908                         kvm->stat.num_1G_pages++;
 909         }
 910
 911         return ret;
 912 }
 913
 914 int kvmppc_book3s_radix_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu,
 915                                    unsigned long ea, unsigned long dsisr)
 916 {
 917         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 918         unsigned long gpa, gfn;
 919         struct kvm_memory_slot *memslot;
 920         long ret;
 921         bool writing = !!(dsisr & DSISR_ISSTORE);
 922         bool kvm_ro = false;
 923
 924         /* Check for unusual errors */
 925         if (dsisr & DSISR_UNSUPP_MMU) {
 926                 pr_err("KVM: Got unsupported MMU fault\n");
 927                 return -EFAULT;
 928         }
 929         if (dsisr & DSISR_BADACCESS) {
 930                 /* Reflect to the guest as DSI */
 931                 pr_err("KVM: Got radix HV page fault with DSISR=%lx\n", dsisr);
 932                 kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu, ea, dsisr);
 933                 return RESUME_GUEST;
 934         }
 935
 936         /* Translate the logical address */
 937         gpa = vcpu->arch.fault_gpa & ~0xfffUL;
 938         gpa &= ~0xF000000000000000ul;
 939         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 940         if (!(dsisr & DSISR_PRTABLE_FAULT))
 941                 gpa |= ea & 0xfff;
 942
 943         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
 944                 return kvmppc_send_page_to_uv(kvm, gfn);
 945
 946         /* Get the corresponding memslot */
 947         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 948
 949         /* No memslot means it's an emulated MMIO region */
 950         if (!memslot || (memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID)) {
 951                 if (dsisr & (DSISR_PRTABLE_FAULT | DSISR_BADACCESS |
 952                              DSISR_SET_RC)) {
 953                         /*
 954                          * Bad address in guest page table tree, or other
 955                          * unusual error - reflect it to the guest as DSI.
 956                          */
 957                         kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu, ea, dsisr);
 958                         return RESUME_GUEST;
 959                 }
 960                 return kvmppc_hv_emulate_mmio(vcpu, gpa, ea, writing);
 961         }
 962
 963         if (memslot->flags & KVM_MEM_READONLY) {
 964                 if (writing) {
 965                         /* give the guest a DSI */
 966                         kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu, ea, DSISR_ISSTORE |
 967                                                        DSISR_PROTFAULT);
 968                         return RESUME_GUEST;
 969                 }
 970                 kvm_ro = true;
 971         }
 972
 973         /* Failed to set the reference/change bits */
 974         if (dsisr & DSISR_SET_RC) {
 975                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 976                 if (kvmppc_hv_handle_set_rc(kvm, false, writing,
 977                                             gpa, kvm->arch.lpid))
 978                         dsisr &= ~DSISR_SET_RC;
 979                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 980
 981                 if (!(dsisr & (DSISR_BAD_FAULT_64S | DSISR_NOHPTE |
 982                                DSISR_PROTFAULT | DSISR_SET_RC)))
 983                         return RESUME_GUEST;
 984         }
 985
 986         /* Try to insert a pte */
 987         ret = kvmppc_book3s_instantiate_page(vcpu, gpa, memslot, writing,
 988                                              kvm_ro, NULL, NULL);
 989
 990         if (ret == 0 || ret == -EAGAIN)
 991                 ret = RESUME_GUEST;
 992         return ret;
 993 }
 994
 995 /* Called with kvm->mmu_lock held */
 996 int kvm_unmap_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
 997                     unsigned long gfn)
 998 {
 999         pte_t *ptep;
1000         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1001         unsigned int shift;
1002
1003         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE) {
1004                 uv_page_inval(kvm->arch.lpid, gpa, PAGE_SHIFT);
1005                 return 0;
1006         }
1007
1008         ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
1009         if (ptep && pte_present(*ptep))
1010                 kvmppc_unmap_pte(kvm, ptep, gpa, shift, memslot,
1011                                  kvm->arch.lpid);
1012         return 0;
1013 }
1014
1015 /* Called with kvm->mmu_lock held */
1016 int kvm_age_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
1017                   unsigned long gfn)
1018 {
1019         pte_t *ptep;
1020         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1021         unsigned int shift;
