arch/powerpc/kvm/book3s_64_mmu_radix.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  * Copyright 2016 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
   7  */
   8
   9 #include <linux/types.h>
  10 #include <linux/string.h>
  11 #include <linux/kvm.h>
  12 #include <linux/kvm_host.h>
  13
  14 #include <asm/kvm_ppc.h>
  15 #include <asm/kvm_book3s.h>
  16 #include <asm/page.h>
  17 #include <asm/mmu.h>
  18 #include <asm/pgtable.h>
  19 #include <asm/pgalloc.h>
  20 #include <asm/pte-walk.h>
  21
  22 /*
  23  * Supported radix tree geometry.
  24  * Like p9, we support either 5 or 9 bits at the first (lowest) level,
  25  * for a page size of 64k or 4k.
  26  */
  27 static int p9_supported_radix_bits[4] = { 5, 9, 9, 13 };
  28
  29 int kvmppc_mmu_radix_xlate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
  30                            struct kvmppc_pte *gpte, bool data, bool iswrite)
  31 {
  32         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
  33         u32 pid;
  34         int ret, level, ps;
  35         __be64 prte, rpte;
  36         unsigned long ptbl;
  37         unsigned long root, pte, index;
  38         unsigned long rts, bits, offset;
  39         unsigned long gpa;
  40         unsigned long proc_tbl_size;
  41
  42         /* Work out effective PID */
  43         switch (eaddr >> 62) {
  44         case 0:
  45                 pid = vcpu->arch.pid;
  46                 break;
  47         case 3:
  48                 pid = 0;
  49                 break;
  50         default:
  51                 return -EINVAL;
  52         }
  53         proc_tbl_size = 1 << ((kvm->arch.process_table & PRTS_MASK) + 12);
  54         if (pid * 16 >= proc_tbl_size)
  55                 return -EINVAL;
  56
  57         /* Read partition table to find root of tree for effective PID */
  58         ptbl = (kvm->arch.process_table & PRTB_MASK) + (pid * 16);
  59         ret = kvm_read_guest(kvm, ptbl, &prte, sizeof(prte));
  60         if (ret)
  61                 return ret;
  62
  63         root = be64_to_cpu(prte);
  64         rts = ((root & RTS1_MASK) >> (RTS1_SHIFT - 3)) |
  65                 ((root & RTS2_MASK) >> RTS2_SHIFT);
  66         bits = root & RPDS_MASK;
  67         root = root & RPDB_MASK;
  68
  69         offset = rts + 31;
  70
  71         /* current implementations only support 52-bit space */
  72         if (offset != 52)
  73                 return -EINVAL;
  74
  75         for (level = 3; level >= 0; --level) {
  76                 if (level && bits != p9_supported_radix_bits[level])
  77                         return -EINVAL;
  78                 if (level == 0 && !(bits == 5 || bits == 9))
  79                         return -EINVAL;
  80                 offset -= bits;
  81                 index = (eaddr >> offset) & ((1UL << bits) - 1);
  82                 /* check that low bits of page table base are zero */
  83                 if (root & ((1UL << (bits + 3)) - 1))
  84                         return -EINVAL;
  85                 ret = kvm_read_guest(kvm, root + index * 8,
  86                                      &rpte, sizeof(rpte));
  87                 if (ret)
  88                         return ret;
  89                 pte = __be64_to_cpu(rpte);
  90                 if (!(pte & _PAGE_PRESENT))
  91                         return -ENOENT;
  92                 if (pte & _PAGE_PTE)
  93                         break;
  94                 bits = pte & 0x1f;
  95                 root = pte & 0x0fffffffffffff00ul;
  96         }
  97         /* need a leaf at lowest level; 512GB pages not supported */
  98         if (level < 0 || level == 3)
  99                 return -EINVAL;
 100
 101         /* offset is now log base 2 of the page size */
 102         gpa = pte & 0x01fffffffffff000ul;
 103         if (gpa & ((1ul << offset) - 1))
 104                 return -EINVAL;
 105         gpa += eaddr & ((1ul << offset) - 1);
 106         for (ps = MMU_PAGE_4K; ps < MMU_PAGE_COUNT; ++ps)
 107                 if (offset == mmu_psize_defs[ps].shift)
 108                         break;
 109         gpte->page_size = ps;
 110
 111         gpte->eaddr = eaddr;
 112         gpte->raddr = gpa;
