KVM: arm/arm64: Fixup userspace irqchip static key optimization
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / s390 / mm / gmap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  KVM guest address space mapping code
4  *
5  *    Copyright IBM Corp. 2007, 2016
6  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
7  */
8
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <linux/mm.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/smp.h>
13 #include <linux/spinlock.h>
14 #include <linux/slab.h>
15 #include <linux/swapops.h>
16 #include <linux/ksm.h>
17 #include <linux/mman.h>
18
19 #include <asm/pgtable.h>
20 #include <asm/pgalloc.h>
21 #include <asm/gmap.h>
22 #include <asm/tlb.h>
23
24 #define GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE 1ULL
25
26 /**
27  * gmap_alloc - allocate and initialize a guest address space
28  * @mm: pointer to the parent mm_struct
29  * @limit: maximum address of the gmap address space
30  *
31  * Returns a guest address space structure.
32  */
33 static struct gmap *gmap_alloc(unsigned long limit)
34 {
35         struct gmap *gmap;
36         struct page *page;
37         unsigned long *table;
38         unsigned long etype, atype;
39
40         if (limit < _REGION3_SIZE) {
41                 limit = _REGION3_SIZE - 1;
42                 atype = _ASCE_TYPE_SEGMENT;
43                 etype = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
44         } else if (limit < _REGION2_SIZE) {
45                 limit = _REGION2_SIZE - 1;
46                 atype = _ASCE_TYPE_REGION3;
47                 etype = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
48         } else if (limit < _REGION1_SIZE) {
49                 limit = _REGION1_SIZE - 1;
50                 atype = _ASCE_TYPE_REGION2;
51                 etype = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
52         } else {
53                 limit = -1UL;
54                 atype = _ASCE_TYPE_REGION1;
55                 etype = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
56         }
57         gmap = kzalloc(sizeof(struct gmap), GFP_KERNEL);
58         if (!gmap)
59                 goto out;
60         INIT_LIST_HEAD(&gmap->crst_list);
61         INIT_LIST_HEAD(&gmap->children);
62         INIT_LIST_HEAD(&gmap->pt_list);
63         INIT_RADIX_TREE(&gmap->guest_to_host, GFP_KERNEL);
64         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_guest, GFP_ATOMIC);
65         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_rmap, GFP_ATOMIC);
66         spin_lock_init(&gmap->guest_table_lock);
67         spin_lock_init(&gmap->shadow_lock);
68         atomic_set(&gmap->ref_count, 1);
69         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
70         if (!page)
71                 goto out_free;
72         page->index = 0;
73         list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
74         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
75         crst_table_init(table, etype);
76         gmap->table = table;
77         gmap->asce = atype | _ASCE_TABLE_LENGTH |
78                 _ASCE_USER_BITS | __pa(table);
79         gmap->asce_end = limit;
80         return gmap;
81
82 out_free:
83         kfree(gmap);
84 out:
85         return NULL;
86 }
87
88 /**
89  * gmap_create - create a guest address space
90  * @mm: pointer to the parent mm_struct
91  * @limit: maximum size of the gmap address space
92  *
93  * Returns a guest address space structure.
94  */
95 struct gmap *gmap_create(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
96 {
97         struct gmap *gmap;
98         unsigned long gmap_asce;
99
100         gmap = gmap_alloc(limit);
101         if (!gmap)
102                 return NULL;
103         gmap->mm = mm;
104         spin_lock(&mm->context.lock);
105         list_add_rcu(&gmap->list, &mm->context.gmap_list);
106         if (list_is_singular(&mm->context.gmap_list))
107                 gmap_asce = gmap->asce;
108         else
109                 gmap_asce = -1UL;
110         WRITE_ONCE(mm->context.gmap_asce, gmap_asce);
111         spin_unlock(&mm->context.lock);
112         return gmap;
113 }
114 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_create);
115
116 static void gmap_flush_tlb(struct gmap *gmap)
117 {
118         if (MACHINE_HAS_IDTE)
119                 __tlb_flush_idte(gmap->asce);
120         else
121                 __tlb_flush_global();
122 }
123
124 static void gmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
125 {
126         struct radix_tree_iter iter;
127         unsigned long indices[16];
128         unsigned long index;
129         void __rcu **slot;
130         int i, nr;
131
132         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
133         index = 0;
134         do {
135                 nr = 0;
136                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
137                         indices[nr] = iter.index;
138                         if (++nr == 16)
139                                 break;
140                 }
141                 for (i = 0; i < nr; i++) {
142                         index = indices[i];
143                         radix_tree_delete(root, index);
144                 }
145         } while (nr > 0);
146 }
147
148 static void gmap_rmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
149 {
150         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
151         struct radix_tree_iter iter;
152         unsigned long indices[16];
153         unsigned long index;
154         void __rcu **slot;
155         int i, nr;
156
157         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
158         index = 0;
159         do {
160                 nr = 0;
161                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
162                         indices[nr] = iter.index;
163                         if (++nr == 16)
164                                 break;
165                 }
166                 for (i = 0; i < nr; i++) {
167                         index = indices[i];
168                         head = radix_tree_delete(root, index);
169                         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head)
170                                 kfree(rmap);
171                 }
172         } while (nr > 0);
173 }
174
175 /**
176  * gmap_free - free a guest address space
177  * @gmap: pointer to the guest address space structure
178  *
179  * No locks required. There are no references to this gmap anymore.
180  */
181 static void gmap_free(struct gmap *gmap)
182 {
183         struct page *page, *next;
184
185         /* Flush tlb of all gmaps (if not already done for shadows) */
186         if (!(gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed))
187                 gmap_flush_tlb(gmap);
188         /* Free all segment & region tables. */
189         list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->crst_list, lru)
190                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
191         gmap_radix_tree_free(&gmap->guest_to_host);
192         gmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_guest);
193
194         /* Free additional data for a shadow gmap */
195         if (gmap_is_shadow(gmap)) {
196                 /* Free all page tables. */
197                 list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->pt_list, lru)
198                         page_table_free_pgste(page);
199                 gmap_rmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_rmap);
200                 /* Release reference to the parent */
201                 gmap_put(gmap->parent);
202         }
203
204         kfree(gmap);
205 }
206
207 /**
208  * gmap_get - increase reference counter for guest address space
209  * @gmap: pointer to the guest address space structure
210  *
211  * Returns the gmap pointer
212  */
213 struct gmap *gmap_get(struct gmap *gmap)
214 {
215         atomic_inc(&gmap->ref_count);
216         return gmap;
217 }
218 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get);
219
220 /**
221  * gmap_put - decrease reference counter for guest address space
222  * @gmap: pointer to the guest address space structure
223  *
224  * If the reference counter reaches zero the guest address space is freed.
225  */
226 void gmap_put(struct gmap *gmap)
227 {
228         if (atomic_dec_return(&gmap->ref_count) == 0)
229                 gmap_free(gmap);
230 }
231 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_put);
232
233 /**
234  * gmap_remove - remove a guest address space but do not free it yet
235  * @gmap: pointer to the guest address space structure
236  */
237 void gmap_remove(struct gmap *gmap)
238 {
239         struct gmap *sg, *next;
240         unsigned long gmap_asce;
241
242         /* Remove all shadow gmaps linked to this gmap */
243         if (!list_empty(&gmap->children)) {
244                 spin_lock(&gmap->shadow_lock);
245                 list_for_each_entry_safe(sg, next, &gmap->children, list) {
246                         list_del(&sg->list);
247                         gmap_put(sg);
248                 }
249                 spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
250         }
251         /* Remove gmap from the pre-mm list */
252         spin_lock(&gmap->mm->context.lock);
253         list_del_rcu(&gmap->list);
254         if (list_empty(&gmap->mm->context.gmap_list))
255                 gmap_asce = 0;
256         else if (list_is_singular(&gmap->mm->context.gmap_list))
257                 gmap_asce = list_first_entry(&gmap->mm->context.gmap_list,
258                                              struct gmap, list)->asce;
259         else
260                 gmap_asce = -1UL;
261         WRITE_ONCE(gmap->mm->context.gmap_asce, gmap_asce);
262         spin_unlock(&gmap->mm->context.lock);
263         synchronize_rcu();
264         /* Put reference */
265         gmap_put(gmap);
266 }
267 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_remove);
268
269 /**
270  * gmap_enable - switch primary space to the guest address space
271  * @gmap: pointer to the guest address space structure
272  */
273 void gmap_enable(struct gmap *gmap)
274 {
275         S390_lowcore.gmap = (unsigned long) gmap;
276 }
277 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_enable);
278
279 /**
280  * gmap_disable - switch back to the standard primary address space
281  * @gmap: pointer to the guest address space structure
282  */
283 void gmap_disable(struct gmap *gmap)
284 {
285         S390_lowcore.gmap = 0UL;
286 }
287 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_disable);
288
289 /**
290  * gmap_get_enabled - get a pointer to the currently enabled gmap
291  *
292  * Returns a pointer to the currently enabled gmap. 0 if none is enabled.
