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/pagewalk.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         refcount_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         refcount_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 (refcount_dec_and_test(&gmap->ref_count))
 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                 if (!vma)
 712                         continue;
 713                 /*
 714                  * We do not discard pages that are backed by
 715                  * hugetlbfs, so we don't have to refault them.
 716                  */
 717                 if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 718                         continue;
 719                 size = min(to - gaddr, PMD_SIZE - (gaddr & ~PMD_MASK));
 720                 zap_page_range(vma, vmaddr, size);
 721         }
 722         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 723 }
 724 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
 725
 726 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
 727 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
 728
 729 /**
 730  * gmap_register_pte_notifier - register a pte invalidation callback
 731  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 732  */
 733 void gmap_register_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 734 {
 735         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 736         list_add_rcu(&nb->list, &gmap_notifier_list);
 737         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 738 }
 739 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_pte_notifier);
 740
 741 /**
 742  * gmap_unregister_pte_notifier - remove a pte invalidation callback
 743  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 744  */
 745 void gmap_unregister_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 746 {
 747         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 748         list_del_rcu(&nb->list);
 749         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 750         synchronize_rcu();
 751 }
 752 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_pte_notifier);
 753
 754 /**
 755  * gmap_call_notifier - call all registered invalidation callbacks
 756  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 757  * @start: start virtual address in the guest address space
 758  * @end: end virtual address in the guest address space
 759  */
 760 static void gmap_call_notifier(struct gmap *gmap, unsigned long start,
 761                                unsigned long end)
 762 {
 763         struct gmap_notifier *nb;
 764
 765         list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
 766                 nb->notifier_call(gmap, start, end);
 767 }
 768
 769 /**
 770  * gmap_table_walk - walk the gmap page tables
 771  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 772  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 773  * @level: page table level to stop at
 774  *
 775  * Returns a table entry pointer for the given guest address and @level
 776  * @level=0 : returns a pointer to a page table table entry (or NULL)
 777  * @level=1 : returns a pointer to a segment table entry (or NULL)
 778  * @level=2 : returns a pointer to a region-3 table entry (or NULL)
 779  * @level=3 : returns a pointer to a region-2 table entry (or NULL)
 780  * @level=4 : returns a pointer to a region-1 table entry (or NULL)
 781  *
 782  * Returns NULL if the gmap page tables could not be walked to the
 783  * requested level.
 784  *
 785  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 786  */
 787 static inline unsigned long *gmap_table_walk(struct gmap *gmap,
 788                                              unsigned long gaddr, int level)
 789 {
 790         unsigned long *table;
 791
 792         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) + 4 < (level * 4))
 793                 return NULL;
 794         if (gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed)
 795                 return NULL;
 796         if (gaddr & (-1UL << (31 + ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2)*11)))
 797                 return NULL;
 798         table = gmap->table;
 799         switch (gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
 800         case _ASCE_TYPE_REGION1:
 801                 table += (gaddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 802                 if (level == 4)
 803                         break;
 804                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 805                         return NULL;
 806                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 807                 /* Fallthrough */
 808         case _ASCE_TYPE_REGION2:
 809                 table += (gaddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 810                 if (level == 3)
 811                         break;
 812                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 813                         return NULL;
 814                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 815                 /* Fallthrough */
 816         case _ASCE_TYPE_REGION3:
 817                 table += (gaddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 818                 if (level == 2)
 819                         break;
 820                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 821                         return NULL;
 822                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 823                 /* Fallthrough */
 824         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
 825                 table += (gaddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 826                 if (level == 1)
 827                         break;
 828                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 829                         return NULL;
 830                 table = (unsigned long *)(*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
 831                 table += (gaddr & _PAGE_INDEX) >> _PAGE_SHIFT;
 832         }
 833         return table;
 834 }
 835
 836 /**
 837  * gmap_pte_op_walk - walk the gmap page table, get the page table lock
 838  *                    and return the pte pointer
 839  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 840  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 841  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 842  *
 843  * Returns a pointer to the locked pte for a guest address, or NULL
 844  */
 845 static pte_t *gmap_pte_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 846                                spinlock_t **ptl)
 847 {
 848         unsigned long *table;
 849
 850         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 851         /* Walk the gmap page table, lock and get pte pointer */
 852         table = gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1); /* get segment pointer */
 853         if (!table || *table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 854                 return NULL;
 855         return pte_alloc_map_lock(gmap->mm, (pmd_t *) table, gaddr, ptl);
 856 }
 857
 858 /**
 859  * gmap_pte_op_fixup - force a page in and connect the gmap page table
 860  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 861  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 862  * @vmaddr: address in the host process address space
 863  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 864  *
 865  * Returns 0 if the caller can retry __gmap_translate (might fail again),
 866  * -ENOMEM if out of memory and -EFAULT if anything goes wrong while fixing
 867  * up or connecting the gmap page table.
 868  */
 869 static int gmap_pte_op_fixup(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 870                              unsigned long vmaddr, int prot)
 871 {
 872         struct mm_struct *mm = gmap->mm;
 873         unsigned int fault_flags;
 874         bool unlocked = false;
 875
 876         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 877         fault_flags = (prot == PROT_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0;
 878         if (fixup_user_fault(current, mm, vmaddr, fault_flags, &unlocked))
 879                 return -EFAULT;
 880         if (unlocked)
 881                 /* lost mmap_sem, caller has to retry __gmap_translate */
 882                 return 0;
 883         /* Connect the page tables */
 884         return __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 885 }
 886
 887 /**
 888  * gmap_pte_op_end - release the page table lock
 889  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 890  */
 891 static void gmap_pte_op_end(spinlock_t *ptl)
 892 {
 893         if (ptl)
 894                 spin_unlock(ptl);
 895 }
 896
 897 /**
 898  * gmap_pmd_op_walk - walk the gmap tables, get the guest table lock
 899  *                    and return the pmd pointer
 900  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 901  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 902  *
 903  * Returns a pointer to the pmd for a guest address, or NULL
 904  */
 905 static inline pmd_t *gmap_pmd_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 906 {
 907         pmd_t *pmdp;
 908
 909         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 910         pmdp = (pmd_t *) gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1);
 911         if (!pmdp)
 912                 return NULL;
 913
 914         /* without huge pages, there is no need to take the table lock */
 915         if (!gmap->mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 916                 return pmd_none(*pmdp) ? NULL : pmdp;
 917
 918         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 919         if (pmd_none(*pmdp)) {
 920                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 921                 return NULL;
 922         }
 923
 924         /* 4k page table entries are locked via the pte (pte_alloc_map_lock). */
 925         if (!pmd_large(*pmdp))
 926                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 927         return pmdp;
 928 }
 929
 930 /**
 931  * gmap_pmd_op_end - release the guest_table_lock if needed
 932  * @gmap: pointer to the guest mapping meta data structure
 933  * @pmdp: pointer to the pmd
 934  */
 935 static inline void gmap_pmd_op_end(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp)
 936 {
 937         if (pmd_large(*pmdp))
 938                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 939 }
 940
 941 /*
 942  * gmap_protect_pmd - remove access rights to memory and set pmd notification bits
 943  * @pmdp: pointer to the pmd to be protected
 944  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 945  * @bits: notification bits to set
 946  *
 947  * Returns:
 948  * 0 if successfully protected
 949  * -EAGAIN if a fixup is needed
 950  * -EINVAL if unsupported notifier bits have been specified
 951  *
 952  * Expected to be called with sg->mm->mmap_sem in read and
 953  * guest_table_lock held.
