Merge branches 'for-4.13/ish' and 'for-4.13/ite' into for-linus
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / s390 / kvm / vsie.c
1 /*
2  * kvm nested virtualization support for s390x
3  *
4  * Copyright IBM Corp. 2016
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License (version 2 only)
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  *    Author(s): David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
11  */
12 #include <linux/vmalloc.h>
13 #include <linux/kvm_host.h>
14 #include <linux/bug.h>
15 #include <linux/list.h>
16 #include <linux/bitmap.h>
17 #include <linux/sched/signal.h>
18
19 #include <asm/gmap.h>
20 #include <asm/mmu_context.h>
21 #include <asm/sclp.h>
22 #include <asm/nmi.h>
23 #include <asm/dis.h>
24 #include "kvm-s390.h"
25 #include "gaccess.h"
26
27 struct vsie_page {
28         struct kvm_s390_sie_block scb_s;        /* 0x0000 */
29         /* the pinned originial scb */
30         struct kvm_s390_sie_block *scb_o;       /* 0x0200 */
31         /* the shadow gmap in use by the vsie_page */
32         struct gmap *gmap;                      /* 0x0208 */
33         /* address of the last reported fault to guest2 */
34         unsigned long fault_addr;               /* 0x0210 */
35         __u8 reserved[0x0700 - 0x0218];         /* 0x0218 */
36         struct kvm_s390_crypto_cb crycb;        /* 0x0700 */
37         __u8 fac[S390_ARCH_FAC_LIST_SIZE_BYTE]; /* 0x0800 */
38 } __packed;
39
40 /* trigger a validity icpt for the given scb */
41 static int set_validity_icpt(struct kvm_s390_sie_block *scb,
42                              __u16 reason_code)
43 {
44         scb->ipa = 0x1000;
45         scb->ipb = ((__u32) reason_code) << 16;
46         scb->icptcode = ICPT_VALIDITY;
47         return 1;
48 }
49
50 /* mark the prefix as unmapped, this will block the VSIE */
51 static void prefix_unmapped(struct vsie_page *vsie_page)
52 {
53         atomic_or(PROG_REQUEST, &vsie_page->scb_s.prog20);
54 }
55
56 /* mark the prefix as unmapped and wait until the VSIE has been left */
57 static void prefix_unmapped_sync(struct vsie_page *vsie_page)
58 {
59         prefix_unmapped(vsie_page);
60         if (vsie_page->scb_s.prog0c & PROG_IN_SIE)
61                 atomic_or(CPUSTAT_STOP_INT, &vsie_page->scb_s.cpuflags);
62         while (vsie_page->scb_s.prog0c & PROG_IN_SIE)
63                 cpu_relax();
64 }
65
66 /* mark the prefix as mapped, this will allow the VSIE to run */
67 static void prefix_mapped(struct vsie_page *vsie_page)
68 {
69         atomic_andnot(PROG_REQUEST, &vsie_page->scb_s.prog20);
70 }
71
72 /* test if the prefix is mapped into the gmap shadow */
73 static int prefix_is_mapped(struct vsie_page *vsie_page)
74 {
75         return !(atomic_read(&vsie_page->scb_s.prog20) & PROG_REQUEST);
76 }
77
78 /* copy the updated intervention request bits into the shadow scb */
79 static void update_intervention_requests(struct vsie_page *vsie_page)
80 {
81         const int bits = CPUSTAT_STOP_INT | CPUSTAT_IO_INT | CPUSTAT_EXT_INT;
82         int cpuflags;
83
84         cpuflags = atomic_read(&vsie_page->scb_o->cpuflags);
85         atomic_andnot(bits, &vsie_page->scb_s.cpuflags);
86         atomic_or(cpuflags & bits, &vsie_page->scb_s.cpuflags);
87 }
88
89 /* shadow (filter and validate) the cpuflags  */
90 static int prepare_cpuflags(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
91 {
92         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
93         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
94         int newflags, cpuflags = atomic_read(&scb_o->cpuflags);
95
96         /* we don't allow ESA/390 guests */
97         if (!(cpuflags & CPUSTAT_ZARCH))
98                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0001U);
99
100         if (cpuflags & (CPUSTAT_RRF | CPUSTAT_MCDS))
101                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0001U);
102         else if (cpuflags & (CPUSTAT_SLSV | CPUSTAT_SLSR))
103                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0007U);
104
105         /* intervention requests will be set later */
106         newflags = CPUSTAT_ZARCH;
107         if (cpuflags & CPUSTAT_GED && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 8))
108                 newflags |= CPUSTAT_GED;
109         if (cpuflags & CPUSTAT_GED2 && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 78)) {
110                 if (cpuflags & CPUSTAT_GED)
111                         return set_validity_icpt(scb_s, 0x0001U);
112                 newflags |= CPUSTAT_GED2;
113         }
114         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_GPERE))
115                 newflags |= cpuflags & CPUSTAT_P;
116         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_GSLS))
117                 newflags |= cpuflags & CPUSTAT_SM;
118         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_IBS))
119                 newflags |= cpuflags & CPUSTAT_IBS;
120         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_KSS))
121                 newflags |= cpuflags & CPUSTAT_KSS;
122
123         atomic_set(&scb_s->cpuflags, newflags);
124         return 0;
125 }
126
127 /*
128  * Create a shadow copy of the crycb block and setup key wrapping, if
129  * requested for guest 3 and enabled for guest 2.