293  */
294 struct gmap *gmap_get_enabled(void)
295 {
296         return (struct gmap *) S390_lowcore.gmap;
297 }
298 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get_enabled);
299
300 /*
301  * gmap_alloc_table is assumed to be called with mmap_sem held
302  */
303 static int gmap_alloc_table(struct gmap *gmap, unsigned long *table,
304                             unsigned long init, unsigned long gaddr)
305 {
306         struct page *page;
307         unsigned long *new;
308
309         /* since we dont free the gmap table until gmap_free we can unlock */
310         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
311         if (!page)
312                 return -ENOMEM;
313         new = (unsigned long *) page_to_phys(page);
314         crst_table_init(new, init);
315         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
316         if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID) {
317                 list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
318                 *table = (unsigned long) new | _REGION_ENTRY_LENGTH |
319                         (*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK);
320                 page->index = gaddr;
321                 page = NULL;
322         }
323         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
324         if (page)
325                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
326         return 0;
327 }
328
329 /**
330  * __gmap_segment_gaddr - find virtual address from segment pointer
331  * @entry: pointer to a segment table entry in the guest address space
332  *
333  * Returns the virtual address in the guest address space for the segment
334  */
335 static unsigned long __gmap_segment_gaddr(unsigned long *entry)
336 {
337         struct page *page;
338         unsigned long offset, mask;
339
340         offset = (unsigned long) entry / sizeof(unsigned long);
341         offset = (offset & (PTRS_PER_PMD - 1)) * PMD_SIZE;
342         mask = ~(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) - 1);
343         page = virt_to_page((void *)((unsigned long) entry & mask));
344         return page->index + offset;
345 }
346
347 /**
348  * __gmap_unlink_by_vmaddr - unlink a single segment via a host address
349  * @gmap: pointer to the guest address space structure
350  * @vmaddr: address in the host process address space
351  *
352  * Returns 1 if a TLB flush is required
353  */
354 static int __gmap_unlink_by_vmaddr(struct gmap *gmap, unsigned long vmaddr)
355 {
356         unsigned long *entry;
357         int flush = 0;
358
359         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
360         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
361         entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest, vmaddr >> PMD_SHIFT);
362         if (entry) {
363                 flush = (*entry != _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
364                 *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
365         }
366         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
367         return flush;
368 }
369
370 /**
371  * __gmap_unmap_by_gaddr - unmap a single segment via a guest address
372  * @gmap: pointer to the guest address space structure
373  * @gaddr: address in the guest address space
374  *
375  * Returns 1 if a TLB flush is required
376  */
377 static int __gmap_unmap_by_gaddr(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
378 {
379         unsigned long vmaddr;
380
381         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_delete(&gmap->guest_to_host,
382                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
383         return vmaddr ? __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr) : 0;
384 }
385
386 /**
387  * gmap_unmap_segment - unmap segment from the guest address space
388  * @gmap: pointer to the guest address space structure
389  * @to: address in the guest address space
390  * @len: length of the memory area to unmap
391  *
392  * Returns 0 if the unmap succeeded, -EINVAL if not.
393  */
394 int gmap_unmap_segment(struct gmap *gmap, unsigned long to, unsigned long len)
395 {
396         unsigned long off;
397         int flush;
398
399         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
400         if ((to | len) & (PMD_SIZE - 1))
401                 return -EINVAL;
402         if (len == 0 || to + len < to)
403                 return -EINVAL;
404
405         flush = 0;
406         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
407         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE)
408                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
409         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
410         if (flush)
411                 gmap_flush_tlb(gmap);
412         return 0;
413 }
414 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unmap_segment);
415
416 /**
417  * gmap_map_segment - map a segment to the guest address space
418  * @gmap: pointer to the guest address space structure
419  * @from: source address in the parent address space
420  * @to: target address in the guest address space
421  * @len: length of the memory area to map
422  *
423  * Returns 0 if the mmap succeeded, -EINVAL or -ENOMEM if not.
424  */
425 int gmap_map_segment(struct gmap *gmap, unsigned long from,
426                      unsigned long to, unsigned long len)
427 {
428         unsigned long off;
429         int flush;
430
431         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
432         if ((from | to | len) & (PMD_SIZE - 1))
433                 return -EINVAL;
434         if (len == 0 || from + len < from || to + len < to ||
435             from + len - 1 > TASK_SIZE_MAX || to + len - 1 > gmap->asce_end)
436                 return -EINVAL;
437
438         flush = 0;
439         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
440         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
441                 /* Remove old translation */
442                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
443                 /* Store new translation */
444                 if (radix_tree_insert(&gmap->guest_to_host,
445                                       (to + off) >> PMD_SHIFT,
446                                       (void *) from + off))
447                         break;
448         }
449         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
450         if (flush)
451                 gmap_flush_tlb(gmap);
452         if (off >= len)
453                 return 0;
454         gmap_unmap_segment(gmap, to, len);
455         return -ENOMEM;
456 }
457 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_map_segment);
458
459 /**
460  * __gmap_translate - translate a guest address to a user space address
461  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
462  * @gaddr: guest address
463  *
464  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
465  * -EFAULT if no such mapping exists.
466  * This function does not establish potentially missing page table entries.
467  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
468  * when this function gets called.
469  *
470  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
471  */
472 unsigned long __gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
473 {
474         unsigned long vmaddr;
475
476         vmaddr = (unsigned long)
477                 radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host, gaddr >> PMD_SHIFT);
478         /* Note: guest_to_host is empty for a shadow gmap */
479         return vmaddr ? (vmaddr | (gaddr & ~PMD_MASK)) : -EFAULT;
480 }
481 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_translate);
482
483 /**
484  * gmap_translate - translate a guest address to a user space address
485  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
486  * @gaddr: guest address
487  *
488  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
489  * -EFAULT if no such mapping exists.
490  * This function does not establish potentially missing page table entries.
491  */
492 unsigned long gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
493 {
494         unsigned long rc;
495
496         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
497         rc = __gmap_translate(gmap, gaddr);
498         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
499         return rc;
500 }
501 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_translate);
502
503 /**
504  * gmap_unlink - disconnect a page table from the gmap shadow tables
505  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
506  * @table: pointer to the host page table
507  * @vmaddr: vm address associated with the host page table
508  */
509 void gmap_unlink(struct mm_struct *mm, unsigned long *table,
510                  unsigned long vmaddr)
511 {
512         struct gmap *gmap;
513         int flush;
514
515         rcu_read_lock();
516         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
517                 flush = __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr);
518                 if (flush)
519                         gmap_flush_tlb(gmap);
520         }
521         rcu_read_unlock();
522 }
523
524 /**
525  * gmap_link - set up shadow page tables to connect a host to a guest address
526  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
527  * @gaddr: guest address
528  * @vmaddr: vm address
529  *
530  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
531  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
532  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
533  * when this function gets called.