 954  */
 955 static int gmap_protect_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 956                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
 957 {
 958         int pmd_i = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 959         int pmd_p = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 960         pmd_t new = *pmdp;
 961
 962         /* Fixup needed */
 963         if ((pmd_i && (prot != PROT_NONE)) || (pmd_p && (prot == PROT_WRITE)))
 964                 return -EAGAIN;
 965
 966         if (prot == PROT_NONE && !pmd_i) {
 967                 pmd_val(new) |= _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 968                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 969         }
 970
 971         if (prot == PROT_READ && !pmd_p) {
 972                 pmd_val(new) &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 973                 pmd_val(new) |= _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 974                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 975         }
 976
 977         if (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT)
 978                 pmd_val(*pmdp) |= _SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
 979
 980         /* Shadow GMAP protection needs split PMDs */
 981         if (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW)
 982                 return -EINVAL;
 983
 984         return 0;
 985 }
 986
 987 /*
 988  * gmap_protect_pte - remove access rights to memory and set pgste bits
 989  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 990  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 991  * @pmdp: pointer to the pmd associated with the pte
 992  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 993  * @bits: notification bits to set
 994  *
 995  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
 996  * -EAGAIN if a fixup is needed.
 997  *
 998  * Expected to be called with sg->mm->mmap_sem in read
 999  */
1000 static int gmap_protect_pte(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1001                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
1002 {
1003         int rc;
1004         pte_t *ptep;
1005         spinlock_t *ptl = NULL;
1006         unsigned long pbits = 0;
1007
1008         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
1009                 return -EAGAIN;
1010
1011         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, gaddr, &ptl);
1012         if (!ptep)
1013                 return -ENOMEM;
1014
1015         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT) ? PGSTE_IN_BIT : 0;
1016         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW) ? PGSTE_VSIE_BIT : 0;
1017         /* Protect and unlock. */
1018         rc = ptep_force_prot(gmap->mm, gaddr, ptep, prot, pbits);
1019         gmap_pte_op_end(ptl);
1020         return rc;
1021 }
1022
1023 /*
1024  * gmap_protect_range - remove access rights to memory and set pgste bits
1025  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1026  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1027  * @len: size of area
1028  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1029  * @bits: pgste notification bits to set
1030  *
1031  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
1032  * -EFAULT if gaddr is invalid (or mapping for shadows is missing).
1033  *
1034  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1035  */
1036 static int gmap_protect_range(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1037                               unsigned long len, int prot, unsigned long bits)
1038 {
1039         unsigned long vmaddr, dist;
1040         pmd_t *pmdp;
1041         int rc;
1042
1043         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
1044         while (len) {
1045                 rc = -EAGAIN;
1046                 pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
1047                 if (pmdp) {
1048                         if (!pmd_large(*pmdp)) {
1049                                 rc = gmap_protect_pte(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1050                                                       bits);
1051                                 if (!rc) {
1052                                         len -= PAGE_SIZE;
1053                                         gaddr += PAGE_SIZE;
1054                                 }
1055                         } else {
1056                                 rc = gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1057                                                       bits);
1058                                 if (!rc) {
1059                                         dist = HPAGE_SIZE - (gaddr & ~HPAGE_MASK);
1060                                         len = len < dist ? 0 : len - dist;
1061                                         gaddr = (gaddr & HPAGE_MASK) + HPAGE_SIZE;
1062                                 }
1063                         }
1064                         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
1065                 }
1066                 if (rc) {
1067                         if (rc == -EINVAL)
1068                                 return rc;
1069
1070                         /* -EAGAIN, fixup of userspace mm and gmap */
1071                         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1072                         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1073                                 return vmaddr;
1074                         rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, prot);
1075                         if (rc)
1076                                 return rc;
1077                 }
1078         }
1079         return 0;
1080 }
1081
1082 /**
1083  * gmap_mprotect_notify - change access rights for a range of ptes and
1084  *                        call the notifier if any pte changes again
1085  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1086  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1087  * @len: size of area
1088  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1089  *
1090  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists,
1091  * the new access rights could be set and the notifier could be armed.
1092  * If the gmap mapping is missing for one or more pages -EFAULT is
1093  * returned. If no memory could be allocated -ENOMEM is returned.
1094  * This function establishes missing page table entries.
1095  */
1096 int gmap_mprotect_notify(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1097                          unsigned long len, int prot)
1098 {
1099         int rc;
1100
1101         if ((gaddr & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK) || gmap_is_shadow(gmap))
1102                 return -EINVAL;
1103         if (!MACHINE_HAS_ESOP && prot == PROT_READ)
1104                 return -EINVAL;
1105         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
1106         rc = gmap_protect_range(gmap, gaddr, len, prot, GMAP_NOTIFY_MPROT);
1107         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
1108         return rc;
1109 }
1110 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_mprotect_notify);
1111
1112 /**
1113  * gmap_read_table - get an unsigned long value from a guest page table using
1114  *                   absolute addressing, without marking the page referenced.
1115  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1116  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1117  * @val: pointer to the unsigned long value to return
1118  *
1119  * Returns 0 if the value was read, -ENOMEM if out of memory and -EFAULT
1120  * if reading using the virtual address failed. -EINVAL if called on a gmap
1121  * shadow.
1122  *
1123  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read.
1124  */
1125 int gmap_read_table(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long *val)
1126 {
1127         unsigned long address, vmaddr;
1128         spinlock_t *ptl;
1129         pte_t *ptep, pte;
1130         int rc;
1131
1132         if (gmap_is_shadow(gmap))
1133                 return -EINVAL;
1134
1135         while (1) {
1136                 rc = -EAGAIN;
1137                 ptep = gmap_pte_op_walk(gmap, gaddr, &ptl);
1138                 if (ptep) {
1139                         pte = *ptep;
1140                         if (pte_present(pte) && (pte_val(pte) & _PAGE_READ)) {
1141                                 address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
1142                                 address += gaddr & ~PAGE_MASK;
1143                                 *val = *(unsigned long *) address;
1144                                 pte_val(*ptep) |= _PAGE_YOUNG;
1145                                 /* Do *NOT* clear the _PAGE_INVALID bit! */
1146                                 rc = 0;
1147                         }
1148                         gmap_pte_op_end(ptl);
1149                 }
1150                 if (!rc)
1151                         break;
1152                 vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1153                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
1154                         rc = vmaddr;
1155                         break;
1156                 }
1157                 rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, PROT_READ);
1158                 if (rc)
1159                         break;
1160         }
1161         return rc;
1162 }
1163 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_read_table);
1164
1165 /**
1166  * gmap_insert_rmap - add a rmap to the host_to_rmap radix tree
1167  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1168  * @vmaddr: vm address associated with the rmap
1169  * @rmap: pointer to the rmap structure
1170  *
1171  * Called with the sg->guest_table_lock
1172  */
1173 static inline void gmap_insert_rmap(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
1174                                     struct gmap_rmap *rmap)
1175 {
1176         void __rcu **slot;
1177
1178         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1179         slot = radix_tree_lookup_slot(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
1180         if (slot) {
1181                 rmap->next = radix_tree_deref_slot_protected(slot,
1182                                                         &sg->guest_table_lock);
1183                 radix_tree_replace_slot(&sg->host_to_rmap, slot, rmap);
1184         } else {
1185                 rmap->next = NULL;
1186                 radix_tree_insert(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT,
1187                                   rmap);
1188         }
1189 }
1190
1191 /**
1192  * gmap_protect_rmap - restrict access rights to memory (RO) and create an rmap
1193  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1194  * @raddr: rmap address in the shadow gmap
1195  * @paddr: address in the parent guest address space
1196  * @len: length of the memory area to protect
1197  *
1198  * Returns 0 if successfully protected and the rmap was created, -ENOMEM
1199  * if out of memory and -EFAULT if paddr is invalid.