130  *
131  * We only accept format-1 (no AP in g2), but convert it into format-2
132  * There is nothing to do for format-0.
133  *
134  * Returns: - 0 if shadowed or nothing to do
135  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
136  */
137 static int shadow_crycb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
138 {
139         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
140         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
141         u32 crycb_addr = scb_o->crycbd & 0x7ffffff8U;
142         unsigned long *b1, *b2;
143         u8 ecb3_flags;
144
145         scb_s->crycbd = 0;
146         if (!(scb_o->crycbd & vcpu->arch.sie_block->crycbd & CRYCB_FORMAT1))
147                 return 0;
148         /* format-1 is supported with message-security-assist extension 3 */
149         if (!test_kvm_facility(vcpu->kvm, 76))
150                 return 0;
151         /* we may only allow it if enabled for guest 2 */
152         ecb3_flags = scb_o->ecb3 & vcpu->arch.sie_block->ecb3 &
153                      (ECB3_AES | ECB3_DEA);
154         if (!ecb3_flags)
155                 return 0;
156
157         if ((crycb_addr & PAGE_MASK) != ((crycb_addr + 128) & PAGE_MASK))
158                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x003CU);
159         else if (!crycb_addr)
160                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0039U);
161
162         /* copy only the wrapping keys */
163         if (read_guest_real(vcpu, crycb_addr + 72, &vsie_page->crycb, 56))
164                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0035U);
165
166         scb_s->ecb3 |= ecb3_flags;
167         scb_s->crycbd = ((__u32)(__u64) &vsie_page->crycb) | CRYCB_FORMAT1 |
168                         CRYCB_FORMAT2;
169
170         /* xor both blocks in one run */
171         b1 = (unsigned long *) vsie_page->crycb.dea_wrapping_key_mask;
172         b2 = (unsigned long *)
173                             vcpu->kvm->arch.crypto.crycb->dea_wrapping_key_mask;
174         /* as 56%8 == 0, bitmap_xor won't overwrite any data */
175         bitmap_xor(b1, b1, b2, BITS_PER_BYTE * 56);
176         return 0;
177 }
178
179 /* shadow (round up/down) the ibc to avoid validity icpt */
180 static void prepare_ibc(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
181 {
182         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
183         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
184         __u64 min_ibc = (sclp.ibc >> 16) & 0x0fffU;
185
186         scb_s->ibc = 0;
187         /* ibc installed in g2 and requested for g3 */
188         if (vcpu->kvm->arch.model.ibc && (scb_o->ibc & 0x0fffU)) {
189                 scb_s->ibc = scb_o->ibc & 0x0fffU;
190                 /* takte care of the minimum ibc level of the machine */
191                 if (scb_s->ibc < min_ibc)
192                         scb_s->ibc = min_ibc;
193                 /* take care of the maximum ibc level set for the guest */
194                 if (scb_s->ibc > vcpu->kvm->arch.model.ibc)
195                         scb_s->ibc = vcpu->kvm->arch.model.ibc;
196         }
197 }
198
199 /* unshadow the scb, copying parameters back to the real scb */
200 static void unshadow_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
201 {
202         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
203         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
204
205         /* interception */
206         scb_o->icptcode = scb_s->icptcode;
207         scb_o->icptstatus = scb_s->icptstatus;
208         scb_o->ipa = scb_s->ipa;
209         scb_o->ipb = scb_s->ipb;
210         scb_o->gbea = scb_s->gbea;
211
212         /* timer */
213         scb_o->cputm = scb_s->cputm;
214         scb_o->ckc = scb_s->ckc;
215         scb_o->todpr = scb_s->todpr;
216
217         /* guest state */
218         scb_o->gpsw = scb_s->gpsw;
219         scb_o->gg14 = scb_s->gg14;
220         scb_o->gg15 = scb_s->gg15;
221         memcpy(scb_o->gcr, scb_s->gcr, 128);
222         scb_o->pp = scb_s->pp;
223
224         /* interrupt intercept */
225         switch (scb_s->icptcode) {
226         case ICPT_PROGI:
227         case ICPT_INSTPROGI:
228         case ICPT_EXTINT:
229                 memcpy((void *)((u64)scb_o + 0xc0),
230                        (void *)((u64)scb_s + 0xc0), 0xf0 - 0xc0);
231                 break;
232         case ICPT_PARTEXEC:
233                 /* MVPG only */
234                 memcpy((void *)((u64)scb_o + 0xc0),
235                        (void *)((u64)scb_s + 0xc0), 0xd0 - 0xc0);
236                 break;
237         }
238
239         if (scb_s->ihcpu != 0xffffU)
240                 scb_o->ihcpu = scb_s->ihcpu;
241 }
242
243 /*
244  * Setup the shadow scb by copying and checking the relevant parts of the g2
245  * provided scb.