534  */
535 int __gmap_link(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
536 {
537         struct mm_struct *mm;
538         unsigned long *table;
539         spinlock_t *ptl;
540         pgd_t *pgd;
541         p4d_t *p4d;
542         pud_t *pud;
543         pmd_t *pmd;
544         int rc;
545
546         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
547         /* Create higher level tables in the gmap page table */
548         table = gmap->table;
549         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION1) {
550                 table += (gaddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
551                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
552                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION2_ENTRY_EMPTY,
553                                      gaddr & _REGION1_MASK))
554                         return -ENOMEM;
555                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
556         }
557         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION2) {
558                 table += (gaddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
559                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
560                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION3_ENTRY_EMPTY,
561                                      gaddr & _REGION2_MASK))
562                         return -ENOMEM;
563                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
564         }
565         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION3) {
566                 table += (gaddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
567                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
568                     gmap_alloc_table(gmap, table, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY,
569                                      gaddr & _REGION3_MASK))
570                         return -ENOMEM;
571                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
572         }
573         table += (gaddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
574         /* Walk the parent mm page table */
575         mm = gmap->mm;
576         pgd = pgd_offset(mm, vmaddr);
577         VM_BUG_ON(pgd_none(*pgd));
578         p4d = p4d_offset(pgd, vmaddr);
579         VM_BUG_ON(p4d_none(*p4d));
580         pud = pud_offset(p4d, vmaddr);
581         VM_BUG_ON(pud_none(*pud));
582         /* large puds cannot yet be handled */
583         if (pud_large(*pud))
584                 return -EFAULT;
585         pmd = pmd_offset(pud, vmaddr);
586         VM_BUG_ON(pmd_none(*pmd));
587         /* large pmds cannot yet be handled */
588         if (pmd_large(*pmd))
589                 return -EFAULT;
590         /* Link gmap segment table entry location to page table. */
591         rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
592         if (rc)
593                 return rc;
594         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
595         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
596         if (*table == _SEGMENT_ENTRY_EMPTY) {
597                 rc = radix_tree_insert(&gmap->host_to_guest,
598                                        vmaddr >> PMD_SHIFT, table);
599                 if (!rc)
600                         *table = pmd_val(*pmd);
601         } else
602                 rc = 0;
603         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
604         spin_unlock(ptl);
605         radix_tree_preload_end();
606         return rc;
607 }
608
609 /**
610  * gmap_fault - resolve a fault on a guest address
611  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
612  * @gaddr: guest address
613  * @fault_flags: flags to pass down to handle_mm_fault()
614  *
615  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
616  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
617  */
618 int gmap_fault(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
619                unsigned int fault_flags)
620 {
621         unsigned long vmaddr;
622         int rc;
623         bool unlocked;
624
625         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
626
627 retry:
628         unlocked = false;
629         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
630         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
631                 rc = vmaddr;
632                 goto out_up;
633         }
634         if (fixup_user_fault(current, gmap->mm, vmaddr, fault_flags,
635                              &unlocked)) {
636                 rc = -EFAULT;
637                 goto out_up;
638         }
639         /*
640          * In the case that fixup_user_fault unlocked the mmap_sem during
641          * faultin redo __gmap_translate to not race with a map/unmap_segment.
642          */
643         if (unlocked)
644                 goto retry;
645
646         rc = __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
647 out_up:
648         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
649         return rc;
650 }
651 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_fault);
652
653 /*
654  * this function is assumed to be called with mmap_sem held
655  */
656 void __gmap_zap(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
657 {
658         unsigned long vmaddr;
659         spinlock_t *ptl;
660         pte_t *ptep;
661
662         /* Find the vm address for the guest address */
663         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
664                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
665         if (vmaddr) {
666                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
667                 /* Get pointer to the page table entry */
668                 ptep = get_locked_pte(gmap->mm, vmaddr, &ptl);
669                 if (likely(ptep))
670                         ptep_zap_unused(gmap->mm, vmaddr, ptep, 0);
671                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
672         }
673 }
674 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_zap);
675
676 void gmap_discard(struct gmap *gmap, unsigned long from, unsigned long to)
677 {
678         unsigned long gaddr, vmaddr, size;
679         struct vm_area_struct *vma;
680
681         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
682         for (gaddr = from; gaddr < to;
683              gaddr = (gaddr + PMD_SIZE) & PMD_MASK) {
684                 /* Find the vm address for the guest address */
685                 vmaddr = (unsigned long)
686                         radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
687                                           gaddr >> PMD_SHIFT);
688                 if (!vmaddr)
689                         continue;
690                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
691                 /* Find vma in the parent mm */
692                 vma = find_vma(gmap->mm, vmaddr);
693                 size = min(to - gaddr, PMD_SIZE - (gaddr & ~PMD_MASK));
694                 zap_page_range(vma, vmaddr, size);
695         }
696         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
697 }
698 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
699
700 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
701 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
702
703 /**
704  * gmap_register_pte_notifier - register a pte invalidation callback
705  * @nb: pointer to the gmap notifier block
706  */
707 void gmap_register_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
708 {
709         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
710         list_add_rcu(&nb->list, &gmap_notifier_list);
711         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
712 }
713 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_pte_notifier);
714
715 /**
716  * gmap_unregister_pte_notifier - remove a pte invalidation callback
717  * @nb: pointer to the gmap notifier block
718  */
719 void gmap_unregister_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
720 {
721         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
722         list_del_rcu(&nb->list);
723         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
724         synchronize_rcu();
725 }
726 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_pte_notifier);
727
728 /**
729  * gmap_call_notifier - call all registered invalidation callbacks
730  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
731  * @start: start virtual address in the guest address space
732  * @end: end virtual address in the guest address space
733  */
734 static void gmap_call_notifier(struct gmap *gmap, unsigned long start,
735                                unsigned long end)
736 {
737         struct gmap_notifier *nb;
738
739         list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
740                 nb->notifier_call(gmap, start, end);
741 }
742
743 /**
744  * gmap_table_walk - walk the gmap page tables
745  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
746  * @gaddr: virtual address in the guest address space
747  * @level: page table level to stop at
748  *
749  * Returns a table entry pointer for the given guest address and @level
750  * @level=0 : returns a pointer to a page table table entry (or NULL)
751  * @level=1 : returns a pointer to a segment table entry (or NULL)
752  * @level=2 : returns a pointer to a region-3 table entry (or NULL)
753  * @level=3 : returns a pointer to a region-2 table entry (or NULL)
754  * @level=4 : returns a pointer to a region-1 table entry (or NULL)
755  *
756  * Returns NULL if the gmap page tables could not be walked to the
757  * requested level.
758  *
759  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
760  */
761 static inline unsigned long *gmap_table_walk(struct gmap *gmap,
762                                              unsigned long gaddr, int level)
763 {
764         unsigned long *table;
765
766         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) + 4 < (level * 4))
767                 return NULL;
768         if (gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed)
769                 return NULL;
770         if (gaddr & (-1UL << (31 + ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2)*11)))
771                 return NULL;
772         table = gmap->table;
773         switch (gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
774         case _ASCE_TYPE_REGION1:
775                 table += (gaddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
776                 if (level == 4)
777                         break;
778                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
779                         return NULL;
780                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
781                 /* Fallthrough */
782         case _ASCE_TYPE_REGION2:
783                 table += (gaddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
784                 if (level == 3)
785                         break;
786                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
787                         return NULL;
788                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
789                 /* Fallthrough */
790         case _ASCE_TYPE_REGION3:
791                 table += (gaddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
792                 if (level == 2)
793                         break;
794                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
795                         return NULL;
796                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
797                 /* Fallthrough */
798         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
799                 table += (gaddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
800                 if (level == 1)
801                         break;
802                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
803                         return NULL;
804                 table = (unsigned long *)(*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
805                 table += (gaddr & _PAGE_INDEX) >> _PAGE_SHIFT;
806         }
807         return table;
808 }
809
810 /**
811  * gmap_pte_op_walk - walk the gmap page table, get the page table lock
812  *                    and return the pte pointer
813  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
814  * @gaddr: virtual address in the guest address space
815  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
816  *
817  * Returns a pointer to the locked pte for a guest address, or NULL
818  *
819  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
820  */
821 static pte_t *gmap_pte_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
822                                spinlock_t **ptl)
823 {
824         unsigned long *table;
825
826         if (gmap_is_shadow(gmap))
827                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
828         /* Walk the gmap page table, lock and get pte pointer */
829         table = gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1); /* get segment pointer */
830         if (!table || *table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID) {
831                 if (gmap_is_shadow(gmap))
832                         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
833                 return NULL;
834         }
835         if (gmap_is_shadow(gmap)) {
836                 *ptl = &gmap->guest_table_lock;
837                 return pte_offset_map((pmd_t *) table, gaddr);
838         }
839         return pte_alloc_map_lock(gmap->mm, (pmd_t *) table, gaddr, ptl);
840 }
841
842 /**
843  * gmap_pte_op_fixup - force a page in and connect the gmap page table
844  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
845  * @gaddr: virtual address in the guest address space
846  * @vmaddr: address in the host process address space
847  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
848  *
849  * Returns 0 if the caller can retry __gmap_translate (might fail again),
850  * -ENOMEM if out of memory and -EFAULT if anything goes wrong while fixing
851  * up or connecting the gmap page table.
