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, 2018
   6  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
   7  *               David Hildenbrand <david@redhat.com>
   8  *               Janosch Frank <frankja@linux.vnet.ibm.com>
   9  */
  10
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/smp.h>
  15 #include <linux/spinlock.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/swapops.h>
  18 #include <linux/ksm.h>
  19 #include <linux/mman.h>
  20
  21 #include <asm/pgtable.h>
  22 #include <asm/pgalloc.h>
  23 #include <asm/gmap.h>
  24 #include <asm/tlb.h>
  25
  26 #define GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE 1ULL
  27
  28 /**
  29  * gmap_alloc - allocate and initialize a guest address space
  30  * @mm: pointer to the parent mm_struct
  31  * @limit: maximum address of the gmap address space
  32  *
  33  * Returns a guest address space structure.
  34  */
  35 static struct gmap *gmap_alloc(unsigned long limit)
  36 {
  37         struct gmap *gmap;
  38         struct page *page;
  39         unsigned long *table;
  40         unsigned long etype, atype;
  41
  42         if (limit < _REGION3_SIZE) {
  43                 limit = _REGION3_SIZE - 1;
  44                 atype = _ASCE_TYPE_SEGMENT;
  45                 etype = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
  46         } else if (limit < _REGION2_SIZE) {
  47                 limit = _REGION2_SIZE - 1;
  48                 atype = _ASCE_TYPE_REGION3;
  49                 etype = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
  50         } else if (limit < _REGION1_SIZE) {
  51                 limit = _REGION1_SIZE - 1;
  52                 atype = _ASCE_TYPE_REGION2;
  53                 etype = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
  54         } else {
  55                 limit = -1UL;
  56                 atype = _ASCE_TYPE_REGION1;
  57                 etype = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
  58         }
  59         gmap = kzalloc(sizeof(struct gmap), GFP_KERNEL);
  60         if (!gmap)
  61                 goto out;
  62         INIT_LIST_HEAD(&gmap->crst_list);
  63         INIT_LIST_HEAD(&gmap->children);
  64         INIT_LIST_HEAD(&gmap->pt_list);
  65         INIT_RADIX_TREE(&gmap->guest_to_host, GFP_KERNEL);
  66         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_guest, GFP_ATOMIC);
  67         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_rmap, GFP_ATOMIC);
  68         spin_lock_init(&gmap->guest_table_lock);
  69         spin_lock_init(&gmap->shadow_lock);
  70         atomic_set(&gmap->ref_count, 1);
  71         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
  72         if (!page)
  73                 goto out_free;
  74         page->index = 0;
  75         list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
  76         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
  77         crst_table_init(table, etype);
  78         gmap->table = table;
  79         gmap->asce = atype | _ASCE_TABLE_LENGTH |
  80                 _ASCE_USER_BITS | __pa(table);
  81         gmap->asce_end = limit;
  82         return gmap;
  83
  84 out_free:
  85         kfree(gmap);
  86 out:
  87         return NULL;
  88 }
  89
  90 /**
  91  * gmap_create - create a guest address space
  92  * @mm: pointer to the parent mm_struct
  93  * @limit: maximum size of the gmap address space
  94  *
  95  * Returns a guest address space structure.
  96  */
  97 struct gmap *gmap_create(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
  98 {
  99         struct gmap *gmap;
 100         unsigned long gmap_asce;
 101
 102         gmap = gmap_alloc(limit);
 103         if (!gmap)
 104                 return NULL;
 105         gmap->mm = mm;
 106         spin_lock(&mm->context.lock);
 107         list_add_rcu(&gmap->list, &mm->context.gmap_list);
 108         if (list_is_singular(&mm->context.gmap_list))
 109                 gmap_asce = gmap->asce;
 110         else
 111                 gmap_asce = -1UL;
 112         WRITE_ONCE(mm->context.gmap_asce, gmap_asce);
 113         spin_unlock(&mm->context.lock);
 114         return gmap;
 115 }
 116 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_create);
 117
 118 static void gmap_flush_tlb(struct gmap *gmap)
 119 {
 120         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 121                 __tlb_flush_idte(gmap->asce);
 122         else
 123                 __tlb_flush_global();
 124 }
 125
 126 static void gmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 127 {
 128         struct radix_tree_iter iter;
 129         unsigned long indices[16];
 130         unsigned long index;
 131         void __rcu **slot;
 132         int i, nr;
 133
 134         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 135         index = 0;
 136         do {
 137                 nr = 0;
 138                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 139                         indices[nr] = iter.index;
 140                         if (++nr == 16)
 141                                 break;
 142                 }
 143                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 144                         index = indices[i];
 145                         radix_tree_delete(root, index);
 146                 }
 147         } while (nr > 0);
 148 }
 149
 150 static void gmap_rmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 151 {
 152         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
 153         struct radix_tree_iter iter;
 154         unsigned long indices[16];
 155         unsigned long index;
 156         void __rcu **slot;
 157         int i, nr;
 158
 159         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 160         index = 0;
 161         do {
 162                 nr = 0;
 163                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 164                         indices[nr] = iter.index;
 165                         if (++nr == 16)
 166                                 break;
 167                 }
 168                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 169                         index = indices[i];
 170                         head = radix_tree_delete(root, index);
 171                         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head)
 172                                 kfree(rmap);
 173                 }
 174         } while (nr > 0);
 175 }
 176
 177 /**
 178  * gmap_free - free a guest address space
 179  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 180  *
 181  * No locks required. There are no references to this gmap anymore.
 182  */
 183 static void gmap_free(struct gmap *gmap)
 184 {
 185         struct page *page, *next;
 186
 187         /* Flush tlb of all gmaps (if not already done for shadows) */
 188         if (!(gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed))
 189                 gmap_flush_tlb(gmap);
 190         /* Free all segment & region tables. */
 191         list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->crst_list, lru)
 192                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
 193         gmap_radix_tree_free(&gmap->guest_to_host);
 194         gmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_guest);
 195
 196         /* Free additional data for a shadow gmap */
 197         if (gmap_is_shadow(gmap)) {
 198                 /* Free all page tables. */
 199                 list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->pt_list, lru)
 200                         page_table_free_pgste(page);
 201                 gmap_rmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_rmap);
 202                 /* Release reference to the parent */
 203                 gmap_put(gmap->parent);
 204         }
 205
 206         kfree(gmap);
 207 }
 208
 209 /**
 210  * gmap_get - increase reference counter for guest address space
 211  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 212  *
 213  * Returns the gmap pointer
 214  */
 215 struct gmap *gmap_get(struct gmap *gmap)
 216 {
 217         atomic_inc(&gmap->ref_count);
 218         return gmap;
 219 }
 220 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get);
 221
 222 /**
 223  * gmap_put - decrease reference counter for guest address space
 224  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 225  *
 226  * If the reference counter reaches zero the guest address space is freed.
 227  */
 228 void gmap_put(struct gmap *gmap)
 229 {
 230         if (atomic_dec_return(&gmap->ref_count) == 0)
 231                 gmap_free(gmap);
 232 }
 233 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_put);
 234
 235 /**
 236  * gmap_remove - remove a guest address space but do not free it yet
 237  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 238  */
 239 void gmap_remove(struct gmap *gmap)
 240 {
 241         struct gmap *sg, *next;
 242         unsigned long gmap_asce;
 243
 244         /* Remove all shadow gmaps linked to this gmap */
 245         if (!list_empty(&gmap->children)) {
 246                 spin_lock(&gmap->shadow_lock);
 247                 list_for_each_entry_safe(sg, next, &gmap->children, list) {
 248                         list_del(&sg->list);
 249                         gmap_put(sg);
 250                 }
 251                 spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
 252         }
 253         /* Remove gmap from the pre-mm list */
 254         spin_lock(&gmap->mm->context.lock);
 255         list_del_rcu(&gmap->list);
 256         if (list_empty(&gmap->mm->context.gmap_list))
 257                 gmap_asce = 0;
 258         else if (list_is_singular(&gmap->mm->context.gmap_list))
 259                 gmap_asce = list_first_entry(&gmap->mm->context.gmap_list,
 260                                              struct gmap, list)->asce;
 261         else
 262                 gmap_asce = -1UL;
 263         WRITE_ONCE(gmap->mm->context.gmap_asce, gmap_asce);
 264         spin_unlock(&gmap->mm->context.lock);
 265         synchronize_rcu();
 266         /* Put reference */
 267         gmap_put(gmap);
 268 }
 269 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_remove);
 270
 271 /**
 272  * gmap_enable - switch primary space to the guest address space
 273  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 274  */
 275 void gmap_enable(struct gmap *gmap)
 276 {
 277         S390_lowcore.gmap = (unsigned long) gmap;
 278 }
 279 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_enable);
 280
 281 /**
 282  * gmap_disable - switch back to the standard primary address space
 283  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 284  */
 285 void gmap_disable(struct gmap *gmap)
 286 {
 287         S390_lowcore.gmap = 0UL;
 288 }
 289 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_disable);
 290
 291 /**
 292  * gmap_get_enabled - get a pointer to the currently enabled gmap
 293  *
 294  * Returns a pointer to the currently enabled gmap. 0 if none is enabled.