 113
 114         /* Work out permissions */
 115         gpte->may_read = !!(pte & _PAGE_READ);
 116         gpte->may_write = !!(pte & _PAGE_WRITE);
 117         gpte->may_execute = !!(pte & _PAGE_EXEC);
 118         if (kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR) {
 119                 if (pte & _PAGE_PRIVILEGED) {
 120                         gpte->may_read = 0;
 121                         gpte->may_write = 0;
 122                         gpte->may_execute = 0;
 123                 }
 124         } else {
 125                 if (!(pte & _PAGE_PRIVILEGED)) {
 126                         /* Check AMR/IAMR to see if strict mode is in force */
 127                         if (vcpu->arch.amr & (1ul << 62))
 128                                 gpte->may_read = 0;
 129                         if (vcpu->arch.amr & (1ul << 63))
 130                                 gpte->may_write = 0;
 131                         if (vcpu->arch.iamr & (1ul << 62))
 132                                 gpte->may_execute = 0;
 133                 }
 134         }
 135
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 static void kvmppc_radix_tlbie_page(struct kvm *kvm, unsigned long addr,
 140                                     unsigned int pshift)
 141 {
 142         unsigned long psize = PAGE_SIZE;
 143
 144         if (pshift)
 145                 psize = 1UL << pshift;
 146
 147         addr &= ~(psize - 1);
 148         radix__flush_tlb_lpid_page(kvm->arch.lpid, addr, psize);
 149 }
 150
 151 static void kvmppc_radix_flush_pwc(struct kvm *kvm)
 152 {
 153         radix__flush_pwc_lpid(kvm->arch.lpid);
 154 }
 155
 156 static unsigned long kvmppc_radix_update_pte(struct kvm *kvm, pte_t *ptep,
 157                                       unsigned long clr, unsigned long set,
 158                                       unsigned long addr, unsigned int shift)
 159 {
 160         return __radix_pte_update(ptep, clr, set);
 161 }
 162
 163 void kvmppc_radix_set_pte_at(struct kvm *kvm, unsigned long addr,
 164                              pte_t *ptep, pte_t pte)
 165 {
 166         radix__set_pte_at(kvm->mm, addr, ptep, pte, 0);
 167 }
 168
 169 static struct kmem_cache *kvm_pte_cache;
 170 static struct kmem_cache *kvm_pmd_cache;
 171
 172 static pte_t *kvmppc_pte_alloc(void)
 173 {
 174         return kmem_cache_alloc(kvm_pte_cache, GFP_KERNEL);
 175 }
 176
 177 static void kvmppc_pte_free(pte_t *ptep)
 178 {
 179         kmem_cache_free(kvm_pte_cache, ptep);
 180 }
 181
 182 /* Like pmd_huge() and pmd_large(), but works regardless of config options */
 183 static inline int pmd_is_leaf(pmd_t pmd)
 184 {
 185         return !!(pmd_val(pmd) & _PAGE_PTE);
 186 }
 187
 188 static pmd_t *kvmppc_pmd_alloc(void)
 189 {
 190         return kmem_cache_alloc(kvm_pmd_cache, GFP_KERNEL);
 191 }
 192
 193 static void kvmppc_pmd_free(pmd_t *pmdp)
 194 {
 195         kmem_cache_free(kvm_pmd_cache, pmdp);
 196 }
 197
 198 static void kvmppc_unmap_pte(struct kvm *kvm, pte_t *pte,
 199                              unsigned long gpa, unsigned int shift)
 200
 201 {
 202         unsigned long page_size = 1ul << shift;
 203         unsigned long old;
 204
 205         old = kvmppc_radix_update_pte(kvm, pte, ~0UL, 0, gpa, shift);
 206         kvmppc_radix_tlbie_page(kvm, gpa, shift);
 207         if (old & _PAGE_DIRTY) {
 208                 unsigned long gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 209                 struct kvm_memory_slot *memslot;
 210
 211                 memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 212                 if (memslot && memslot->dirty_bitmap)
 213                         kvmppc_update_dirty_map(memslot, gfn, page_size);
 214         }
 215 }
 216
 217 /*
 218  * kvmppc_free_p?d are used to free existing page tables, and recursively
 219  * descend and clear and free children.
 220  * Callers are responsible for flushing the PWC.
 221  *
 222  * When page tables are being unmapped/freed as part of page fault path
 223  * (full == false), ptes are not expected. There is code to unmap them
 224  * and emit a warning if encountered, but there may already be data
 225  * corruption due to the unexpected mappings.