1022         int ref = 0;
1023         unsigned long old, *rmapp;
1024
1025         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
1026                 return ref;
1027
1028         ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
1029         if (ptep && pte_present(*ptep) && pte_young(*ptep)) {
1030                 old = kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, _PAGE_ACCESSED, 0,
1031                                               gpa, shift);
1032                 /* XXX need to flush tlb here? */
1033                 /* Also clear bit in ptes in shadow pgtable for nested guests */
1034                 rmapp = &memslot->arch.rmap[gfn - memslot->base_gfn];
1035                 kvmhv_update_nest_rmap_rc_list(kvm, rmapp, _PAGE_ACCESSED, 0,
1036                                                old & PTE_RPN_MASK,
1037                                                1UL << shift);
1038                 ref = 1;
1039         }
1040         return ref;
1041 }
1042
1043 /* Called with kvm->mmu_lock held */
1044 int kvm_test_age_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
1045                        unsigned long gfn)
1046 {
1047         pte_t *ptep;
1048         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1049         unsigned int shift;
1050         int ref = 0;
1051
1052         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
1053                 return ref;
1054
1055         ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
1056         if (ptep && pte_present(*ptep) && pte_young(*ptep))
1057                 ref = 1;
1058         return ref;
1059 }
1060
1061 /* Returns the number of PAGE_SIZE pages that are dirty */
1062 static int kvm_radix_test_clear_dirty(struct kvm *kvm,
1063                                 struct kvm_memory_slot *memslot, int pagenum)
1064 {
1065         unsigned long gfn = memslot->base_gfn + pagenum;
1066         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1067         pte_t *ptep, pte;
1068         unsigned int shift;
1069         int ret = 0;
1070         unsigned long old, *rmapp;
1071
1072         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
1073                 return ret;
1074
1075         /*
1076          * For performance reasons we don't hold kvm->mmu_lock while walking the
1077          * partition scoped table.
1078          */
1079         ptep = find_kvm_secondary_pte_unlocked(kvm, gpa, &shift);
1080         if (!ptep)
1081                 return 0;
1082
1083         pte = READ_ONCE(*ptep);
1084         if (pte_present(pte) && pte_dirty(pte)) {
1085                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1086                 /*
1087                  * Recheck the pte again
1088                  */
1089                 if (pte_val(pte) != pte_val(*ptep)) {
1090                         /*
1091                          * We have KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES enabled. Hence we can
1092                          * only find PAGE_SIZE pte entries here. We can continue
1093                          * to use the pte addr returned by above page table
1094                          * walk.
1095                          */
1096                         if (!pte_present(*ptep) || !pte_dirty(*ptep)) {
1097                                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1098                                 return 0;
1099                         }
1100                 }
1101
1102                 ret = 1;
1103                 VM_BUG_ON(shift);
1104                 old = kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, _PAGE_DIRTY, 0,
1105                                               gpa, shift);
1106                 kvmppc_radix_tlbie_page(kvm, gpa, shift, kvm->arch.lpid);
1107                 /* Also clear bit in ptes in shadow pgtable for nested guests */
1108                 rmapp = &memslot->arch.rmap[gfn - memslot->base_gfn];
1109                 kvmhv_update_nest_rmap_rc_list(kvm, rmapp, _PAGE_DIRTY, 0,
1110                                                old & PTE_RPN_MASK,
1111                                                1UL << shift);
1112                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1113         }
1114         return ret;
1115 }
1116
1117 long kvmppc_hv_get_dirty_log_radix(struct kvm *kvm,
1118                         struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long *map)
1119 {
1120         unsigned long i, j;
1121         int npages;
1122
1123         for (i = 0; i < memslot->npages; i = j) {
1124                 npages = kvm_radix_test_clear_dirty(kvm, memslot, i);
1125
1126                 /*
1127                  * Note that if npages > 0 then i must be a multiple of npages,
1128                  * since huge pages are only used to back the guest at guest
1129                  * real addresses that are a multiple of their size.