 295  */
 296 struct gmap *gmap_get_enabled(void)
 297 {
 298         return (struct gmap *) S390_lowcore.gmap;
 299 }
 300 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get_enabled);
 301
 302 /*
 303  * gmap_alloc_table is assumed to be called with mmap_sem held
 304  */
 305 static int gmap_alloc_table(struct gmap *gmap, unsigned long *table,
 306                             unsigned long init, unsigned long gaddr)
 307 {
 308         struct page *page;
 309         unsigned long *new;
 310
 311         /* since we dont free the gmap table until gmap_free we can unlock */
 312         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
 313         if (!page)
 314                 return -ENOMEM;
 315         new = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 316         crst_table_init(new, init);
 317         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 318         if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID) {
 319                 list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 320                 *table = (unsigned long) new | _REGION_ENTRY_LENGTH |
 321                         (*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK);
 322                 page->index = gaddr;
 323                 page = NULL;
 324         }
 325         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 326         if (page)
 327                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
 328         return 0;
 329 }
 330
 331 /**
 332  * __gmap_segment_gaddr - find virtual address from segment pointer
 333  * @entry: pointer to a segment table entry in the guest address space
 334  *
 335  * Returns the virtual address in the guest address space for the segment
 336  */
 337 static unsigned long __gmap_segment_gaddr(unsigned long *entry)
 338 {
 339         struct page *page;
 340         unsigned long offset, mask;
 341
 342         offset = (unsigned long) entry / sizeof(unsigned long);
 343         offset = (offset & (PTRS_PER_PMD - 1)) * PMD_SIZE;
 344         mask = ~(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) - 1);
 345         page = virt_to_page((void *)((unsigned long) entry & mask));
 346         return page->index + offset;
 347 }
 348
 349 /**
 350  * __gmap_unlink_by_vmaddr - unlink a single segment via a host address
 351  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 352  * @vmaddr: address in the host process address space
 353  *
 354  * Returns 1 if a TLB flush is required
 355  */
 356 static int __gmap_unlink_by_vmaddr(struct gmap *gmap, unsigned long vmaddr)
 357 {
 358         unsigned long *entry;
 359         int flush = 0;
 360
 361         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 362         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 363         entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest, vmaddr >> PMD_SHIFT);
 364         if (entry) {
 365                 flush = (*entry != _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
 366                 *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 367         }
 368         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 369         return flush;
 370 }
 371
 372 /**
 373  * __gmap_unmap_by_gaddr - unmap a single segment via a guest address
 374  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 375  * @gaddr: address in the guest address space
 376  *
 377  * Returns 1 if a TLB flush is required
 378  */
 379 static int __gmap_unmap_by_gaddr(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 380 {
 381         unsigned long vmaddr;
 382
 383         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_delete(&gmap->guest_to_host,
 384                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 385         return vmaddr ? __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr) : 0;
 386 }
 387
 388 /**
 389  * gmap_unmap_segment - unmap segment from the guest address space
 390  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 391  * @to: address in the guest address space
 392  * @len: length of the memory area to unmap
 393  *
 394  * Returns 0 if the unmap succeeded, -EINVAL if not.
 395  */
 396 int gmap_unmap_segment(struct gmap *gmap, unsigned long to, unsigned long len)
 397 {
 398         unsigned long off;
 399         int flush;
 400
 401         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 402         if ((to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 403                 return -EINVAL;
 404         if (len == 0 || to + len < to)
 405                 return -EINVAL;
 406
 407         flush = 0;
 408         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 409         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE)
 410                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 411         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 412         if (flush)
 413                 gmap_flush_tlb(gmap);
 414         return 0;
 415 }
 416 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unmap_segment);
 417
 418 /**
 419  * gmap_map_segment - map a segment to the guest address space
 420  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 421  * @from: source address in the parent address space
 422  * @to: target address in the guest address space
 423  * @len: length of the memory area to map
 424  *
 425  * Returns 0 if the mmap succeeded, -EINVAL or -ENOMEM if not.
 426  */
 427 int gmap_map_segment(struct gmap *gmap, unsigned long from,
 428                      unsigned long to, unsigned long len)
 429 {
 430         unsigned long off;
 431         int flush;
 432
 433         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 434         if ((from | to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 435                 return -EINVAL;
 436         if (len == 0 || from + len < from || to + len < to ||
 437             from + len - 1 > TASK_SIZE_MAX || to + len - 1 > gmap->asce_end)
 438                 return -EINVAL;
 439
 440         flush = 0;
 441         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 442         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
 443                 /* Remove old translation */
 444                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 445                 /* Store new translation */
 446                 if (radix_tree_insert(&gmap->guest_to_host,
 447                                       (to + off) >> PMD_SHIFT,
 448                                       (void *) from + off))
 449                         break;
 450         }
 451         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 452         if (flush)
 453                 gmap_flush_tlb(gmap);
 454         if (off >= len)
 455                 return 0;
 456         gmap_unmap_segment(gmap, to, len);
 457         return -ENOMEM;
 458 }
 459 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_map_segment);
 460
 461 /**
 462  * __gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 463  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 464  * @gaddr: guest address
 465  *
 466  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 467  * -EFAULT if no such mapping exists.
 468  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 469  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 470  * when this function gets called.
 471  *
 472  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 473  */
 474 unsigned long __gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 475 {
 476         unsigned long vmaddr;
 477
 478         vmaddr = (unsigned long)
 479                 radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host, gaddr >> PMD_SHIFT);
 480         /* Note: guest_to_host is empty for a shadow gmap */
 481         return vmaddr ? (vmaddr | (gaddr & ~PMD_MASK)) : -EFAULT;
 482 }
 483 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_translate);
 484
 485 /**
 486  * gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 487  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 488  * @gaddr: guest address
 489  *
 490  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 491  * -EFAULT if no such mapping exists.
 492  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 493  */
 494 unsigned long gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 495 {
 496         unsigned long rc;
 497
 498         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 499         rc = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 500         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 501         return rc;
 502 }
 503 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_translate);
 504
 505 /**
 506  * gmap_unlink - disconnect a page table from the gmap shadow tables
 507  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 508  * @table: pointer to the host page table
 509  * @vmaddr: vm address associated with the host page table
 510  */
 511 void gmap_unlink(struct mm_struct *mm, unsigned long *table,
 512                  unsigned long vmaddr)
 513 {
 514         struct gmap *gmap;
 515         int flush;
 516
 517         rcu_read_lock();
 518         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
 519                 flush = __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr);
 520                 if (flush)
 521                         gmap_flush_tlb(gmap);
 522         }
 523         rcu_read_unlock();
 524 }
 525
 526 static void gmap_pmdp_xchg(struct gmap *gmap, pmd_t *old, pmd_t new,
 527                            unsigned long gaddr);
 528
 529 /**
 530  * gmap_link - set up shadow page tables to connect a host to a guest address
 531  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 532  * @gaddr: guest address
 533  * @vmaddr: vm address
 534  *
 535  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 536  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 537  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 538  * when this function gets called.
 539  */
 540 int __gmap_link(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
 541 {
 542         struct mm_struct *mm;
 543         unsigned long *table;
 544         spinlock_t *ptl;
 545         pgd_t *pgd;
 546         p4d_t *p4d;
 547         pud_t *pud;
 548         pmd_t *pmd;
 549         u64 unprot;
 550         int rc;
 551
 552         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 553         /* Create higher level tables in the gmap page table */
 554         table = gmap->table;
 555         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION1) {
 556                 table += (gaddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 557                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 558                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION2_ENTRY_EMPTY,
 559                                      gaddr & _REGION1_MASK))
 560                         return -ENOMEM;
 561                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 562         }
 563         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION2) {
 564                 table += (gaddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 565                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 566                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION3_ENTRY_EMPTY,
 567                                      gaddr & _REGION2_MASK))
 568                         return -ENOMEM;
 569                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 570         }
 571         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION3) {
 572                 table += (gaddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 573                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 574                     gmap_alloc_table(gmap, table, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY,
 575                                      gaddr & _REGION3_MASK))
 576                         return -ENOMEM;
 577                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 578         }
 579         table += (gaddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 580         /* Walk the parent mm page table */
 581         mm = gmap->mm;
 582         pgd = pgd_offset(mm, vmaddr);
 583         VM_BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 584         p4d = p4d_offset(pgd, vmaddr);
 585         VM_BUG_ON(p4d_none(*p4d));
 586         pud = pud_offset(p4d, vmaddr);
 587         VM_BUG_ON(pud_none(*pud));
 588         /* large puds cannot yet be handled */
 589         if (pud_large(*pud))
 590                 return -EFAULT;
 591         pmd = pmd_offset(pud, vmaddr);
 592         VM_BUG_ON(pmd_none(*pmd));
 593         /* Are we allowed to use huge pages? */
 594         if (pmd_large(*pmd) && !gmap->mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 595                 return -EFAULT;
 596         /* Link gmap segment table entry location to page table. */
 597         rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
 598         if (rc)
 599                 return rc;
 600         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
 601         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 602         if (*table == _SEGMENT_ENTRY_EMPTY) {
 603                 rc = radix_tree_insert(&gmap->host_to_guest,
 604                                        vmaddr >> PMD_SHIFT, table);
 605                 if (!rc) {
 606                         if (pmd_large(*pmd)) {
 607                                 *table = (pmd_val(*pmd) &
 608                                           _SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE)
 609                                         | _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
 610                         } else
 611                                 *table = pmd_val(*pmd) &
 612                                         _SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS;
 613                 }
 614         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT &&
 615                    !(pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT)) {
 616                 unprot = (u64)*table;
 617                 unprot &= ~_SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 618                 unprot |= _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
 619                 gmap_pmdp_xchg(gmap, (pmd_t *)table, __pmd(unprot), gaddr);
 620         }
 621         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 622         spin_unlock(ptl);
 623         radix_tree_preload_end();
 624         return rc;
 625 }
 626
 627 /**
 628  * gmap_fault - resolve a fault on a guest address
 629  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 630  * @gaddr: guest address
 631  * @fault_flags: flags to pass down to handle_mm_fault()
 632  *
 633  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 634  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 635  */
 636 int gmap_fault(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 637                unsigned int fault_flags)
 638 {
 639         unsigned long vmaddr;
 640         int rc;
 641         bool unlocked;
 642
 643         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 644
 645 retry:
 646         unlocked = false;
 647         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 648         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
 649                 rc = vmaddr;
 650                 goto out_up;
 651         }
 652         if (fixup_user_fault(current, gmap->mm, vmaddr, fault_flags,
 653                              &unlocked)) {
 654                 rc = -EFAULT;
 655                 goto out_up;
 656         }
 657         /*
 658          * In the case that fixup_user_fault unlocked the mmap_sem during
 659          * faultin redo __gmap_translate to not race with a map/unmap_segment.