852  */
853 static int gmap_pte_op_fixup(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
854                              unsigned long vmaddr, int prot)
855 {
856         struct mm_struct *mm = gmap->mm;
857         unsigned int fault_flags;
858         bool unlocked = false;
859
860         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
861         fault_flags = (prot == PROT_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0;
862         if (fixup_user_fault(current, mm, vmaddr, fault_flags, &unlocked))
863                 return -EFAULT;
864         if (unlocked)
865                 /* lost mmap_sem, caller has to retry __gmap_translate */
866                 return 0;
867         /* Connect the page tables */
868         return __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
869 }
870
871 /**
872  * gmap_pte_op_end - release the page table lock
873  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
874  */
875 static void gmap_pte_op_end(spinlock_t *ptl)
876 {
877         spin_unlock(ptl);
878 }
879
880 /*
881  * gmap_protect_range - remove access rights to memory and set pgste bits
882  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
883  * @gaddr: virtual address in the guest address space
884  * @len: size of area
885  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
886  * @bits: pgste notification bits to set
887  *
888  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
889  * -EFAULT if gaddr is invalid (or mapping for shadows is missing).
890  *
891  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
892  *
893  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
894  */
895 static int gmap_protect_range(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
896                               unsigned long len, int prot, unsigned long bits)
897 {
898         unsigned long vmaddr;
899         spinlock_t *ptl;
900         pte_t *ptep;
901         int rc;
902
903         while (len) {
904                 rc = -EAGAIN;
905                 ptep = gmap_pte_op_walk(gmap, gaddr, &ptl);
906                 if (ptep) {
907                         rc = ptep_force_prot(gmap->mm, gaddr, ptep, prot, bits);
908                         gmap_pte_op_end(ptl);
909                 }
910                 if (rc) {
911                         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
912                         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
913                                 return vmaddr;
914                         rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, prot);
915                         if (rc)
916                                 return rc;
917                         continue;
918                 }
919                 gaddr += PAGE_SIZE;
920                 len -= PAGE_SIZE;
921         }
922         return 0;
923 }
924
925 /**
926  * gmap_mprotect_notify - change access rights for a range of ptes and
927  *                        call the notifier if any pte changes again
928  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
929  * @gaddr: virtual address in the guest address space
930  * @len: size of area
931  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
932  *
933  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists,
934  * the new access rights could be set and the notifier could be armed.
935  * If the gmap mapping is missing for one or more pages -EFAULT is
936  * returned. If no memory could be allocated -ENOMEM is returned.
937  * This function establishes missing page table entries.
938  */
939 int gmap_mprotect_notify(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
940                          unsigned long len, int prot)
941 {
942         int rc;
943
944         if ((gaddr & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK) || gmap_is_shadow(gmap))
945                 return -EINVAL;
946         if (!MACHINE_HAS_ESOP && prot == PROT_READ)
947                 return -EINVAL;
948         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
949         rc = gmap_protect_range(gmap, gaddr, len, prot, PGSTE_IN_BIT);
950         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
951         return rc;
952 }
953 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_mprotect_notify);
954
955 /**
956  * gmap_read_table - get an unsigned long value from a guest page table using
957  *                   absolute addressing, without marking the page referenced.
958  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
959  * @gaddr: virtual address in the guest address space
960  * @val: pointer to the unsigned long value to return
961  *
962  * Returns 0 if the value was read, -ENOMEM if out of memory and -EFAULT
963  * if reading using the virtual address failed.
964  *
965  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read.
966  */
967 int gmap_read_table(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long *val)
968 {
969         unsigned long address, vmaddr;
970         spinlock_t *ptl;
971         pte_t *ptep, pte;
972         int rc;
973
974         while (1) {
975                 rc = -EAGAIN;
976                 ptep = gmap_pte_op_walk(gmap, gaddr, &ptl);
977                 if (ptep) {
978                         pte = *ptep;
979                         if (pte_present(pte) && (pte_val(pte) & _PAGE_READ)) {
980                                 address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
981                                 address += gaddr & ~PAGE_MASK;
982                                 *val = *(unsigned long *) address;
983                                 pte_val(*ptep) |= _PAGE_YOUNG;
984                                 /* Do *NOT* clear the _PAGE_INVALID bit! */
985                                 rc = 0;
986                         }
987                         gmap_pte_op_end(ptl);
988                 }
989                 if (!rc)
990                         break;
991                 vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
992                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
993                         rc = vmaddr;
994                         break;
995                 }
996                 rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, PROT_READ);
997                 if (rc)
998                         break;
999         }
1000         return rc;
1001 }
1002 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_read_table);
1003
1004 /**
1005  * gmap_insert_rmap - add a rmap to the host_to_rmap radix tree
1006  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1007  * @vmaddr: vm address associated with the rmap
1008  * @rmap: pointer to the rmap structure
1009  *
1010  * Called with the sg->guest_table_lock
1011  */
1012 static inline void gmap_insert_rmap(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
1013                                     struct gmap_rmap *rmap)
1014 {
1015         void __rcu **slot;
1016
1017         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1018         slot = radix_tree_lookup_slot(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
1019         if (slot) {
1020                 rmap->next = radix_tree_deref_slot_protected(slot,
1021                                                         &sg->guest_table_lock);
1022                 radix_tree_replace_slot(&sg->host_to_rmap, slot, rmap);
1023         } else {
1024                 rmap->next = NULL;
1025                 radix_tree_insert(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT,
1026                                   rmap);
1027         }
1028 }
1029
1030 /**
1031  * gmap_protect_rmap - modify access rights to memory and create an rmap
1032  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1033  * @raddr: rmap address in the shadow gmap
1034  * @paddr: address in the parent guest address space
1035  * @len: length of the memory area to protect
1036  * @prot: indicates access rights: none, read-only or read-write
1037  *
1038  * Returns 0 if successfully protected and the rmap was created, -ENOMEM
1039  * if out of memory and -EFAULT if paddr is invalid.
1040  */
1041 static int gmap_protect_rmap(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1042                              unsigned long paddr, unsigned long len, int prot)
1043 {
1044         struct gmap *parent;
1045         struct gmap_rmap *rmap;
1046         unsigned long vmaddr;
1047         spinlock_t *ptl;
1048         pte_t *ptep;
1049         int rc;
1050
1051         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1052         parent = sg->parent;
1053         while (len) {
1054                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
1055                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1056                         return vmaddr;
1057                 rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
1058                 if (!rmap)
1059                         return -ENOMEM;
1060                 rmap->raddr = raddr;
1061                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1062                 if (rc) {
1063                         kfree(rmap);
1064                         return rc;
1065                 }
1066                 rc = -EAGAIN;
1067                 ptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
1068                 if (ptep) {
1069                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1070                         rc = ptep_force_prot(parent->mm, paddr, ptep, prot,
1071                                              PGSTE_VSIE_BIT);
1072                         if (!rc)
1073                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
1074                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1075                         gmap_pte_op_end(ptl);
1076                 }
1077                 radix_tree_preload_end();
1078                 if (rc) {
1079                         kfree(rmap);
1080                         rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, prot);
1081                         if (rc)
1082                                 return rc;
1083                         continue;
1084                 }
1085                 paddr += PAGE_SIZE;
1086                 len -= PAGE_SIZE;
1087         }
1088         return 0;
1089 }
1090
1091 #define _SHADOW_RMAP_MASK       0x7
1092 #define _SHADOW_RMAP_REGION1    0x5
1093 #define _SHADOW_RMAP_REGION2    0x4
1094 #define _SHADOW_RMAP_REGION3    0x3
1095 #define _SHADOW_RMAP_SEGMENT    0x2
1096 #define _SHADOW_RMAP_PGTABLE    0x1
1097
1098 /**
1099  * gmap_idte_one - invalidate a single region or segment table entry
1100  * @asce: region or segment table *origin* + table-type bits
1101  * @vaddr: virtual address to identify the table entry to flush
1102  *
1103  * The invalid bit of a single region or segment table entry is set
1104  * and the associated TLB entries depending on the entry are flushed.