1200  */
1201 static int gmap_protect_rmap(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1202                              unsigned long paddr, unsigned long len)
1203 {
1204         struct gmap *parent;
1205         struct gmap_rmap *rmap;
1206         unsigned long vmaddr;
1207         spinlock_t *ptl;
1208         pte_t *ptep;
1209         int rc;
1210
1211         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1212         parent = sg->parent;
1213         while (len) {
1214                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
1215                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1216                         return vmaddr;
1217                 rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
1218                 if (!rmap)
1219                         return -ENOMEM;
1220                 rmap->raddr = raddr;
1221                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1222                 if (rc) {
1223                         kfree(rmap);
1224                         return rc;
1225                 }
1226                 rc = -EAGAIN;
1227                 ptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
1228                 if (ptep) {
1229                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1230                         rc = ptep_force_prot(parent->mm, paddr, ptep, PROT_READ,
1231                                              PGSTE_VSIE_BIT);
1232                         if (!rc)
1233                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
1234                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1235                         gmap_pte_op_end(ptl);
1236                 }
1237                 radix_tree_preload_end();
1238                 if (rc) {
1239                         kfree(rmap);
1240                         rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, PROT_READ);
1241                         if (rc)
1242                                 return rc;
1243                         continue;
1244                 }
1245                 paddr += PAGE_SIZE;
1246                 len -= PAGE_SIZE;
1247         }
1248         return 0;
1249 }
1250
1251 #define _SHADOW_RMAP_MASK       0x7
1252 #define _SHADOW_RMAP_REGION1    0x5
1253 #define _SHADOW_RMAP_REGION2    0x4
1254 #define _SHADOW_RMAP_REGION3    0x3
1255 #define _SHADOW_RMAP_SEGMENT    0x2
1256 #define _SHADOW_RMAP_PGTABLE    0x1
1257
1258 /**
1259  * gmap_idte_one - invalidate a single region or segment table entry
1260  * @asce: region or segment table *origin* + table-type bits
1261  * @vaddr: virtual address to identify the table entry to flush
1262  *
1263  * The invalid bit of a single region or segment table entry is set
1264  * and the associated TLB entries depending on the entry are flushed.
1265  * The table-type of the @asce identifies the portion of the @vaddr
1266  * that is used as the invalidation index.
1267  */
1268 static inline void gmap_idte_one(unsigned long asce, unsigned long vaddr)
1269 {
1270         asm volatile(
1271                 "       .insn   rrf,0xb98e0000,%0,%1,0,0"
1272                 : : "a" (asce), "a" (vaddr) : "cc", "memory");
1273 }
1274
1275 /**
1276  * gmap_unshadow_page - remove a page from a shadow page table
1277  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1278  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1279  *
1280  * Called with the sg->guest_table_lock
1281  */
1282 static void gmap_unshadow_page(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1283 {
1284         unsigned long *table;
1285
1286         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1287         table = gmap_table_walk(sg, raddr, 0); /* get page table pointer */
1288         if (!table || *table & _PAGE_INVALID)
1289                 return;
1290         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _PAGE_SIZE - 1);
1291         ptep_unshadow_pte(sg->mm, raddr, (pte_t *) table);
1292 }
1293
1294 /**
1295  * __gmap_unshadow_pgt - remove all entries from a shadow page table
1296  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1297  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1298  * @pgt: pointer to the start of a shadow page table
1299  *
1300  * Called with the sg->guest_table_lock
1301  */
1302 static void __gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1303                                 unsigned long *pgt)
1304 {
1305         int i;
1306
1307         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1308         for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, raddr += _PAGE_SIZE)
1309                 pgt[i] = _PAGE_INVALID;
1310 }
1311
1312 /**
1313  * gmap_unshadow_pgt - remove a shadow page table from a segment entry
1314  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1315  * @raddr: address in the shadow guest address space
1316  *
1317  * Called with the sg->guest_table_lock
1318  */
1319 static void gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1320 {
1321         unsigned long sto, *ste, *pgt;
1322         struct page *page;
1323
1324         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1325         ste = gmap_table_walk(sg, raddr, 1); /* get segment pointer */
1326         if (!ste || !(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1327                 return;
1328         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _SEGMENT_SIZE - 1);
1329         sto = (unsigned long) (ste - ((raddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT));
1330         gmap_idte_one(sto | _ASCE_TYPE_SEGMENT, raddr);
1331         pgt = (unsigned long *)(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
1332         *ste = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1333         __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1334         /* Free page table */
1335         page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1336         list_del(&page->lru);
1337         page_table_free_pgste(page);
1338 }
1339
1340 /**
1341  * __gmap_unshadow_sgt - remove all entries from a shadow segment table
1342  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1343  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1344  * @sgt: pointer to the start of a shadow segment table
1345  *
1346  * Called with the sg->guest_table_lock
1347  */
1348 static void __gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1349                                 unsigned long *sgt)
1350 {
1351         unsigned long *pgt;
1352         struct page *page;
1353         int i;
1354
1355         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1356         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _SEGMENT_SIZE) {
1357                 if (!(sgt[i] & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1358                         continue;
1359                 pgt = (unsigned long *)(sgt[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1360                 sgt[i] = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1361                 __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1362                 /* Free page table */
1363                 page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1364                 list_del(&page->lru);
1365                 page_table_free_pgste(page);
1366         }
1367 }
1368
1369 /**
1370  * gmap_unshadow_sgt - remove a shadow segment table from a region-3 entry
1371  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1372  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1373  *
1374  * Called with the shadow->guest_table_lock
1375  */
1376 static void gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1377 {
1378         unsigned long r3o, *r3e, *sgt;
1379         struct page *page;
1380
1381         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1382         r3e = gmap_table_walk(sg, raddr, 2); /* get region-3 pointer */
1383         if (!r3e || !(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1384                 return;
1385         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION3_SIZE - 1);
1386         r3o = (unsigned long) (r3e - ((raddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT));
1387         gmap_idte_one(r3o | _ASCE_TYPE_REGION3, raddr);
1388         sgt = (unsigned long *)(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1389         *r3e = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1390         __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1391         /* Free segment table */
1392         page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1393         list_del(&page->lru);
1394         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1395 }
1396
1397 /**
1398  * __gmap_unshadow_r3t - remove all entries from a shadow region-3 table
1399  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1400  * @raddr: address in the shadow guest address space
1401  * @r3t: pointer to the start of a shadow region-3 table
1402  *
1403  * Called with the sg->guest_table_lock
1404  */
1405 static void __gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1406                                 unsigned long *r3t)
1407 {
1408         unsigned long *sgt;
1409         struct page *page;
1410         int i;