 660          */
 661         if (unlocked)
 662                 goto retry;
 663
 664         rc = __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 665 out_up:
 666         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 667         return rc;
 668 }
 669 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_fault);
 670
 671 /*
 672  * this function is assumed to be called with mmap_sem held
 673  */
 674 void __gmap_zap(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 675 {
 676         unsigned long vmaddr;
 677         spinlock_t *ptl;
 678         pte_t *ptep;
 679
 680         /* Find the vm address for the guest address */
 681         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 682                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 683         if (vmaddr) {
 684                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 685                 /* Get pointer to the page table entry */
 686                 ptep = get_locked_pte(gmap->mm, vmaddr, &ptl);
 687                 if (likely(ptep))
 688                         ptep_zap_unused(gmap->mm, vmaddr, ptep, 0);
 689                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 690         }
 691 }
 692 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_zap);
 693
 694 void gmap_discard(struct gmap *gmap, unsigned long from, unsigned long to)
 695 {
 696         unsigned long gaddr, vmaddr, size;
 697         struct vm_area_struct *vma;
 698
 699         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 700         for (gaddr = from; gaddr < to;
 701              gaddr = (gaddr + PMD_SIZE) & PMD_MASK) {
 702                 /* Find the vm address for the guest address */
 703                 vmaddr = (unsigned long)
 704                         radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 705                                           gaddr >> PMD_SHIFT);
 706                 if (!vmaddr)
 707                         continue;
 708                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 709                 /* Find vma in the parent mm */
 710                 vma = find_vma(gmap->mm, vmaddr);
 711                 /*
 712                  * We do not discard pages that are backed by
 713                  * hugetlbfs, so we don't have to refault them.
 714                  */
 715                 if (vma && is_vm_hugetlb_page(vma))
 716                         continue;
 717                 size = min(to - gaddr, PMD_SIZE - (gaddr & ~PMD_MASK));
 718                 zap_page_range(vma, vmaddr, size);
 719         }
 720         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 721 }
 722 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
 723
 724 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
 725 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
 726
 727 /**
 728  * gmap_register_pte_notifier - register a pte invalidation callback
 729  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 730  */
 731 void gmap_register_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 732 {
 733         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 734         list_add_rcu(&nb->list, &gmap_notifier_list);
 735         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 736 }
 737 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_pte_notifier);
 738
 739 /**
 740  * gmap_unregister_pte_notifier - remove a pte invalidation callback
 741  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 742  */
 743 void gmap_unregister_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 744 {
 745         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 746         list_del_rcu(&nb->list);
 747         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 748         synchronize_rcu();
 749 }
 750 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_pte_notifier);
 751
 752 /**
 753  * gmap_call_notifier - call all registered invalidation callbacks
 754  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 755  * @start: start virtual address in the guest address space
 756  * @end: end virtual address in the guest address space
 757  */
 758 static void gmap_call_notifier(struct gmap *gmap, unsigned long start,
 759                                unsigned long end)
 760 {
 761         struct gmap_notifier *nb;
 762
 763         list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
 764                 nb->notifier_call(gmap, start, end);
 765 }
 766
 767 /**
 768  * gmap_table_walk - walk the gmap page tables
 769  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 770  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 771  * @level: page table level to stop at
 772  *
 773  * Returns a table entry pointer for the given guest address and @level
 774  * @level=0 : returns a pointer to a page table table entry (or NULL)
 775  * @level=1 : returns a pointer to a segment table entry (or NULL)
 776  * @level=2 : returns a pointer to a region-3 table entry (or NULL)
 777  * @level=3 : returns a pointer to a region-2 table entry (or NULL)
 778  * @level=4 : returns a pointer to a region-1 table entry (or NULL)
 779  *
 780  * Returns NULL if the gmap page tables could not be walked to the
 781  * requested level.
 782  *
 783  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 784  */
 785 static inline unsigned long *gmap_table_walk(struct gmap *gmap,
 786                                              unsigned long gaddr, int level)
 787 {
 788         unsigned long *table;
 789
 790         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) + 4 < (level * 4))
 791                 return NULL;
 792         if (gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed)
 793                 return NULL;
 794         if (gaddr & (-1UL << (31 + ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2)*11)))
 795                 return NULL;
 796         table = gmap->table;
 797         switch (gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
 798         case _ASCE_TYPE_REGION1:
 799                 table += (gaddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 800                 if (level == 4)
 801                         break;
 802                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 803                         return NULL;
 804                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 805                 /* Fallthrough */
 806         case _ASCE_TYPE_REGION2:
 807                 table += (gaddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 808                 if (level == 3)
 809                         break;
 810                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 811                         return NULL;
 812                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 813                 /* Fallthrough */
 814         case _ASCE_TYPE_REGION3:
 815                 table += (gaddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 816                 if (level == 2)
 817                         break;
 818                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 819                         return NULL;
 820                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 821                 /* Fallthrough */
 822         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
 823                 table += (gaddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 824                 if (level == 1)
 825                         break;
 826                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 827                         return NULL;
 828                 table = (unsigned long *)(*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
 829                 table += (gaddr & _PAGE_INDEX) >> _PAGE_SHIFT;
 830         }
 831         return table;
 832 }
 833
 834 /**
 835  * gmap_pte_op_walk - walk the gmap page table, get the page table lock
 836  *                    and return the pte pointer
 837  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 838  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 839  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 840  *
 841  * Returns a pointer to the locked pte for a guest address, or NULL
 842  */
 843 static pte_t *gmap_pte_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 844                                spinlock_t **ptl)
 845 {
 846         unsigned long *table;
 847
 848         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 849         /* Walk the gmap page table, lock and get pte pointer */
 850         table = gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1); /* get segment pointer */
 851         if (!table || *table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 852                 return NULL;
 853         return pte_alloc_map_lock(gmap->mm, (pmd_t *) table, gaddr, ptl);
 854 }
 855
 856 /**
 857  * gmap_pte_op_fixup - force a page in and connect the gmap page table
 858  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 859  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 860  * @vmaddr: address in the host process address space
 861  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 862  *
 863  * Returns 0 if the caller can retry __gmap_translate (might fail again),
 864  * -ENOMEM if out of memory and -EFAULT if anything goes wrong while fixing
 865  * up or connecting the gmap page table.
 866  */
 867 static int gmap_pte_op_fixup(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 868                              unsigned long vmaddr, int prot)
 869 {
 870         struct mm_struct *mm = gmap->mm;
 871         unsigned int fault_flags;
 872         bool unlocked = false;
 873
 874         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 875         fault_flags = (prot == PROT_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0;
 876         if (fixup_user_fault(current, mm, vmaddr, fault_flags, &unlocked))
 877                 return -EFAULT;
 878         if (unlocked)
 879                 /* lost mmap_sem, caller has to retry __gmap_translate */
 880                 return 0;
 881         /* Connect the page tables */
 882         return __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 883 }
 884
 885 /**
 886  * gmap_pte_op_end - release the page table lock
 887  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 888  */
 889 static void gmap_pte_op_end(spinlock_t *ptl)
 890 {
 891         if (ptl)
 892                 spin_unlock(ptl);
 893 }
 894
 895 /**
 896  * gmap_pmd_op_walk - walk the gmap tables, get the guest table lock
 897  *                    and return the pmd pointer
 898  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 899  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 900  *
 901  * Returns a pointer to the pmd for a guest address, or NULL
 902  */
 903 static inline pmd_t *gmap_pmd_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 904 {
 905         pmd_t *pmdp;
 906
 907         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 908         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 909         pmdp = (pmd_t *) gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1);
 910
 911         if (!pmdp || pmd_none(*pmdp)) {
 912                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 913                 return NULL;
 914         }
 915
 916         /* 4k page table entries are locked via the pte (pte_alloc_map_lock). */
 917         if (!pmd_large(*pmdp))
 918                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 919         return pmdp;
 920 }
 921
 922 /**
 923  * gmap_pmd_op_end - release the guest_table_lock if needed
 924  * @gmap: pointer to the guest mapping meta data structure
 925  * @pmdp: pointer to the pmd
 926  */
 927 static inline void gmap_pmd_op_end(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp)
 928 {
 929         if (pmd_large(*pmdp))
 930                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 931 }
 932
 933 /*
 934  * gmap_protect_pmd - remove access rights to memory and set pmd notification bits
 935  * @pmdp: pointer to the pmd to be protected
 936  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 937  * @bits: notification bits to set
 938  *
 939  * Returns:
 940  * 0 if successfully protected
 941  * -EAGAIN if a fixup is needed
 942  * -EINVAL if unsupported notifier bits have been specified
 943  *
 944  * Expected to be called with sg->mm->mmap_sem in read and
 945  * guest_table_lock held.