1105  * The table-type of the @asce identifies the portion of the @vaddr
1106  * that is used as the invalidation index.
1107  */
1108 static inline void gmap_idte_one(unsigned long asce, unsigned long vaddr)
1109 {
1110         asm volatile(
1111                 "       .insn   rrf,0xb98e0000,%0,%1,0,0"
1112                 : : "a" (asce), "a" (vaddr) : "cc", "memory");
1113 }
1114
1115 /**
1116  * gmap_unshadow_page - remove a page from a shadow page table
1117  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1118  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1119  *
1120  * Called with the sg->guest_table_lock
1121  */
1122 static void gmap_unshadow_page(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1123 {
1124         unsigned long *table;
1125
1126         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1127         table = gmap_table_walk(sg, raddr, 0); /* get page table pointer */
1128         if (!table || *table & _PAGE_INVALID)
1129                 return;
1130         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _PAGE_SIZE - 1);
1131         ptep_unshadow_pte(sg->mm, raddr, (pte_t *) table);
1132 }
1133
1134 /**
1135  * __gmap_unshadow_pgt - remove all entries from a shadow page table
1136  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1137  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1138  * @pgt: pointer to the start of a shadow page table
1139  *
1140  * Called with the sg->guest_table_lock
1141  */
1142 static void __gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1143                                 unsigned long *pgt)
1144 {
1145         int i;
1146
1147         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1148         for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, raddr += _PAGE_SIZE)
1149                 pgt[i] = _PAGE_INVALID;
1150 }
1151
1152 /**
1153  * gmap_unshadow_pgt - remove a shadow page table from a segment entry
1154  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1155  * @raddr: address in the shadow guest address space
1156  *
1157  * Called with the sg->guest_table_lock
1158  */
1159 static void gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1160 {
1161         unsigned long sto, *ste, *pgt;
1162         struct page *page;
1163
1164         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1165         ste = gmap_table_walk(sg, raddr, 1); /* get segment pointer */
1166         if (!ste || !(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1167                 return;
1168         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _SEGMENT_SIZE - 1);
1169         sto = (unsigned long) (ste - ((raddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT));
1170         gmap_idte_one(sto | _ASCE_TYPE_SEGMENT, raddr);
1171         pgt = (unsigned long *)(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
1172         *ste = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1173         __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1174         /* Free page table */
1175         page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1176         list_del(&page->lru);
1177         page_table_free_pgste(page);
1178 }
1179
1180 /**
1181  * __gmap_unshadow_sgt - remove all entries from a shadow segment table
1182  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1183  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1184  * @sgt: pointer to the start of a shadow segment table
1185  *
1186  * Called with the sg->guest_table_lock
1187  */
1188 static void __gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1189                                 unsigned long *sgt)
1190 {
1191         unsigned long *pgt;
1192         struct page *page;
1193         int i;
1194
1195         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1196         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _SEGMENT_SIZE) {
1197                 if (!(sgt[i] & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1198                         continue;
1199                 pgt = (unsigned long *)(sgt[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1200                 sgt[i] = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1201                 __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1202                 /* Free page table */
1203                 page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1204                 list_del(&page->lru);
1205                 page_table_free_pgste(page);
1206         }
1207 }
1208
1209 /**
1210  * gmap_unshadow_sgt - remove a shadow segment table from a region-3 entry
1211  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1212  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1213  *
1214  * Called with the shadow->guest_table_lock
1215  */
1216 static void gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1217 {
1218         unsigned long r3o, *r3e, *sgt;
1219         struct page *page;
1220
1221         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1222         r3e = gmap_table_walk(sg, raddr, 2); /* get region-3 pointer */
1223         if (!r3e || !(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1224                 return;
1225         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION3_SIZE - 1);
1226         r3o = (unsigned long) (r3e - ((raddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT));
1227         gmap_idte_one(r3o | _ASCE_TYPE_REGION3, raddr);
1228         sgt = (unsigned long *)(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1229         *r3e = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1230         __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1231         /* Free segment table */
1232         page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1233         list_del(&page->lru);
1234         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1235 }
1236
1237 /**
1238  * __gmap_unshadow_r3t - remove all entries from a shadow region-3 table
1239  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1240  * @raddr: address in the shadow guest address space
1241  * @r3t: pointer to the start of a shadow region-3 table
1242  *
1243  * Called with the sg->guest_table_lock
1244  */
1245 static void __gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1246                                 unsigned long *r3t)
1247 {
1248         unsigned long *sgt;
1249         struct page *page;
1250         int i;
1251
1252         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1253         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION3_SIZE) {
1254                 if (!(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1255                         continue;
1256                 sgt = (unsigned long *)(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1257                 r3t[i] = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1258                 __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1259                 /* Free segment table */
1260                 page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1261                 list_del(&page->lru);
1262                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1263         }
1264 }
1265
1266 /**
1267  * gmap_unshadow_r3t - remove a shadow region-3 table from a region-2 entry
1268  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1269  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1270  *
1271  * Called with the sg->guest_table_lock
1272  */
1273 static void gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1274 {
1275         unsigned long r2o, *r2e, *r3t;
1276         struct page *page;
1277
1278         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1279         r2e = gmap_table_walk(sg, raddr, 3); /* get region-2 pointer */
1280         if (!r2e || !(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1281                 return;
1282         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION2_SIZE - 1);
1283         r2o = (unsigned long) (r2e - ((raddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT));
1284         gmap_idte_one(r2o | _ASCE_TYPE_REGION2, raddr);
1285         r3t = (unsigned long *)(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1286         *r2e = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1287         __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1288         /* Free region 3 table */
1289         page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1290         list_del(&page->lru);
1291         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1292 }
1293
1294 /**
1295  * __gmap_unshadow_r2t - remove all entries from a shadow region-2 table
1296  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1297  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1298  * @r2t: pointer to the start of a shadow region-2 table
1299  *
1300  * Called with the sg->guest_table_lock
1301  */
1302 static void __gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1303                                 unsigned long *r2t)
1304 {
1305         unsigned long *r3t;
1306         struct page *page;
1307         int i;
1308
1309         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1310         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION2_SIZE) {
1311                 if (!(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1312                         continue;
1313                 r3t = (unsigned long *)(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1314                 r2t[i] = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1315                 __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1316                 /* Free region 3 table */
1317                 page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1318                 list_del(&page->lru);
1319                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1320         }
1321 }
1322
1323 /**
1324  * gmap_unshadow_r2t - remove a shadow region-2 table from a region-1 entry
1325  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1326  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1327  *
1328  * Called with the sg->guest_table_lock
1329  */
1330 static void gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1331 {
1332         unsigned long r1o, *r1e, *r2t;
1333         struct page *page;
1334
1335         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1336         r1e = gmap_table_walk(sg, raddr, 4); /* get region-1 pointer */