1411
1412         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1413         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION3_SIZE) {
1414                 if (!(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1415                         continue;
1416                 sgt = (unsigned long *)(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1417                 r3t[i] = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1418                 __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1419                 /* Free segment table */
1420                 page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1421                 list_del(&page->lru);
1422                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1423         }
1424 }
1425
1426 /**
1427  * gmap_unshadow_r3t - remove a shadow region-3 table from a region-2 entry
1428  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1429  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1430  *
1431  * Called with the sg->guest_table_lock
1432  */
1433 static void gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1434 {
1435         unsigned long r2o, *r2e, *r3t;
1436         struct page *page;
1437
1438         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1439         r2e = gmap_table_walk(sg, raddr, 3); /* get region-2 pointer */
1440         if (!r2e || !(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1441                 return;
1442         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION2_SIZE - 1);
1443         r2o = (unsigned long) (r2e - ((raddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT));
1444         gmap_idte_one(r2o | _ASCE_TYPE_REGION2, raddr);
1445         r3t = (unsigned long *)(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1446         *r2e = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1447         __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1448         /* Free region 3 table */
1449         page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1450         list_del(&page->lru);
1451         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1452 }
1453
1454 /**
1455  * __gmap_unshadow_r2t - remove all entries from a shadow region-2 table
1456  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1457  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1458  * @r2t: pointer to the start of a shadow region-2 table
1459  *
1460  * Called with the sg->guest_table_lock
1461  */
1462 static void __gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1463                                 unsigned long *r2t)
1464 {
1465         unsigned long *r3t;
1466         struct page *page;
1467         int i;
1468
1469         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1470         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION2_SIZE) {
1471                 if (!(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1472                         continue;
1473                 r3t = (unsigned long *)(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1474                 r2t[i] = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1475                 __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1476                 /* Free region 3 table */
1477                 page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1478                 list_del(&page->lru);
1479                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1480         }
1481 }
1482
1483 /**
1484  * gmap_unshadow_r2t - remove a shadow region-2 table from a region-1 entry
1485  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1486  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1487  *
1488  * Called with the sg->guest_table_lock
1489  */
1490 static void gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1491 {
1492         unsigned long r1o, *r1e, *r2t;
1493         struct page *page;
1494
1495         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1496         r1e = gmap_table_walk(sg, raddr, 4); /* get region-1 pointer */
1497         if (!r1e || !(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1498                 return;
1499         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION1_SIZE - 1);
1500         r1o = (unsigned long) (r1e - ((raddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT));
1501         gmap_idte_one(r1o | _ASCE_TYPE_REGION1, raddr);
1502         r2t = (unsigned long *)(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1503         *r1e = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1504         __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1505         /* Free region 2 table */
1506         page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1507         list_del(&page->lru);
1508         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1509 }
1510
1511 /**
1512  * __gmap_unshadow_r1t - remove all entries from a shadow region-1 table
1513  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1514  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1515  * @r1t: pointer to the start of a shadow region-1 table
1516  *
1517  * Called with the shadow->guest_table_lock
1518  */
1519 static void __gmap_unshadow_r1t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1520                                 unsigned long *r1t)
1521 {
1522         unsigned long asce, *r2t;
1523         struct page *page;
1524         int i;
1525
1526         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1527         asce = (unsigned long) r1t | _ASCE_TYPE_REGION1;
1528         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION1_SIZE) {
1529                 if (!(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1530                         continue;
1531                 r2t = (unsigned long *)(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1532                 __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1533                 /* Clear entry and flush translation r1t -> r2t */
1534                 gmap_idte_one(asce, raddr);
1535                 r1t[i] = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1536                 /* Free region 2 table */
1537                 page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1538                 list_del(&page->lru);
1539                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1540         }
1541 }
1542
1543 /**
1544  * gmap_unshadow - remove a shadow page table completely
1545  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1546  *
1547  * Called with sg->guest_table_lock
1548  */
1549 static void gmap_unshadow(struct gmap *sg)
1550 {
1551         unsigned long *table;
1552
1553         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1554         if (sg->removed)
1555                 return;
1556         sg->removed = 1;
1557         gmap_call_notifier(sg, 0, -1UL);
1558         gmap_flush_tlb(sg);
1559         table = (unsigned long *)(sg->asce & _ASCE_ORIGIN);
1560         switch (sg->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
1561         case _ASCE_TYPE_REGION1:
1562                 __gmap_unshadow_r1t(sg, 0, table);
1563                 break;
1564         case _ASCE_TYPE_REGION2:
1565                 __gmap_unshadow_r2t(sg, 0, table);
1566                 break;
1567         case _ASCE_TYPE_REGION3:
1568                 __gmap_unshadow_r3t(sg, 0, table);
1569                 break;
1570         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
1571                 __gmap_unshadow_sgt(sg, 0, table);
1572                 break;
1573         }
1574 }
1575
1576 /**
1577  * gmap_find_shadow - find a specific asce in the list of shadow tables
1578  * @parent: pointer to the parent gmap
1579  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1580  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1581  *
1582  * Returns the pointer to a gmap if a shadow table with the given asce is
1583  * already available, ERR_PTR(-EAGAIN) if another one is just being created,
1584  * otherwise NULL
1585  */
1586 static struct gmap *gmap_find_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1587                                      int edat_level)
1588 {
1589         struct gmap *sg;
1590
1591         list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1592                 if (sg->orig_asce != asce || sg->edat_level != edat_level ||
1593                     sg->removed)
1594                         continue;
1595                 if (!sg->initialized)
1596                         return ERR_PTR(-EAGAIN);
1597                 refcount_inc(&sg->ref_count);
1598                 return sg;
1599         }
1600         return NULL;
1601 }
1602
1603 /**
1604  * gmap_shadow_valid - check if a shadow guest address space matches the
1605  *                     given properties and is still valid
1606  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1607  * @asce: ASCE for which the shadow table is requested
1608  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1609  *
1610  * Returns 1 if the gmap shadow is still valid and matches the given
1611  * properties, the caller can continue using it. Returns 0 otherwise, the
1612  * caller has to request a new shadow gmap in this case.