 946  */
 947 static int gmap_protect_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 948                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
 949 {
 950         int pmd_i = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 951         int pmd_p = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 952         pmd_t new = *pmdp;
 953
 954         /* Fixup needed */
 955         if ((pmd_i && (prot != PROT_NONE)) || (pmd_p && (prot == PROT_WRITE)))
 956                 return -EAGAIN;
 957
 958         if (prot == PROT_NONE && !pmd_i) {
 959                 pmd_val(new) |= _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 960                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 961         }
 962
 963         if (prot == PROT_READ && !pmd_p) {
 964                 pmd_val(new) &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 965                 pmd_val(new) |= _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 966                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 967         }
 968
 969         if (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT)
 970                 pmd_val(*pmdp) |= _SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
 971
 972         /* Shadow GMAP protection needs split PMDs */
 973         if (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW)
 974                 return -EINVAL;
 975
 976         return 0;
 977 }
 978
 979 /*
 980  * gmap_protect_pte - remove access rights to memory and set pgste bits
 981  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 982  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 983  * @pmdp: pointer to the pmd associated with the pte
 984  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 985  * @bits: notification bits to set
 986  *
 987  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
 988  * -EAGAIN if a fixup is needed.
 989  *
 990  * Expected to be called with sg->mm->mmap_sem in read
 991  */
 992 static int gmap_protect_pte(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 993                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
 994 {
 995         int rc;
 996         pte_t *ptep;
 997         spinlock_t *ptl = NULL;
 998         unsigned long pbits = 0;
 999
1000         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
1001                 return -EAGAIN;
1002
1003         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, gaddr, &ptl);
1004         if (!ptep)
1005                 return -ENOMEM;
1006
1007         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT) ? PGSTE_IN_BIT : 0;
1008         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW) ? PGSTE_VSIE_BIT : 0;
1009         /* Protect and unlock. */
1010         rc = ptep_force_prot(gmap->mm, gaddr, ptep, prot, pbits);
1011         gmap_pte_op_end(ptl);
1012         return rc;
1013 }
1014
1015 /*
1016  * gmap_protect_range - remove access rights to memory and set pgste bits
1017  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1018  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1019  * @len: size of area
1020  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1021  * @bits: pgste notification bits to set
1022  *
1023  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
1024  * -EFAULT if gaddr is invalid (or mapping for shadows is missing).
1025  *
1026  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1027  */
1028 static int gmap_protect_range(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1029                               unsigned long len, int prot, unsigned long bits)
1030 {
1031         unsigned long vmaddr, dist;
1032         pmd_t *pmdp;
1033         int rc;
1034
1035         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
1036         while (len) {
1037                 rc = -EAGAIN;
1038                 pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
1039                 if (pmdp) {
1040                         if (!pmd_large(*pmdp)) {
1041                                 rc = gmap_protect_pte(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1042                                                       bits);
1043                                 if (!rc) {
1044                                         len -= PAGE_SIZE;
1045                                         gaddr += PAGE_SIZE;
1046                                 }
1047                         } else {
1048                                 rc = gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1049                                                       bits);
1050                                 if (!rc) {
1051                                         dist = HPAGE_SIZE - (gaddr & ~HPAGE_MASK);
1052                                         len = len < dist ? 0 : len - dist;
1053                                         gaddr = (gaddr & HPAGE_MASK) + HPAGE_SIZE;
1054                                 }
1055                         }
1056                         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
1057                 }
1058                 if (rc) {
1059                         if (rc == -EINVAL)
1060                                 return rc;
1061
1062                         /* -EAGAIN, fixup of userspace mm and gmap */
1063                         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1064                         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1065                                 return vmaddr;
1066                         rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, prot);
1067                         if (rc)
1068                                 return rc;
1069                 }
1070         }
1071         return 0;
1072 }
1073
1074 /**
1075  * gmap_mprotect_notify - change access rights for a range of ptes and
1076  *                        call the notifier if any pte changes again
1077  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1078  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1079  * @len: size of area
1080  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1081  *
1082  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists,
1083  * the new access rights could be set and the notifier could be armed.
1084  * If the gmap mapping is missing for one or more pages -EFAULT is
1085  * returned. If no memory could be allocated -ENOMEM is returned.
1086  * This function establishes missing page table entries.
1087  */
1088 int gmap_mprotect_notify(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1089                          unsigned long len, int prot)
1090 {
1091         int rc;
1092
1093         if ((gaddr & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK) || gmap_is_shadow(gmap))
1094                 return -EINVAL;
1095         if (!MACHINE_HAS_ESOP && prot == PROT_READ)
1096                 return -EINVAL;
1097         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
1098         rc = gmap_protect_range(gmap, gaddr, len, prot, GMAP_NOTIFY_MPROT);
1099         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
1100         return rc;
1101 }
1102 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_mprotect_notify);
1103
1104 /**
1105  * gmap_read_table - get an unsigned long value from a guest page table using
1106  *                   absolute addressing, without marking the page referenced.
1107  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1108  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1109  * @val: pointer to the unsigned long value to return
1110  *
1111  * Returns 0 if the value was read, -ENOMEM if out of memory and -EFAULT
1112  * if reading using the virtual address failed. -EINVAL if called on a gmap
1113  * shadow.
1114  *
1115  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read.
1116  */
1117 int gmap_read_table(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long *val)
1118 {
1119         unsigned long address, vmaddr;
1120         spinlock_t *ptl;
1121         pte_t *ptep, pte;
1122         int rc;
1123
1124         if (gmap_is_shadow(gmap))
1125                 return -EINVAL;
1126
1127         while (1) {
1128                 rc = -EAGAIN;
1129                 ptep = gmap_pte_op_walk(gmap, gaddr, &ptl);
1130                 if (ptep) {
1131                         pte = *ptep;
1132                         if (pte_present(pte) && (pte_val(pte) & _PAGE_READ)) {
1133                                 address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
1134                                 address += gaddr & ~PAGE_MASK;
1135                                 *val = *(unsigned long *) address;
1136                                 pte_val(*ptep) |= _PAGE_YOUNG;
1137                                 /* Do *NOT* clear the _PAGE_INVALID bit! */
1138                                 rc = 0;
1139                         }
1140                         gmap_pte_op_end(ptl);
1141                 }
1142                 if (!rc)
1143                         break;
1144                 vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1145                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
1146                         rc = vmaddr;
1147                         break;
1148                 }
1149                 rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, PROT_READ);
1150                 if (rc)
1151                         break;
1152         }
1153         return rc;
1154 }
1155 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_read_table);
1156
1157 /**
1158  * gmap_insert_rmap - add a rmap to the host_to_rmap radix tree
1159  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1160  * @vmaddr: vm address associated with the rmap
1161  * @rmap: pointer to the rmap structure
1162  *
1163  * Called with the sg->guest_table_lock
1164  */
1165 static inline void gmap_insert_rmap(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
1166                                     struct gmap_rmap *rmap)
1167 {
1168         void __rcu **slot;
1169
1170         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1171         slot = radix_tree_lookup_slot(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
1172         if (slot) {
1173                 rmap->next = radix_tree_deref_slot_protected(slot,
1174                                                         &sg->guest_table_lock);
1175                 radix_tree_replace_slot(&sg->host_to_rmap, slot, rmap);
1176         } else {
1177                 rmap->next = NULL;
1178                 radix_tree_insert(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT,
1179                                   rmap);
1180         }
1181 }
1182
1183 /**
1184  * gmap_protect_rmap - restrict access rights to memory (RO) and create an rmap
1185  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1186  * @raddr: rmap address in the shadow gmap
1187  * @paddr: address in the parent guest address space
1188  * @len: length of the memory area to protect
1189  *
1190  * Returns 0 if successfully protected and the rmap was created, -ENOMEM
1191  * if out of memory and -EFAULT if paddr is invalid.
1192  */
1193 static int gmap_protect_rmap(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1194                              unsigned long paddr, unsigned long len)
1195 {
1196         struct gmap *parent;
1197         struct gmap_rmap *rmap;
1198         unsigned long vmaddr;
1199         spinlock_t *ptl;
1200         pte_t *ptep;
1201         int rc;
1202
1203         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1204         parent = sg->parent;
1205         while (len) {
1206                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
1207                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1208                         return vmaddr;
1209                 rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
1210                 if (!rmap)
1211                         return -ENOMEM;
1212                 rmap->raddr = raddr;
1213                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1214                 if (rc) {
1215                         kfree(rmap);
1216                         return rc;
1217                 }
1218                 rc = -EAGAIN;
1219                 ptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
1220                 if (ptep) {
1221                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1222                         rc = ptep_force_prot(parent->mm, paddr, ptep, PROT_READ,
1223                                              PGSTE_VSIE_BIT);
1224                         if (!rc)
1225                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
1226                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1227                         gmap_pte_op_end(ptl);
1228                 }
1229                 radix_tree_preload_end();
1230                 if (rc) {
1231                         kfree(rmap);
1232                         rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, PROT_READ);
1233                         if (rc)
1234                                 return rc;
1235                         continue;
1236                 }
1237                 paddr += PAGE_SIZE;
1238                 len -= PAGE_SIZE;
1239         }
1240         return 0;
1241 }
1242
1243 #define _SHADOW_RMAP_MASK       0x7
1244 #define _SHADOW_RMAP_REGION1    0x5
1245 #define _SHADOW_RMAP_REGION2    0x4
1246 #define _SHADOW_RMAP_REGION3    0x3
1247 #define _SHADOW_RMAP_SEGMENT    0x2
1248 #define _SHADOW_RMAP_PGTABLE    0x1
1249
1250 /**
1251  * gmap_idte_one - invalidate a single region or segment table entry
1252  * @asce: region or segment table *origin* + table-type bits
1253  * @vaddr: virtual address to identify the table entry to flush
1254  *
1255  * The invalid bit of a single region or segment table entry is set
1256  * and the associated TLB entries depending on the entry are flushed.
1257  * The table-type of the @asce identifies the portion of the @vaddr
1258  * that is used as the invalidation index.