246  *
247  * Returns: - 0 if the scb has been shadowed
248  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
249  */
250 static int shadow_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
251 {
252         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
253         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
254         bool had_tx = scb_s->ecb & ECB_TE;
255         unsigned long new_mso = 0;
256         int rc;
257
258         /* make sure we don't have any leftovers when reusing the scb */
259         scb_s->icptcode = 0;
260         scb_s->eca = 0;
261         scb_s->ecb = 0;
262         scb_s->ecb2 = 0;
263         scb_s->ecb3 = 0;
264         scb_s->ecd = 0;
265         scb_s->fac = 0;
266
267         rc = prepare_cpuflags(vcpu, vsie_page);
268         if (rc)
269                 goto out;
270
271         /* timer */
272         scb_s->cputm = scb_o->cputm;
273         scb_s->ckc = scb_o->ckc;
274         scb_s->todpr = scb_o->todpr;
275         scb_s->epoch = scb_o->epoch;
276
277         /* guest state */
278         scb_s->gpsw = scb_o->gpsw;
279         scb_s->gg14 = scb_o->gg14;
280         scb_s->gg15 = scb_o->gg15;
281         memcpy(scb_s->gcr, scb_o->gcr, 128);
282         scb_s->pp = scb_o->pp;
283
284         /* interception / execution handling */
285         scb_s->gbea = scb_o->gbea;
286         scb_s->lctl = scb_o->lctl;
287         scb_s->svcc = scb_o->svcc;
288         scb_s->ictl = scb_o->ictl;
289         /*
290          * SKEY handling functions can't deal with false setting of PTE invalid
291          * bits. Therefore we cannot provide interpretation and would later
292          * have to provide own emulation handlers.
293          */
294         if (!(atomic_read(&scb_s->cpuflags) & CPUSTAT_KSS))
295                 scb_s->ictl |= ICTL_ISKE | ICTL_SSKE | ICTL_RRBE;
296
297         scb_s->icpua = scb_o->icpua;
298
299         if (!(atomic_read(&scb_s->cpuflags) & CPUSTAT_SM))
300                 new_mso = scb_o->mso & 0xfffffffffff00000UL;
301         /* if the hva of the prefix changes, we have to remap the prefix */
302         if (scb_s->mso != new_mso || scb_s->prefix != scb_o->prefix)
303                 prefix_unmapped(vsie_page);
304          /* SIE will do mso/msl validity and exception checks for us */
305         scb_s->msl = scb_o->msl & 0xfffffffffff00000UL;
306         scb_s->mso = new_mso;
307         scb_s->prefix = scb_o->prefix;
308
309         /* We have to definetly flush the tlb if this scb never ran */
310         if (scb_s->ihcpu != 0xffffU)
311                 scb_s->ihcpu = scb_o->ihcpu;
312
313         /* MVPG and Protection Exception Interpretation are always available */
314         scb_s->eca |= scb_o->eca & (ECA_MVPGI | ECA_PROTEXCI);
315         /* Host-protection-interruption introduced with ESOP */
316         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_ESOP))
317                 scb_s->ecb |= scb_o->ecb & ECB_HOSTPROTINT;
318         /* transactional execution */
319         if (test_kvm_facility(vcpu->kvm, 73)) {
320                 /* remap the prefix is tx is toggled on */
321                 if ((scb_o->ecb & ECB_TE) && !had_tx)
322                         prefix_unmapped(vsie_page);
323                 scb_s->ecb |= scb_o->ecb & ECB_TE;
324         }
325         /* SIMD */
326         if (test_kvm_facility(vcpu->kvm, 129)) {
327                 scb_s->eca |= scb_o->eca & ECA_VX;
328                 scb_s->ecd |= scb_o->ecd & ECD_HOSTREGMGMT;
329         }
330         /* Run-time-Instrumentation */
331         if (test_kvm_facility(vcpu->kvm, 64))
332                 scb_s->ecb3 |= scb_o->ecb3 & ECB3_RI;
333         /* Instruction Execution Prevention */
334         if (test_kvm_facility(vcpu->kvm, 130))
335                 scb_s->ecb2 |= scb_o->ecb2 & ECB2_IEP;
336         /* Guarded Storage */
337         if (test_kvm_facility(vcpu->kvm, 133)) {
338                 scb_s->ecb |= scb_o->ecb & ECB_GS;
339                 scb_s->ecd |= scb_o->ecd & ECD_HOSTREGMGMT;
340         }
341         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_SIIF))
342                 scb_s->eca |= scb_o->eca & ECA_SII;
343         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_IB))
344                 scb_s->eca |= scb_o->eca & ECA_IB;
345         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_CEI))
346                 scb_s->eca |= scb_o->eca & ECA_CEI;
347
348         prepare_ibc(vcpu, vsie_page);
349         rc = shadow_crycb(vcpu, vsie_page);
350 out:
351         if (rc)
352                 unshadow_scb(vcpu, vsie_page);
353         return rc;
354 }
355
356 void kvm_s390_vsie_gmap_notifier(struct gmap *gmap, unsigned long start,
357                                  unsigned long end)
358 {
359         struct kvm *kvm = gmap->private;
360         struct vsie_page *cur;
361         unsigned long prefix;
362         struct page *page;
363         int i;
364
365         if (!gmap_is_shadow(gmap))
366                 return;
367         if (start >= 1UL << 31)
368                 /* We are only interested in prefix pages */
369                 return;
370
371         /*
372          * Only new shadow blocks are added to the list during runtime,
373          * therefore we can safely reference them all the time.
374          */
375         for (i = 0; i < kvm->arch.vsie.page_count; i++) {
376                 page = READ_ONCE(kvm->arch.vsie.pages[i]);
377                 if (!page)
378                         continue;
379                 cur = page_to_virt(page);
380                 if (READ_ONCE(cur->gmap) != gmap)
381                         continue;
382                 prefix = cur->scb_s.prefix << GUEST_PREFIX_SHIFT;
383                 /* with mso/msl, the prefix lies at an offset */
384                 prefix += cur->scb_s.mso;
385                 if (prefix <= end && start <= prefix + 2 * PAGE_SIZE - 1)
386                         prefix_unmapped_sync(cur);
387         }
388 }
389
390 /*
391  * Map the first prefix page and if tx is enabled also the second prefix page.