 226  */
 227 static void kvmppc_unmap_free_pte(struct kvm *kvm, pte_t *pte, bool full)
 228 {
 229         if (full) {
 230                 memset(pte, 0, sizeof(long) << PTE_INDEX_SIZE);
 231         } else {
 232                 pte_t *p = pte;
 233                 unsigned long it;
 234
 235                 for (it = 0; it < PTRS_PER_PTE; ++it, ++p) {
 236                         if (pte_val(*p) == 0)
 237                                 continue;
 238                         WARN_ON_ONCE(1);
 239                         kvmppc_unmap_pte(kvm, p,
 240                                          pte_pfn(*p) << PAGE_SHIFT,
 241                                          PAGE_SHIFT);
 242                 }
 243         }
 244
 245         kvmppc_pte_free(pte);
 246 }
 247
 248 static void kvmppc_unmap_free_pmd(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd, bool full)
 249 {
 250         unsigned long im;
 251         pmd_t *p = pmd;
 252
 253         for (im = 0; im < PTRS_PER_PMD; ++im, ++p) {
 254                 if (!pmd_present(*p))
 255                         continue;
 256                 if (pmd_is_leaf(*p)) {
 257                         if (full) {
 258                                 pmd_clear(p);
 259                         } else {
 260                                 WARN_ON_ONCE(1);
 261                                 kvmppc_unmap_pte(kvm, (pte_t *)p,
 262                                          pte_pfn(*(pte_t *)p) << PAGE_SHIFT,
 263                                          PMD_SHIFT);
 264                         }
 265                 } else {
 266                         pte_t *pte;
 267
 268                         pte = pte_offset_map(p, 0);
 269                         kvmppc_unmap_free_pte(kvm, pte, full);
 270                         pmd_clear(p);
 271                 }
 272         }
 273         kvmppc_pmd_free(pmd);
 274 }
 275
 276 static void kvmppc_unmap_free_pud(struct kvm *kvm, pud_t *pud)
 277 {
 278         unsigned long iu;
 279         pud_t *p = pud;
 280
 281         for (iu = 0; iu < PTRS_PER_PUD; ++iu, ++p) {
 282                 if (!pud_present(*p))
 283                         continue;
 284                 if (pud_huge(*p)) {
 285                         pud_clear(p);
 286                 } else {
 287                         pmd_t *pmd;
 288
 289                         pmd = pmd_offset(p, 0);
 290                         kvmppc_unmap_free_pmd(kvm, pmd, true);
 291                         pud_clear(p);
 292                 }
 293         }
 294         pud_free(kvm->mm, pud);
 295 }
 296
 297 void kvmppc_free_radix(struct kvm *kvm)
 298 {
 299         unsigned long ig;
 300         pgd_t *pgd;
 301
 302         if (!kvm->arch.pgtable)
 303                 return;
 304         pgd = kvm->arch.pgtable;
 305         for (ig = 0; ig < PTRS_PER_PGD; ++ig, ++pgd) {
 306                 pud_t *pud;
 307
 308                 if (!pgd_present(*pgd))
 309                         continue;
 310                 pud = pud_offset(pgd, 0);
 311                 kvmppc_unmap_free_pud(kvm, pud);
 312                 pgd_clear(pgd);
 313         }
 314         pgd_free(kvm->mm, kvm->arch.pgtable);
 315         kvm->arch.pgtable = NULL;
 316 }
 317
 318 static void kvmppc_unmap_free_pmd_entry_table(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
 319                                               unsigned long gpa)
 320 {
 321         pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, 0);
 322
 323         /*
 324          * Clearing the pmd entry then flushing the PWC ensures that the pte
 325          * page no longer be cached by the MMU, so can be freed without
 326          * flushing the PWC again.
 327          */
 328         pmd_clear(pmd);
 329         kvmppc_radix_flush_pwc(kvm);
 330
 331         kvmppc_unmap_free_pte(kvm, pte, false);
 332 }
 333
 334 static void kvmppc_unmap_free_pud_entry_table(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
 335                                         unsigned long gpa)
 336 {
 337         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, 0);
 338
 339         /*
 340          * Clearing the pud entry then flushing the PWC ensures that the pmd
 341          * page and any children pte pages will no longer be cached by the MMU,
 342          * so can be freed without flushing the PWC again.