1337         if (!r1e || !(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1338                 return;
1339         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION1_SIZE - 1);
1340         r1o = (unsigned long) (r1e - ((raddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT));
1341         gmap_idte_one(r1o | _ASCE_TYPE_REGION1, raddr);
1342         r2t = (unsigned long *)(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1343         *r1e = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1344         __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1345         /* Free region 2 table */
1346         page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1347         list_del(&page->lru);
1348         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1349 }
1350
1351 /**
1352  * __gmap_unshadow_r1t - remove all entries from a shadow region-1 table
1353  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1354  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1355  * @r1t: pointer to the start of a shadow region-1 table
1356  *
1357  * Called with the shadow->guest_table_lock
1358  */
1359 static void __gmap_unshadow_r1t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1360                                 unsigned long *r1t)
1361 {
1362         unsigned long asce, *r2t;
1363         struct page *page;
1364         int i;
1365
1366         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1367         asce = (unsigned long) r1t | _ASCE_TYPE_REGION1;
1368         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION1_SIZE) {
1369                 if (!(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1370                         continue;
1371                 r2t = (unsigned long *)(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1372                 __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1373                 /* Clear entry and flush translation r1t -> r2t */
1374                 gmap_idte_one(asce, raddr);
1375                 r1t[i] = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1376                 /* Free region 2 table */
1377                 page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1378                 list_del(&page->lru);
1379                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1380         }
1381 }
1382
1383 /**
1384  * gmap_unshadow - remove a shadow page table completely
1385  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1386  *
1387  * Called with sg->guest_table_lock
1388  */
1389 static void gmap_unshadow(struct gmap *sg)
1390 {
1391         unsigned long *table;
1392
1393         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1394         if (sg->removed)
1395                 return;
1396         sg->removed = 1;
1397         gmap_call_notifier(sg, 0, -1UL);
1398         gmap_flush_tlb(sg);
1399         table = (unsigned long *)(sg->asce & _ASCE_ORIGIN);
1400         switch (sg->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
1401         case _ASCE_TYPE_REGION1:
1402                 __gmap_unshadow_r1t(sg, 0, table);
1403                 break;
1404         case _ASCE_TYPE_REGION2:
1405                 __gmap_unshadow_r2t(sg, 0, table);
1406                 break;
1407         case _ASCE_TYPE_REGION3:
1408                 __gmap_unshadow_r3t(sg, 0, table);
1409                 break;
1410         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
1411                 __gmap_unshadow_sgt(sg, 0, table);
1412                 break;
1413         }
1414 }
1415
1416 /**
1417  * gmap_find_shadow - find a specific asce in the list of shadow tables
1418  * @parent: pointer to the parent gmap
1419  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1420  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1421  *
1422  * Returns the pointer to a gmap if a shadow table with the given asce is
1423  * already available, ERR_PTR(-EAGAIN) if another one is just being created,
1424  * otherwise NULL
1425  */
1426 static struct gmap *gmap_find_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1427                                      int edat_level)
1428 {
1429         struct gmap *sg;
1430
1431         list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1432                 if (sg->orig_asce != asce || sg->edat_level != edat_level ||
1433                     sg->removed)
1434                         continue;
1435                 if (!sg->initialized)
1436                         return ERR_PTR(-EAGAIN);
1437                 atomic_inc(&sg->ref_count);
1438                 return sg;
1439         }
1440         return NULL;
1441 }
1442
1443 /**
1444  * gmap_shadow_valid - check if a shadow guest address space matches the
1445  *                     given properties and is still valid
1446  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1447  * @asce: ASCE for which the shadow table is requested
1448  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1449  *
1450  * Returns 1 if the gmap shadow is still valid and matches the given
1451  * properties, the caller can continue using it. Returns 0 otherwise, the
1452  * caller has to request a new shadow gmap in this case.
1453  *
1454  */
1455 int gmap_shadow_valid(struct gmap *sg, unsigned long asce, int edat_level)
1456 {
1457         if (sg->removed)
1458                 return 0;
1459         return sg->orig_asce == asce && sg->edat_level == edat_level;
1460 }
1461 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_valid);
1462
1463 /**
1464  * gmap_shadow - create/find a shadow guest address space
1465  * @parent: pointer to the parent gmap
1466  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1467  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1468  *
1469  * The pages of the top level page table referred by the asce parameter
1470  * will be set to read-only and marked in the PGSTEs of the kvm process.
1471  * The shadow table will be removed automatically on any change to the
1472  * PTE mapping for the source table.
1473  *
1474  * Returns a guest address space structure, ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory,
1475  * ERR_PTR(-EAGAIN) if the caller has to retry and ERR_PTR(-EFAULT) if the
1476  * parent gmap table could not be protected.
1477  */
1478 struct gmap *gmap_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1479                          int edat_level)
1480 {
1481         struct gmap *sg, *new;
1482         unsigned long limit;
1483         int rc;
1484
1485         BUG_ON(gmap_is_shadow(parent));
1486         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1487         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1488         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1489         if (sg)
1490                 return sg;
1491         /* Create a new shadow gmap */
1492         limit = -1UL >> (33 - (((asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2) * 11));
1493         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE)
1494                 limit = -1UL;
1495         new = gmap_alloc(limit);
1496         if (!new)
1497                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1498         new->mm = parent->mm;
1499         new->parent = gmap_get(parent);
1500         new->orig_asce = asce;
1501         new->edat_level = edat_level;
1502         new->initialized = false;
1503         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1504         /* Recheck if another CPU created the same shadow */
1505         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1506         if (sg) {
1507                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1508                 gmap_free(new);
1509                 return sg;
1510         }
1511         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1512                 /* only allow one real-space gmap shadow */
1513                 list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1514                         if (sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1515                                 spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1516                                 gmap_unshadow(sg);
1517                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1518                                 list_del(&sg->list);
1519                                 gmap_put(sg);
1520                                 break;
1521                         }
1522                 }
1523         }
1524         atomic_set(&new->ref_count, 2);
1525         list_add(&new->list, &parent->children);
1526         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1527                 /* nothing to protect, return right away */
1528                 new->initialized = true;
1529                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1530                 return new;
1531         }
1532         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1533         /* protect after insertion, so it will get properly invalidated */
1534         down_read(&parent->mm->mmap_sem);
1535         rc = gmap_protect_range(parent, asce & _ASCE_ORIGIN,
1536                                 ((asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE,
1537                                 PROT_READ, PGSTE_VSIE_BIT);
1538         up_read(&parent->mm->mmap_sem);
1539         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1540         new->initialized = true;
1541         if (rc) {
1542                 list_del(&new->list);
1543                 gmap_free(new);
1544                 new = ERR_PTR(rc);
1545         }
1546         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1547         return new;
1548 }
1549 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow);
1550
1551 /**
1552  * gmap_shadow_r2t - create an empty shadow region 2 table
1553  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1554  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1555  * @r2t: parent gmap address of the region 2 table to get shadowed
1556  * @fake: r2t references contiguous guest memory block, not a r2t
1557  *
1558  * The r2t parameter specifies the address of the source table. The
1559  * four pages of the source table are made read-only in the parent gmap
1560  * address space. A write to the source table area @r2t will automatically
1561  * remove the shadow r2 table and all of its decendents.