392  *
393  * The prefix will be protected, a gmap notifier will inform about unmaps.
394  * The shadow scb must not be executed until the prefix is remapped, this is
395  * guaranteed by properly handling PROG_REQUEST.
396  *
397  * Returns: - 0 on if successfully mapped or already mapped
398  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
399  *          - -EAGAIN if the caller can retry immediately
400  *          - -ENOMEM if out of memory
401  */
402 static int map_prefix(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
403 {
404         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
405         u64 prefix = scb_s->prefix << GUEST_PREFIX_SHIFT;
406         int rc;
407
408         if (prefix_is_mapped(vsie_page))
409                 return 0;
410
411         /* mark it as mapped so we can catch any concurrent unmappers */
412         prefix_mapped(vsie_page);
413
414         /* with mso/msl, the prefix lies at offset *mso* */
415         prefix += scb_s->mso;
416
417         rc = kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap, prefix);
418         if (!rc && (scb_s->ecb & ECB_TE))
419                 rc = kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap,
420                                            prefix + PAGE_SIZE);
421         /*
422          * We don't have to mprotect, we will be called for all unshadows.
423          * SIE will detect if protection applies and trigger a validity.
424          */
425         if (rc)
426                 prefix_unmapped(vsie_page);
427         if (rc > 0 || rc == -EFAULT)
428                 rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0037U);
429         return rc;
430 }
431
432 /*
433  * Pin the guest page given by gpa and set hpa to the pinned host address.
434  * Will always be pinned writable.
435  *
436  * Returns: - 0 on success
437  *          - -EINVAL if the gpa is not valid guest storage
438  *          - -ENOMEM if out of memory
439  */
440 static int pin_guest_page(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, hpa_t *hpa)
441 {
442         struct page *page;
443         hva_t hva;
444         int rc;
445
446         hva = gfn_to_hva(kvm, gpa_to_gfn(gpa));
447         if (kvm_is_error_hva(hva))
448                 return -EINVAL;
449         rc = get_user_pages_fast(hva, 1, 1, &page);
450         if (rc < 0)
451                 return rc;
452         else if (rc != 1)
453                 return -ENOMEM;
454         *hpa = (hpa_t) page_to_virt(page) + (gpa & ~PAGE_MASK);
455         return 0;
456 }
457
458 /* Unpins a page previously pinned via pin_guest_page, marking it as dirty. */
459 static void unpin_guest_page(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, hpa_t hpa)
460 {
461         struct page *page;
462
463         page = virt_to_page(hpa);
464         set_page_dirty_lock(page);
465         put_page(page);
466         /* mark the page always as dirty for migration */
467         mark_page_dirty(kvm, gpa_to_gfn(gpa));
468 }
469
470 /* unpin all blocks previously pinned by pin_blocks(), marking them dirty */
471 static void unpin_blocks(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
472 {
473         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
474         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
475         hpa_t hpa;
476         gpa_t gpa;
477
478         hpa = (u64) scb_s->scaoh << 32 | scb_s->scaol;
479         if (hpa) {
480                 gpa = scb_o->scaol & ~0xfUL;
481                 if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_64BSCAO))
482                         gpa |= (u64) scb_o->scaoh << 32;
483                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
484                 scb_s->scaol = 0;
485                 scb_s->scaoh = 0;
486         }
487
488         hpa = scb_s->itdba;
489         if (hpa) {
490                 gpa = scb_o->itdba & ~0xffUL;
491                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
492                 scb_s->itdba = 0;
493         }
494
495         hpa = scb_s->gvrd;
496         if (hpa) {
497                 gpa = scb_o->gvrd & ~0x1ffUL;
498                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
499                 scb_s->gvrd = 0;
500         }
501
502         hpa = scb_s->riccbd;
503         if (hpa) {
504                 gpa = scb_o->riccbd & ~0x3fUL;
505                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
506                 scb_s->riccbd = 0;
507         }
508
509         hpa = scb_s->sdnxo;
510         if (hpa) {
511                 gpa = scb_o->sdnxo;
512                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
513                 scb_s->sdnxo = 0;
514         }
515 }
516
517 /*
518  * Instead of shadowing some blocks, we can simply forward them because the
519  * addresses in the scb are 64 bit long.
520  *
521  * This works as long as the data lies in one page. If blocks ever exceed one
522  * page, we have to fall back to shadowing.
523  *
524  * As we reuse the sca, the vcpu pointers contained in it are invalid. We must
525  * therefore not enable any facilities that access these pointers (e.g. SIGPIF).
526  *
527  * Returns: - 0 if all blocks were pinned.