 343          */
 344         pud_clear(pud);
 345         kvmppc_radix_flush_pwc(kvm);
 346
 347         kvmppc_unmap_free_pmd(kvm, pmd, false);
 348 }
 349
 350 /*
 351  * There are a number of bits which may differ between different faults to
 352  * the same partition scope entry. RC bits, in the course of cleaning and
 353  * aging. And the write bit can change, either the access could have been
 354  * upgraded, or a read fault could happen concurrently with a write fault
 355  * that sets those bits first.
 356  */
 357 #define PTE_BITS_MUST_MATCH (~(_PAGE_WRITE | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED))
 358
 359 static int kvmppc_create_pte(struct kvm *kvm, pte_t pte, unsigned long gpa,
 360                              unsigned int level, unsigned long mmu_seq)
 361 {
 362         pgd_t *pgd;
 363         pud_t *pud, *new_pud = NULL;
 364         pmd_t *pmd, *new_pmd = NULL;
 365         pte_t *ptep, *new_ptep = NULL;
 366         int ret;
 367
 368         /* Traverse the guest's 2nd-level tree, allocate new levels needed */
 369         pgd = kvm->arch.pgtable + pgd_index(gpa);
 370         pud = NULL;
 371         if (pgd_present(*pgd))
 372                 pud = pud_offset(pgd, gpa);
 373         else
 374                 new_pud = pud_alloc_one(kvm->mm, gpa);
 375
 376         pmd = NULL;
 377         if (pud && pud_present(*pud) && !pud_huge(*pud))
 378                 pmd = pmd_offset(pud, gpa);
 379         else if (level <= 1)
 380                 new_pmd = kvmppc_pmd_alloc();
 381
 382         if (level == 0 && !(pmd && pmd_present(*pmd) && !pmd_is_leaf(*pmd)))
 383                 new_ptep = kvmppc_pte_alloc();
 384
 385         /* Check if we might have been invalidated; let the guest retry if so */
 386         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 387         ret = -EAGAIN;
 388         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
 389                 goto out_unlock;
 390
 391         /* Now traverse again under the lock and change the tree */
 392         ret = -ENOMEM;
 393         if (pgd_none(*pgd)) {
 394                 if (!new_pud)
 395                         goto out_unlock;
 396                 pgd_populate(kvm->mm, pgd, new_pud);
 397                 new_pud = NULL;
 398         }
 399         pud = pud_offset(pgd, gpa);
 400         if (pud_huge(*pud)) {
 401                 unsigned long hgpa = gpa & PUD_MASK;
 402
 403                 /* Check if we raced and someone else has set the same thing */
 404                 if (level == 2) {
 405                         if (pud_raw(*pud) == pte_raw(pte)) {
 406                                 ret = 0;
 407                                 goto out_unlock;
 408                         }
 409                         /* Valid 1GB page here already, add our extra bits */
 410                         WARN_ON_ONCE((pud_val(*pud) ^ pte_val(pte)) &
 411                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 412                         kvmppc_radix_update_pte(kvm, (pte_t *)pud,
 413                                               0, pte_val(pte), hgpa, PUD_SHIFT);
 414                         ret = 0;
 415                         goto out_unlock;
 416                 }
 417                 /*
 418                  * If we raced with another CPU which has just put
 419                  * a 1GB pte in after we saw a pmd page, try again.
 420                  */
 421                 if (!new_pmd) {
 422                         ret = -EAGAIN;
 423                         goto out_unlock;
 424                 }
 425                 /* Valid 1GB page here already, remove it */
 426                 kvmppc_unmap_pte(kvm, (pte_t *)pud, hgpa, PUD_SHIFT);
 427         }
 428         if (level == 2) {
 429                 if (!pud_none(*pud)) {
 430                         /*
 431                          * There's a page table page here, but we wanted to
 432                          * install a large page, so remove and free the page
 433                          * table page.
 434                          */
 435                         kvmppc_unmap_free_pud_entry_table(kvm, pud, gpa);
 436                 }
 437                 kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, (pte_t *)pud, pte);
 438                 ret = 0;
 439                 goto out_unlock;
 440         }
 441         if (pud_none(*pud)) {
 442                 if (!new_pmd)
 443                         goto out_unlock;
 444                 pud_populate(kvm->mm, pud, new_pmd);
 445                 new_pmd = NULL;
 446         }
 447         pmd = pmd_offset(pud, gpa);
 448         if (pmd_is_leaf(*pmd)) {
 449                 unsigned long lgpa = gpa & PMD_MASK;
 450
 451                 /* Check if we raced and someone else has set the same thing */
 452                 if (level == 1) {
 453                         if (pmd_raw(*pmd) == pte_raw(pte)) {
 454                                 ret = 0;
 455                                 goto out_unlock;
 456                         }
 457                         /* Valid 2MB page here already, add our extra bits */
 458                         WARN_ON_ONCE((pmd_val(*pmd) ^ pte_val(pte)) &
 459                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 460                         kvmppc_radix_update_pte(kvm, pmdp_ptep(pmd),
 461                                               0, pte_val(pte), lgpa, PMD_SHIFT);
 462                         ret = 0;
 463                         goto out_unlock;
 464                 }
 465
 466                 /*
 467                  * If we raced with another CPU which has just put
 468                  * a 2MB pte in after we saw a pte page, try again.