1613  *
1614  */
1615 int gmap_shadow_valid(struct gmap *sg, unsigned long asce, int edat_level)
1616 {
1617         if (sg->removed)
1618                 return 0;
1619         return sg->orig_asce == asce && sg->edat_level == edat_level;
1620 }
1621 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_valid);
1622
1623 /**
1624  * gmap_shadow - create/find a shadow guest address space
1625  * @parent: pointer to the parent gmap
1626  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1627  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1628  *
1629  * The pages of the top level page table referred by the asce parameter
1630  * will be set to read-only and marked in the PGSTEs of the kvm process.
1631  * The shadow table will be removed automatically on any change to the
1632  * PTE mapping for the source table.
1633  *
1634  * Returns a guest address space structure, ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory,
1635  * ERR_PTR(-EAGAIN) if the caller has to retry and ERR_PTR(-EFAULT) if the
1636  * parent gmap table could not be protected.
1637  */
1638 struct gmap *gmap_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1639                          int edat_level)
1640 {
1641         struct gmap *sg, *new;
1642         unsigned long limit;
1643         int rc;
1644
1645         BUG_ON(parent->mm->context.allow_gmap_hpage_1m);
1646         BUG_ON(gmap_is_shadow(parent));
1647         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1648         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1649         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1650         if (sg)
1651                 return sg;
1652         /* Create a new shadow gmap */
1653         limit = -1UL >> (33 - (((asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2) * 11));
1654         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE)
1655                 limit = -1UL;
1656         new = gmap_alloc(limit);
1657         if (!new)
1658                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1659         new->mm = parent->mm;
1660         new->parent = gmap_get(parent);
1661         new->orig_asce = asce;
1662         new->edat_level = edat_level;
1663         new->initialized = false;
1664         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1665         /* Recheck if another CPU created the same shadow */
1666         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1667         if (sg) {
1668                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1669                 gmap_free(new);
1670                 return sg;
1671         }
1672         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1673                 /* only allow one real-space gmap shadow */
1674                 list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1675                         if (sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1676                                 spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1677                                 gmap_unshadow(sg);
1678                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1679                                 list_del(&sg->list);
1680                                 gmap_put(sg);
1681                                 break;
1682                         }
1683                 }
1684         }
1685         refcount_set(&new->ref_count, 2);
1686         list_add(&new->list, &parent->children);
1687         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1688                 /* nothing to protect, return right away */
1689                 new->initialized = true;
1690                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1691                 return new;
1692         }
1693         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1694         /* protect after insertion, so it will get properly invalidated */
1695         down_read(&parent->mm->mmap_sem);
1696         rc = gmap_protect_range(parent, asce & _ASCE_ORIGIN,
1697                                 ((asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE,
1698                                 PROT_READ, GMAP_NOTIFY_SHADOW);
1699         up_read(&parent->mm->mmap_sem);
1700         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1701         new->initialized = true;
1702         if (rc) {
1703                 list_del(&new->list);
1704                 gmap_free(new);
1705                 new = ERR_PTR(rc);
1706         }
1707         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1708         return new;
1709 }
1710 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow);
1711
1712 /**
1713  * gmap_shadow_r2t - create an empty shadow region 2 table
1714  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1715  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1716  * @r2t: parent gmap address of the region 2 table to get shadowed
1717  * @fake: r2t references contiguous guest memory block, not a r2t
1718  *
1719  * The r2t parameter specifies the address of the source table. The
1720  * four pages of the source table are made read-only in the parent gmap
1721  * address space. A write to the source table area @r2t will automatically
1722  * remove the shadow r2 table and all of its decendents.
1723  *
1724  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1725  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1726  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1727  *
1728  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1729  */
1730 int gmap_shadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r2t,
1731                     int fake)
1732 {
1733         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1734         unsigned long *s_r2t, *table;
1735         struct page *page;
1736         int rc;
1737
1738         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1739         /* Allocate a shadow region second table */
1740         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1741         if (!page)
1742                 return -ENOMEM;
1743         page->index = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1744         if (fake)
1745                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1746         s_r2t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1747         /* Install shadow region second table */
1748         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1749         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4); /* get region-1 pointer */
1750         if (!table) {
1751                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1752                 goto out_free;
1753         }
1754         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1755                 rc = 0;                 /* Already established */
1756                 goto out_free;
1757         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1758                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1759                 goto out_free;
1760         }
1761         crst_table_init(s_r2t, _REGION2_ENTRY_EMPTY);
1762         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1763         *table = (unsigned long) s_r2t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1764                  _REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1765         if (sg->edat_level >= 1)
1766                 *table |= (r2t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1767         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1768         if (fake) {
1769                 /* nothing to protect for fake tables */
1770                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1771                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1772                 return 0;
1773         }
1774         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1775         /* Make r2t read-only in parent gmap page table */
1776         raddr = (saddr & _REGION1_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION1;
1777         origin = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1778         offset = ((r2t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1779         len = ((r2t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1780         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1781         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1782         if (!rc) {
1783                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4);
1784                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1785                               (unsigned long) s_r2t)
1786                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1787                 else
1788                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1789         } else {
1790                 gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
1791         }
1792         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1793         return rc;
1794 out_free:
1795         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1796         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1797         return rc;
1798 }
1799 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r2t);
1800
1801 /**
1802  * gmap_shadow_r3t - create a shadow region 3 table
1803  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1804  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1805  * @r3t: parent gmap address of the region 3 table to get shadowed
1806  * @fake: r3t references contiguous guest memory block, not a r3t
1807  *
1808  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1809  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1810  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1811  *
1812  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1813  */
1814 int gmap_shadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r3t,
1815                     int fake)
1816 {
1817         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1818         unsigned long *s_r3t, *table;
1819         struct page *page;
1820         int rc;
1821
1822         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1823         /* Allocate a shadow region second table */
1824         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1825         if (!page)
1826                 return -ENOMEM;
1827         page->index = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1828         if (fake)
1829                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1830         s_r3t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1831         /* Install shadow region second table */
1832         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1833         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3); /* get region-2 pointer */
1834         if (!table) {
1835                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1836                 goto out_free;
1837         }
1838         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1839                 rc = 0;                 /* Already established */
1840                 goto out_free;
1841         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1842                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1843         }
1844         crst_table_init(s_r3t, _REGION3_ENTRY_EMPTY);
1845         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1846         *table = (unsigned long) s_r3t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1847                  _REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1848         if (sg->edat_level >= 1)
1849                 *table |= (r3t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1850         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1851         if (fake) {
1852                 /* nothing to protect for fake tables */
1853                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1854                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1855                 return 0;
1856         }
1857         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1858         /* Make r3t read-only in parent gmap page table */
1859         raddr = (saddr & _REGION2_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION2;
1860         origin = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1861         offset = ((r3t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1862         len = ((r3t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1863         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1864         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1865         if (!rc) {
1866                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3);
1867                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1868                               (unsigned long) s_r3t)
1869                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1870                 else
1871                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1872         } else {
1873                 gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
1874         }
1875         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1876         return rc;
1877 out_free:
1878         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1879         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1880         return rc;
1881 }
1882 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r3t);
1883
1884 /**
1885  * gmap_shadow_sgt - create a shadow segment table