528  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
529  *          - -ENOMEM if out of memory
530  */
531 static int pin_blocks(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
532 {
533         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
534         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
535         hpa_t hpa;
536         gpa_t gpa;
537         int rc = 0;
538
539         gpa = scb_o->scaol & ~0xfUL;
540         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_64BSCAO))
541                 gpa |= (u64) scb_o->scaoh << 32;
542         if (gpa) {
543                 if (!(gpa & ~0x1fffUL))
544                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0038U);
545                 else if ((gpa & ~0x1fffUL) == kvm_s390_get_prefix(vcpu))
546                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0011U);
547                 else if ((gpa & PAGE_MASK) !=
548                          ((gpa + sizeof(struct bsca_block) - 1) & PAGE_MASK))
549                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x003bU);
550                 if (!rc) {
551                         rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
552                         if (rc == -EINVAL)
553                                 rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0034U);
554                 }
555                 if (rc)
556                         goto unpin;
557                 scb_s->scaoh = (u32)((u64)hpa >> 32);
558                 scb_s->scaol = (u32)(u64)hpa;
559         }
560
561         gpa = scb_o->itdba & ~0xffUL;
562         if (gpa && (scb_s->ecb & ECB_TE)) {
563                 if (!(gpa & ~0x1fffU)) {
564                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0080U);
565                         goto unpin;
566                 }
567                 /* 256 bytes cannot cross page boundaries */
568                 rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
569                 if (rc == -EINVAL)
570                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0080U);
571                 if (rc)
572                         goto unpin;
573                 scb_s->itdba = hpa;
574         }
575
576         gpa = scb_o->gvrd & ~0x1ffUL;
577         if (gpa && (scb_s->eca & ECA_VX) && !(scb_s->ecd & ECD_HOSTREGMGMT)) {
578                 if (!(gpa & ~0x1fffUL)) {
579                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x1310U);
580                         goto unpin;
581                 }
582                 /*
583                  * 512 bytes vector registers cannot cross page boundaries
584                  * if this block gets bigger, we have to shadow it.
585                  */
586                 rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
587                 if (rc == -EINVAL)
588                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x1310U);
589                 if (rc)
590                         goto unpin;
591                 scb_s->gvrd = hpa;
592         }
593
594         gpa = scb_o->riccbd & ~0x3fUL;
595         if (gpa && (scb_s->ecb3 & ECB3_RI)) {
596                 if (!(gpa & ~0x1fffUL)) {
597                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0043U);
598                         goto unpin;
599                 }
600                 /* 64 bytes cannot cross page boundaries */
601                 rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
602                 if (rc == -EINVAL)
603                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0043U);
604                 /* Validity 0x0044 will be checked by SIE */
605                 if (rc)
606                         goto unpin;
607                 scb_s->riccbd = hpa;
608         }
609         if ((scb_s->ecb & ECB_GS) && !(scb_s->ecd & ECD_HOSTREGMGMT)) {
610                 unsigned long sdnxc;
611
612                 gpa = scb_o->sdnxo & ~0xfUL;
613                 sdnxc = scb_o->sdnxo & 0xfUL;
614                 if (!gpa || !(gpa & ~0x1fffUL)) {
615                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x10b0U);
616                         goto unpin;
617                 }
618                 if (sdnxc < 6 || sdnxc > 12) {
619                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x10b1U);
620                         goto unpin;
621                 }
622                 if (gpa & ((1 << sdnxc) - 1)) {
623                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x10b2U);
624                         goto unpin;
625                 }
626                 /* Due to alignment rules (checked above) this cannot
627                  * cross page boundaries
628                  */
629                 rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
630                 if (rc == -EINVAL)
631                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x10b0U);
632                 if (rc)
633                         goto unpin;
634                 scb_s->sdnxo = hpa | sdnxc;
635         }
636         return 0;
637 unpin:
638         unpin_blocks(vcpu, vsie_page);
639         return rc;
640 }
641
642 /* unpin the scb provided by guest 2, marking it as dirty */
643 static void unpin_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page,
644                       gpa_t gpa)
645 {
646         hpa_t hpa = (hpa_t) vsie_page->scb_o;
647
648         if (hpa)
649                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
650         vsie_page->scb_o = NULL;
651 }
652
653 /*
654  * Pin the scb at gpa provided by guest 2 at vsie_page->scb_o.
655  *
656  * Returns: - 0 if the scb was pinned.
657  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
658  *          - -ENOMEM if out of memory
659  */
660 static int pin_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page,
661                    gpa_t gpa)
662 {
663         hpa_t hpa;
664         int rc;
665
666         rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
667         if (rc == -EINVAL) {
668                 rc = kvm_s390_inject_program_int(vcpu, PGM_ADDRESSING);
669                 if (!rc)
670                         rc = 1;
671         }
672         if (!rc)
673                 vsie_page->scb_o = (struct kvm_s390_sie_block *) hpa;
674         return rc;
675 }
676
677 /*
678  * Inject a fault into guest 2.
679  *
680  * Returns: - > 0 if control has to be given to guest 2
681  *            < 0 if an error occurred during injection.
682  */
683 static int inject_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, __u16 code, __u64 vaddr,
684                         bool write_flag)
685 {
686         struct kvm_s390_pgm_info pgm = {
687                 .code = code,
688                 .trans_exc_code =
689                         /* 0-51: virtual address */
690                         (vaddr & 0xfffffffffffff000UL) |
691                         /* 52-53: store / fetch */
692                         (((unsigned int) !write_flag) + 1) << 10,
693                         /* 62-63: asce id (alway primary == 0) */
694                 .exc_access_id = 0, /* always primary */
695                 .op_access_id = 0, /* not MVPG */
696         };
697         int rc;
698
699         if (code == PGM_PROTECTION)
700                 pgm.trans_exc_code |= 0x4UL;
701
702         rc = kvm_s390_inject_prog_irq(vcpu, &pgm);
703         return rc ? rc : 1;
704 }
705
706 /*
707  * Handle a fault during vsie execution on a gmap shadow.