1130                  * Since we have at most one PTE covering any given guest
1131                  * real address, if npages > 1 we can skip to i + npages.
1132                  */
1133                 j = i + 1;
1134                 if (npages) {
1135                         set_dirty_bits(map, i, npages);
1136                         j = i + npages;
1137                 }
1138         }
1139         return 0;
1140 }
1141
1142 void kvmppc_radix_flush_memslot(struct kvm *kvm,
1143                                 const struct kvm_memory_slot *memslot)
1144 {
1145         unsigned long n;
1146         pte_t *ptep;
1147         unsigned long gpa;
1148         unsigned int shift;
1149
1150         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START)
1151                 kvmppc_uvmem_drop_pages(memslot, kvm, true);
1152
1153         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
1154                 return;
1155
1156         gpa = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1157         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1158         for (n = memslot->npages; n; --n) {
1159                 ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
1160                 if (ptep && pte_present(*ptep))
1161                         kvmppc_unmap_pte(kvm, ptep, gpa, shift, memslot,
1162                                          kvm->arch.lpid);
1163                 gpa += PAGE_SIZE;
1164         }
1165         /*
1166          * Increase the mmu notifier sequence number to prevent any page
1167          * fault that read the memslot earlier from writing a PTE.
1168          */
1169         kvm->mmu_notifier_seq++;
1170         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1171 }
1172
1173 static void add_rmmu_ap_encoding(struct kvm_ppc_rmmu_info *info,
1174                                  int psize, int *indexp)
1175 {
1176         if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
1177                 return;
1178         info->ap_encodings[*indexp] = mmu_psize_defs[psize].shift |
1179                 (mmu_psize_defs[psize].ap << 29);
1180         ++(*indexp);
1181 }
1182
1183 int kvmhv_get_rmmu_info(struct kvm *kvm, struct kvm_ppc_rmmu_info *info)
1184 {
1185         int i;
1186
1187         if (!radix_enabled())
1188                 return -EINVAL;
1189         memset(info, 0, sizeof(*info));
1190
1191         /* 4k page size */
1192         info->geometries[0].page_shift = 12;
1193         info->geometries[0].level_bits[0] = 9;
1194         for (i = 1; i < 4; ++i)
1195                 info->geometries[0].level_bits[i] = p9_supported_radix_bits[i];
1196         /* 64k page size */
1197         info->geometries[1].page_shift = 16;
1198         for (i = 0; i < 4; ++i)
1199                 info->geometries[1].level_bits[i] = p9_supported_radix_bits[i];
1200
1201         i = 0;
1202         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_4K, &i);
1203         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_64K, &i);
1204         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_2M, &i);
1205         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_1G, &i);
1206
1207         return 0;
1208 }
1209
1210 int kvmppc_init_vm_radix(struct kvm *kvm)
1211 {
1212         kvm->arch.pgtable = pgd_alloc(kvm->mm);
1213         if (!kvm->arch.pgtable)
1214                 return -ENOMEM;
1215         return 0;
1216 }
1217
1218 static void pte_ctor(void *addr)
1219 {
1220         memset(addr, 0, RADIX_PTE_TABLE_SIZE);
1221 }
1222
1223 static void pmd_ctor(void *addr)
1224 {
1225         memset(addr, 0, RADIX_PMD_TABLE_SIZE);
1226 }
1227
1228 struct debugfs_radix_state {
1229         struct kvm      *kvm;
1230         struct mutex    mutex;
1231         unsigned long   gpa;
1232         int             lpid;
1233         int             chars_left;
1234         int             buf_index;
1235         char            buf[128];
1236         u8              hdr;
1237 };
1238
1239 static int debugfs_radix_open(struct inode *inode, struct file *file)