1259  */
1260 static inline void gmap_idte_one(unsigned long asce, unsigned long vaddr)
1261 {
1262         asm volatile(
1263                 "       .insn   rrf,0xb98e0000,%0,%1,0,0"
1264                 : : "a" (asce), "a" (vaddr) : "cc", "memory");
1265 }
1266
1267 /**
1268  * gmap_unshadow_page - remove a page from a shadow page table
1269  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1270  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1271  *
1272  * Called with the sg->guest_table_lock
1273  */
1274 static void gmap_unshadow_page(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1275 {
1276         unsigned long *table;
1277
1278         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1279         table = gmap_table_walk(sg, raddr, 0); /* get page table pointer */
1280         if (!table || *table & _PAGE_INVALID)
1281                 return;
1282         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _PAGE_SIZE - 1);
1283         ptep_unshadow_pte(sg->mm, raddr, (pte_t *) table);
1284 }
1285
1286 /**
1287  * __gmap_unshadow_pgt - remove all entries from a shadow page table
1288  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1289  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1290  * @pgt: pointer to the start of a shadow page table
1291  *
1292  * Called with the sg->guest_table_lock
1293  */
1294 static void __gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1295                                 unsigned long *pgt)
1296 {
1297         int i;
1298
1299         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1300         for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, raddr += _PAGE_SIZE)
1301                 pgt[i] = _PAGE_INVALID;
1302 }
1303
1304 /**
1305  * gmap_unshadow_pgt - remove a shadow page table from a segment entry
1306  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1307  * @raddr: address in the shadow guest address space
1308  *
1309  * Called with the sg->guest_table_lock
1310  */
1311 static void gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1312 {
1313         unsigned long sto, *ste, *pgt;
1314         struct page *page;
1315
1316         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1317         ste = gmap_table_walk(sg, raddr, 1); /* get segment pointer */
1318         if (!ste || !(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1319                 return;
1320         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _SEGMENT_SIZE - 1);
1321         sto = (unsigned long) (ste - ((raddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT));
1322         gmap_idte_one(sto | _ASCE_TYPE_SEGMENT, raddr);
1323         pgt = (unsigned long *)(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
1324         *ste = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1325         __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1326         /* Free page table */
1327         page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1328         list_del(&page->lru);
1329         page_table_free_pgste(page);
1330 }
1331
1332 /**
1333  * __gmap_unshadow_sgt - remove all entries from a shadow segment table
1334  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1335  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1336  * @sgt: pointer to the start of a shadow segment table
1337  *
1338  * Called with the sg->guest_table_lock
1339  */
1340 static void __gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1341                                 unsigned long *sgt)
1342 {
1343         unsigned long *pgt;
1344         struct page *page;
1345         int i;
1346
1347         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1348         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _SEGMENT_SIZE) {
1349                 if (!(sgt[i] & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1350                         continue;
1351                 pgt = (unsigned long *)(sgt[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1352                 sgt[i] = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1353                 __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1354                 /* Free page table */
1355                 page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1356                 list_del(&page->lru);
1357                 page_table_free_pgste(page);
1358         }
1359 }
1360
1361 /**
1362  * gmap_unshadow_sgt - remove a shadow segment table from a region-3 entry
1363  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1364  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1365  *
1366  * Called with the shadow->guest_table_lock
1367  */
1368 static void gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1369 {
1370         unsigned long r3o, *r3e, *sgt;
1371         struct page *page;
1372
1373         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1374         r3e = gmap_table_walk(sg, raddr, 2); /* get region-3 pointer */
1375         if (!r3e || !(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1376                 return;
1377         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION3_SIZE - 1);
1378         r3o = (unsigned long) (r3e - ((raddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT));
1379         gmap_idte_one(r3o | _ASCE_TYPE_REGION3, raddr);
1380         sgt = (unsigned long *)(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1381         *r3e = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1382         __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1383         /* Free segment table */
1384         page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1385         list_del(&page->lru);
1386         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1387 }
1388
1389 /**
1390  * __gmap_unshadow_r3t - remove all entries from a shadow region-3 table
1391  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1392  * @raddr: address in the shadow guest address space
1393  * @r3t: pointer to the start of a shadow region-3 table
1394  *
1395  * Called with the sg->guest_table_lock
1396  */
1397 static void __gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1398                                 unsigned long *r3t)
1399 {
1400         unsigned long *sgt;
1401         struct page *page;
1402         int i;
1403
1404         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1405         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION3_SIZE) {
1406                 if (!(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1407                         continue;
1408                 sgt = (unsigned long *)(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1409                 r3t[i] = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1410                 __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1411                 /* Free segment table */
1412                 page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1413                 list_del(&page->lru);
1414                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1415         }
1416 }
1417
1418 /**
1419  * gmap_unshadow_r3t - remove a shadow region-3 table from a region-2 entry
1420  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1421  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1422  *
1423  * Called with the sg->guest_table_lock
1424  */
1425 static void gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1426 {
1427         unsigned long r2o, *r2e, *r3t;
1428         struct page *page;
1429
1430         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1431         r2e = gmap_table_walk(sg, raddr, 3); /* get region-2 pointer */
1432         if (!r2e || !(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1433                 return;
1434         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION2_SIZE - 1);
1435         r2o = (unsigned long) (r2e - ((raddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT));
1436         gmap_idte_one(r2o | _ASCE_TYPE_REGION2, raddr);
1437         r3t = (unsigned long *)(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1438         *r2e = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1439         __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1440         /* Free region 3 table */
1441         page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1442         list_del(&page->lru);
1443         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1444 }
1445
1446 /**
1447  * __gmap_unshadow_r2t - remove all entries from a shadow region-2 table
1448  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1449  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1450  * @r2t: pointer to the start of a shadow region-2 table
1451  *
1452  * Called with the sg->guest_table_lock
1453  */
1454 static void __gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1455                                 unsigned long *r2t)
1456 {
1457         unsigned long *r3t;
1458         struct page *page;
1459         int i;
1460
1461         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1462         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION2_SIZE) {
1463                 if (!(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1464                         continue;
1465                 r3t = (unsigned long *)(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1466                 r2t[i] = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1467                 __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1468                 /* Free region 3 table */
1469                 page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1470                 list_del(&page->lru);
1471                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1472         }
1473 }
1474
1475 /**
1476  * gmap_unshadow_r2t - remove a shadow region-2 table from a region-1 entry
1477  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1478  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1479  *
1480  * Called with the sg->guest_table_lock
1481  */
1482 static void gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1483 {
1484         unsigned long r1o, *r1e, *r2t;
1485         struct page *page;
1486
1487         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1488         r1e = gmap_table_walk(sg, raddr, 4); /* get region-1 pointer */
1489         if (!r1e || !(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1490                 return;
1491         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION1_SIZE - 1);
1492         r1o = (unsigned long) (r1e - ((raddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT));
1493         gmap_idte_one(r1o | _ASCE_TYPE_REGION1, raddr);
1494         r2t = (unsigned long *)(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1495         *r1e = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1496         __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1497         /* Free region 2 table */
1498         page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1499         list_del(&page->lru);
1500         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1501 }
1502
1503 /**
1504  * __gmap_unshadow_r1t - remove all entries from a shadow region-1 table
1505  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1506  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1507  * @r1t: pointer to the start of a shadow region-1 table
1508  *
1509  * Called with the shadow->guest_table_lock
1510  */
1511 static void __gmap_unshadow_r1t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1512                                 unsigned long *r1t)
1513 {
1514         unsigned long asce, *r2t;
1515         struct page *page;
1516         int i;
1517
1518         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1519         asce = (unsigned long) r1t | _ASCE_TYPE_REGION1;
1520         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION1_SIZE) {
1521                 if (!(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1522                         continue;
1523                 r2t = (unsigned long *)(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1524                 __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1525                 /* Clear entry and flush translation r1t -> r2t */
1526                 gmap_idte_one(asce, raddr);
1527                 r1t[i] = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1528                 /* Free region 2 table */
1529                 page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1530                 list_del(&page->lru);
1531                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1532         }
1533 }
1534
1535 /**
1536  * gmap_unshadow - remove a shadow page table completely
1537  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1538  *
1539  * Called with sg->guest_table_lock
1540  */
1541 static void gmap_unshadow(struct gmap *sg)
1542 {
1543         unsigned long *table;
1544
1545         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1546         if (sg->removed)
1547                 return;
1548         sg->removed = 1;
1549         gmap_call_notifier(sg, 0, -1UL);
1550         gmap_flush_tlb(sg);
1551         table = (unsigned long *)(sg->asce & _ASCE_ORIGIN);
1552         switch (sg->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
1553         case _ASCE_TYPE_REGION1:
1554                 __gmap_unshadow_r1t(sg, 0, table);
1555                 break;
1556         case _ASCE_TYPE_REGION2:
1557                 __gmap_unshadow_r2t(sg, 0, table);
1558                 break;
1559         case _ASCE_TYPE_REGION3:
1560                 __gmap_unshadow_r3t(sg, 0, table);
1561                 break;
1562         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
1563                 __gmap_unshadow_sgt(sg, 0, table);
1564                 break;
1565         }
1566 }
1567
1568 /**
1569  * gmap_find_shadow - find a specific asce in the list of shadow tables
1570  * @parent: pointer to the parent gmap
1571  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1572  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1573  *
1574  * Returns the pointer to a gmap if a shadow table with the given asce is
1575  * already available, ERR_PTR(-EAGAIN) if another one is just being created,
1576  * otherwise NULL
1577  */
1578 static struct gmap *gmap_find_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1579                                      int edat_level)
1580 {
1581         struct gmap *sg;
1582
1583         list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1584                 if (sg->orig_asce != asce || sg->edat_level != edat_level ||
1585                     sg->removed)
1586                         continue;
1587                 if (!sg->initialized)
1588                         return ERR_PTR(-EAGAIN);
1589                 atomic_inc(&sg->ref_count);
1590                 return sg;
1591         }
1592         return NULL;
1593 }
1594
1595 /**
1596  * gmap_shadow_valid - check if a shadow guest address space matches the
1597  *                     given properties and is still valid
1598  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1599  * @asce: ASCE for which the shadow table is requested
1600  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1601  *
1602  * Returns 1 if the gmap shadow is still valid and matches the given
1603  * properties, the caller can continue using it. Returns 0 otherwise, the
1604  * caller has to request a new shadow gmap in this case.