 469                  */
 470                 if (!new_ptep) {
 471                         ret = -EAGAIN;
 472                         goto out_unlock;
 473                 }
 474                 /* Valid 2MB page here already, remove it */
 475                 kvmppc_unmap_pte(kvm, pmdp_ptep(pmd), lgpa, PMD_SHIFT);
 476         }
 477         if (level == 1) {
 478                 if (!pmd_none(*pmd)) {
 479                         /*
 480                          * There's a page table page here, but we wanted to
 481                          * install a large page, so remove and free the page
 482                          * table page.
 483                          */
 484                         kvmppc_unmap_free_pmd_entry_table(kvm, pmd, gpa);
 485                 }
 486                 kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, pmdp_ptep(pmd), pte);
 487                 ret = 0;
 488                 goto out_unlock;
 489         }
 490         if (pmd_none(*pmd)) {
 491                 if (!new_ptep)
 492                         goto out_unlock;
 493                 pmd_populate(kvm->mm, pmd, new_ptep);
 494                 new_ptep = NULL;
 495         }
 496         ptep = pte_offset_kernel(pmd, gpa);
 497         if (pte_present(*ptep)) {
 498                 /* Check if someone else set the same thing */
 499                 if (pte_raw(*ptep) == pte_raw(pte)) {
 500                         ret = 0;
 501                         goto out_unlock;
 502                 }
 503                 /* Valid page here already, add our extra bits */
 504                 WARN_ON_ONCE((pte_val(*ptep) ^ pte_val(pte)) &
 505                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 506                 kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, 0, pte_val(pte), gpa, 0);
 507                 ret = 0;
 508                 goto out_unlock;
 509         }
 510         kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, ptep, pte);
 511         ret = 0;
 512
 513  out_unlock:
 514         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 515         if (new_pud)
 516                 pud_free(kvm->mm, new_pud);
 517         if (new_pmd)
 518                 kvmppc_pmd_free(new_pmd);
 519         if (new_ptep)
 520                 kvmppc_pte_free(new_ptep);
 521         return ret;
 522 }
 523
 524 int kvmppc_book3s_radix_page_fault(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 525                                    unsigned long ea, unsigned long dsisr)
 526 {
 527         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 528         unsigned long mmu_seq, pte_size;
 529         unsigned long gpa, gfn, hva, pfn;
 530         struct kvm_memory_slot *memslot;
 531         struct page *page = NULL;
 532         long ret;
 533         bool writing;
 534         bool upgrade_write = false;
 535         bool *upgrade_p = &upgrade_write;
 536         pte_t pte, *ptep;
 537         unsigned long pgflags;
 538         unsigned int shift, level;
 539
 540         /* Check for unusual errors */
 541         if (dsisr & DSISR_UNSUPP_MMU) {
 542                 pr_err("KVM: Got unsupported MMU fault\n");
 543                 return -EFAULT;
 544         }
 545         if (dsisr & DSISR_BADACCESS) {
 546                 /* Reflect to the guest as DSI */
 547                 pr_err("KVM: Got radix HV page fault with DSISR=%lx\n", dsisr);
 548                 kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu, ea, dsisr);
 549                 return RESUME_GUEST;
 550         }
 551
 552         /* Translate the logical address and get the page */
 553         gpa = vcpu->arch.fault_gpa & ~0xfffUL;
 554         gpa &= ~0xF000000000000000ul;
 555         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 556         if (!(dsisr & DSISR_PRTABLE_FAULT))
 557                 gpa |= ea & 0xfff;
 558         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 559
 560         /* No memslot means it's an emulated MMIO region */
 561         if (!memslot || (memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID)) {
 562                 if (dsisr & (DSISR_PRTABLE_FAULT | DSISR_BADACCESS |
 563                              DSISR_SET_RC)) {
 564                         /*
 565                          * Bad address in guest page table tree, or other
 566                          * unusual error - reflect it to the guest as DSI.