1886  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1887  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1888  * @sgt: parent gmap address of the segment table to get shadowed
1889  * @fake: sgt references contiguous guest memory block, not a sgt
1890  *
1891  * Returns: 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1892  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1893  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1894  *
1895  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1896  */
1897 int gmap_shadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long sgt,
1898                     int fake)
1899 {
1900         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1901         unsigned long *s_sgt, *table;
1902         struct page *page;
1903         int rc;
1904
1905         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (sgt & _REGION3_ENTRY_LARGE));
1906         /* Allocate a shadow segment table */
1907         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1908         if (!page)
1909                 return -ENOMEM;
1910         page->index = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1911         if (fake)
1912                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1913         s_sgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1914         /* Install shadow region second table */
1915         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1916         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2); /* get region-3 pointer */
1917         if (!table) {
1918                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1919                 goto out_free;
1920         }
1921         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1922                 rc = 0;                 /* Already established */
1923                 goto out_free;
1924         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1925                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1926                 goto out_free;
1927         }
1928         crst_table_init(s_sgt, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
1929         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1930         *table = (unsigned long) s_sgt | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1931                  _REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1932         if (sg->edat_level >= 1)
1933                 *table |= sgt & _REGION_ENTRY_PROTECT;
1934         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1935         if (fake) {
1936                 /* nothing to protect for fake tables */
1937                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1938                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1939                 return 0;
1940         }
1941         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1942         /* Make sgt read-only in parent gmap page table */
1943         raddr = (saddr & _REGION3_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION3;
1944         origin = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1945         offset = ((sgt & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1946         len = ((sgt & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1947         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1948         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1949         if (!rc) {
1950                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2);
1951                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1952                               (unsigned long) s_sgt)
1953                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1954                 else
1955                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1956         } else {
1957                 gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
1958         }
1959         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1960         return rc;
1961 out_free:
1962         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1963         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1964         return rc;
1965 }
1966 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_sgt);
1967
1968 /**
1969  * gmap_shadow_lookup_pgtable - find a shadow page table
1970  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1971  * @saddr: the address in the shadow aguest address space
1972  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
1973  * @dat_protection: if the pgtable is marked as protected by dat
1974  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1975  *
1976  * Returns 0 if the shadow page table was found and -EAGAIN if the page
1977  * table was not found.
1978  *
1979  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1980  */
1981 int gmap_shadow_pgt_lookup(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
1982                            unsigned long *pgt, int *dat_protection,
1983                            int *fake)
1984 {
1985         unsigned long *table;
1986         struct page *page;
1987         int rc;
1988
1989         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1990         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1991         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
1992         if (table && !(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
1993                 /* Shadow page tables are full pages (pte+pgste) */
1994                 page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
1995                 *pgt = page->index & ~GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1996                 *dat_protection = !!(*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
1997                 *fake = !!(page->index & GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE);
1998                 rc = 0;
1999         } else  {
2000                 rc = -EAGAIN;
2001         }
2002         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2003         return rc;
2004
2005 }
2006 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt_lookup);
2007
2008 /**
2009  * gmap_shadow_pgt - instantiate a shadow page table
2010  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2011  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2012  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
2013  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
2014  *
2015  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2016  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory,
2017  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved and
2018  *
2019  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read
2020  */
2021 int gmap_shadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long pgt,
2022                     int fake)
2023 {
2024         unsigned long raddr, origin;
2025         unsigned long *s_pgt, *table;
2026         struct page *page;
2027         int rc;
2028
2029         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (pgt & _SEGMENT_ENTRY_LARGE));
2030         /* Allocate a shadow page table */
2031         page = page_table_alloc_pgste(sg->mm);
2032         if (!page)
2033                 return -ENOMEM;
2034         page->index = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
2035         if (fake)
2036                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
2037         s_pgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
2038         /* Install shadow page table */
2039         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2040         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
2041         if (!table) {
2042                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2043                 goto out_free;
2044         }
2045         if (!(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
2046                 rc = 0;                 /* Already established */
2047                 goto out_free;
2048         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) {
2049                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
2050                 goto out_free;
2051         }
2052         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
2053         *table = (unsigned long) s_pgt | _SEGMENT_ENTRY |
2054                  (pgt & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT) | _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2055         list_add(&page->lru, &sg->pt_list);
2056         if (fake) {
2057                 /* nothing to protect for fake tables */
2058                 *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2059                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2060                 return 0;
2061         }
2062         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2063         /* Make pgt read-only in parent gmap page table (not the pgste) */
2064         raddr = (saddr & _SEGMENT_MASK) | _SHADOW_RMAP_SEGMENT;
2065         origin = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & PAGE_MASK;
2066         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin, PAGE_SIZE);
2067         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2068         if (!rc) {
2069                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1);
2070                 if (!table || (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) !=
2071                               (unsigned long) s_pgt)
2072                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2073                 else
2074                         *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2075         } else {
2076                 gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2077         }
2078         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2079         return rc;
2080 out_free:
2081         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2082         page_table_free_pgste(page);
2083         return rc;
2084
2085 }
2086 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt);
2087
2088 /**
2089  * gmap_shadow_page - create a shadow page mapping
2090  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2091  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2092  * @pte: pte in parent gmap address space to get shadowed
2093  *
2094  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2095  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
2096  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
2097  *
2098  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
2099  */
2100 int gmap_shadow_page(struct gmap *sg, unsigned long saddr, pte_t pte)
2101 {
2102         struct gmap *parent;
2103         struct gmap_rmap *rmap;
2104         unsigned long vmaddr, paddr;
2105         spinlock_t *ptl;
2106         pte_t *sptep, *tptep;
2107         int prot;
2108         int rc;
2109
2110         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2111         parent = sg->parent;
2112         prot = (pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT) ? PROT_READ : PROT_WRITE;
2113
2114         rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
2115         if (!rmap)
2116                 return -ENOMEM;
2117         rmap->raddr = (saddr & PAGE_MASK) | _SHADOW_RMAP_PGTABLE;
2118
2119         while (1) {
2120                 paddr = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
2121                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
2122                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
2123                         rc = vmaddr;
2124                         break;
2125                 }
2126                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
2127                 if (rc)
2128                         break;
2129                 rc = -EAGAIN;
2130                 sptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
2131                 if (sptep) {
2132                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2133                         /* Get page table pointer */
2134                         tptep = (pte_t *) gmap_table_walk(sg, saddr, 0);
2135                         if (!tptep) {
2136                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2137                                 gmap_pte_op_end(ptl);
2138                                 radix_tree_preload_end();
2139                                 break;
2140                         }
2141                         rc = ptep_shadow_pte(sg->mm, saddr, sptep, tptep, pte);
2142                         if (rc > 0) {
2143                                 /* Success and a new mapping */
2144                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
2145                                 rmap = NULL;
2146                                 rc = 0;
2147                         }
2148                         gmap_pte_op_end(ptl);
2149                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2150                 }
2151                 radix_tree_preload_end();
2152                 if (!rc)
2153                         break;
2154                 rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, prot);
2155                 if (rc)
2156                         break;
2157         }
2158         kfree(rmap);
2159         return rc;
2160 }
2161 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_page);
2162
2163 /**
2164  * gmap_shadow_notify - handle notifications for shadow gmap
2165  *
2166  * Called with sg->parent->shadow_lock.