1605  *
1606  */
1607 int gmap_shadow_valid(struct gmap *sg, unsigned long asce, int edat_level)
1608 {
1609         if (sg->removed)
1610                 return 0;
1611         return sg->orig_asce == asce && sg->edat_level == edat_level;
1612 }
1613 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_valid);
1614
1615 /**
1616  * gmap_shadow - create/find a shadow guest address space
1617  * @parent: pointer to the parent gmap
1618  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1619  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1620  *
1621  * The pages of the top level page table referred by the asce parameter
1622  * will be set to read-only and marked in the PGSTEs of the kvm process.
1623  * The shadow table will be removed automatically on any change to the
1624  * PTE mapping for the source table.
1625  *
1626  * Returns a guest address space structure, ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory,
1627  * ERR_PTR(-EAGAIN) if the caller has to retry and ERR_PTR(-EFAULT) if the
1628  * parent gmap table could not be protected.
1629  */
1630 struct gmap *gmap_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1631                          int edat_level)
1632 {
1633         struct gmap *sg, *new;
1634         unsigned long limit;
1635         int rc;
1636
1637         BUG_ON(parent->mm->context.allow_gmap_hpage_1m);
1638         BUG_ON(gmap_is_shadow(parent));
1639         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1640         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1641         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1642         if (sg)
1643                 return sg;
1644         /* Create a new shadow gmap */
1645         limit = -1UL >> (33 - (((asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2) * 11));
1646         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE)
1647                 limit = -1UL;
1648         new = gmap_alloc(limit);
1649         if (!new)
1650                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1651         new->mm = parent->mm;
1652         new->parent = gmap_get(parent);
1653         new->orig_asce = asce;
1654         new->edat_level = edat_level;
1655         new->initialized = false;
1656         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1657         /* Recheck if another CPU created the same shadow */
1658         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1659         if (sg) {
1660                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1661                 gmap_free(new);
1662                 return sg;
1663         }
1664         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1665                 /* only allow one real-space gmap shadow */
1666                 list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1667                         if (sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1668                                 spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1669                                 gmap_unshadow(sg);
1670                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1671                                 list_del(&sg->list);
1672                                 gmap_put(sg);
1673                                 break;
1674                         }
1675                 }
1676         }
1677         atomic_set(&new->ref_count, 2);
1678         list_add(&new->list, &parent->children);
1679         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1680                 /* nothing to protect, return right away */
1681                 new->initialized = true;
1682                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1683                 return new;
1684         }
1685         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1686         /* protect after insertion, so it will get properly invalidated */
1687         down_read(&parent->mm->mmap_sem);
1688         rc = gmap_protect_range(parent, asce & _ASCE_ORIGIN,
1689                                 ((asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE,
1690                                 PROT_READ, GMAP_NOTIFY_SHADOW);
1691         up_read(&parent->mm->mmap_sem);
1692         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1693         new->initialized = true;
1694         if (rc) {
1695                 list_del(&new->list);
1696                 gmap_free(new);
1697                 new = ERR_PTR(rc);
1698         }
1699         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1700         return new;
1701 }
1702 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow);
1703
1704 /**
1705  * gmap_shadow_r2t - create an empty shadow region 2 table
1706  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1707  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1708  * @r2t: parent gmap address of the region 2 table to get shadowed
1709  * @fake: r2t references contiguous guest memory block, not a r2t
1710  *
1711  * The r2t parameter specifies the address of the source table. The
1712  * four pages of the source table are made read-only in the parent gmap
1713  * address space. A write to the source table area @r2t will automatically
1714  * remove the shadow r2 table and all of its decendents.
1715  *
1716  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1717  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1718  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1719  *
1720  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1721  */
1722 int gmap_shadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r2t,
1723                     int fake)
1724 {
1725         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1726         unsigned long *s_r2t, *table;
1727         struct page *page;
1728         int rc;
1729
1730         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1731         /* Allocate a shadow region second table */
1732         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1733         if (!page)
1734                 return -ENOMEM;
1735         page->index = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1736         if (fake)
1737                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1738         s_r2t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1739         /* Install shadow region second table */
1740         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1741         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4); /* get region-1 pointer */
1742         if (!table) {
1743                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1744                 goto out_free;
1745         }
1746         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1747                 rc = 0;                 /* Already established */
1748                 goto out_free;
1749         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1750                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1751                 goto out_free;
1752         }
1753         crst_table_init(s_r2t, _REGION2_ENTRY_EMPTY);
1754         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1755         *table = (unsigned long) s_r2t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1756                  _REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1757         if (sg->edat_level >= 1)
1758                 *table |= (r2t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1759         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1760         if (fake) {
1761                 /* nothing to protect for fake tables */
1762                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1763                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1764                 return 0;
1765         }
1766         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1767         /* Make r2t read-only in parent gmap page table */
1768         raddr = (saddr & _REGION1_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION1;
1769         origin = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1770         offset = ((r2t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1771         len = ((r2t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1772         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1773         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1774         if (!rc) {
1775                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4);
1776                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1777                               (unsigned long) s_r2t)
1778                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1779                 else
1780                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1781         } else {
1782                 gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
1783         }
1784         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1785         return rc;
1786 out_free:
1787         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1788         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1789         return rc;
1790 }
1791 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r2t);
1792
1793 /**
1794  * gmap_shadow_r3t - create a shadow region 3 table
1795  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1796  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1797  * @r3t: parent gmap address of the region 3 table to get shadowed
1798  * @fake: r3t references contiguous guest memory block, not a r3t
1799  *
1800  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1801  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1802  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1803  *
1804  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1805  */
1806 int gmap_shadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r3t,
1807                     int fake)
1808 {
1809         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1810         unsigned long *s_r3t, *table;
1811         struct page *page;
1812         int rc;
1813
1814         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1815         /* Allocate a shadow region second table */
1816         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1817         if (!page)
1818                 return -ENOMEM;
1819         page->index = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1820         if (fake)
1821                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1822         s_r3t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1823         /* Install shadow region second table */
1824         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1825         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3); /* get region-2 pointer */
1826         if (!table) {
1827                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1828                 goto out_free;
1829         }
1830         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1831                 rc = 0;                 /* Already established */
1832                 goto out_free;
1833         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1834                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1835         }
1836         crst_table_init(s_r3t, _REGION3_ENTRY_EMPTY);
1837         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1838         *table = (unsigned long) s_r3t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1839                  _REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1840         if (sg->edat_level >= 1)
1841                 *table |= (r3t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1842         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1843         if (fake) {
1844                 /* nothing to protect for fake tables */
1845                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1846                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1847                 return 0;
1848         }
1849         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1850         /* Make r3t read-only in parent gmap page table */
1851         raddr = (saddr & _REGION2_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION2;
1852         origin = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1853         offset = ((r3t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1854         len = ((r3t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1855         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1856         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1857         if (!rc) {
1858                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3);
1859                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1860                               (unsigned long) s_r3t)
1861                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1862                 else
1863                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1864         } else {
1865                 gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
1866         }
1867         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1868         return rc;
1869 out_free:
1870         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1871         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1872         return rc;
1873 }
1874 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r3t);
1875
1876 /**
1877  * gmap_shadow_sgt - create a shadow segment table
1878  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1879  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1880  * @sgt: parent gmap address of the segment table to get shadowed
1881  * @fake: sgt references contiguous guest memory block, not a sgt
1882  *
1883  * Returns: 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1884  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1885  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1886  *
1887  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1888  */
1889 int gmap_shadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long sgt,
1890                     int fake)
1891 {
1892         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1893         unsigned long *s_sgt, *table;
1894         struct page *page;
1895         int rc;
1896
1897         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (sgt & _REGION3_ENTRY_LARGE));
1898         /* Allocate a shadow segment table */
1899         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1900         if (!page)
1901                 return -ENOMEM;
1902         page->index = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1903         if (fake)
1904                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1905         s_sgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1906         /* Install shadow region second table */
1907         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1908         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2); /* get region-3 pointer */
1909         if (!table) {
1910                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1911                 goto out_free;
1912         }
1913         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1914                 rc = 0;                 /* Already established */
1915                 goto out_free;
1916         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1917                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1918                 goto out_free;
1919         }
1920         crst_table_init(s_sgt, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
1921         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1922         *table = (unsigned long) s_sgt | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1923                  _REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1924         if (sg->edat_level >= 1)
1925                 *table |= sgt & _REGION_ENTRY_PROTECT;
1926         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1927         if (fake) {
1928                 /* nothing to protect for fake tables */
1929                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1930                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1931                 return 0;
1932         }
1933         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1934         /* Make sgt read-only in parent gmap page table */
1935         raddr = (saddr & _REGION3_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION3;
1936         origin = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1937         offset = ((sgt & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1938         len = ((sgt & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1939         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1940         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1941         if (!rc) {
1942                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2);
1943                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1944                               (unsigned long) s_sgt)
1945                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1946                 else
1947                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1948         } else {
1949                 gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
1950         }
1951         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1952         return rc;
1953 out_free:
1954         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1955         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1956         return rc;
1957 }
1958 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_sgt);
1959
1960 /**
1961  * gmap_shadow_lookup_pgtable - find a shadow page table
1962  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1963  * @saddr: the address in the shadow aguest address space
1964  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
1965  * @dat_protection: if the pgtable is marked as protected by dat
1966  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1967  *
1968  * Returns 0 if the shadow page table was found and -EAGAIN if the page
1969  * table was not found.