 567                          */
 568                         kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu, ea, dsisr);
 569                         return RESUME_GUEST;
 570                 }
 571                 return kvmppc_hv_emulate_mmio(run, vcpu, gpa, ea,
 572                                               dsisr & DSISR_ISSTORE);
 573         }
 574
 575         writing = (dsisr & DSISR_ISSTORE) != 0;
 576         if (memslot->flags & KVM_MEM_READONLY) {
 577                 if (writing) {
 578                         /* give the guest a DSI */
 579                         dsisr = DSISR_ISSTORE | DSISR_PROTFAULT;
 580                         kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu, ea, dsisr);
 581                         return RESUME_GUEST;
 582                 }
 583                 upgrade_p = NULL;
 584         }
 585
 586         if (dsisr & DSISR_SET_RC) {
 587                 /*
 588                  * Need to set an R or C bit in the 2nd-level tables;
 589                  * since we are just helping out the hardware here,
 590                  * it is sufficient to do what the hardware does.
 591                  */
 592                 pgflags = _PAGE_ACCESSED;
 593                 if (writing)
 594                         pgflags |= _PAGE_DIRTY;
 595                 /*
 596                  * We are walking the secondary page table here. We can do this
 597                  * without disabling irq.
 598                  */
 599                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 600                 ptep = __find_linux_pte(kvm->arch.pgtable,
 601                                         gpa, NULL, &shift);
 602                 if (ptep && pte_present(*ptep) &&
 603                     (!writing || pte_write(*ptep))) {
 604                         kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, 0, pgflags,
 605                                                 gpa, shift);
 606                         dsisr &= ~DSISR_SET_RC;
 607                 }
 608                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 609                 if (!(dsisr & (DSISR_BAD_FAULT_64S | DSISR_NOHPTE |
 610                                DSISR_PROTFAULT | DSISR_SET_RC)))
 611                         return RESUME_GUEST;
 612         }
 613
 614         /* used to check for invalidations in progress */
 615         mmu_seq = kvm->mmu_notifier_seq;
 616         smp_rmb();
 617
 618         /*
 619          * Do a fast check first, since __gfn_to_pfn_memslot doesn't
 620          * do it with !atomic && !async, which is how we call it.
 621          * We always ask for write permission since the common case
 622          * is that the page is writable.
 623          */
 624         hva = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 625         if (upgrade_p && __get_user_pages_fast(hva, 1, 1, &page) == 1) {
 626                 pfn = page_to_pfn(page);
 627                 upgrade_write = true;
 628         } else {
 629                 /* Call KVM generic code to do the slow-path check */
 630                 pfn = __gfn_to_pfn_memslot(memslot, gfn, false, NULL,
 631                                            writing, upgrade_p);
 632                 if (is_error_noslot_pfn(pfn))
 633                         return -EFAULT;
 634                 page = NULL;
 635                 if (pfn_valid(pfn)) {
 636                         page = pfn_to_page(pfn);
 637                         if (PageReserved(page))
 638                                 page = NULL;
 639                 }
 640         }
 641
 642         /* See if we can insert a 1GB or 2MB large PTE here */
 643         level = 0;
 644         if (page && PageCompound(page)) {
 645                 pte_size = PAGE_SIZE << compound_order(compound_head(page));
 646                 if (pte_size >= PUD_SIZE &&
 647                     (gpa & (PUD_SIZE - PAGE_SIZE)) ==
 648                     (hva & (PUD_SIZE - PAGE_SIZE))) {
 649                         level = 2;
 650                         pfn &= ~((PUD_SIZE >> PAGE_SHIFT) - 1);
 651                 } else if (pte_size >= PMD_SIZE &&
 652                            (gpa & (PMD_SIZE - PAGE_SIZE)) ==
 653                            (hva & (PMD_SIZE - PAGE_SIZE))) {
 654                         level = 1;
 655                         pfn &= ~((PMD_SIZE >> PAGE_SHIFT) - 1);
 656                 }
 657         }
 658
 659         /*
 660          * Compute the PTE value that we need to insert.
 661          */
 662         if (page) {
 663                 pgflags = _PAGE_READ | _PAGE_EXEC | _PAGE_PRESENT | _PAGE_PTE |
 664                         _PAGE_ACCESSED;
 665                 if (writing || upgrade_write)
 666                         pgflags |= _PAGE_WRITE | _PAGE_DIRTY;
 667                 pte = pfn_pte(pfn, __pgprot(pgflags));
 668         } else {
 669                 /*
 670                  * Read the PTE from the process' radix tree and use that
 671                  * so we get the attribute bits.