708  *
709  * Returns: - 0 if the fault was resolved
710  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
711  *          - < 0 if an error occurred
712  */
713 static int handle_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
714 {
715         int rc;
716
717         if (current->thread.gmap_int_code == PGM_PROTECTION)
718                 /* we can directly forward all protection exceptions */
719                 return inject_fault(vcpu, PGM_PROTECTION,
720                                     current->thread.gmap_addr, 1);
721
722         rc = kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap,
723                                    current->thread.gmap_addr);
724         if (rc > 0) {
725                 rc = inject_fault(vcpu, rc,
726                                   current->thread.gmap_addr,
727                                   current->thread.gmap_write_flag);
728                 if (rc >= 0)
729                         vsie_page->fault_addr = current->thread.gmap_addr;
730         }
731         return rc;
732 }
733
734 /*
735  * Retry the previous fault that required guest 2 intervention. This avoids
736  * one superfluous SIE re-entry and direct exit.
737  *
738  * Will ignore any errors. The next SIE fault will do proper fault handling.
739  */
740 static void handle_last_fault(struct kvm_vcpu *vcpu,
741                               struct vsie_page *vsie_page)
742 {
743         if (vsie_page->fault_addr)
744                 kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap,
745                                       vsie_page->fault_addr);
746         vsie_page->fault_addr = 0;
747 }
748
749 static inline void clear_vsie_icpt(struct vsie_page *vsie_page)
750 {
751         vsie_page->scb_s.icptcode = 0;
752 }
753
754 /* rewind the psw and clear the vsie icpt, so we can retry execution */
755 static void retry_vsie_icpt(struct vsie_page *vsie_page)
756 {
757         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
758         int ilen = insn_length(scb_s->ipa >> 8);
759
760         /* take care of EXECUTE instructions */
761         if (scb_s->icptstatus & 1) {
762                 ilen = (scb_s->icptstatus >> 4) & 0x6;
763                 if (!ilen)
764                         ilen = 4;
765         }
766         scb_s->gpsw.addr = __rewind_psw(scb_s->gpsw, ilen);
767         clear_vsie_icpt(vsie_page);
768 }
769
770 /*
771  * Try to shadow + enable the guest 2 provided facility list.
772  * Retry instruction execution if enabled for and provided by guest 2.
773  *
774  * Returns: - 0 if handled (retry or guest 2 icpt)
775  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
776  */
777 static int handle_stfle(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
778 {
779         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
780         __u32 fac = vsie_page->scb_o->fac & 0x7ffffff8U;
781
782         if (fac && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 7)) {
783                 retry_vsie_icpt(vsie_page);
784                 if (read_guest_real(vcpu, fac, &vsie_page->fac,
785                                     sizeof(vsie_page->fac)))
786                         return set_validity_icpt(scb_s, 0x1090U);
787                 scb_s->fac = (__u32)(__u64) &vsie_page->fac;
788         }
789         return 0;
790 }
791
792 /*
793  * Run the vsie on a shadow scb and a shadow gmap, without any further
794  * sanity checks, handling SIE faults.
795  *
796  * Returns: - 0 everything went fine
797  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
798  *          - < 0 if an error occurred
799  */
800 static int do_vsie_run(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
801 {
802         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
803         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
804         int rc;
805
806         handle_last_fault(vcpu, vsie_page);
807
808         if (need_resched())
809                 schedule();
810         if (test_cpu_flag(CIF_MCCK_PENDING))
811                 s390_handle_mcck();
812
813         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, vcpu->srcu_idx);
814         local_irq_disable();
815         guest_enter_irqoff();
816         local_irq_enable();
817
818         rc = sie64a(scb_s, vcpu->run->s.regs.gprs);
819
820         local_irq_disable();
821         guest_exit_irqoff();
822         local_irq_enable();
823         vcpu->srcu_idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
824
825         if (rc > 0)
826                 rc = 0; /* we could still have an icpt */
827         else if (rc == -EFAULT)
828                 return handle_fault(vcpu, vsie_page);
829
830         switch (scb_s->icptcode) {
831         case ICPT_INST:
832                 if (scb_s->ipa == 0xb2b0)
833                         rc = handle_stfle(vcpu, vsie_page);
834                 break;
835         case ICPT_STOP:
836                 /* stop not requested by g2 - must have been a kick */
837                 if (!(atomic_read(&scb_o->cpuflags) & CPUSTAT_STOP_INT))
838                         clear_vsie_icpt(vsie_page);
839                 break;
840         case ICPT_VALIDITY:
841                 if ((scb_s->ipa & 0xf000) != 0xf000)
842                         scb_s->ipa += 0x1000;
843                 break;
844         }
845         return rc;
846 }
847
848 static void release_gmap_shadow(struct vsie_page *vsie_page)
849 {
850         if (vsie_page->gmap)
851                 gmap_put(vsie_page->gmap);
852         WRITE_ONCE(vsie_page->gmap, NULL);
853         prefix_unmapped(vsie_page);
854 }
855
856 static int acquire_gmap_shadow(struct kvm_vcpu *vcpu,
857                                struct vsie_page *vsie_page)
858 {
859         unsigned long asce;
860         union ctlreg0 cr0;
861         struct gmap *gmap;
862         int edat;
863
864         asce = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
865         cr0.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0];
866         edat = cr0.edat && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 8);
867         edat += edat && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 78);
868
869         /*
870          * ASCE or EDAT could have changed since last icpt, or the gmap
871          * we're holding has been unshadowed. If the gmap is still valid,
872          * we can safely reuse it.