1970  *
1971  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1972  */
1973 int gmap_shadow_pgt_lookup(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
1974                            unsigned long *pgt, int *dat_protection,
1975                            int *fake)
1976 {
1977         unsigned long *table;
1978         struct page *page;
1979         int rc;
1980
1981         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1982         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1983         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
1984         if (table && !(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
1985                 /* Shadow page tables are full pages (pte+pgste) */
1986                 page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
1987                 *pgt = page->index & ~GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1988                 *dat_protection = !!(*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
1989                 *fake = !!(page->index & GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE);
1990                 rc = 0;
1991         } else  {
1992                 rc = -EAGAIN;
1993         }
1994         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1995         return rc;
1996
1997 }
1998 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt_lookup);
1999
2000 /**
2001  * gmap_shadow_pgt - instantiate a shadow page table
2002  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2003  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2004  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
2005  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
2006  *
2007  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2008  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory,
2009  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved and
2010  *
2011  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read
2012  */
2013 int gmap_shadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long pgt,
2014                     int fake)
2015 {
2016         unsigned long raddr, origin;
2017         unsigned long *s_pgt, *table;
2018         struct page *page;
2019         int rc;
2020
2021         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (pgt & _SEGMENT_ENTRY_LARGE));
2022         /* Allocate a shadow page table */
2023         page = page_table_alloc_pgste(sg->mm);
2024         if (!page)
2025                 return -ENOMEM;
2026         page->index = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
2027         if (fake)
2028                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
2029         s_pgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
2030         /* Install shadow page table */
2031         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2032         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
2033         if (!table) {
2034                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2035                 goto out_free;
2036         }
2037         if (!(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
2038                 rc = 0;                 /* Already established */
2039                 goto out_free;
2040         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) {
2041                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
2042                 goto out_free;
2043         }
2044         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
2045         *table = (unsigned long) s_pgt | _SEGMENT_ENTRY |
2046                  (pgt & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT) | _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2047         list_add(&page->lru, &sg->pt_list);
2048         if (fake) {
2049                 /* nothing to protect for fake tables */
2050                 *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2051                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2052                 return 0;
2053         }
2054         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2055         /* Make pgt read-only in parent gmap page table (not the pgste) */
2056         raddr = (saddr & _SEGMENT_MASK) | _SHADOW_RMAP_SEGMENT;
2057         origin = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & PAGE_MASK;
2058         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin, PAGE_SIZE);
2059         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2060         if (!rc) {
2061                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1);
2062                 if (!table || (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) !=
2063                               (unsigned long) s_pgt)
2064                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2065                 else
2066                         *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2067         } else {
2068                 gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2069         }
2070         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2071         return rc;
2072 out_free:
2073         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2074         page_table_free_pgste(page);
2075         return rc;
2076
2077 }
2078 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt);
2079
2080 /**
2081  * gmap_shadow_page - create a shadow page mapping
2082  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2083  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2084  * @pte: pte in parent gmap address space to get shadowed
2085  *
2086  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2087  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
2088  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
2089  *
2090  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
2091  */
2092 int gmap_shadow_page(struct gmap *sg, unsigned long saddr, pte_t pte)
2093 {
2094         struct gmap *parent;
2095         struct gmap_rmap *rmap;
2096         unsigned long vmaddr, paddr;
2097         spinlock_t *ptl;
2098         pte_t *sptep, *tptep;
2099         int prot;
2100         int rc;
2101
2102         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2103         parent = sg->parent;
2104         prot = (pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT) ? PROT_READ : PROT_WRITE;
2105
2106         rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
2107         if (!rmap)
2108                 return -ENOMEM;
2109         rmap->raddr = (saddr & PAGE_MASK) | _SHADOW_RMAP_PGTABLE;
2110
2111         while (1) {
2112                 paddr = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
2113                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
2114                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
2115                         rc = vmaddr;
2116                         break;
2117                 }
2118                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
2119                 if (rc)
2120                         break;
2121                 rc = -EAGAIN;
2122                 sptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
2123                 if (sptep) {
2124                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2125                         /* Get page table pointer */
2126                         tptep = (pte_t *) gmap_table_walk(sg, saddr, 0);
2127                         if (!tptep) {
2128                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2129                                 gmap_pte_op_end(ptl);
2130                                 radix_tree_preload_end();
2131                                 break;
2132                         }
2133                         rc = ptep_shadow_pte(sg->mm, saddr, sptep, tptep, pte);
2134                         if (rc > 0) {
2135                                 /* Success and a new mapping */
2136                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
2137                                 rmap = NULL;
2138                                 rc = 0;
2139                         }
2140                         gmap_pte_op_end(ptl);
2141                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2142                 }
2143                 radix_tree_preload_end();
2144                 if (!rc)
2145                         break;
2146                 rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, prot);
2147                 if (rc)
2148                         break;
2149         }
2150         kfree(rmap);
2151         return rc;
2152 }
2153 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_page);
2154
2155 /**
2156  * gmap_shadow_notify - handle notifications for shadow gmap
2157  *
2158  * Called with sg->parent->shadow_lock.
2159  */
2160 static void gmap_shadow_notify(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
2161                                unsigned long gaddr)
2162 {
2163         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
2164         unsigned long start, end, bits, raddr;
2165
2166         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2167
2168         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2169         if (sg->removed) {
2170                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2171                 return;
2172         }
2173         /* Check for top level table */
2174         start = sg->orig_asce & _ASCE_ORIGIN;
2175         end = start + ((sg->orig_asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE;
2176         if (!(sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) && gaddr >= start &&
2177             gaddr < end) {
2178                 /* The complete shadow table has to go */
2179                 gmap_unshadow(sg);
2180                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2181                 list_del(&sg->list);
2182                 gmap_put(sg);
2183                 return;
2184         }
2185         /* Remove the page table tree from on specific entry */
2186         head = radix_tree_delete(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
2187         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head) {
2188                 bits = rmap->raddr & _SHADOW_RMAP_MASK;
2189                 raddr = rmap->raddr ^ bits;
2190                 switch (bits) {
2191                 case _SHADOW_RMAP_REGION1:
2192                         gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
2193                         break;
2194                 case _SHADOW_RMAP_REGION2:
2195                         gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
2196                         break;
2197                 case _SHADOW_RMAP_REGION3:
2198                         gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
2199                         break;
2200                 case _SHADOW_RMAP_SEGMENT:
2201                         gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2202                         break;
2203                 case _SHADOW_RMAP_PGTABLE:
2204                         gmap_unshadow_page(sg, raddr);
2205                         break;
2206                 }
2207                 kfree(rmap);
2208         }
2209         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2210 }
2211
2212 /**
2213  * ptep_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
2214  * @mm: pointer to the process mm_struct
2215  * @addr: virtual address in the process address space
2216  * @pte: pointer to the page table entry
2217  * @bits: bits from the pgste that caused the notify call
2218  *
2219  * This function is assumed to be called with the page table lock held
2220  * for the pte to notify.
2221  */
2222 void ptep_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2223                  pte_t *pte, unsigned long bits)
2224 {
2225         unsigned long offset, gaddr = 0;
2226         unsigned long *table;
2227         struct gmap *gmap, *sg, *next;
2228
2229         offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
2230         offset = offset * (PAGE_SIZE / sizeof(pte_t));
2231         rcu_read_lock();
2232         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2233                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2234                 table = radix_tree_lookup(&gmap->host_to_guest,
2235                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2236                 if (table)
2237                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(table) + offset;
2238                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2239                 if (!table)
2240                         continue;
2241
2242                 if (!list_empty(&gmap->children) && (bits & PGSTE_VSIE_BIT)) {
2243                         spin_lock(&gmap->shadow_lock);
2244                         list_for_each_entry_safe(sg, next,
2245                                                  &gmap->children, list)
2246                                 gmap_shadow_notify(sg, vmaddr, gaddr);
2247                         spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
2248                 }
2249                 if (bits & PGSTE_IN_BIT)
2250                         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + PAGE_SIZE - 1);
2251         }
2252         rcu_read_unlock();
2253 }
2254 EXPORT_SYMBOL_GPL(ptep_notify);
2255
2256 static void pmdp_notify_gmap(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2257                              unsigned long gaddr)
2258 {
2259         pmd_val(*pmdp) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
2260         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + HPAGE_SIZE - 1);
2261 }
2262
2263 /**
2264  * gmap_pmdp_xchg - exchange a gmap pmd with another
2265  * @gmap: pointer to the guest address space structure
2266  * @pmdp: pointer to the pmd entry
2267  * @new: replacement entry
2268  * @gaddr: the affected guest address
2269  *
2270  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2271  * held.