 672                  */
 673                 local_irq_disable();
 674                 ptep = __find_linux_pte(vcpu->arch.pgdir, hva, NULL, &shift);
 675                 pte = *ptep;
 676                 local_irq_enable();
 677                 if (shift == PUD_SHIFT &&
 678                     (gpa & (PUD_SIZE - PAGE_SIZE)) ==
 679                     (hva & (PUD_SIZE - PAGE_SIZE))) {
 680                         level = 2;
 681                 } else if (shift == PMD_SHIFT &&
 682                            (gpa & (PMD_SIZE - PAGE_SIZE)) ==
 683                            (hva & (PMD_SIZE - PAGE_SIZE))) {
 684                         level = 1;
 685                 } else if (shift && shift != PAGE_SHIFT) {
 686                         /* Adjust PFN */
 687                         unsigned long mask = (1ul << shift) - PAGE_SIZE;
 688                         pte = __pte(pte_val(pte) | (hva & mask));
 689                 }
 690                 pte = __pte(pte_val(pte) | _PAGE_EXEC | _PAGE_ACCESSED);
 691                 if (writing || upgrade_write) {
 692                         if (pte_val(pte) & _PAGE_WRITE)
 693                                 pte = __pte(pte_val(pte) | _PAGE_DIRTY);
 694                 } else {
 695                         pte = __pte(pte_val(pte) & ~(_PAGE_WRITE | _PAGE_DIRTY));
 696                 }
 697         }
 698
 699         /* Allocate space in the tree and write the PTE */
 700         ret = kvmppc_create_pte(kvm, pte, gpa, level, mmu_seq);
 701
 702         if (page) {
 703                 if (!ret && (pte_val(pte) & _PAGE_WRITE))
 704                         set_page_dirty_lock(page);
 705                 put_page(page);
 706         }
 707
 708         if (ret == 0 || ret == -EAGAIN)
 709                 ret = RESUME_GUEST;
 710         return ret;
 711 }
 712
 713 /* Called with kvm->lock held */
 714 int kvm_unmap_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
 715                     unsigned long gfn)
 716 {
 717         pte_t *ptep;
 718         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
 719         unsigned int shift;
 720         unsigned long old;
 721
 722         ptep = __find_linux_pte(kvm->arch.pgtable, gpa, NULL, &shift);
 723         if (ptep && pte_present(*ptep)) {
 724                 old = kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, ~0UL, 0,
 725                                               gpa, shift);
 726                 kvmppc_radix_tlbie_page(kvm, gpa, shift);
 727                 if ((old & _PAGE_DIRTY) && memslot->dirty_bitmap) {
 728                         unsigned long psize = PAGE_SIZE;
 729                         if (shift)
 730                                 psize = 1ul << shift;
 731                         kvmppc_update_dirty_map(memslot, gfn, psize);
 732                 }
 733         }
 734         return 0;
 735 }
 736
 737 /* Called with kvm->lock held */
 738 int kvm_age_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
 739                   unsigned long gfn)
 740 {
 741         pte_t *ptep;
 742         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
 743         unsigned int shift;
 744         int ref = 0;
 745
 746         ptep = __find_linux_pte(kvm->arch.pgtable, gpa, NULL, &shift);
 747         if (ptep && pte_present(*ptep) && pte_young(*ptep)) {
 748                 kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, _PAGE_ACCESSED, 0,
 749                                         gpa, shift);
 750                 /* XXX need to flush tlb here? */
 751                 ref = 1;
 752         }
 753         return ref;
 754 }
 755
 756 /* Called with kvm->lock held */
 757 int kvm_test_age_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
 758                        unsigned long gfn)
 759 {
 760         pte_t *ptep;
 761         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
 762         unsigned int shift;
 763         int ref = 0;
 764
 765         ptep = __find_linux_pte(kvm->arch.pgtable, gpa, NULL, &shift);
 766         if (ptep && pte_present(*ptep) && pte_young(*ptep))
 767                 ref = 1;
 768         return ref;
 769 }
 770
 771 /* Returns the number of PAGE_SIZE pages that are dirty */
 772 static int kvm_radix_test_clear_dirty(struct kvm *kvm,
 773                                 struct kvm_memory_slot *memslot, int pagenum)
 774 {
 775         unsigned long gfn = memslot->base_gfn + pagenum;
 776         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
 777         pte_t *ptep;
 778         unsigned int shift;
 779         int ret = 0;
 780
 781         ptep = __find_linux_pte(kvm->arch.pgtable, gpa, NULL, &shift);
 782         if (ptep && pte_present(*ptep) && pte_dirty(*ptep)) {
 783                 ret = 1;
 784                 if (shift)
 785                         ret = 1 << (shift - PAGE_SHIFT);
 786                 kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, _PAGE_DIRTY, 0,
 787                                         gpa, shift);
 788                 kvmppc_radix_tlbie_page(kvm, gpa, shift);
 789         }
 790         return ret;
 791 }
 792
 793 long kvmppc_hv_get_dirty_log_radix(struct kvm *kvm,
 794                         struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long *map)
 795 {
 796         unsigned long i, j;
 797         int npages;
 798
 799         for (i = 0; i < memslot->npages; i = j) {
 800                 npages = kvm_radix_test_clear_dirty(kvm, memslot, i);
 801
 802                 /*
 803                  * Note that if npages > 0 then i must be a multiple of npages,
 804                  * since huge pages are only used to back the guest at guest
 805                  * real addresses that are a multiple of their size.