2167  */
2168 static void gmap_shadow_notify(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
2169                                unsigned long gaddr)
2170 {
2171         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
2172         unsigned long start, end, bits, raddr;
2173
2174         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2175
2176         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2177         if (sg->removed) {
2178                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2179                 return;
2180         }
2181         /* Check for top level table */
2182         start = sg->orig_asce & _ASCE_ORIGIN;
2183         end = start + ((sg->orig_asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE;
2184         if (!(sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) && gaddr >= start &&
2185             gaddr < end) {
2186                 /* The complete shadow table has to go */
2187                 gmap_unshadow(sg);
2188                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2189                 list_del(&sg->list);
2190                 gmap_put(sg);
2191                 return;
2192         }
2193         /* Remove the page table tree from on specific entry */
2194         head = radix_tree_delete(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
2195         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head) {
2196                 bits = rmap->raddr & _SHADOW_RMAP_MASK;
2197                 raddr = rmap->raddr ^ bits;
2198                 switch (bits) {
2199                 case _SHADOW_RMAP_REGION1:
2200                         gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
2201                         break;
2202                 case _SHADOW_RMAP_REGION2:
2203                         gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
2204                         break;
2205                 case _SHADOW_RMAP_REGION3:
2206                         gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
2207                         break;
2208                 case _SHADOW_RMAP_SEGMENT:
2209                         gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2210                         break;
2211                 case _SHADOW_RMAP_PGTABLE:
2212                         gmap_unshadow_page(sg, raddr);
2213                         break;
2214                 }
2215                 kfree(rmap);
2216         }
2217         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2218 }
2219
2220 /**
2221  * ptep_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
2222  * @mm: pointer to the process mm_struct
2223  * @addr: virtual address in the process address space
2224  * @pte: pointer to the page table entry
2225  * @bits: bits from the pgste that caused the notify call
2226  *
2227  * This function is assumed to be called with the page table lock held
2228  * for the pte to notify.
2229  */
2230 void ptep_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2231                  pte_t *pte, unsigned long bits)
2232 {
2233         unsigned long offset, gaddr = 0;
2234         unsigned long *table;
2235         struct gmap *gmap, *sg, *next;
2236
2237         offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
2238         offset = offset * (PAGE_SIZE / sizeof(pte_t));
2239         rcu_read_lock();
2240         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2241                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2242                 table = radix_tree_lookup(&gmap->host_to_guest,
2243                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2244                 if (table)
2245                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(table) + offset;
2246                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2247                 if (!table)
2248                         continue;
2249
2250                 if (!list_empty(&gmap->children) && (bits & PGSTE_VSIE_BIT)) {
2251                         spin_lock(&gmap->shadow_lock);
2252                         list_for_each_entry_safe(sg, next,
2253                                                  &gmap->children, list)
2254                                 gmap_shadow_notify(sg, vmaddr, gaddr);
2255                         spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
2256                 }
2257                 if (bits & PGSTE_IN_BIT)
2258                         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + PAGE_SIZE - 1);
2259         }
2260         rcu_read_unlock();
2261 }
2262 EXPORT_SYMBOL_GPL(ptep_notify);
2263
2264 static void pmdp_notify_gmap(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2265                              unsigned long gaddr)
2266 {
2267         pmd_val(*pmdp) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
2268         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + HPAGE_SIZE - 1);
2269 }
2270
2271 /**
2272  * gmap_pmdp_xchg - exchange a gmap pmd with another
2273  * @gmap: pointer to the guest address space structure
2274  * @pmdp: pointer to the pmd entry
2275  * @new: replacement entry
2276  * @gaddr: the affected guest address
2277  *
2278  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2279  * held.
2280  */
2281 static void gmap_pmdp_xchg(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp, pmd_t new,
2282                            unsigned long gaddr)
2283 {
2284         gaddr &= HPAGE_MASK;
2285         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2286         pmd_val(new) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
2287         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2288                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, IDTE_GUEST_ASCE, gmap->asce,
2289                             IDTE_GLOBAL);
2290         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2291                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2292         else
2293                 __pmdp_csp(pmdp);
2294         *pmdp = new;
2295 }
2296
2297 static void gmap_pmdp_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2298                             int purge)
2299 {
2300         pmd_t *pmdp;
2301         struct gmap *gmap;
2302         unsigned long gaddr;
2303
2304         rcu_read_lock();
2305         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2306                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2307                 pmdp = (pmd_t *)radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2308                                                   vmaddr >> PMD_SHIFT);
2309                 if (pmdp) {
2310                         gaddr = __gmap_segment_gaddr((unsigned long *)pmdp);
2311                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2312                         WARN_ON(pmd_val(*pmdp) & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2313                                                    _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2314                         if (purge)
2315                                 __pmdp_csp(pmdp);
2316                         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2317                 }
2318                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2319         }
2320         rcu_read_unlock();
2321 }
2322
2323 /**
2324  * gmap_pmdp_invalidate - invalidate all affected guest pmd entries without
2325  *                        flushing
2326  * @mm: pointer to the process mm_struct
2327  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2328  */
2329 void gmap_pmdp_invalidate(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2330 {
2331         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 0);
2332 }
2333 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_invalidate);
2334
2335 /**
2336  * gmap_pmdp_csp - csp all affected guest pmd entries
2337  * @mm: pointer to the process mm_struct
2338  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2339  */
2340 void gmap_pmdp_csp(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2341 {
2342         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 1);
2343 }
2344 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_csp);
2345
2346 /**
2347  * gmap_pmdp_idte_local - invalidate and clear a guest pmd entry
2348  * @mm: pointer to the process mm_struct
2349  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2350  */
2351 void gmap_pmdp_idte_local(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2352 {
2353         unsigned long *entry, gaddr;
2354         struct gmap *gmap;
2355         pmd_t *pmdp;
2356
2357         rcu_read_lock();
2358         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2359                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2360                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2361                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2362                 if (entry) {
2363                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2364                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2365                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2366                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2367                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2368                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2369                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2370                                             gmap->asce, IDTE_LOCAL);
2371                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2372                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_LOCAL);
2373                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2374                 }
2375                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2376         }
2377         rcu_read_unlock();
2378 }
2379 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_local);
2380
2381 /**
2382  * gmap_pmdp_idte_global - invalidate and clear a guest pmd entry
2383  * @mm: pointer to the process mm_struct
2384  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2385  */
2386 void gmap_pmdp_idte_global(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2387 {
2388         unsigned long *entry, gaddr;
2389         struct gmap *gmap;
2390         pmd_t *pmdp;
2391
2392         rcu_read_lock();
2393         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2394                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2395                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2396                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2397                 if (entry) {
2398                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2399                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2400                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2401                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2402                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2403                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2404                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2405                                             gmap->asce, IDTE_GLOBAL);
2406                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2407                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2408                         else
2409                                 __pmdp_csp(pmdp);
2410                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2411                 }
2412                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2413         }
2414         rcu_read_unlock();
2415 }
2416 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_global);
2417
2418 /**
2419  * gmap_test_and_clear_dirty_pmd - test and reset segment dirty status
2420  * @gmap: pointer to guest address space
2421  * @pmdp: pointer to the pmd to be tested
2422  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2423  *
2424  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2425  * held.