1240 {
1241         struct kvm *kvm = inode->i_private;
1242         struct debugfs_radix_state *p;
1243
1244         p = kzalloc(sizeof(*p), GFP_KERNEL);
1245         if (!p)
1246                 return -ENOMEM;
1247
1248         kvm_get_kvm(kvm);
1249         p->kvm = kvm;
1250         mutex_init(&p->mutex);
1251         file->private_data = p;
1252
1253         return nonseekable_open(inode, file);
1254 }
1255
1256 static int debugfs_radix_release(struct inode *inode, struct file *file)
1257 {
1258         struct debugfs_radix_state *p = file->private_data;
1259
1260         kvm_put_kvm(p->kvm);
1261         kfree(p);
1262         return 0;
1263 }
1264
1265 static ssize_t debugfs_radix_read(struct file *file, char __user *buf,
1266                                  size_t len, loff_t *ppos)
1267 {
1268         struct debugfs_radix_state *p = file->private_data;
1269         ssize_t ret, r;
1270         unsigned long n;
1271         struct kvm *kvm;
1272         unsigned long gpa;
1273         pgd_t *pgt;
1274         struct kvm_nested_guest *nested;
1275         pgd_t *pgdp;
1276         p4d_t p4d, *p4dp;
1277         pud_t pud, *pudp;
1278         pmd_t pmd, *pmdp;
1279         pte_t *ptep;
1280         int shift;
1281         unsigned long pte;
1282
1283         kvm = p->kvm;
1284         if (!kvm_is_radix(kvm))
1285                 return 0;
1286
1287         ret = mutex_lock_interruptible(&p->mutex);
1288         if (ret)
1289                 return ret;
1290
1291         if (p->chars_left) {
1292                 n = p->chars_left;
1293                 if (n > len)
1294                         n = len;
1295                 r = copy_to_user(buf, p->buf + p->buf_index, n);
1296                 n -= r;
1297                 p->chars_left -= n;
1298                 p->buf_index += n;
1299                 buf += n;
1300                 len -= n;
1301                 ret = n;
1302                 if (r) {
1303                         if (!n)
1304                                 ret = -EFAULT;
1305                         goto out;
1306                 }
1307         }
1308
1309         gpa = p->gpa;
1310         nested = NULL;
1311         pgt = NULL;
1312         while (len != 0 && p->lpid >= 0) {
1313                 if (gpa >= RADIX_PGTABLE_RANGE) {
1314                         gpa = 0;
1315                         pgt = NULL;
1316                         if (nested) {
1317                                 kvmhv_put_nested(nested);
1318                                 nested = NULL;
1319                         }
1320                         p->lpid = kvmhv_nested_next_lpid(kvm, p->lpid);
1321                         p->hdr = 0;
1322                         if (p->lpid < 0)
1323                                 break;
1324                 }
1325                 if (!pgt) {
1326                         if (p->lpid == 0) {
1327                                 pgt = kvm->arch.pgtable;
1328                         } else {
1329                                 nested = kvmhv_get_nested(kvm, p->lpid, false);
1330                                 if (!nested) {
1331                                         gpa = RADIX_PGTABLE_RANGE;
1332                                         continue;
1333                                 }
1334                                 pgt = nested->shadow_pgtable;
1335                         }
1336                 }
1337                 n = 0;
1338                 if (!p->hdr) {
1339                         if (p->lpid > 0)
1340                                 n = scnprintf(p->buf, sizeof(p->buf),
1341                                               "\nNested LPID %d: ", p->lpid);
1342                         n += scnprintf(p->buf + n, sizeof(p->buf) - n,
1343                                       "pgdir: %lx\n", (unsigned long)pgt);
1344                         p->hdr = 1;
1345                         goto copy;
1346                 }
1347
1348                 pgdp = pgt + pgd_index(gpa);
1349                 p4dp = p4d_offset(pgdp, gpa);