 806                  * Since we have at most one PTE covering any given guest
 807                  * real address, if npages > 1 we can skip to i + npages.
 808                  */
 809                 j = i + 1;
 810                 if (npages) {
 811                         set_dirty_bits(map, i, npages);
 812                         j = i + npages;
 813                 }
 814         }
 815         return 0;
 816 }
 817
 818 static void add_rmmu_ap_encoding(struct kvm_ppc_rmmu_info *info,
 819                                  int psize, int *indexp)
 820 {
 821         if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
 822                 return;
 823         info->ap_encodings[*indexp] = mmu_psize_defs[psize].shift |
 824                 (mmu_psize_defs[psize].ap << 29);
 825         ++(*indexp);
 826 }
 827
 828 int kvmhv_get_rmmu_info(struct kvm *kvm, struct kvm_ppc_rmmu_info *info)
 829 {
 830         int i;
 831
 832         if (!radix_enabled())
 833                 return -EINVAL;
 834         memset(info, 0, sizeof(*info));
 835
 836         /* 4k page size */
 837         info->geometries[0].page_shift = 12;
 838         info->geometries[0].level_bits[0] = 9;
 839         for (i = 1; i < 4; ++i)
 840                 info->geometries[0].level_bits[i] = p9_supported_radix_bits[i];
 841         /* 64k page size */
 842         info->geometries[1].page_shift = 16;
 843         for (i = 0; i < 4; ++i)
 844                 info->geometries[1].level_bits[i] = p9_supported_radix_bits[i];
 845
 846         i = 0;
 847         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_4K, &i);
 848         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_64K, &i);
 849         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_2M, &i);
 850         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_1G, &i);
 851
 852         return 0;
 853 }
 854
 855 int kvmppc_init_vm_radix(struct kvm *kvm)
 856 {
 857         kvm->arch.pgtable = pgd_alloc(kvm->mm);
 858         if (!kvm->arch.pgtable)
 859                 return -ENOMEM;
 860         return 0;
 861 }
 862
 863 static void pte_ctor(void *addr)
 864 {
 865         memset(addr, 0, RADIX_PTE_TABLE_SIZE);
 866 }
 867
 868 static void pmd_ctor(void *addr)
 869 {
 870         memset(addr, 0, RADIX_PMD_TABLE_SIZE);
 871 }
 872
 873 int kvmppc_radix_init(void)
 874 {
 875         unsigned long size = sizeof(void *) << RADIX_PTE_INDEX_SIZE;
 876
 877         kvm_pte_cache = kmem_cache_create("kvm-pte", size, size, 0, pte_ctor);
 878         if (!kvm_pte_cache)
 879                 return -ENOMEM;
 880
 881         size = sizeof(void *) << RADIX_PMD_INDEX_SIZE;
 882
 883         kvm_pmd_cache = kmem_cache_create("kvm-pmd", size, size, 0, pmd_ctor);
 884         if (!kvm_pmd_cache) {
 885                 kmem_cache_destroy(kvm_pte_cache);
 886                 return -ENOMEM;
 887         }
 888
 889         return 0;
 890 }
 891
 892 void kvmppc_radix_exit(void)
 893 {
 894         kmem_cache_destroy(kvm_pte_cache);
 895         kmem_cache_destroy(kvm_pmd_cache);
 896 }