2272  */
2273 static void gmap_pmdp_xchg(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp, pmd_t new,
2274                            unsigned long gaddr)
2275 {
2276         gaddr &= HPAGE_MASK;
2277         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2278         pmd_val(new) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
2279         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2280                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, IDTE_GUEST_ASCE, gmap->asce,
2281                             IDTE_GLOBAL);
2282         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2283                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2284         else
2285                 __pmdp_csp(pmdp);
2286         *pmdp = new;
2287 }
2288
2289 static void gmap_pmdp_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2290                             int purge)
2291 {
2292         pmd_t *pmdp;
2293         struct gmap *gmap;
2294         unsigned long gaddr;
2295
2296         rcu_read_lock();
2297         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2298                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2299                 pmdp = (pmd_t *)radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2300                                                   vmaddr >> PMD_SHIFT);
2301                 if (pmdp) {
2302                         gaddr = __gmap_segment_gaddr((unsigned long *)pmdp);
2303                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2304                         WARN_ON(pmd_val(*pmdp) & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2305                                                    _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2306                         if (purge)
2307                                 __pmdp_csp(pmdp);
2308                         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2309                 }
2310                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2311         }
2312         rcu_read_unlock();
2313 }
2314
2315 /**
2316  * gmap_pmdp_invalidate - invalidate all affected guest pmd entries without
2317  *                        flushing
2318  * @mm: pointer to the process mm_struct
2319  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2320  */
2321 void gmap_pmdp_invalidate(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2322 {
2323         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 0);
2324 }
2325 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_invalidate);
2326
2327 /**
2328  * gmap_pmdp_csp - csp all affected guest pmd entries
2329  * @mm: pointer to the process mm_struct
2330  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2331  */
2332 void gmap_pmdp_csp(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2333 {
2334         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 1);
2335 }
2336 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_csp);
2337
2338 /**
2339  * gmap_pmdp_idte_local - invalidate and clear a guest pmd entry
2340  * @mm: pointer to the process mm_struct
2341  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2342  */
2343 void gmap_pmdp_idte_local(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2344 {
2345         unsigned long *entry, gaddr;
2346         struct gmap *gmap;
2347         pmd_t *pmdp;
2348
2349         rcu_read_lock();
2350         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2351                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2352                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2353                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2354                 if (entry) {
2355                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2356                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2357                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2358                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2359                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2360                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2361                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2362                                             gmap->asce, IDTE_LOCAL);
2363                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2364                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_LOCAL);
2365                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2366                 }
2367                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2368         }
2369         rcu_read_unlock();
2370 }
2371 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_local);
2372
2373 /**
2374  * gmap_pmdp_idte_global - invalidate and clear a guest pmd entry
2375  * @mm: pointer to the process mm_struct
2376  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2377  */
2378 void gmap_pmdp_idte_global(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2379 {
2380         unsigned long *entry, gaddr;
2381         struct gmap *gmap;
2382         pmd_t *pmdp;
2383
2384         rcu_read_lock();
2385         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2386                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2387                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2388                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2389                 if (entry) {
2390                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2391                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2392                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2393                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2394                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2395                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2396                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2397                                             gmap->asce, IDTE_GLOBAL);
2398                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2399                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2400                         else
2401                                 __pmdp_csp(pmdp);
2402                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2403                 }
2404                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2405         }
2406         rcu_read_unlock();
2407 }
2408 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_global);
2409
2410 /**
2411  * gmap_test_and_clear_dirty_pmd - test and reset segment dirty status
2412  * @gmap: pointer to guest address space
2413  * @pmdp: pointer to the pmd to be tested
2414  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2415  *
2416  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2417  * held.
2418  */
2419 bool gmap_test_and_clear_dirty_pmd(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2420                                    unsigned long gaddr)
2421 {
2422         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
2423                 return false;
2424
2425         /* Already protected memory, which did not change is clean */
2426         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT &&
2427             !(pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC))
2428                 return false;
2429
2430         /* Clear UC indication and reset protection */
2431         pmd_val(*pmdp) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
2432         gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, PROT_READ, 0);
2433         return true;
2434 }
2435
2436 /**
2437  * gmap_sync_dirty_log_pmd - set bitmap based on dirty status of segment
2438  * @gmap: pointer to guest address space
2439  * @bitmap: dirty bitmap for this pmd
2440  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2441  * @vmaddr: virtual address in the host address space
2442  *
2443  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2444  * held.
2445  */
2446 void gmap_sync_dirty_log_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long bitmap[4],
2447                              unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
2448 {
2449         int i;
2450         pmd_t *pmdp;
2451         pte_t *ptep;
2452         spinlock_t *ptl;
2453
2454         pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
2455         if (!pmdp)
2456                 return;
2457
2458         if (pmd_large(*pmdp)) {
2459                 if (gmap_test_and_clear_dirty_pmd(gmap, pmdp, gaddr))
2460                         bitmap_fill(bitmap, _PAGE_ENTRIES);
2461         } else {
2462                 for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, vmaddr += PAGE_SIZE) {
2463                         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, vmaddr, &ptl);
2464                         if (!ptep)
2465                                 continue;
2466                         if (ptep_test_and_clear_uc(gmap->mm, vmaddr, ptep))
2467                                 set_bit(i, bitmap);
2468                         spin_unlock(ptl);
2469                 }
2470         }
2471         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
2472 }
2473 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_sync_dirty_log_pmd);
2474
2475 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
2476 {
2477 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2478         struct vm_area_struct *vma;
2479         unsigned long addr;
2480
2481         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
2482                 for (addr = vma->vm_start;
2483                      addr < vma->vm_end;
2484                      addr += PAGE_SIZE)
2485                         follow_page(vma, addr, FOLL_SPLIT);
2486                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
2487                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2488         }
2489         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2490 #endif
2491 }
2492
2493 /*
2494  * Remove all empty zero pages from the mapping for lazy refaulting
2495  * - This must be called after mm->context.has_pgste is set, to avoid
2496  *   future creation of zero pages
2497  * - This must be called after THP was enabled
2498  */
2499 static int __zap_zero_pages(pmd_t *pmd, unsigned long start,
2500                            unsigned long end, struct mm_walk *walk)
2501 {
2502         unsigned long addr;
2503
2504         for (addr = start; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
2505                 pte_t *ptep;
2506                 spinlock_t *ptl;
2507
2508                 ptep = pte_offset_map_lock(walk->mm, pmd, addr, &ptl);
2509                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(*ptep)))
2510                         ptep_xchg_direct(walk->mm, addr, ptep, __pte(_PAGE_INVALID));
2511                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2512         }
2513         return 0;
2514 }
2515
2516 static inline void zap_zero_pages(struct mm_struct *mm)
2517 {
2518         struct mm_walk walk = { .pmd_entry = __zap_zero_pages };
2519
2520         walk.mm = mm;
2521         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2522 }
2523
2524 /*
2525  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
2526  */
2527 int s390_enable_sie(void)
2528 {
2529         struct mm_struct *mm = current->mm;
2530
2531         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
2532         if (mm_has_pgste(mm))
2533                 return 0;
2534         /* Fail if the page tables are 2K */
2535         if (!mm_alloc_pgste(mm))
2536                 return -EINVAL;
2537         down_write(&mm->mmap_sem);
2538         mm->context.has_pgste = 1;
2539         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
2540         thp_split_mm(mm);
2541         zap_zero_pages(mm);
2542         up_write(&mm->mmap_sem);
2543         return 0;
2544 }
2545 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
2546
2547 /*
2548  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
2549  * keys with the default key.
2550  */
2551 static int __s390_enable_skey_pte(pte_t *pte, unsigned long addr,
2552                                   unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2553 {
2554         /* Clear storage key */
2555         ptep_zap_key(walk->mm, addr, pte);
2556         return 0;
2557 }
2558
2559 static int __s390_enable_skey_hugetlb(pte_t *pte, unsigned long addr,
2560                                       unsigned long hmask, unsigned long next,
2561                                       struct mm_walk *walk)
2562 {
2563         pmd_t *pmd = (pmd_t *)pte;
2564         unsigned long start, end;
2565         struct page *page = pmd_page(*pmd);
2566
2567         /*
2568          * The write check makes sure we do not set a key on shared
2569          * memory. This is needed as the walker does not differentiate
2570          * between actual guest memory and the process executable or
2571          * shared libraries.
2572          */
2573         if (pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID ||
2574             !(pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_WRITE))
2575                 return 0;
2576
2577         start = pmd_val(*pmd) & HPAGE_MASK;
2578         end = start + HPAGE_SIZE - 1;
2579         __storage_key_init_range(start, end);
2580         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
2581         return 0;
2582 }
2583
2584 int s390_enable_skey(void)
2585 {
2586         struct mm_walk walk = {
2587                 .hugetlb_entry = __s390_enable_skey_hugetlb,
2588                 .pte_entry = __s390_enable_skey_pte,
2589         };
2590         struct mm_struct *mm = current->mm;
2591         struct vm_area_struct *vma;
2592         int rc = 0;
2593
2594         down_write(&mm->mmap_sem);
2595         if (mm_uses_skeys(mm))
2596                 goto out_up;
2597
2598         mm->context.uses_skeys = 1;
2599         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
2600                 if (ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
2601                                 MADV_UNMERGEABLE, &vma->vm_flags)) {
2602                         mm->context.uses_skeys = 0;
2603                         rc = -ENOMEM;
2604                         goto out_up;
2605                 }
2606         }
2607         mm->def_flags &= ~VM_MERGEABLE;
2608
2609         walk.mm = mm;
2610         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2611
2612 out_up:
2613         up_write(&mm->mmap_sem);
2614         return rc;
2615 }
2616 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
2617
2618 /*
2619  * Reset CMMA state, make all pages stable again.
2620  */
2621 static int __s390_reset_cmma(pte_t *pte, unsigned long addr,
2622                              unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2623 {
2624         ptep_zap_unused(walk->mm, addr, pte, 1);
2625         return 0;
2626 }
2627
2628 void s390_reset_cmma(struct mm_struct *mm)
2629 {
2630         struct mm_walk walk = { .pte_entry = __s390_reset_cmma };
2631
2632         down_write(&mm->mmap_sem);
2633         walk.mm = mm;
2634         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2635         up_write(&mm->mmap_sem);
2636 }
2637 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_cmma);