873          */
874         if (vsie_page->gmap && gmap_shadow_valid(vsie_page->gmap, asce, edat))
875                 return 0;
876
877         /* release the old shadow - if any, and mark the prefix as unmapped */
878         release_gmap_shadow(vsie_page);
879         gmap = gmap_shadow(vcpu->arch.gmap, asce, edat);
880         if (IS_ERR(gmap))
881                 return PTR_ERR(gmap);
882         gmap->private = vcpu->kvm;
883         WRITE_ONCE(vsie_page->gmap, gmap);
884         return 0;
885 }
886
887 /*
888  * Register the shadow scb at the VCPU, e.g. for kicking out of vsie.
889  */
890 static void register_shadow_scb(struct kvm_vcpu *vcpu,
891                                 struct vsie_page *vsie_page)
892 {
893         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
894
895         WRITE_ONCE(vcpu->arch.vsie_block, &vsie_page->scb_s);
896         /*
897          * External calls have to lead to a kick of the vcpu and
898          * therefore the vsie -> Simulate Wait state.
899          */
900         atomic_or(CPUSTAT_WAIT, &vcpu->arch.sie_block->cpuflags);
901         /*
902          * We have to adjust the g3 epoch by the g2 epoch. The epoch will
903          * automatically be adjusted on tod clock changes via kvm_sync_clock.
904          */
905         preempt_disable();
906         scb_s->epoch += vcpu->kvm->arch.epoch;
907         preempt_enable();
908 }
909
910 /*
911  * Unregister a shadow scb from a VCPU.
912  */
913 static void unregister_shadow_scb(struct kvm_vcpu *vcpu)
914 {
915         atomic_andnot(CPUSTAT_WAIT, &vcpu->arch.sie_block->cpuflags);
916         WRITE_ONCE(vcpu->arch.vsie_block, NULL);
917 }
918
919 /*
920  * Run the vsie on a shadowed scb, managing the gmap shadow, handling
921  * prefix pages and faults.
922  *
923  * Returns: - 0 if no errors occurred
924  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
925  *          - -ENOMEM if out of memory
926  */
927 static int vsie_run(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
928 {
929         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
930         int rc = 0;
931
932         while (1) {
933                 rc = acquire_gmap_shadow(vcpu, vsie_page);
934                 if (!rc)
935                         rc = map_prefix(vcpu, vsie_page);
936                 if (!rc) {
937                         gmap_enable(vsie_page->gmap);
938                         update_intervention_requests(vsie_page);
939                         rc = do_vsie_run(vcpu, vsie_page);
940                         gmap_enable(vcpu->arch.gmap);
941                 }
942                 atomic_andnot(PROG_BLOCK_SIE, &scb_s->prog20);
943
944                 if (rc == -EAGAIN)
945                         rc = 0;
946                 if (rc || scb_s->icptcode || signal_pending(current) ||
947                     kvm_s390_vcpu_has_irq(vcpu, 0))
948                         break;
949         }
950
951         if (rc == -EFAULT) {
952                 /*
953                  * Addressing exceptions are always presentes as intercepts.
954                  * As addressing exceptions are suppressing and our guest 3 PSW
955                  * points at the responsible instruction, we have to
956                  * forward the PSW and set the ilc. If we can't read guest 3
957                  * instruction, we can use an arbitrary ilc. Let's always use
958                  * ilen = 4 for now, so we can avoid reading in guest 3 virtual
959                  * memory. (we could also fake the shadow so the hardware
960                  * handles it).
961                  */
962                 scb_s->icptcode = ICPT_PROGI;
963                 scb_s->iprcc = PGM_ADDRESSING;
964                 scb_s->pgmilc = 4;
965                 scb_s->gpsw.addr = __rewind_psw(scb_s->gpsw, 4);
966         }
967         return rc;
968 }
969
970 /*
971  * Get or create a vsie page for a scb address.
972  *
973  * Returns: - address of a vsie page (cached or new one)
974  *          - NULL if the same scb address is already used by another VCPU
975  *          - ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory
976  */
977 static struct vsie_page *get_vsie_page(struct kvm *kvm, unsigned long addr)
978 {
979         struct vsie_page *vsie_page;
980         struct page *page;
981         int nr_vcpus;
982
983         rcu_read_lock();
984         page = radix_tree_lookup(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, addr >> 9);
985         rcu_read_unlock();
986         if (page) {
987                 if (page_ref_inc_return(page) == 2)
988                         return page_to_virt(page);
989                 page_ref_dec(page);
990         }
991
992         /*
993          * We want at least #online_vcpus shadows, so every VCPU can execute
994          * the VSIE in parallel.