1350                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1351                 if (!(p4d_val(p4d) & _PAGE_PRESENT)) {
1352                         gpa = (gpa & P4D_MASK) + P4D_SIZE;
1353                         continue;
1354                 }
1355
1356                 pudp = pud_offset(&p4d, gpa);
1357                 pud = READ_ONCE(*pudp);
1358                 if (!(pud_val(pud) & _PAGE_PRESENT)) {
1359                         gpa = (gpa & PUD_MASK) + PUD_SIZE;
1360                         continue;
1361                 }
1362                 if (pud_val(pud) & _PAGE_PTE) {
1363                         pte = pud_val(pud);
1364                         shift = PUD_SHIFT;
1365                         goto leaf;
1366                 }
1367
1368                 pmdp = pmd_offset(&pud, gpa);
1369                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1370                 if (!(pmd_val(pmd) & _PAGE_PRESENT)) {
1371                         gpa = (gpa & PMD_MASK) + PMD_SIZE;
1372                         continue;
1373                 }
1374                 if (pmd_val(pmd) & _PAGE_PTE) {
1375                         pte = pmd_val(pmd);
1376                         shift = PMD_SHIFT;
1377                         goto leaf;
1378                 }
1379
1380                 ptep = pte_offset_kernel(&pmd, gpa);
1381                 pte = pte_val(READ_ONCE(*ptep));
1382                 if (!(pte & _PAGE_PRESENT)) {
1383                         gpa += PAGE_SIZE;
1384                         continue;
1385                 }
1386                 shift = PAGE_SHIFT;
1387         leaf:
1388                 n = scnprintf(p->buf, sizeof(p->buf),
1389                               " %lx: %lx %d\n", gpa, pte, shift);
1390                 gpa += 1ul << shift;
1391         copy:
1392                 p->chars_left = n;
1393                 if (n > len)
1394                         n = len;
1395                 r = copy_to_user(buf, p->buf, n);
1396                 n -= r;
1397                 p->chars_left -= n;
1398                 p->buf_index = n;
1399                 buf += n;
1400                 len -= n;
1401                 ret += n;
1402                 if (r) {
1403                         if (!ret)
1404                                 ret = -EFAULT;
1405                         break;
1406                 }
1407         }
1408         p->gpa = gpa;
1409         if (nested)
1410                 kvmhv_put_nested(nested);
1411
1412  out:
1413         mutex_unlock(&p->mutex);
1414         return ret;
1415 }
1416
1417 static ssize_t debugfs_radix_write(struct file *file, const char __user *buf,
1418                            size_t len, loff_t *ppos)
1419 {
1420         return -EACCES;
1421 }
1422
1423 static const struct file_operations debugfs_radix_fops = {
1424         .owner   = THIS_MODULE,
1425         .open    = debugfs_radix_open,
1426         .release = debugfs_radix_release,
1427         .read    = debugfs_radix_read,
1428         .write   = debugfs_radix_write,
1429         .llseek  = generic_file_llseek,
1430 };
1431
1432 void kvmhv_radix_debugfs_init(struct kvm *kvm)
1433 {
1434         debugfs_create_file("radix", 0400, kvm->arch.debugfs_dir, kvm,
1435                             &debugfs_radix_fops);
1436 }
1437
1438 int kvmppc_radix_init(void)
1439 {
1440         unsigned long size = sizeof(void *) << RADIX_PTE_INDEX_SIZE;
1441
1442         kvm_pte_cache = kmem_cache_create("kvm-pte", size, size, 0, pte_ctor);
1443         if (!kvm_pte_cache)
1444                 return -ENOMEM;
1445
1446         size = sizeof(void *) << RADIX_PMD_INDEX_SIZE;
1447
1448         kvm_pmd_cache = kmem_cache_create("kvm-pmd", size, size, 0, pmd_ctor);
1449         if (!kvm_pmd_cache) {
1450                 kmem_cache_destroy(kvm_pte_cache);
1451                 return -ENOMEM;
1452         }
1453
1454         return 0;
1455 }
1456
1457 void kvmppc_radix_exit(void)
1458 {
1459         kmem_cache_destroy(kvm_pte_cache);
1460         kmem_cache_destroy(kvm_pmd_cache);
1461 }