2426  */
2427 static bool gmap_test_and_clear_dirty_pmd(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2428                                           unsigned long gaddr)
2429 {
2430         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
2431                 return false;
2432
2433         /* Already protected memory, which did not change is clean */
2434         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT &&
2435             !(pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC))
2436                 return false;
2437
2438         /* Clear UC indication and reset protection */
2439         pmd_val(*pmdp) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
2440         gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, PROT_READ, 0);
2441         return true;
2442 }
2443
2444 /**
2445  * gmap_sync_dirty_log_pmd - set bitmap based on dirty status of segment
2446  * @gmap: pointer to guest address space
2447  * @bitmap: dirty bitmap for this pmd
2448  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2449  * @vmaddr: virtual address in the host address space
2450  *
2451  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2452  * held.
2453  */
2454 void gmap_sync_dirty_log_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long bitmap[4],
2455                              unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
2456 {
2457         int i;
2458         pmd_t *pmdp;
2459         pte_t *ptep;
2460         spinlock_t *ptl;
2461
2462         pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
2463         if (!pmdp)
2464                 return;
2465
2466         if (pmd_large(*pmdp)) {
2467                 if (gmap_test_and_clear_dirty_pmd(gmap, pmdp, gaddr))
2468                         bitmap_fill(bitmap, _PAGE_ENTRIES);
2469         } else {
2470                 for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, vmaddr += PAGE_SIZE) {
2471                         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, vmaddr, &ptl);
2472                         if (!ptep)
2473                                 continue;
2474                         if (ptep_test_and_clear_uc(gmap->mm, vmaddr, ptep))
2475                                 set_bit(i, bitmap);
2476                         spin_unlock(ptl);
2477                 }
2478         }
2479         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
2480 }
2481 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_sync_dirty_log_pmd);
2482
2483 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
2484 {
2485 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2486         struct vm_area_struct *vma;
2487         unsigned long addr;
2488
2489         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
2490                 for (addr = vma->vm_start;
2491                      addr < vma->vm_end;
2492                      addr += PAGE_SIZE)
2493                         follow_page(vma, addr, FOLL_SPLIT);
2494                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
2495                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2496         }
2497         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2498 #endif
2499 }
2500
2501 /*
2502  * Remove all empty zero pages from the mapping for lazy refaulting
2503  * - This must be called after mm->context.has_pgste is set, to avoid
2504  *   future creation of zero pages
2505  * - This must be called after THP was enabled
2506  */
2507 static int __zap_zero_pages(pmd_t *pmd, unsigned long start,
2508                            unsigned long end, struct mm_walk *walk)
2509 {
2510         unsigned long addr;
2511
2512         for (addr = start; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
2513                 pte_t *ptep;
2514                 spinlock_t *ptl;
2515
2516                 ptep = pte_offset_map_lock(walk->mm, pmd, addr, &ptl);
2517                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(*ptep)))
2518                         ptep_xchg_direct(walk->mm, addr, ptep, __pte(_PAGE_INVALID));
2519                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2520         }
2521         return 0;
2522 }
2523
2524 static const struct mm_walk_ops zap_zero_walk_ops = {
2525         .pmd_entry      = __zap_zero_pages,
2526 };
2527
2528 /*
2529  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
2530  */
2531 int s390_enable_sie(void)
2532 {
2533         struct mm_struct *mm = current->mm;
2534
2535         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
2536         if (mm_has_pgste(mm))
2537                 return 0;
2538         /* Fail if the page tables are 2K */
2539         if (!mm_alloc_pgste(mm))
2540                 return -EINVAL;
2541         down_write(&mm->mmap_sem);
2542         mm->context.has_pgste = 1;
2543         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
2544         thp_split_mm(mm);
2545         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &zap_zero_walk_ops, NULL);
2546         up_write(&mm->mmap_sem);
2547         return 0;
2548 }
2549 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
2550
2551 /*
2552  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
2553  * keys with the default key.
2554  */
2555 static int __s390_enable_skey_pte(pte_t *pte, unsigned long addr,
2556                                   unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2557 {
2558         /* Clear storage key */
2559         ptep_zap_key(walk->mm, addr, pte);
2560         return 0;
2561 }
2562
2563 static int __s390_enable_skey_hugetlb(pte_t *pte, unsigned long addr,
2564                                       unsigned long hmask, unsigned long next,
2565                                       struct mm_walk *walk)
2566 {
2567         pmd_t *pmd = (pmd_t *)pte;
2568         unsigned long start, end;
2569         struct page *page = pmd_page(*pmd);
2570
2571         /*
2572          * The write check makes sure we do not set a key on shared
2573          * memory. This is needed as the walker does not differentiate
2574          * between actual guest memory and the process executable or
2575          * shared libraries.
2576          */
2577         if (pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID ||
2578             !(pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_WRITE))
2579                 return 0;
2580
2581         start = pmd_val(*pmd) & HPAGE_MASK;
2582         end = start + HPAGE_SIZE - 1;
2583         __storage_key_init_range(start, end);
2584         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
2585         return 0;
2586 }
2587
2588 static const struct mm_walk_ops enable_skey_walk_ops = {
2589         .hugetlb_entry          = __s390_enable_skey_hugetlb,
2590         .pte_entry              = __s390_enable_skey_pte,
2591 };
2592
2593 int s390_enable_skey(void)
2594 {
2595         struct mm_struct *mm = current->mm;
2596         struct vm_area_struct *vma;
2597         int rc = 0;
2598
2599         down_write(&mm->mmap_sem);
2600         if (mm_uses_skeys(mm))
2601                 goto out_up;
2602
2603         mm->context.uses_skeys = 1;
2604         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
2605                 if (ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
2606                                 MADV_UNMERGEABLE, &vma->vm_flags)) {
2607                         mm->context.uses_skeys = 0;
2608                         rc = -ENOMEM;
2609                         goto out_up;
2610                 }
2611         }
2612         mm->def_flags &= ~VM_MERGEABLE;
2613
2614         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &enable_skey_walk_ops, NULL);
2615
2616 out_up:
2617         up_write(&mm->mmap_sem);
2618         return rc;
2619 }
2620 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
2621
2622 /*
2623  * Reset CMMA state, make all pages stable again.
2624  */
2625 static int __s390_reset_cmma(pte_t *pte, unsigned long addr,
2626                              unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2627 {
2628         ptep_zap_unused(walk->mm, addr, pte, 1);
2629         return 0;
2630 }
2631
2632 static const struct mm_walk_ops reset_cmma_walk_ops = {
2633         .pte_entry              = __s390_reset_cmma,
2634 };
2635
2636 void s390_reset_cmma(struct mm_struct *mm)
2637 {
2638         down_write(&mm->mmap_sem);
2639         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &reset_cmma_walk_ops, NULL);
2640         up_write(&mm->mmap_sem);
2641 }
2642 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_cmma);