995          */
996         nr_vcpus = atomic_read(&kvm->online_vcpus);
997
998         mutex_lock(&kvm->arch.vsie.mutex);
999         if (kvm->arch.vsie.page_count < nr_vcpus) {
1000                 page = alloc_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO | GFP_DMA);
1001                 if (!page) {
1002                         mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
1003                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1004                 }
1005                 page_ref_inc(page);
1006                 kvm->arch.vsie.pages[kvm->arch.vsie.page_count] = page;
1007                 kvm->arch.vsie.page_count++;
1008         } else {
1009                 /* reuse an existing entry that belongs to nobody */
1010                 while (true) {
1011                         page = kvm->arch.vsie.pages[kvm->arch.vsie.next];
1012                         if (page_ref_inc_return(page) == 2)
1013                                 break;
1014                         page_ref_dec(page);
1015                         kvm->arch.vsie.next++;
1016                         kvm->arch.vsie.next %= nr_vcpus;
1017                 }
1018                 radix_tree_delete(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, page->index >> 9);
1019         }
1020         page->index = addr;
1021         /* double use of the same address */
1022         if (radix_tree_insert(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, addr >> 9, page)) {
1023                 page_ref_dec(page);
1024                 mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
1025                 return NULL;
1026         }
1027         mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
1028
1029         vsie_page = page_to_virt(page);
1030         memset(&vsie_page->scb_s, 0, sizeof(struct kvm_s390_sie_block));
1031         release_gmap_shadow(vsie_page);
1032         vsie_page->fault_addr = 0;
1033         vsie_page->scb_s.ihcpu = 0xffffU;
1034         return vsie_page;
1035 }
1036
1037 /* put a vsie page acquired via get_vsie_page */
1038 static void put_vsie_page(struct kvm *kvm, struct vsie_page *vsie_page)
1039 {
1040         struct page *page = pfn_to_page(__pa(vsie_page) >> PAGE_SHIFT);
1041
1042         page_ref_dec(page);
1043 }
1044
1045 int kvm_s390_handle_vsie(struct kvm_vcpu *vcpu)
1046 {
1047         struct vsie_page *vsie_page;
1048         unsigned long scb_addr;
1049         int rc;
1050
1051         vcpu->stat.instruction_sie++;
1052         if (!test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_SIEF2))
1053                 return -EOPNOTSUPP;
1054         if (vcpu->arch.sie_block->gpsw.mask & PSW_MASK_PSTATE)
1055                 return kvm_s390_inject_program_int(vcpu, PGM_PRIVILEGED_OP);
1056
1057         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct vsie_page) != 4096);
1058         scb_addr = kvm_s390_get_base_disp_s(vcpu, NULL);
1059
1060         /* 512 byte alignment */
1061         if (unlikely(scb_addr & 0x1ffUL))
1062                 return kvm_s390_inject_program_int(vcpu, PGM_SPECIFICATION);
1063
1064         if (signal_pending(current) || kvm_s390_vcpu_has_irq(vcpu, 0))
1065                 return 0;
1066
1067         vsie_page = get_vsie_page(vcpu->kvm, scb_addr);
1068         if (IS_ERR(vsie_page))
1069                 return PTR_ERR(vsie_page);
1070         else if (!vsie_page)
1071                 /* double use of sie control block - simply do nothing */
1072                 return 0;
1073
1074         rc = pin_scb(vcpu, vsie_page, scb_addr);
1075         if (rc)
1076                 goto out_put;
1077         rc = shadow_scb(vcpu, vsie_page);
1078         if (rc)
1079                 goto out_unpin_scb;
1080         rc = pin_blocks(vcpu, vsie_page);
1081         if (rc)
1082                 goto out_unshadow;
1083         register_shadow_scb(vcpu, vsie_page);
1084         rc = vsie_run(vcpu, vsie_page);
1085         unregister_shadow_scb(vcpu);
1086         unpin_blocks(vcpu, vsie_page);
1087 out_unshadow:
1088         unshadow_scb(vcpu, vsie_page);
1089 out_unpin_scb:
1090         unpin_scb(vcpu, vsie_page, scb_addr);
1091 out_put:
1092         put_vsie_page(vcpu->kvm, vsie_page);
1093
1094         return rc < 0 ? rc : 0;
1095 }
1096
1097 /* Init the vsie data structures. To be called when a vm is initialized. */
1098 void kvm_s390_vsie_init(struct kvm *kvm)
1099 {
1100         mutex_init(&kvm->arch.vsie.mutex);
1101         INIT_RADIX_TREE(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, GFP_KERNEL);
1102 }
1103
1104 /* Destroy the vsie data structures. To be called when a vm is destroyed. */
1105 void kvm_s390_vsie_destroy(struct kvm *kvm)
1106 {
1107         struct vsie_page *vsie_page;
1108         struct page *page;
1109         int i;
1110
1111         mutex_lock(&kvm->arch.vsie.mutex);
1112         for (i = 0; i < kvm->arch.vsie.page_count; i++) {
1113                 page = kvm->arch.vsie.pages[i];
1114                 kvm->arch.vsie.pages[i] = NULL;
1115                 vsie_page = page_to_virt(page);
1116                 release_gmap_shadow(vsie_page);
1117                 /* free the radix tree entry */
1118                 radix_tree_delete(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, page->index >> 9);
1119                 __free_page(page);
1120         }
1121         kvm->arch.vsie.page_count = 0;
1122         mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
1123 }
1124
1125 void kvm_s390_vsie_kick(struct kvm_vcpu *vcpu)
1126 {
1127         struct kvm_s390_sie_block *scb = READ_ONCE(vcpu->arch.vsie_block);
1128
1129         /*
1130          * Even if the VCPU lets go of the shadow sie block reference, it is
1131          * still valid in the cache. So we can safely kick it.
1132          */
1133         if (scb) {
1134                 atomic_or(PROG_BLOCK_SIE, &scb->prog20);
1135                 if (scb->prog0c & PROG_IN_SIE)
1136                         atomic_or(CPUSTAT_STOP_INT, &scb->cpuflags);
1137         }
1138 }