1562  *
1563  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1564  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1565  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1566  *
1567  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1568  */
1569 int gmap_shadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r2t,
1570                     int fake)
1571 {
1572         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1573         unsigned long *s_r2t, *table;
1574         struct page *page;
1575         int rc;
1576
1577         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1578         /* Allocate a shadow region second table */
1579         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1580         if (!page)
1581                 return -ENOMEM;
1582         page->index = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1583         if (fake)
1584                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1585         s_r2t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1586         /* Install shadow region second table */
1587         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1588         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4); /* get region-1 pointer */
1589         if (!table) {
1590                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1591                 goto out_free;
1592         }
1593         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1594                 rc = 0;                 /* Already established */
1595                 goto out_free;
1596         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1597                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1598                 goto out_free;
1599         }
1600         crst_table_init(s_r2t, _REGION2_ENTRY_EMPTY);
1601         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1602         *table = (unsigned long) s_r2t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1603                  _REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1604         if (sg->edat_level >= 1)
1605                 *table |= (r2t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1606         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1607         if (fake) {
1608                 /* nothing to protect for fake tables */
1609                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1610                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1611                 return 0;
1612         }
1613         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1614         /* Make r2t read-only in parent gmap page table */
1615         raddr = (saddr & _REGION1_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION1;
1616         origin = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1617         offset = ((r2t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1618         len = ((r2t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1619         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len, PROT_READ);
1620         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1621         if (!rc) {
1622                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4);
1623                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1624                               (unsigned long) s_r2t)
1625                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1626                 else
1627                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1628         } else {
1629                 gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
1630         }
1631         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1632         return rc;
1633 out_free:
1634         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1635         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1636         return rc;
1637 }
1638 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r2t);
1639
1640 /**
1641  * gmap_shadow_r3t - create a shadow region 3 table
1642  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1643  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1644  * @r3t: parent gmap address of the region 3 table to get shadowed
1645  * @fake: r3t references contiguous guest memory block, not a r3t
1646  *
1647  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1648  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1649  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1650  *
1651  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1652  */
1653 int gmap_shadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r3t,
1654                     int fake)
1655 {
1656         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1657         unsigned long *s_r3t, *table;
1658         struct page *page;
1659         int rc;
1660
1661         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1662         /* Allocate a shadow region second table */
1663         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1664         if (!page)
1665                 return -ENOMEM;
1666         page->index = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1667         if (fake)
1668                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1669         s_r3t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1670         /* Install shadow region second table */
1671         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1672         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3); /* get region-2 pointer */
1673         if (!table) {
1674                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1675                 goto out_free;
1676         }
1677         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1678                 rc = 0;                 /* Already established */
1679                 goto out_free;
1680         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1681                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1682         }
1683         crst_table_init(s_r3t, _REGION3_ENTRY_EMPTY);
1684         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1685         *table = (unsigned long) s_r3t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1686                  _REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1687         if (sg->edat_level >= 1)
1688                 *table |= (r3t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1689         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1690         if (fake) {
1691                 /* nothing to protect for fake tables */
1692                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1693                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1694                 return 0;
1695         }
1696         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1697         /* Make r3t read-only in parent gmap page table */
1698         raddr = (saddr & _REGION2_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION2;
1699         origin = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1700         offset = ((r3t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1701         len = ((r3t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1702         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len, PROT_READ);
1703         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1704         if (!rc) {
1705                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3);
1706                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1707                               (unsigned long) s_r3t)
1708                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1709                 else
1710                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1711         } else {
1712                 gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
1713         }
1714         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1715         return rc;
1716 out_free:
1717         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1718         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1719         return rc;
1720 }
1721 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r3t);
1722
1723 /**
1724  * gmap_shadow_sgt - create a shadow segment table
1725  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1726  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1727  * @sgt: parent gmap address of the segment table to get shadowed
1728  * @fake: sgt references contiguous guest memory block, not a sgt
1729  *
1730  * Returns: 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1731  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1732  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1733  *
1734  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1735  */
1736 int gmap_shadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long sgt,
1737                     int fake)
1738 {
1739         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1740         unsigned long *s_sgt, *table;
1741         struct page *page;
1742         int rc;
1743
1744         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (sgt & _REGION3_ENTRY_LARGE));
1745         /* Allocate a shadow segment table */
1746         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1747         if (!page)
1748                 return -ENOMEM;
1749         page->index = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1750         if (fake)
1751                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1752         s_sgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1753         /* Install shadow region second table */
1754         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1755         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2); /* get region-3 pointer */
1756         if (!table) {
1757                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1758                 goto out_free;
1759         }
1760         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1761                 rc = 0;                 /* Already established */
1762                 goto out_free;
1763         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1764                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1765                 goto out_free;
1766         }
1767         crst_table_init(s_sgt, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
1768         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1769         *table = (unsigned long) s_sgt | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1770                  _REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1771         if (sg->edat_level >= 1)
1772                 *table |= sgt & _REGION_ENTRY_PROTECT;
1773         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1774         if (fake) {
1775                 /* nothing to protect for fake tables */
1776                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1777                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1778                 return 0;
1779         }
1780         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1781         /* Make sgt read-only in parent gmap page table */
1782         raddr = (saddr & _REGION3_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION3;
1783         origin = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1784         offset = ((sgt & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1785         len = ((sgt & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1786         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len, PROT_READ);
1787         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1788         if (!rc) {
1789                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2);
1790                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1791                               (unsigned long) s_sgt)
1792                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1793                 else
1794                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1795         } else {
1796                 gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
1797         }
1798         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1799         return rc;
1800 out_free:
1801         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1802         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1803         return rc;
1804 }
1805 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_sgt);
1806
1807 /**
1808  * gmap_shadow_lookup_pgtable - find a shadow page table
1809  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1810  * @saddr: the address in the shadow aguest address space
1811  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
1812  * @dat_protection: if the pgtable is marked as protected by dat
1813  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1814  *
1815  * Returns 0 if the shadow page table was found and -EAGAIN if the page
1816  * table was not found.
1817  *
1818  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1819  */
1820 int gmap_shadow_pgt_lookup(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
1821                            unsigned long *pgt, int *dat_protection,
1822                            int *fake)
1823 {
1824         unsigned long *table;
1825         struct page *page;
1826         int rc;
1827
1828         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1829         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1830         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
1831         if (table && !(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
1832                 /* Shadow page tables are full pages (pte+pgste) */
1833                 page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
1834                 *pgt = page->index & ~GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1835                 *dat_protection = !!(*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
1836                 *fake = !!(page->index & GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE);
1837                 rc = 0;
1838         } else  {
1839                 rc = -EAGAIN;
1840         }
1841         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1842         return rc;
1843
1844 }
1845 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt_lookup);
1846
1847 /**
1848  * gmap_shadow_pgt - instantiate a shadow page table
1849  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1850  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1851  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
1852  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1853  *
1854  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1855  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory,
1856  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved and
1857  *
1858  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read
1859  */
1860 int gmap_shadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long pgt,
1861                     int fake)
1862 {
1863         unsigned long raddr, origin;
1864         unsigned long *s_pgt, *table;
1865         struct page *page;
1866         int rc;
1867
1868         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (pgt & _SEGMENT_ENTRY_LARGE));
1869         /* Allocate a shadow page table */
1870         page = page_table_alloc_pgste(sg->mm);
1871         if (!page)
1872                 return -ENOMEM;
1873         page->index = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
1874         if (fake)
1875                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1876         s_pgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1877         /* Install shadow page table */
1878         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1879         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
1880         if (!table) {
1881                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1882                 goto out_free;
1883         }
1884         if (!(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
1885                 rc = 0;                 /* Already established */
1886                 goto out_free;
1887         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) {
1888                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1889                 goto out_free;
1890         }
1891         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1892         *table = (unsigned long) s_pgt | _SEGMENT_ENTRY |
1893                  (pgt & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT) | _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
1894         list_add(&page->lru, &sg->pt_list);
1895         if (fake) {
1896                 /* nothing to protect for fake tables */
1897                 *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
1898                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1899                 return 0;
1900         }
1901         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1902         /* Make pgt read-only in parent gmap page table (not the pgste) */
1903         raddr = (saddr & _SEGMENT_MASK) | _SHADOW_RMAP_SEGMENT;
1904         origin = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & PAGE_MASK;
1905         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin, PAGE_SIZE, PROT_READ);
1906         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1907         if (!rc) {
1908                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1);
1909                 if (!table || (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) !=
1910                               (unsigned long) s_pgt)
1911                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1912                 else
1913                         *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
1914         } else {
1915                 gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
1916         }
1917         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1918         return rc;
1919 out_free:
1920         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1921         page_table_free_pgste(page);
1922         return rc;
1923
1924 }
1925 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt);
1926
1927 /**
1928  * gmap_shadow_page - create a shadow page mapping
1929  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1930  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1931  * @pte: pte in parent gmap address space to get shadowed
1932  *
1933  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1934  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1935  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1936  *
1937  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1938  */
1939 int gmap_shadow_page(struct gmap *sg, unsigned long saddr, pte_t pte)
1940 {
1941         struct gmap *parent;
1942         struct gmap_rmap *rmap;
1943         unsigned long vmaddr, paddr;
1944         spinlock_t *ptl;
1945         pte_t *sptep, *tptep;
1946         int prot;
1947         int rc;
1948
1949         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1950         parent = sg->parent;
1951         prot = (pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT) ? PROT_READ : PROT_WRITE;
1952
1953         rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
1954         if (!rmap)
1955                 return -ENOMEM;
1956         rmap->raddr = (saddr & PAGE_MASK) | _SHADOW_RMAP_PGTABLE;
1957
1958         while (1) {
1959                 paddr = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
1960                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
1961                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
1962                         rc = vmaddr;
1963                         break;
1964                 }
1965                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1966                 if (rc)
1967                         break;
1968                 rc = -EAGAIN;
1969                 sptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
1970                 if (sptep) {
1971                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1972                         /* Get page table pointer */
1973                         tptep = (pte_t *) gmap_table_walk(sg, saddr, 0);
1974                         if (!tptep) {
1975                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1976                                 gmap_pte_op_end(ptl);
1977                                 radix_tree_preload_end();
1978                                 break;
1979                         }
1980                         rc = ptep_shadow_pte(sg->mm, saddr, sptep, tptep, pte);
1981                         if (rc > 0) {
1982                                 /* Success and a new mapping */
1983                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
1984                                 rmap = NULL;
1985                                 rc = 0;
1986                         }
1987                         gmap_pte_op_end(ptl);
1988                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1989                 }
1990                 radix_tree_preload_end();
1991                 if (!rc)
1992                         break;
1993                 rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, prot);
1994                 if (rc)
1995                         break;
1996         }
1997         kfree(rmap);
1998         return rc;
1999 }
2000 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_page);
2001
2002 /**
2003  * gmap_shadow_notify - handle notifications for shadow gmap
2004  *
2005  * Called with sg->parent->shadow_lock.
2006  */
2007 static void gmap_shadow_notify(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
2008                                unsigned long gaddr, pte_t *pte)
2009 {
2010         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
2011         unsigned long start, end, bits, raddr;
2012
2013         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2014
2015         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2016         if (sg->removed) {
2017                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2018                 return;
2019         }
2020         /* Check for top level table */
2021         start = sg->orig_asce & _ASCE_ORIGIN;
2022         end = start + ((sg->orig_asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE;
2023         if (!(sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) && gaddr >= start &&
2024             gaddr < end) {
2025                 /* The complete shadow table has to go */
2026                 gmap_unshadow(sg);
2027                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2028                 list_del(&sg->list);
2029                 gmap_put(sg);
2030                 return;
2031         }
2032         /* Remove the page table tree from on specific entry */
2033         head = radix_tree_delete(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
2034         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head) {
2035                 bits = rmap->raddr & _SHADOW_RMAP_MASK;
2036                 raddr = rmap->raddr ^ bits;
2037                 switch (bits) {
2038                 case _SHADOW_RMAP_REGION1:
2039                         gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
2040                         break;
2041                 case _SHADOW_RMAP_REGION2:
2042                         gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
2043                         break;
2044                 case _SHADOW_RMAP_REGION3:
2045                         gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
2046                         break;
2047                 case _SHADOW_RMAP_SEGMENT:
2048                         gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2049                         break;
2050                 case _SHADOW_RMAP_PGTABLE:
2051                         gmap_unshadow_page(sg, raddr);
2052                         break;
2053                 }
2054                 kfree(rmap);
2055         }
2056         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2057 }
2058
2059 /**
2060  * ptep_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
2061  * @mm: pointer to the process mm_struct
2062  * @addr: virtual address in the process address space
2063  * @pte: pointer to the page table entry
2064  * @bits: bits from the pgste that caused the notify call
2065  *
2066  * This function is assumed to be called with the page table lock held
2067  * for the pte to notify.
2068  */
2069 void ptep_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2070                  pte_t *pte, unsigned long bits)
2071 {
2072         unsigned long offset, gaddr = 0;
2073         unsigned long *table;
2074         struct gmap *gmap, *sg, *next;
2075
2076         offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
2077         offset = offset * (PAGE_SIZE / sizeof(pte_t));
2078         rcu_read_lock();
2079         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2080                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2081                 table = radix_tree_lookup(&gmap->host_to_guest,
2082                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2083                 if (table)
2084                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(table) + offset;
2085                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2086                 if (!table)
2087                         continue;
2088
2089                 if (!list_empty(&gmap->children) && (bits & PGSTE_VSIE_BIT)) {
2090                         spin_lock(&gmap->shadow_lock);
2091                         list_for_each_entry_safe(sg, next,
2092                                                  &gmap->children, list)
2093                                 gmap_shadow_notify(sg, vmaddr, gaddr, pte);
2094                         spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
2095                 }
2096                 if (bits & PGSTE_IN_BIT)
2097                         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + PAGE_SIZE - 1);
2098         }
2099         rcu_read_unlock();
2100 }
2101 EXPORT_SYMBOL_GPL(ptep_notify);
2102
2103 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
2104 {
2105 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2106         struct vm_area_struct *vma;
2107         unsigned long addr;
2108
2109         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
2110                 for (addr = vma->vm_start;
2111                      addr < vma->vm_end;
2112                      addr += PAGE_SIZE)
2113                         follow_page(vma, addr, FOLL_SPLIT);
2114                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
2115                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2116         }
2117         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2118 #endif
2119 }
2120
2121 /*
2122  * Remove all empty zero pages from the mapping for lazy refaulting
2123  * - This must be called after mm->context.has_pgste is set, to avoid
2124  *   future creation of zero pages
2125  * - This must be called after THP was enabled
2126  */
2127 static int __zap_zero_pages(pmd_t *pmd, unsigned long start,
2128                            unsigned long end, struct mm_walk *walk)
2129 {
2130         unsigned long addr;
2131
2132         for (addr = start; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
2133                 pte_t *ptep;
2134                 spinlock_t *ptl;
2135
2136                 ptep = pte_offset_map_lock(walk->mm, pmd, addr, &ptl);
2137                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(*ptep)))
2138                         ptep_xchg_direct(walk->mm, addr, ptep, __pte(_PAGE_INVALID));
2139                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2140         }
2141         return 0;
2142 }
2143
2144 static inline void zap_zero_pages(struct mm_struct *mm)
2145 {
2146         struct mm_walk walk = { .pmd_entry = __zap_zero_pages };
2147
2148         walk.mm = mm;
2149         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2150 }
2151
2152 /*
2153  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
2154  */
2155 int s390_enable_sie(void)
2156 {
2157         struct mm_struct *mm = current->mm;
2158
2159         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
2160         if (mm_has_pgste(mm))
2161                 return 0;
2162         /* Fail if the page tables are 2K */
2163         if (!mm_alloc_pgste(mm))
2164                 return -EINVAL;
2165         down_write(&mm->mmap_sem);
2166         mm->context.has_pgste = 1;
2167         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
2168         thp_split_mm(mm);
2169         zap_zero_pages(mm);
2170         up_write(&mm->mmap_sem);
2171         return 0;
2172 }
2173 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
2174
2175 /*
2176  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
2177  * keys with the default key.
2178  */
2179 static int __s390_enable_skey(pte_t *pte, unsigned long addr,
2180                               unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2181 {
2182         /* Clear storage key */
2183         ptep_zap_key(walk->mm, addr, pte);
2184         return 0;
2185 }
2186
2187 int s390_enable_skey(void)
2188 {
2189         struct mm_walk walk = { .pte_entry = __s390_enable_skey };
2190         struct mm_struct *mm = current->mm;
2191         struct vm_area_struct *vma;
2192         int rc = 0;
2193
2194         down_write(&mm->mmap_sem);
2195         if (mm_use_skey(mm))
2196                 goto out_up;
2197
2198         mm->context.use_skey = 1;
2199         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
2200                 if (ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
2201                                 MADV_UNMERGEABLE, &vma->vm_flags)) {
2202                         mm->context.use_skey = 0;
2203                         rc = -ENOMEM;
2204                         goto out_up;
2205                 }
2206         }
2207         mm->def_flags &= ~VM_MERGEABLE;
2208
2209         walk.mm = mm;
2210         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2211
2212 out_up:
2213         up_write(&mm->mmap_sem);
2214         return rc;
2215 }
2216 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
2217
2218 /*
2219  * Reset CMMA state, make all pages stable again.
2220  */
2221 static int __s390_reset_cmma(pte_t *pte, unsigned long addr,
2222                              unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2223 {
2224         ptep_zap_unused(walk->mm, addr, pte, 1);
2225         return 0;
2226 }
2227
2228 void s390_reset_cmma(struct mm_struct *mm)
2229 {
2230         struct mm_walk walk = { .pte_entry = __s390_reset_cmma };
2231
2232         down_write(&mm->mmap_sem);
2233         walk.mm = mm;
2234         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2235         up_write(&mm->mmap_sem);
2236 }
2237 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_cmma);